Способ восстановления циркуляции в нефтегазодобывающей скважине и устройство для его осуществления

 

Использование: изобретение относится к техническим средствам для удаления шламовых, песчаных и иных пробок в эксплуатационных скважинах, а также для удаления отложений со стенок. Сущность изобретения: в скважину на колонне труб спускается гидромеханический очиститель. При прокачивании промывочной жидкости по колонне труб прямым потоком воздействует на пробку, размывая ее. Обратный восходящий поток приводит во вращение последовательно установленные свободно на корпусе очистные головки, оснащенные режущими ножами. Очистные головки вращаются во встречном направлении, т. к. ножи имеют углы наклона к продольной оси в противоположные стороны. Режущие ножи механически срезают отложения со стенок как при спуске, так и при подъеме гидромеханического очистителя. Режущие ножи в нижней части нижней головки и в верхней части верхней головки имеют режущие буртики. Приведена математическая зависимость высоты головки от ее диаметра и угла наклона ножей. 2 с. и 4 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к техническим средствам, применяемым для удаления шламовых, песчаных и иных пробок в эксплуатационных скважинах.

Известен способ и устройство для очистки скважинных трубных колонн. Согласно известному способу на колонне труб спускают в скважину гидромеханический очиститель, воздействуют на пробку и отложения на стенках очищаемой трубной колонны прямым потоком промывочной жидкости, прокачиваемой по колонне труб через гидромеханический очиститель, продвигают последний по мере размыва пробки и отложений, вращением скребковых элементов гидромеханического очистителя осуществляют механическое снятие отложений со стенок очищаемой трубной колонны, а продукты разрушения удаляют из скважины восходящим потоком промывочной жидкости. Устройство для осуществления известного способа содержит патрубок с осевым каналом и резьбовым элементом в верхней части для соединения с колонной труб, гидромеханический очиститель, выполненный в виде скребковых элементов, установленных на корпусе. Корпус в свою очередь установлен на патрубке концентрично последнему и имеет возможность принудительного вращения под действием привода. В нижней части корпуса имеются гидромониторные насадки, установленные под разными углами к его продольной оси, имеющие гидравлическую связь с осевым каналом патрубка и выполняющие также функцию привода вращения корпуса, поскольку в результате истечения через них промывочной жидкости последний начинает вращаться [1] .

Недостатком известного способа является низкая его эффективность вследствие необходимости создания значительного перепада давления промывочной жидкости на гидромониторных насадках и повышенных гидравлических сопротивлениях. Устройство, реализующее известный способ, характеризуется сложностью конструкции.

Известен способ восстановления циркуляции в скважине, включающий спуск в скважину на колонне труб гидромеханического очистителя, гидромониторное воздействие на пробку прямым потоком промывочной жидкости, прокачиваемой по колонне труб через гидромеханический очиститель, продвижение последнего по мере размыва пробки, механическое снятие отложений со стенок скважины вращением скребковых элементов гидромеханического очистителя и удаление из скважины продуктов разрушения восходящим потоком промывочной жидкости. Устройствo, реализующее известный способ, включает корпус с осевым каналом и резьбовым элементом в верхней части для соединения с колонной труб и гидромеханический очиститель, выполненный в виде скребковых элементов, установленных на корпусе [2] .

Недостатком известного способа является низкая эффективность, т. к. для осуществления вращения скребковых элементов необходимо вращать всю колонну труб. Осложнен также процесс выноса восходящим потоком размытого материала пробки, поскольку скребковые элементы перекрывают кольцевой зазор, являясь гидросопротивлением.

В основу предлагаемого технического решения положена задача создания эффективного способа восстановления циркуляции в скважине путем удаления шламовых, песчаных и иных пробок и отложений и создание устройства для его осуществления.

Реализация предлагаемого технического решения позволит получить технический результат, выражающийся в повышении эффективности известного способа за счет более полного удаления продуктов разрушения и более качественной очистки стенок скважины или стенок очищаемой трубной колонны от отложений. При этом имеет место снижение затрат времени, т. к. предлагаемое техническое решение может быть использовано при применении непрерывной колонны труб.

