Устройство депрессионой очистки забоя скважин

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано в качестве технологического оборудования для очистки забоя скважин от шлама, песка, парафина и других посторонних и трудно извлекаемых отложений. Устройство состоит из депрессионной камеры с разделительным поршнем, устройства гидродинамического воздействия гидравлически связанного посредством соединительной муфты с шламоприемной камерой, клапана-затвора, размещенного в нижней части шламоприемной камеры. Верхняя часть разделительного поршня оснащена переводником с выступами на нижнем торце. Переводник соединен с колонной насосно-компрессорных труб, а нижняя часть - оснащена окнами и установлена в депрессионную камеру, относительно которой в транспортном положении разделительный поршень зафиксирован срезными элементами, с возможностью ограниченного только осевого перемещения вниз. Кроме того, в транспортном положении окна разделительного поршня перекрыты депрессионной камерой герметично посредством уплотнительных элементов. Верхний торец депрессионной камеры оснащен впадинами, выполненными с возможностью взаимодействия с выступами нижнего торца переводника. Депрессионная камера соединена с устройством гидродинамического воздействия с помощью муфты. Устройство гидродинамического воздействия выполнено в виде подвижной втулки, жестко установленной на нижнем конце депрессионной камеры и седла, соединенного с верхним концом шламоприемной камеры, при этом подвижная втулка снабжена сквозными вертикальными пазами на боковой поверхности и дросселирующим отверстием диаметром - d на торце, причем боковая поверхность подвижной втулки находится во взаимодействии с седлом, в котором перекрыты сквозные вертикальные пазы подвижной втулки в транспортном положении. Депрессионная и шламоприемная камеры выполнены с возможностью сближения при вращении относительно друг друга. Шламоприемная камера снаружи оснащена сверху вниз пакерующим и фиксирующим механизмами. Пакерующий механизм выполнен в виде верхнего упора с радиальными каналами, эластичной манжеты и конусного нижнего упора, выполненными с возможностью ограниченного перемещения вверх относительно шламоприемной камеры. Фиксирующий механизм выполнен в виде втулки с пружинными центраторами и подпружиненными

внутрь плашками, выполненными с возможностью взаимодействия с конусным нижним упором пакерующего механизма. Нижняя торцевая приемная часть шламоприемной камеры выполнена в виде трубного паука, и свинчена с последней посредством переходника. Нижняя торцевая приемная часть выполнена с возможностью взаимодействия с забоем без вращения и сближения с шламоприемной камерой при относительном вращении относительно друг друга. Шламоприемная камера дополнительно оснащена перекрытыми в транспортном положении верхним упором радиальными отверстиями, которые выполнены с возможностью совмещения с радиальными каналами верхнего упора. Верхний упор пакерующего механизма и втулка фиксирующего механизма зафиксированы в транспортном положении относительно шламоприемной камеры срезными соответственно верхними и нижними винтами. Выше разделительного поршня, дополнительно, встроен клапан-пробка выполненный в виде сбивного клапана для сообщения внутренней полости насосно-компрессорных труб с затрубным пространством при извлечении устройства на поверхность. Предлагаемое устройство соответствует требованиям экологии и надежно в работе за счет вымывания продуктов очистки перед подъемом устройства на поверхность, при этом возможен полный контроль проводимых технологических операций, а сохранения коллекторских свойств пласта, обусловлено применением пакерующего устройства предотвращающего попадание в пласт продуктов очистки с забоя скважины, позволяющего исключить работы по восстановлению продуктивности пласта, и как следствие, избежать дополнительных материальных и финансовых затрат.2 илл. на 1 л.

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано в качестве технологического оборудования для очистки забоя скважин от шлама, песка, парафина и других посторонних и трудно извлекаемых отложений.

