Устройство для очистки и освоения скважин
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для очистки призабойной зоны пласта и забоя скважины от шлама, песка, парафина, смол и других трудноизвлекаемых промывкой отложений, а также при вторичном вскрытии продуктивных пластов в режиме депрессии. Обеспечивает высокую работоспособность и надежность в работе, повышает эффективность очистки скважины и расширяет функциональные возможности. Сущность изобретения: устройство включает корпус и установленный внутри корпуса полый шток с радиальными каналами, подпружиненный обратный клапан, пакер и уплотнения. Корпус связан с опорным патрубком с проходными отверстиями. Подпружиненный обратный клапан перекрывает центральный канал. Согласно изобретению полый шток снабжен в верхней части кольцевым внутренним выступом. Этот выступ расположен между рядами радиальных каналов и цилиндрическими гнездами в нижней части. В этих гнездах установлены шарики-фиксаторы. Шарики-фиксаторы входят с наружной стороны в сферическую кольцевую выборку корпуса и взаимодействуют с внутренней стороны с глухой фиксирующей втулкой. Эта втулка соединена со штоком срезными элементами. Полый шток снабжен также сеткой, находящейся ниже цилиндрических гнезд. Радиальные каналы штока перекрыты в исходном положении подвижной подпружиненной втулкой с цилиндрической выборкой на внутренней поверхности. В корпусе ниже сферической кольцевой выборки выполнены кольцевой внутренний выступ и радиальные каналы. Эти радиальные каналы в исходном положении перекрыты подпружиненной втулкой. Радиальные каналы, расположенные в нижней части корпуса, в исходном положении перекрыты опорным патрубком. Опорный патрубок соединен с корпусом срезными элементами. Корпус в нижней части снабжен срезающей воронкой для взаимодействия с полыми заглушками, установленными на обсадной колонне. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для очистки призабойной зоны пласта и забоя скважины от шлама, песка, парафина, смол и других трудноизвлекаемых промывкой отложений, а также при вторичном вскрытии продуктивных пластов в режиме депрессии.
Известно устройство для очистки скважины методом имплозии, состоящее из имплозионной камеры, которая через электронный блок и геофизический наголовник крепится к каротажному кабелю. В верхней части имплозионной камеры подвешена грузоштанга, а в нижней части расположен ступенчатый шток, соединенный с центрирующей втулкой с возможностью перекрытия кулачков в транспортном положении и взаимодействия с грузоштангой для освобождения стакана от зацепления с переводником (1).Недостатками устройства являются:- низкая эффективность работы устройства, обусловленная тем, что при открытии имплозионной камеры, последняя будет заполняться, в основном, скважинной жидкостью, а не шламом и пластовой жидкостью;- высокая дороговизна устройства, объясняющаяся применением электронной аппаратуры и каротажного кабеля;- ограниченность объема имплозионной камеры;- ограниченность функциональных возможностей.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для очистки скважины, включающее корпус, связанный с опорным патрубком с проходными отверстиями, и установленный внутри корпуса полый шток с радиальными каналами, подпружиненный обратный клапан, перекрывающий центральный канал, пакер и уплотнения (2).Существенными недостатками устройства являются:- недостаточная жесткость конструкции;- возможность выхода из строя нижнего уплотнения корпуса из-за срезания его при прохождении через него перфорированных отверстий штока;- низкая эффективность очистки скважины, обусловленная тем, что сообщение подпакерного пространства с внутренним пространством насосно-компрессорных труб (НКТ) произойдет раньше, чем будет достигнута окончательная запакеровка скважины, в результате чего НКТ будут заполнены скважинной жидкостью, а не загрязнениями пласта и пластовой жидкостью;- во время спуска, в случае прихвата или непрохождения оборудования, возможны несанкционированные запакеровка и имплозионное воздействие на пласты;- трудности в выполнении условия, когда сила упругой деформации пружины сжатия была бы больше силы упругой деформации уплотнительного элемента пакера;- ограниченность функциональных возможностей.Задачей изобретения является создание устройства, обладающего большей жесткостью, более высокой работоспособностью и надежностью в работе, повышенной эффективностью очистки скважины, расширенными функциональными возможностями и обеспечивающего значительную экономию материальных средств.