Технический результат достигается тем, что в известном способе восстановления циркуляции в скважине, включающем спуск в скважину на колонне труб гидромеханического очистителя, гидромониторное воздействие на пробку прямым потоком промывочной жидкости, прокачиваемой по колонне труб через гидромеханический очиститель, продвижение последнего по мере размыва пробки, механическое снятие отложений со стенок скважины вращением скребковых элементов гидромеханического очистителя и удаление из скважины продуктов разрушения восходящим потоком промывочной жидкости, вращение скребковых элементов гидромеханического очистителя для механического снятия со стенок скважины отложений осуществляют восходящим потоком промывочной жидкости, а механическое снятие со стенок скважины отложений осуществляют как в процессе спуска в скважину гидромеханического очистителя, так и в процессе его подъема из скважины.

В известном устройстве для осуществления способа, включающем корпус с осевым каналом и резьбовым элементом в верхней части для соединения с колонной труб и гидромеханический очиститель, выполненный в виде скребковых элементов, установленных на корпусе, скребковые элементы выполнены в виде по меньшей мере двух очистных головок с режущими ножами на наружной поверхности, установленных с возможностью свободного вращения в противоположные стороны относительно друг друга в потоке жидкости, режущие ножи имеют эвольвентный профиль, а в верхней части верхней очистной головки и в нижней части нижней очистной головки - режущие буртики, при этом высота каждой очистной головки определена соотношением H = D/2 tg , где Н - высота очистной головки; D - диаметр очистной головки; - угол наклона режущего ножа к продольной оси очистной головки (угол атаки ножа).

В частном случае выполнения устройства достижению технического результата способствует то, что очистные головки установлены на корпусе на подшипниках, размещенных в кольцевых расточках, выполненных в торцах очистных элементов и охваченных с внешней стороны защитными юбками, причем защитные юбки между нижним торцом верхней очистной головки и верхним торцом нижней очистной головки выполнены на разделительной втулке, установленной между очистными головками, защитная юбка, охватывающая подшипник, размещенный в кольцевой расточке верхнего торца верхней очистной головки, выполнена в корпусе, а защитная юбка, охватывающая подшипник, размещенный в кольцевой расточке нижнего торца нижней очистной головки, выполнена в съемной опоре, зафиксированной в нижней части корпуса, а также то, что разделительная втулка имеет наружный диаметр меньше наружного диаметра очистной головки, и то, что в нижней части корпуса выполнена наружная резьба для фиксации съемной опоры гайкой со стопорной шайбой.

На чертеже показано устройство в разрезе с двумя очистными головками.

Устройство содержит корпус 1 с осевым каналом 2 и резьбовым элементом 3 в верхней части для соединения с колонной труб (не показана). На корпусе установлен гидромеханический очиститель, выполненный в виде скребковых элементов, представленных по меньшей мере двумя очистными головками 4, 5 с режущими ножами (не показаны) на наружной поверхности. Очистные головки 4, 5 установлены с возможностью свободного вращения в противоположные стороны относительно друг друга в восходящем потоке жидкости. Свободное вращение очистных головок 4, 5 обеспечивается тем, что они установлены на корпусе 1 на подшипниках 6, 7, 8, 9, размещенных в кольцевых расточках, выполненных в торцах очистных головок 4, 5. Между очистными головками 4, 5 установлена разделительная втулка 10, наружный диаметр которой меньше наружного диаметра очистной головки 4, 5. С внешней стороны подшипники 6, 7, 8, 9 охвачены защитными юбками, причем защитные юбки между нижним торцом верхней очистной головки 4 и верхним торцом нижней очистной головки 5 выполнены на разделительной втулке 10. Защитная юбка, охватывающая подшипник 6, размещенный в кольцевой расточке верхнего торца верхней очистной головки 4, выполнена в корпусе 1. В нижней части корпуса 1 выполнена наружная резьба, на которую навинчена гайка 11 с соплом 12. Выше гайки 11 установлена съемная опора 13. Защитная юбка, охватывающая подшипник 9, размещенный в кольцевой расточке нижнего торца нижней очистной головки 5, выполнена в съемной опоре 13. Между гайкой 11 и съемной опорой 13 установлена стопорная шайба 14, предотвращающая вращение съемной опоры 13 относительно корпуса 1 и гайки 11, а также самопроизвольное отвинчивание последней. Режущие ножи очистных головок 4, 5 имеют эвольвентный профиль, наклонены к их продольной оси под углом в противоположные стороны, а в верхней части верхней очистной головки 4 и в нижней части нижней очистной головки 5 имеют режущие буртики 15, 16. Высота каждой очистной головки 4, 5 определена соотношением H = D/2 tg , где Н - высота очистной головки от нижнего до верхнего торца ; D - наружный диаметр очистной головки ; - угол наклона режущего ножа к продольной оси очистной головки (угол атаки ножа).