Известно устройство для очистки забоя скважины (авторское свидетельство SU №2099506 МПК 7 Е 21 В 37/00 опубл. Бюл. №22, 1995 г.), содержащее корпус с депрессионной камерой и клапаном-заглушкой, шламоприемную камеру, камеру с разделительным поршнем, ударным штоком со срезным штифтами, выдвижным фиксатором поршня.

Недостатками данного устройства являются:

- во-первых, устройство не обеспечивает в условиях глубоких скважин защиту обсадных труб и цементного кольца в заколонном пространстве от гидроудара в момент создания депрессии в зоне очистки, в следствии чего, при разрушении цементного кольца ослабляется крепление ствола скважины, что приводит к осложнениям, например заколонным перетокам жидкости и загрязнению пресноводных горизонтов;

- во-вторых, низкая наполняемость шламоприемной камеры продуктами очистки скважины из-за влияния напора столба жидкости в эксплуатационной колонне, в связи с чем, снижается эффективность работы устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство депрессионной очистки забоя скважин (патент RU №2213847 МПК 7 Е 21 В 37/00 опубл. Бюл. №28 от 2003 г.), включающее депрессионную камеру с разделительным поршнем, гидравлически связанную с шламоприемной камерой, и средством перекрытия, выполненным в виде клапана-затвора, размещенного в нижней ее части, при этом оно снабжено устройством гидродинамического воздействия, выполненным в виде диффузора-конфузора и эластичного шара, установленного между разделительным поршнем, выполненным дифференциальным, и шламоприемной камерой с торцевой приемной частью, выполненной в виде трубного паука, при этом выше разделительного поршня, дополнительно, встроен клапан-пробка для сообщения внутренней полости насосно-компрессорных труб с затрубным пространством скважины при извлечении устройства на поверхность.

Недостатками данного устройства являются:

- во-первых, по мере излечения устройства на поверхность и удаления из депрессионной и шламоприемной камер продуктов очистки с забоя загрязняется устье скважины, что ведет к нарушению экологических требований;

- во-вторых, сложность контроля проводимых технологических операций при депрессионной очистке забоя скважины, кроме того, пласт не защищен от продуктов очистки и возможен гидроудар, возникающий в момент создания депрессии в зоне очистки забоя скважины, сопровождающийся резким скачком давления, что может привести к нарушению целостности пласта и снижению его коллекторских свойств;

- в-третьих, перед подъемом устройства на поверхность оно не обеспечивает удаление из депрессионной и шламоприемной камер продуктов очистки с забоя скважины, в связи с чем, создаются дополнительные нагрузки на грузоподъемный агрегат ведущие к снижению скорости подъема устройства, а также повышается вероятность поломки одного или сразу нескольких элементов компоновки оборудования. Кроме того, диафрагма клапана-пробки разрушающаяся под действием избыточного давления, требует высокой точности изготовления, при несоблюдении которой клапан-пробка может разрушиться не достигнув заданного значения давления. При большой депрессии на пласт возможно «залипание» эластичного шара в проходном канале устройства гидродинамического воздействия. Все вышеописанные факторы снижают надежность работы устройства по очистке забоя скважины.

Задачей полезной модели является повышение надежности работы устройства за счет вымывания продуктов очистки перед подъемом устройства на поверхность с возможностью контроля проводимых технологических операций, повышение экологичности, а также сохранения коллекторских свойств пласта путем исключения попадания в него продуктов очистки с забоя скважины.

Поставленная задача решается предлагаемым устройством депрессионной очистки забоя скважин, включающим депрессионную камеру с разделительным поршнем, гидравлически связанную с шламоприемной камерой через устройство гидродинамического воздействия, клапана-затвор, размещенный в нижней части шламоприемной камеры, нижняя торцевая приемная часть которой выполнена в виде трубного паука, при этом выше разделительного поршня, дополнительно, встроен клапан-пробка для сообщения внутренней полости насосно-компрессорных труб с затрубным пространством при извлечении устройства на поверхность.