Указанная задача решается предлагаемым устройством, включающим корпус, связанный с опорным патрубком с проходными отверстиями, и установленный внутри корпуса полый шток с радиальными каналами, подпружиненный обратный клапан, перекрывающий центральный канал, пакер и уплотнения.Новым является то, что полый шток снабжен в верхней части кольцевым внутренним выступом, расположенным между рядами радиальных каналов и цилиндрическими гнездами в нижней части с установленными в них шариками-фиксаторами, входящими с наружной стороны в сферическую кольцевую выборку корпуса и взаимодействующими с внутренней стороны с глухой фиксирующей втулкой, соединенной со штоком срезаемым элементом; снабжен также сеткой, находящейся ниже цилиндрических гнезд; радиальные каналы штока перекрыты в исходном положении подвижной подпружиненной втулкой с цилиндрической выборкой на внутренней поверхности; в корпусе, ниже сферической кольцевой выборки, выполнены кольцевой внутренний выступ и радиальные каналы, в исходном положении перекрытые подпружиненной втулкой; радиальные каналы, расположенные в нижней части корпуса, в исходном положении перекрыты опорным патрубком, соединенным с корпусом срезаемым элементом; корпус в нижней части снабжен срезающей воронкой для взаимодействия с полыми заглушками, установленными на обсадной колонне.Новым является также то, что наружная поверхность нижней части глухой фиксирующей втулки выполнена конусной.На чертеже изображен продольный разрез предлагаемого устройства.Оно состоит из штока 1, в верхней части которого имеется кольцевой внутренний выступ 2, выше и ниже которого расположены верхний 3 и нижний 4 ряды радиальных каналов. В нижней части штока 1 выполнены цилиндрические гнезда 5, в которых установлены шарики-фиксаторы 6, входящие наружной поверхностью в сферическую кольцевую выборку 7 корпуса 8, а внутренней поверхностью контактирующие с глухой фиксирующей втулкой 9, соединенной со штоком срезными элементами 10. На нижнем торце штока жестко установлена сетка 11.С наружной стороны штока в зоне радиальных каналов установлена втулка 12 с цилиндрической выборкой 13 изнутри. Одним концом втулка упирается в пружину 14, а она, в свою очередь, в кольцевой выступ 15, а другим - в расширяющий конус 16 пакера, который соединен со штоком 1 срезными элементами 17. Расширяющий конус 16 контактирует с эластичной манжетой 18 пакера, а она - с корпусом 8. Последний выполнен ступенчатым и снабжен ниже сферической выборки 7 внутренним кольцевым выступом 19 и радиальными каналами 20, перекрытыми втулкой 21, с проходными каналами 22, между которой и уступом 23 установлена пружина 24. На уступе 23 находится подпружиненный обратный клапан 25, перекрывающий центральный канал.На нижнем конце корпуса выполнены радиальные каналы 26, перекрытые опорным патрубком 27 с проходными отверстиями 28, соединенным с корпусом срезными элементами 29. Корпус снабжен срезающей воронкой 30, установленной несколько выше опорного патрубка 27. Сопрягаемые поверхности устройства снабжены уплотнениями 31.Длины корпуса 8 и опорного патрубка 27 берут из расчета, чтобы при установке устройства в скважине отверстия опорного патрубка 27 находились ниже, а пакер был выше продуктивного пласта.Колонну обсадных труб спускают в скважину с таким расчетом, чтобы фильтр 32 с установленными в нем полыми заглушками 33, заполненными вязкопластичным веществом 34 (например, парафином, гудроном и т.д.), находился напротив продуктивного пласта. Цементирование производят по обычной технологии.После схватывания цементного раствора вскрытие, очистку и освоение продуктивного пласта осуществляют следующим образом.Устройство в собранном виде на НКТ спускают в скважину до упора на забой, при этом воронка 30 срезает головки полых заглушек 33, разрушаются срезные элементы 29, происходит сдвиг опорного патрубка 27 относительно корпуса и открытие радиальных каналов 26. Из-за разницы давлений внутри устройства и межтрубном пространстве фиксирующая втулка 9 сдвигается вверх до выступа 2, разрушая при этом срезные элементы 10 и освобождая шарики-фиксаторы 6.Под действием веса колонны НКТ шток 1 начинает двигаться вниз, увлекая за собой расширяющий конус 16, который раздвигает эластичную манжету 18 пакера и плотно прижимает ее к стенкам обсадной колонны. Срезные элементы 17 разрушаются. При движении штока 1 вниз радиальные каналы 3 входят в цилиндрическую выборку 13, после чего происходит сообщение межтрубного пространства под пакером с пространством внутри НКТ, которое находится под атмосферным давлением.