устройство для очистки пластов скважины

Формула изобретения

1. Устройство для очистки пластов скважины, включающее корпус, связанный с опорным элементом в виде патрубка с проходными отверстиями, и установленный внутри корпуса полый шток с радиальными каналами, пакер и уплотнения, отличающееся тем, что корпус изнутри выполнен с кольцевой проточкой и сферической кольцевой выборкой и имеет в нижней части глухое днище и радиальные каналы, в транспортном положении перекрытые опорным элементом, снабженным пружинным фиксатором, а на корпусе - соответствующей насечкой под него; шток имеет радиальный паз, кольцевой внутренний выступ, расположенный ниже радиальных каналов, и двусторонний кольцевой выступ, наружный из которых входит в кольцевую проточку корпуса, а на внутренний - опирается фиксирующая втулка с радиальным пазом, расположенным напротив радиального паза штока, причем последний и фиксирующая втулка соединены срезным элементом, ниже которого в штоке выполнены цилиндрические гнезда с установленными в них шариками-фиксаторами, входящими в сферическую кольцевую выборку корпуса и взаимодействующими с фиксирующей втулкой, снабженной вверху подвижной глухой пробкой, при этом корпус в нижней части снабжен срезающей воронкой для взаимодействия с полыми заглушками, установленными на обсадной колонне.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что радиальные пазы штока и фиксирующей втулки расположены напротив кольцевой расточки корпуса.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что цилиндрические гнезда штока выполнены с уступом со стороны его внутренней поверхности.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что наружная поверхность нижней части фиксирующей втулки выполнена конусной.

Описание изобретения к патенту

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.

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.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для очистки скважины, включающее корпус, связанный с опорным элементом в виде патрубка с проходными отверстиями, и установленный внутри корпуса полый шток с радиальными каналами, 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 НКТ произойдет раньше, чем будет достигнута окончательная запакеровка скважины, в результате этого НКТ будут заполнены скважинной жидкостью, а не загрязнениями пласта и пластовой жидкостью;

- во время спуска в случае прихвата или непрохождения оборудования возможны несанкционированная 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 и расширенными функциональными возможностями.

Указанная задача решается предлагаемым устройством, включающим корпус, связанный с опорным элементом в виде патрубка с проходными отверстиями, и установленный внутри корпуса полый шток с радиальными каналами, пакер и уплотнения.

Новым является то, что корпус изнутри выполнен с кольцевой проточкой и сферической кольцевой выборкой и снабжен в нижней части глухим днищем и радиальными каналами, в транспортном положении перекрытыми опорным элементом, снабженным пружинным фиксатором, а на корпусе - соответствующей насечкой под него; шток имеет кольцевой внутренний выступ, расположенный ниже радиальных каналов, и двусторонний кольцевой выступ, наружный из которых входит в кольцевую проточку корпуса, а на внутренний - опирается фиксирующая втулка с радиальным пазом, расположенным напротив радиального паза штока, причем последний и фиксирующая втулка соединены срезным элементом, ниже которого в штоке выполнены цилиндрические гнезда с установленными в них шариками-фиксаторами, входящими в сферическую кольцевую выборку корпуса и взаимодействующими с фиксирующей втулкой, снабженной вверху подвижной глухой пробкой.

Новым также является то, что корпус в нижней части снабжен срезающей воронкой для взаимодействия с полыми заглушками, установленными на обсадной колонне.

Новым также является то, что радиальные пазы штока и фиксирующей втулки расположены напротив кольцевой расточки корпуса, цилиндрические гнезда штока выполнены с уступом со стороны его внутренней поверхности, а наружная поверхность нижней части фиксирующей втулки выполнена конусной.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе в транспортном положении;

на фиг. 2 - то же самое в момент операции очистки нижнего (водоносного) пласта;

на фиг.3 - то же самое в момент обработки продуктивного пласта.