Новым является то, что верхняя часть разделительного поршня оснащена переводником с выступами на нижнем торце, соединенным с колонной насосно-компрессорных

труб, а нижняя часть установлена в депрессионную камеру, относительно которой в транспортном положении зафиксирован срезными элементами, с возможностью ограниченного перемещения вниз, при этом верхний торец депрессионной камеры оснащен впадинами, выполненными с возможностью взаимодействия с выступами нижнего торца переводника, причем устройство гидродинамического воздействия выполнено в виде подвижной втулки, жестко установленной на нижнем конце депрессионной камеры и седла, соединенного с верхним концом шламоприемной камеры, при этом подвижная втулка снабжена сквозными вертикальными пазами на боковой поверхности и дросселирующим отверстием на торце, причем боковая поверхность подвижной втулки находится во взаимодействии с седлом, в котором перекрыты сквозные вертикальные пазы подвижной втулки в транспортном положении, при этом депрессионная камера и шламоприемная камера выполнены с возможностью сближения при вращении относительно друг друга, шламоприемная камера снаружи оснащена сверху вниз пакерующим и фиксирующим механизмами, причем пакерующий механизм выполнен в виде верхнего упора с радиальными каналами, эластичной манжеты и конусного нижнего упора, выполненными с возможностью ограниченного перемещения вверх относительно шламоприемной камеры, а фиксирующий механизм выполнен в виде втулки с пружинными центраторами и подпружиненными внутрь плашками, выполненными с возможностью взаимодействия с конусным нижним упором пакерующего механизма, при этом нижняя торцевая приемная часть выполнена с возможностью взаимодействия с забоем без вращения и сближения с шламоприемной камерой при относительном вращении относительно друг друга, причем шламоприемная камера дополнительно оснащена перекрытыми в транспортном положении верхним упором радиальными отверстиями, которые выполнены с возможностью совмещения с радиальными каналами верхнего упора, при этом верхний упор пакерующего механизма и втулка фиксирующего механизма зафиксированы в транспортном положении относительно шламоприемной камеры срезными соответственно верхними и нижними винтами, а клапан-пробка выполнен в виде сбивного клапана.

На фигуре 1 изображена верхняя часть устройства депрессионной очистки забоя скважин в продольном разрезе.

На фигуре 2 изображена нижняя часть устройства депрессионной очистки забоя скважин в продольном разрезе.

Устройство состоит из депрессионной камеры 1 (см. фиг.1) с разделительным поршнем 2, устройства гидродинамического воздействия 3 гидравлически связанного

посредством соединительной муфты 4 с шламоприемной камерой 5, клапана-затвора 6, размещенного в нижней части шламоприемной камеры 5.

Верхняя часть разделительного поршня 2 оснащена переводником 7 с выступами 8 на нижнем торце. Переводник 7 соединен с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ) 9, а нижняя часть оснащена окнами 10 и установлена в депрессионную камеру 1, относительно которой в транспортном положении разделительный поршень 2 зафиксирован срезными элементами 11, с возможностью ограниченного только осевого перемещения вниз. Кроме того, в транспортном положении окна 10 разделительного поршня 2 перекрыты депрессионной камерой 1 герметично посредством уплотнительных элементов 12.

Верхний торец депрессионной камеры 1 оснащен впадинами 13, выполненными с возможностью взаимодействия с выступами 8 нижнего торца переводника 7.

Депрессионная камера 1 соединена с устройством гидродинамического воздействия 3 с помощью муфты 14.

Устройство гидродинамического воздействия 3 выполнено в виде подвижной втулки 15, жестко установленной на нижнем конце депрессионной камеры 1 и седла 16, соединенного с верхним концом шламоприемной камеры 5. Подвижная втулка 15 снабжена сквозными вертикальными пазами 17 на боковой поверхности 18 и дросселирующим отверстием 19 диаметром - d на торце, причем боковая поверхность 18 подвижной втулки 15 находится во взаимодействии с седлом 16, в котором перекрыты сквозные вертикальные пазы 17 подвижной втулки 15 в транспортом положении.

