Устройство для очистки забоя скважины

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для очистки забоя нефтяных, газовых и нагнетательных скважин после их бурения, а также при текущих и капитальных ремонтах скважин. Устройство состоит из полого корпуса с направляющей втулкой в его верхней части. В направляющую втулку герметично установлен с возможностью осевого перемещения вниз через внутрь корпуса полый заглушенный с нижнего торца плунжер. В боковых стенках заведенной в корпус нижней части плунжера выполнены радиальные сквозные отверстия. На наружной поверхности плунжера, находящейся вне корпуса в верхней части выполнен кольцевой буртик. Между кольцевым буртиком и верхним торцом направляющей втулки корпуса размещено пакерное уплотнение с упором на забой. Пакерное уплотнение состоит из эластичных манжет, имеющих разные наружные диаметры, между которьми установлено металлическое кольцо. Верхний конец плунжера соединен с нижним открытым концом колонны насосно-компрессорных труб. Технико-экономический эффект заключается в снижении материальных затрат на изготовление устройства за счет упрощения конструкции узлов и деталей, а надежная посадка пакерного уплотнения с опорой на забой обеспечивается путем последовательной запакеровки его эластичных манжет в рабочем положении, что позволит повысить эффективность его работы.

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для очистки забоя нефтяных, газовых и нагнетательных скважин после их бурения, а также при текущих и капитальных ремонтах скважин.

Известно устройство для очистки забоя скважины от песчаных пробок (Лаврушко П.Н. Подземный ремонт скважины. М., Недра, 1968, с.281-282, рис.149), которое состоит из полого корпуса с направляющей втулкой в его верхней части, поршня со штоком, установленного на нижнем конце корпуса приемного клапана и размещенной на штоке пружины. Для разрыхления песчаных пробок на конце устройства предусмотрен дополнительный инструмент разрыхлитель, выполненный, например, в виде пики с конусной головкой, под которую в нижней части корпуса выполнено посадочное седло. В теле поршня устройства выполнены продольные перепускные каналы для перетока жидкости из нижней части устройства (из-под поршня) в верхнюю часть. С верхнего торца поршня свободно на штоке установлена крышка для перекрытия каналов в поршне. А для амортизации при ходе штока в крайнее верхнее и крайнее нижнее положения на штоке установлены пружины в свободном (ненагруженном) состоянии: одна - вне корпуса и другая в корпусе. На верхнем конце устройства имеется проушина для крепления тартального каната, на котором это устройство спускается в скважину для работы и поднимается на поверхность.

Недостатками данного устройства являются:

- низкая эффективность в работе, поскольку собственный вес устройства не обеспечивает за один спуск полное заполнение ее внутренней полости песком, к тому же и объем полого корпуса устройства, в который засасывается песок, ограничен габаритами такого устройства. Поэтому для ликвидации пробки песка необходимо устройство спускать и поднимать для очистки на поверхность несколько раз, что ведет к тому же, еще к износу тартального каната;

- сложность конструкции обусловленная большим количеством узлов и деталей;

- наличие продольных перепускных каналов в теле поршня и крышки для их перекрытия из-за засорения песком не обеспечивают в эксплуатации герметичность, что снижает эксплуатационную надежность устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для очистки забоя скважины (см. патент РФ №94032467, МКИ 7 Е 21 В 27/00), включающее полый корпус с направляющей втулкой в его верхней части, заведенный через направляющую втулку внутрь корпуса шток, соединенный с ним поршень, установленный на нижнем конце корпуса приемный клапан и размещенную на штоке пружину, при этом поршень и шток выполнены в виде единого полого заглушенного с нижнего торца плунжера с наружным диаметром менее внутреннего диаметра корпуса, а верхний конец плунжера соединен с нижним открытым концом колонны насосно-компрессорных труб, при этом в боковых стенках заведенной в корпус нижней части плунжера выполнены радиальные сквозные отверстия, на наружной поверхности, находящейся вне корпуса верхней части плунжера, выполнен кольцевой буртик, а пружина установлена между верхним торцом корпуса и кольцевым буртиком плунжера в состоянии предварительного сжатия. Корпус в его нижней части над приемным клапаном выполнен разъемным и введен в корпус приемного клапана с возможностью осевого перемещения, при этом на наружной поверхности корпуса выполнен упорный буртик, между которым и верхним торцом корпуса приемного клапана размещено пакерное уплотнение с упором на забой.

Существенным недостатком данного устройства являются:

- низкая надежность посадки пакерного уплотнения с опорой на забой, так как при разгрузке колонны насосно-компрессорных труб на устройство после сжатия пружины радиальные сквозные отверстия плунжера могут открыться раньше, чем произойдет посадка пакерного уплотнения, а это ведет к снижению эффективности работы устройства;

- сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей, кроме того в конструкции устройства одним из основных рабочих элементов является пружина, находящаяся в состоянии предварительного сжатия, которая при спуске устройства в скважину и в процессе его работы подвержена значительным знакопеременным нагрузкам, которые могут привести к ее поломке, а следовательно и к потере работоспособности всего устройства.

Задачей полезной модели является снижение материальных затрат на изготовление за счет упрощения конструкции устройства и повышение надежности запакеровки пакерного уплотнения с опорой на забой.