Устройство состоит из корпуса 1 (фиг.1), на внутренней поверхности которого выполнены кольцевая проточка 2 и кольцевая сферическая выборка 3. На нижнем конце корпуса расположены срезающая воронка 4, глухое днище 5 и радиальные каналы 6, которые в транспортном положении перекрыты опорным элементом 7, выполненным в виде патрубка с проходными отверстиями 8 и снабженными пружинным фиксатором 9, а корпус соответственно под него имеет насечки 10. Внутри корпуса 1 установлен полый шток 11 с радиальными каналами 12 и внутренним кольцевым уступом 13, ниже которого находится двусторонний кольцевой уступ, наружный 14 из которых входит в кольцевую расточку 2 корпуса, а на внутренний 15 - опирается фиксирующая втулка 16 с радиальным пазом 17, расположенным напротив радиального паза 18 штока 11. Последний соединен с фиксирующей втулкой 16 срезным элементом 19, ниже которого в штоке 11 выполнены цилиндрические гнезда 20, в которых установлены шарики-фиксаторы 21, входящие в сферическую кольцевую выборку 3 и упирающиеся другой стороной в фиксирующую втулку 16, наружная поверхность которой в нижней части выполнена конусной для облегчения ее выхода из зацепления со штоком и последующей установки на первоначальное место.

Глухая пробка 22 установлена во втулке 16 с плотной посадкой и с возможностью движения вниз. Между конусными головками 23 корпуса и 24 штока установлена эластичная манжета 25 пакера. Сопрягаемые поверхности устройства снабжены уплотнениями 26. Цилиндрические гнезда 20 выполнены с уступом 26 со стороны их внутренней поверхности.

Работает устройство следующим образом.

В скважину, пробуренную до проектной глубины, спускают обсадную колонну 27 с таким расчетом, чтобы полые заглушки 28, заполненные битумом, находились напротив водоносного пласта 29, а заглушки 30 из кислоторастворимого материала (например, магния) - напротив продуктивного пласта 31. Затем скважину цементируют известным способом и после ОЗЦ вовнутрь обсадной колонны на НКТ 32 спускают предлагаемое устройство. При его движении вниз срезающая воронка 4 разрушает выступающую часть заглушек 28, после чего устройство сажают на забой. При этом происходит сдвиг опорного элемента 7 относительно корпуса 1 и открытие радиальных каналов 6. Из-за разницы давлений внутри устройства и межтрубном пространстве фиксирующая втулка 16 сдвигается вверх, разрушая при этом срезной элемент 19 и освобождая шарики-фиксаторы 21.

Под действием веса колонны НКТ шток 11 начинает двигаться вниз и сдавливает эластичную манжету 25 пакера. При движении штока 11 вниз радиальные каналы 12 доходят до кольцевой проточки 2, после чего происходит сообщение межтрубного пространства под пакером с пространством внутри НКТ, которое находится под атмосферным давлением. Создается глубокая депрессия на нижний водоносный пласт, в результате чего открываются каналы в полых заглушках 28, вскрывается пласт и очищается от загрязнений и шлама (фиг.2), которые через каналы 8 и 6, радиальные пазы 17 и 18, кольцевую проточку 2 и каналы 12 попадают в НКТ. После имплозионной обработки делают натяжку НКТ, при этом нагрузка на эластичную манжету 25 пакера снимается и он распакеровывается. Устройство приподнимают на небольшую высоту, шток 11 двигается вверх относительно корпуса до упора уступа 14 в верхнюю часть кольцевой выборки 2, каналы 12 перекрываются и внутри НКТ создают давление, под действием которого пробка 22 падает на днище 5 корпуса 1, открывая канал 33, и сдвигает фиксирующую втулку 16 вниз, которая прижимает шарики-фиксаторы 21 к корпусу 1. Затем обратной промывкой через каналы 8, 6, и 33 собранные шлам и загрязнения вымывают на поверхность. Загерметизировав устье скважины, в водоносный пласт 29 закачивают сначала полимерный материал 34, а затем цементный раствор 35 и создают напротив пласта цементный мост 36 (фиг.3).

После ОЗЦ в зону продуктивного пласта 31 закачивают кислоту (например, соляную) и после растворения заглушек 30 задавливают ее в пласт. Скважина готова к освоению и эксплуатации.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства выражается в более высокой жесткости конструкции и более высокой надежности и работоспособности его узлов и деталей. Кроме того, обеспечивается надежная и высокоэффективная очистка водоносного пласта от шлама и загрязнений, что позволяет в дальнейшем исключить его отрицательное воздействие на эксплуатацию продуктивного пласта.

Устройство обладает расширенными функциональными возможностями, т.к. позволяет в отличие от прототипа производить промывку скважины, вскрытие и отключение пластов, создавать депрессию на пласты и все эти операции осуществлять за один спуск оборудования. Это позволит сэкономить значительное количество времени и материальных средств.

Источники информации

1. 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.