Депрессионная 1 и шламоприемная 5 камеры выполнены с возможностью сближения при вращении относительно друг друга. Шламоприемная камера 5 снаружи оснащена сверху вниз пакерующим 20 (см. фиг.2) и фиксирующим 21 механизмами.

Пакерующий механизм 20 выполнен в виде верхнего упора 22 с радиальными каналами 23, эластичной манжеты 24 и конусного нижнего упора 25, выполненными с возможностью ограниченного перемещения вверх относительно шламоприемной камеры 5. Фиксирующий механизм 21 выполнен в виде втулки 26 с пружинными центраторами 27 и подпружиненными внутрь плашками 28, выполненными с возможностью взаимодействия с конусным нижним упором 25 пакерующего механизма 20.

Нижняя торцевая приемная часть 29 шламоприемной камеры 5 выполнена в виде трубного паука и свинчена с последней посредством переходника 30.

Нижняя торцевая приемная часть 29 выполнена с возможностью взаимодействия с забоем 31 без вращения и сближения с шламоприемной камерой 5 при относительном вращении относительно друг друга.

Шламоприемная камера 5 дополнительно оснащена перекрытыми в транспортном положении верхним упором 22 радиальными отверстиями 32, которые выполнены с возможностью совмещения с радиальными каналами 23 верхнего упора 22.

Верхний упор 22 пакерующего механизма 20 и втулка 26 фиксирующего механизма 21 зафиксированы в транспортном положении относительно шламоприемной камеры 5 срезными соответственно верхними 33 и нижними 34 винтами.

Выше разделительного поршня 2 (см. фиг.1), дополнительно, встроен клапан-пробка 35, выполненный в виде сбивного клапана для сообщения внутренней полости колонны НКТ 9 с межтрубным пространством при извлечении устройства на поверхность.

Устройство депрессионной очистки забоя скважин работает следующим образом. Устройство посредством переводника 7 (см. фиг.1) соединяют с колонной НКТ 9 и в сборе (см. фигуры 1 и 2) спускают в скважину до упора на забой 31. После чего создают осевую нагрузку вниз, разгрузкой колонну НКТ 9 на забой на 30-40 кН, при этом разрушается срезной элемент 11 и разделительный поршень 2 жестко соединенный сверху с переводником 7 (см. фиг.1) смещается вниз, при этом переводник 7 своими впадинами 8 вступает в контакт с впадинами 13, которыми оснащен верхний торец депрессионной камеры 1 с возможностью последующего вращения. После этого колонну НКТ 9 с устройством полностью разгружают на забой 31 (см. фиг.2). Это контролируется визуально на устье скважины по изменению показаний индикатора (на фиг. не показано), при этом происходит падение показаний индикатора веса до нуля и смещение вниз колонны НКТ 9. В результате происходит сообщение депрессионной 2 и шламоприемной 5 камер посредством устройства гидродинамического воздействия 3.

Под действием перепада давления над и под разделительным поршнем 2 в депрессионной камере 1 происходит имплозионный эффект и начинается всасывание через нижнюю торцевую приемная часть 29, выполненную в виде трубного паука (см. фиг.1 и 2) в шламоприемную камеру 5 отложений (шлам, песок) с забоя 31 скважины, при этом клапан-затвор 6 открывается и отложения с забоя 31 заполняют шламоприемную камеру 5 (см. фиг.2).

Размещенное между разделительным поршнем 2 и шламоприемной камерой 5 устройство гидродинамического воздействия 3, выполненное в виде подвижной втулки 15, жестко установленной на нижнем конце депрессионной камеры 1 и седла 16, соединенного с верхним концом шламоприемной камеры 5, благодаря дросселирующему отверстию 19 диаметром - d на торце подвижной втулки 15 создает «дросселирующий эффект», способствующий равномерному выносу отложений с забоя 31, при этом

сквозные вертикальные пазы 17, выполненные на боковой поверхности 18 подвижной втулки 15 перекрыты седлом 16.