За счет значительной разницы давлений происходит мгновенная депрессия, цементный камень (его толщина 4-5 мм) напротив отверстий, где были установлены заглушки, разрушается, происходит резкий выброс жидкости и вместе с ней закупоривших поры пласта веществ. Продуктивный пласт вскрывается и очищается от загрязнений и шлама, которые через каналы 28, 26, 22, 4 и 3 попадают в НКТ. При этом достигается глубокая депрессия на продуктивный пласт и высокий уровень очистки призабойной зоны пласта, т.к. величину депрессии можно создавать практически любую и ограничением здесь могут быть лишь прочностные характеристики обсадной колонны, цементного кольца и скелета породы продуктивного пласта.Депрессию на пласт можно регулировать путем долива расчетного объема жидкости в НКТ.После проведения операции по очистке и освоению пласта одну часть устройства на НКТ поднимают на поверхность, а именно: шток 1, пружину 14, втулку 9, шары 6, сетку 11 и втулку 12. Последняя при этом возвращается в исходное положение, т.е. перекрывает верхний ряд радиальных каналов 3 и предотвращает переток в скважину жидкости и шлама из НКТ. Другая часть устройства, включающая пакер (16, 18), корпус 8 со срезающей воронкой 30, обратным клапаном 25, опорным патрубком 27 и подпружиненной втулкой 21, остаются в скважине. В процессе подъема НКТ, в скважину доливают жидкость.После подъема оборудования, в скважину спускают глубинный насос и запускают ее в эксплуатацию.В случае необходимости обработки продуктивного пласта через какое-то время после начала эксплуатации, глубинный насос поднимают, в скважину спускают НКТ с радиальными отверстиями на конце, надавливают на втулку 21, при этом открываются каналы 20 и через них в пласт закачивают жидкость и реагенты, необходимые для обработки пласта. После окончания работ НКТ поднимают, под действием пружины 24 втулка 21 перекрывает каналы 20, спускают глубинный насос, и скважина снова готова к эксплуатации.Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства выражается в более высокой жесткости конструкции и более высокой надежности и работоспособности его узлов и деталей. Обеспечивается сохранность коллекторских свойств продуктивного пласта от отрицательного воздействия скважинной жидкости и загрязнений, находящихся в стволе скважины при подъеме устройства на поверхность, при спуске и подъеме насосов и т.д. Достигается надежная и высокоэффективная очистка продуктивного пласта от шлама и загрязнений, что позволяет в дальнейшем исключить их отрицательное воздействие на эксплуатацию продуктивного пласта.Устройство обладает расширенными функциональными возможностями, т.к. позволяет в отличие от прототипа производить вскрытие, отключение и очистку пласта и призабойной зоны за один спуск оборудования. Кроме того, оно позволяет при необходимости осуществить обработку продуктивного пласта с целью повышения его нефтеотдачи, при этом само устройство из скважины не поднимается. Указанные факторы позволят сэкономить значительное количество времени и материальных средств.Источники информации1. Аналог. Патент РФ №2086753, МКИ 6 Е 21 В 37/00, 1997.2. Прототип. Патент РФ №2068079, МКИ 6 Е 21 В 37/00, 1996.Формула изобретения
1. Устройство для очистки и освоения скважины, включающее корпус, связанный с опорным патрубком с проходными отверстиями, и установленный внутри корпуса полый шток с радиальными каналами, подпружиненный обратный клапан, перекрывающий центральный канал, пакер и уплотнения, отличающееся тем, что полый шток снабжен в верхней части кольцевым внутренним выступом, расположенным между рядами радиальных каналов и цилиндрическими гнездами в нижней части с установленными в них шариками-фиксаторами, входящими с наружной стороны в сферическую кольцевую выборку корпуса и взаимодействующими с внутренней стороны с глухой фиксирующей втулкой, соединенной со штоком срезными элементами; снабжен также сеткой, находящейся ниже цилиндрических гнезд; радиальные каналы штока перекрыты в исходном положении подвижной подпружиненной втулкой с цилиндрической выборкой на внутренней поверхности; в корпусе ниже сферической кольцевой выборки выполнены кольцевой внутренний выступ и радиальные каналы, в исходном положении перекрытые подпружиненной втулкой: радиальные каналы, расположенные в нижней части корпуса, в исходном положении перекрыты опорным патрубком, соединенным с корпусом срезными элементами; корпус в нижней части снабжен срезающей воронкой для взаимодействия с полыми заглушками, установленными на обсадной колонне.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что наружная поверхность нижней части глухой фиксирующей втулки выполнена конусной.РИСУНКИ
Рисунок 1