Способ осуществляется следующим образом. Устройство в собранном виде опускается на колонне труб в скважину. Прокачиваемая по колонне труб и по осевому каналу 2 корпуса 1 гидромеханического очистителя промывочная жидкость, выходя из сопла 12, воздействует прямым потоком на пробку, размывая ее. Восходящим потоком промывочной жидкости воздействуют на эвольвентные поверхности режущих ножей очистных головок 4, 5 и заставляют их вращаться в противоположные друг относительно друга стороны. Режущие ножи начинают срезать отложения на стенках скважины или очищаемой трубной колонны. Продвижение гидромеханического очистителя осуществляется по мере размыва пробки и снятия отложений со стенок. При этом продукты разрушения удаляются из скважины восходящим потоком промывочной жидкости. После спуска гидромеханического очистителя на необходимую глубину очистки, не прекращая подачи промывочной жидкости, делают некоторую паузу и затем осуществляют его подъем. В процессе подъема подачу промывочной жидкости также не прекращают, что позволяет осуществить дополнительно повторное механическое снятие со стенок отложений. Повторное механическое снятие со стенок отложений может быть осуществлено и без подачи промывочной жидкости, если циркуляция в скважине восстановлена и потоком скважинной продукции очистные головки 4, 5 приводятся во вращение в процессе подъема гидромеханического очистителя.

Использование изобретения позволяет с минимальными затратами осуществлять восстановление циркуляции в скважине с одновременным удалением отложений со стенок. (56) Патент США N 4919204, НКИ 166-223, 1990.

Авторское свидетельство СССР N 1465545, кл. E 21 В 37/02, 1988.

Формула изобретения

1. Способ восстановления циркуляции в нефтегазоконденсатодобывающей скважине, включающий спуск в скважину на колонне труб гидромеханического очистителя, гидромониторное воздействие на пробку прямым потоком промывочной жидкости, прокачиваемой по колонне труб через гидромеханический очиститель, продвижение последнего по мере размыва пробки, механическое снятие отложений со стенок скважины вращением скребковых элементов гидромеханического очистителя и удаление из скважины продуктов разрушения восходящим потоком промывочной жидкости, отличающийся тем, что вращение скребковых элементов гидромеханического очистителя для механического снятия со стенок скважины отложений осуществляют восходящим потоком промывочной жидкости, а процесс механического снятия со стенок скважины отложений осуществляют как в процессе спуска в скважину гидромеханического очистителя, так и в процессе его подъема из скважины.

2. Устройство для восстановления циркуляции в нефтегазоконденсатодобывающей скважине, содержащее корпус с осевым каналом и резьбовым элементом в верхней части для соединения с колонной труб и гидромеханический очиститель, выполненный в виде скребковых элементов, установленных на корпусе, отличающееся тем, что скребковые элементы выполнены в виде по меньшей мере двух очистных головок с режущими ножами на наружной поверхности, установленных с возможностью свободного вращения в противоположные стороны одна относительно другой в потоке жидкости, режущие ножи имеют эвольвентный профиль, а в верхней части очистной головки и в нижней части нижней очистной головки - режущие буртики, при этом высота H каждой очистной головки определена соотношением H= D / 2tg , где D - наружный диаметр очистной головки;
где - угол наклона режущего ножа к продольной оси очистной головки (угол атаки ножа).

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что оно снабжено разделительной втулкой, установленной между очистными головками, и съемной опорой, установленной и зафиксированной в нижней части корпуса, в торцах очистных головок выполнены кольцевые расточки, очистные головки установлены на корпусе на радиально-упорных подшипниках, размещенных в кольцевых расточках и охваченных с внешней стороны защитными юбками, причем защитные юбки между нижним торцом верхней очистной головки и верхним торцом нижней очистной головки выполнены на разделительной втулке, защитная юбка, охватывающая подшипник, размещенный в кольцевой расточке верхнего торца верхней очистной головки, выполнена в корпусе, а защитная юбка, охватывающая подшипник, размещенный в кольцевой расточке нижнего торца нижней очистной головки, - в съемной опоре.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что разделительная втулка имеет наружный диаметр меньше наружного диаметра очистной головки.

5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что в нижней части корпуса выполнена наружная резьба, а съемная опора зафиксирована гайкой и стопорной шайбой.

РИСУНКИ

Рисунок 1