По окончанию депрессионной очистки, давления в депрессионной 1 и шламоприемной 5 камерах выравниваются, причем время депрессионной очистки от отложений с забоя 31 (см. фиг.2) определяется опытным путем и зависит от глубины спуска устройства и степени загрязненности забоя скважины.

Затем приподнимают устройство с забоя на 3-5 метра, при этом клапан-затвор 6 закрывается, исключая обратное выпадение отложений находящихся в шламоприемной камере 5 на забой 31. О наличие в устройстве скважинной жидкости и отложений в шламоприемной камере 5 свидетельствует превышение показаний индикатора веса, расположенного на устье скважины над первоначальным весом, то есть веса устройства с колонной НКТ 9 перед разгрузкой на забой 31.

Устройство вновь полностью разгружают на забой скважины, после чего начинают вращать колонну НКТ 9 с устья скважины (на фиг.1 и 2 не показано) влево (по часовой стрелке), при этом колонна НКТ 9 (см. фиг.1) передает вращающий момент на верхнюю часть устройства благодаря жесткому контакту впадин 8 и 13, соответственно переводника 7 и депрессионной камеры 1. В результате колонна НКТ 9 и верхняя часть устройства, включая муфту 14 вращаются, и по наружной резьбе 36 устройства гидродинамического воздействия 3 опускаются вниз. Вращение колонны НКТ 9 продолжают до тех пор, пока не закончится наружная резьба 36. В результате сквозные вертикальные пазы 17 подвижной втулки 15 устройства гидродинамического воздействия 3 перекрытые в транспортом положении седлом 16 выйдут из него и полностью откроются.

Вращение колонны НКТ 9 с устья скважины влево (по часовой стрелке) продолжают, в результате колонна НКТ 9 вместе с устройством за исключением фиксирующего механизма 21 (см. фиг.2) и нижней торцевой приемной части 29 шламоприемной камеры 3 с переходником 30 вращаются и по наружной резьбе 37 шламоприемной камеры 5 опускаются вниз, при этом происходит разрушение нижнего винта 34 фиксирующего в транспортном положении втулку 26 относительно шламоприемной камеры 5. Вращение колонны НКТ 9 продолжают до окончания наружной резьбы 37.

Затем колонну НКТ 9 с устройством приподнимают вверх с учетом того, чтобы пакерующее устройство 20 находилось выше продуктивного пласта в скважине (на фиг. не показано).

Далее колонну НКТ 9 с устройством начинают опускать вниз, при этом фиксирующий механизм 21, благодаря контакту пружинных центраторов 27 со стенкой 38 скважины остается неподвижным и подпружиненные внутрь плашки 28 фиксирующего механизма 21 вступают во взаимодействие с конусным нижним упором 25 пакерующего механизма 20. При дальнейшем опускании устройства вниз происходит разрушение верхнего винта 33 фиксирующего в транспортном положении верхний упор 22 относительно шламоприемной камеры 5, при этом происходит смещение вверх пакерующего механизма 20 до упора верхнего упора 22 в нижний торец присоединительной муфты 39 шламоприемной камеры 5. В этот момент происходит совмещение радиальных каналов 23 верхнего упора 22 и радиальных отверстий 32 шламоприемной камеры 5. Устройство продолжают опускать, при этом происходит фиксация подпружиненных внутрь плашек 28 фиксирующего механизма 21 на стенках 38 скважины и при последующем движении вниз устройства происходит его разгрузка на вышеупомянутые подпружиненные внутрь плашки 28, при этом эластичная манжета 24 сжимается и прижимается к стенкам 38 скважины, герметично отсекая часть скважины, находящуюся ниже устройства, в том числе и пласт.