Указанная техническая задача решается предлагаемым устройством для очистки забоя скважины, включающим полый корпус с направляющей втулкой в его верхней части, герметично заведенный с возможностью осевого перемещения вниз через

направляющую втулку внутрь корпуса полый заглушенный с нижнего торца плунжер, оснащенный в боковых стенках заведенной в корпус нижней части радиальными сквозными отверстиями, а на наружной поверхности, находящейся вне корпуса верхней части, - кольцевым буртиком, пакерное уплотнение.

Новым является то, что пакерное уплотнение установлено между верхним торцом направляющей втулки корпуса и кольцевым буртиком плунжера, а эластичные манжеты пакерного уплотнения имеют различные наружные диаметры, что позволяет производить их последовательную запакеровку в рабочем положении.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе, спущенное в скважину.

Устройство состоит из полого корпуса 1 с направляющей втулкой 2 в его верхней части. В направляющую втулку 2 герметично установлен с возможностью осевого перемещения вниз через внутрь корпуса 1 полый заглушенный с нижнего торца плунжер 3. В боковых стенках заведенной в корпус 1 нижней части плунжера 3 выполнены радиальные сквозные отверстия 4. На наружной поверхности плунжера 3, находящейся вне корпуса 1 в верхней части выполнен кольцевой буртик 5. Между кольцевым буртиком 5 и верхним торцом 6 направляющей втулки 2 корпуса 1 размещено пакерное уплотнение 7 с упором на забой. Пакерное уплотнение 7 состоит из эластичных манжет 8 и 9 (см. фиг.1), имеющих наружный диаметр D₁ и D₂ соответственно, между которыми установлено металлическое кольцо 10. Верхний конец плунжера 3 соединен с нижним открытым концом колонны насосно-компрессорных труб 11.

Устройство работает следующим образом.

Для очистки забоя скважины или для ликвидации пробки в скважине верхнюю часть плунжера 3 устройства закрепляют на нижнем конце колонны насосно-компрессорных труб 11 (см. фиг.), после чего устройство на колонне насосно-компрессорных труб 11 спускают в ствол скважины в интервал очистки.

После того, как нижняя часть корпуса 1 коснется песчаной пробки или забоя скважины, корпус 1 прекращает свое движение вниз, плунжер 3 под собственным весом и весом колонны насосно-компрессорных труб 11 начинает перемещаться вниз. При этом начинает осуществляться посадка пакерного уплотнения 7, а именно первоначально происходит залакеровка эластичной манжеты 8, имеющей больший диаметр D₁ которая расширясь прижимается к эксплуатационной колонне 12, перекрывая межтрубное пространство и закрывая доступ жидкости из подпакерного пространства в надпакерное, создавая повышенное давление в интервале очистки, одновременно с этим начинает

сжиматься и эластичная манжета 9 пакерного уплотнения 7, имеющая меньший диаметр D2.

В определенный момент радиальные сквозные отверстия плунжера 3 начнут выходить из направляющей втулки 2 и внутренняя полость 13 корпуса 1 через радиальные сквозные отверстия 4 и внутренняя полость 14 плунжера 3 сообщатся с внутренним пространство колонны насосно-компрессорных труб 11 и далее с атмосферой. Из-за разности давлений в колонне насосно-компрессорных труб 11 ив затрубном подпакерном пространстве скважины радиальные сквозные отверстия плунжера откроются полностью и жидкость вместе с песком, шламом с большой скоростью поступит во внутреннюю полость 13 корпуса 1 и далее через радиальные отверстия 4 и внутреннюю полость 14 плунжера 3 во внутреннее пространство колонны насосно-компрессорных труб 11, причем одновременно с этим происходит досжатие эластичных манжет 8 и 9 пакерного уплотнения 7 к стенке эксплуатационной колонне 12, за счет повышенного давления в интервале очистки.

Таким образом, происходит процесс очистки забоя скважины. Одновременно с этим происходит дренирование подпакерной зоны пласта, тем самым обеспечивается очистка приствольной части скважины, улучшая ее освоение. После очистки забоя или ликвидации пробки в скважине колонну насосно-компрессорных труб 11 поднимают на поверхность, при этом пакерное уплотнение возвращается в исходное состояние.

Технико-экономический эффект заключается в снижении материальных затрат на изготовление устройства за счет упрощения конструкции узлов и деталей, а надежная посадка пакерного уплотнения с опорой на забой обеспечивается путем последовательной запакеровки его эластичных манжет в рабочем положении, что позволит повысить эффективность его работы.

Устройство для очистки забоя скважины, включающее полый корпус с направляющей втулкой в его верхней части, герметично заведенный с возможностью осевого перемещения вниз через направляющую втулку внутрь корпуса полый заглушенный с нижнего торца плунжер, оснащенный в боковых стенках заведенной в корпус нижней части радиальными сквозными отверстиями, а на наружной поверхности, находящейся вне корпуса верхней части, - кольцевым буртиком, пакерное уплотнение, отличающееся тем, что пакерное уплотнение установлено между верхним торцом направляющей втулки корпуса и кольцевым буртиком плунжера, а эластичные манжеты пакерного уплотнения имеют различные наружные диаметры, что позволяет производить их последовательную запакеровку в рабочем положении.