Прямой или обратной промывкой удаляют из устройства отложения с забоя скважины, находящиеся в нем после депрессионной очистки, при этом предварительно гидравлически соединяют выкидную линию скважины с амбаром с целью соблюдения экологических требований. По окончанию промывки устройство начинают извлекать на поверхность для чего с устья скважины сбрасывают груз (на фиг. не показан), который разрушает клапан-пробку 35, выполненный в виде сбивного клапана (см. фиг.1). В результате этого происходит сообщение депрессионной камеры 1 и внутреннего пространства НКТ 9 с затрубным пространством скважины, предотвращая перелив скважинной жидкости на устье при подъеме устройства на поверхность. О разрушении клапана-пробки 35 свидетельствует потеря веса скважинной жидкости в процессе подъема устройства, которое отображается на индикаторе веса. После чего устройство полностью извлекают на поверхность.

Предлагаемое устройство соответствует требованиям экологии и надежно в работе за счет вымывания продуктов очистки перед подъемом устройства на поверхность, при этом возможен полный контроль проводимых технологических операций, а сохранения коллекторских свойств пласта, обусловлено применением пакерующего устройства, предотвращающего попадание в пласт продуктов очистки с забоя скважины, позволяющего исключить работы по восстановлению продуктивности пласта, и как следствие, избежать дополнительных материальных и финансовых затрат.

Устройство депрессионной очистки забоя скважины, включающее депрессионную камеру с разделительным поршнем, гидравлически связанную с шламоприемной камерой через устройство гидродинамического воздействия, клапан-затвор, размещенный в нижней части шламоприемной камеры, нижняя торцевая приемная часть которой выполнена в виде трубного паука, при этом выше разделительного поршня дополнительно встроен клапан-пробка для сообщения внутренней полости насосно-компрессорных труб с затрубным пространством при извлечении устройства на поверхность, отличающееся тем, что верхняя часть разделительного поршня оснащена переводником с выступами на нижнем торце, соединенным с колонной насосно-компрессорных труб, а нижняя часть установлена в депрессионную камеру, относительно которой в транспортном положении зафиксирован срезными элементами, с возможностью ограниченного перемещения вниз, при этом верхний торец депрессионной камеры оснащен впадинами, выполненными с возможностью взаимодействия с выступами нижнего торца переводника, причем устройство гидродинамического воздействия выполнено в виде подвижной втулки, жестко установленной на нижнем конце депрессионной камеры и седла, соединенного с верхним концом шламоприемной камеры, при этом подвижная втулка снабжена сквозными вертикальными пазами на боковой поверхности и дросселирующим отверстием на торце, причем боковая поверхность подвижной втулки находится во взаимодействии с седлом, в котором перекрыты сквозные вертикальные пазы подвижной втулки в транспортном положении, при этом депрессионная камера и шламоприемная камера выполнены с возможностью сближения при вращении относительно друг друга, шламоприемная камера снаружи оснащена сверху вниз пакерующим и фиксирующим механизмами, причем пакерующий механизм выполнен в виде верхнего упора с радиальными каналами, эластичной манжеты и конусного нижнего упора, выполненными с возможностью ограниченного перемещения вверх относительно шламоприемной камеры, а фиксирующий механизм выполнен в виде втулки с пружинными центраторами и подпружиненными внутрь плашками, выполненными с возможностью взаимодействия с конусным нижним упором пакерующего механизма, при этом нижняя торцевая приемная часть выполнена с возможностью взаимодействия с забоем без вращения и сближения с шламоприемной камерой при относительном вращении относительно друг друга, причем шламоприемная камера дополнительно оснащена перекрытыми в транспортном положении верхним упором радиальными отверстиями, которые выполнены с возможностью совмещения с радиальными каналами верхнего упора, при этом верхний упор пакерующего механизма и втулка фиксирующего механизма зафиксированы в транспортном положении относительно шламоприемной камеры срезными соответственно верхними и нижними винтами, а клапан-пробка выполнен в виде сбивного клапана.