устройство для очистки скважины

Формула изобретения

Устройство для очистки скважины, содержащее забойный отсекатель, включающий эластичную манжету и расширяющий конус, ствол с конусным участком вверху, снабженный фигурным пазом на наружной поверхности с продольными коротким и длинным участками, а также установленной на стволе обоймой с направляющим штифтом, свободный конец которого размещен в фигурном пазе, подпружиненные шлипсы, расширяющий конус и ствол, которые соединены срезными элементами, обратный клапан, посадочный инструмент, включающий корпус с поперечной перегородкой и ниже расположенными каналами, отличающееся тем, что обратный клапан забойного отсекателя установлен в клапанной коробке с продольными прорезами и кольцевой выборкой снаружи вверху, а клапанная коробка герметично вставлена в расширяющий конус с возможностью принудительного извлечения, причем радиальные каналы в корпусе посадочного инструмента находятся на одном уровне с седлом обратного клапана; в поперечной перегородке расположен запорный клапан, выполненный в виде двух соединенных между собой цилиндрических стержней большего диаметра в верхней части и меньшего - в нижней части с опорной головкой вверху и опорным поперечным ограничителем внизу, в исходном положении зафиксированный срезным элементом и взаимодействующий в рабочем положении с клапанной коробкой обратного клапана забойного отсекателя; корпус посадочного инструмента и расширяющий конус соединены срезными элементами; обойма ствола забойного отсекателя снабжена пружинными центраторами, а шлипсы закреплены на рычагах, связанных с обоймой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в качестве оборудования для очистки призабойной зоны пласта и забоя скважины от шлама, песка, парафина, смол и других трудноизвлекаемых промывкой отложений.

Известно устройство для очистки скважины, состоящее из полого штока, выполненного с двумя рядами радиальных каналов, разделенными между собой глухой поперечной перегородкой и в исходном положении перекрытых подвижной подпружиненной втулкой с цилиндрической выборкой внутри. Шток соединен - с расширяющим конусом пакера. Корпус имеет обратный клапан и хвостовик и соединен с расширяющим конусом пакера. Полый шток снабжен сбивным клапаном (Патент РФ №2186947, МПК 7 Е 21 В 37/00, 2002 г.).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для очистки скважины, содержащее забойный отсекатель, включающий эластичную манжету и расширяющий конус, ствол с конусным участком вверху, снабженный фигурным пазом на наружной поверхности с продольными коротким и длинным участками, а также установленной на стволе обоймой с направляющим штифтом, свободный конец которого размещен в фигурном пазу, и подпружиненные шлипсы, расширяющий конус и ствол соединены срезными элементами и обратный клапан, посадочный инструмент, включающий корпус с поперечной перегородкой и ниже расположенными радиальными каналами (Патент на полезную модель №37142, МПК 7 Е 21 В 37/00, 2004 г.).

Устройства, как по аналогу, так и по прототипу обладают низкой работоспособностью, обусловленной тем, что в зоне обратного клапана над и под ним в процессе очистки будет накапливаться грязь, в результате чего он будет негерметичен при последующем глушении. Кроме того, в процессе имплозии при наличии крупных кусков грязи и шлама из пласта может забиться лабиринтный канал, образованный радиальными каналами в штоке и цилиндрической выборкой в подвижной втулке. Устройства конструктивно сложны и металлоемки. Наличие длинного хвостовика в аналоге приведет к тому, что песок, вымываемый из пласта, завалит хвостовик и не позволит в дальнейшем извлечь отсекатель из скважины. При этом невозможно проведение операций, связанных с закачкой жидкостей в пласт.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание устройства для очистки скважины, обладающего высокой работоспособностью, простого в конструкции и с низкой металлоемкостью.

Техническая задача решается предлагаемым устройством для очистки скважины, содержащим забойный отсекатель, включающий эластичную манжету и расширяющий конус ствол с конусным участком вверху, снабженный фигурным пазом на наружной поверхности с продольными коротким и длинным участками, а также установленной на стволе обоймой с направляющим штифтом, свободный конец которого размещен в фигурном пазу, подпружиненные шлипсы, расширяющий конус и ствол, которые соединены срезными элементами, обратный клапан, посадочный инструмент, включающий корпус с поперечной перегородкой и ниже расположенными радиальными каналами.

Новым является то, что обратный клапан забойного отсекателя установлен в клапанной коробке с продольными прорезами и кольцевой выборкой снаружи вверху, а клапанная коробка герметично вставлена в расширяющий конус с возможностью принудительного извлечения, причем радиальные каналы в корпусе посадочного инструмента находятся на одном уровне с седлом обратного клапана; в поперечной перегородке расположен запорный клапан, выполненный в виде двух соединенных между собой цилиндрических стержней большего диаметра в верхней части и меньшего - в нижней части с опорной головкой вверху и опорным поперечным ограничителем внизу, в исходном положении зафиксированный срезным элементом и взаимодействующий в рабочем положении с клапанной коробкой обратного клапана забойного отсекателя; корпус посадочного инструмента и расширяющий конус соединены срезными элементами; обойма ствола забойного отсекателя снабжена пружинными центраторами, а шлипсы закреплены на рычагах, связанных с обоймой.

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

На фиг.2 - то же самое в момент очистки скважины.

На фиг.3 - забойный отсекатель в скважине после подъема посадочного инструмента.

На фиг.4 - развертка фигурного паза на стволе забойного отсекателя.

Устройство состоит из забойного отсекателя (фиг.1), который включает эластичную манжету 1, установленную на расширяющем конусе 2, который соединен срезными элементами 3 со стволом 4 с конусным участком 5, снабженным фигурным пазом 6 (фиг.4) на наружной поверхности с коротким 7 и длинным 8 участками. На стволе 4 (фиг.1) установлена обойма 9 с направляющим штифтом 10, свободный конец который находится в фигурном пазу 6. На обойме 9 установлены пружинные центраторы 11, а выше них - шлипсы 12 на рычагах 13, соединенных обоймой 9. Обратный клалан 14 забойного отсекателя установлен в клапанной коробке 15 с продольными прорезами 16 и кольцевой выборкой 17 снаружи вверху. Клапанная коробка 15 герметично вставлена в расширяющий конус 2 с возможностью принудительного извлечения.

С верхней частью расширяющего конуса 2 срезными элементами 18 соединен корпус 19 посадочного инструмента, внутри которого расположена поперечная перегородка 20 с запорным клапаном 21, выполненным в виде двух соединенных между собой цилиндрических стержней большего диаметра 22 в верхней части и меньшего 23 - в нижней части с опорной головкой 24 вверху и опорным поперечным ограничителем 25 внизу, в исходном положении зафиксированным срезным элементом 26 и взаимодействующим в рабочем положении с клапанной коробкой 15 обратного клапана 14 забойного отсекателя. В нижней части корпуса 19 на уровне седла обратного клапана 14 находятся радиальные каналы 27, назначение которых - способствовать промывке этого клапана. Сопрягаемые поверхности деталей снабжены уплотнительными кольцами 28. Корпус 19 с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ) 29 образуют депрессионную камеру 30, находящуюся под атмосферным давлением. Внутри нижней трубы колонны НКТ 29 расположен сбивной клапан 31.

Работает устройство следующим образом.

Устройство на колонне НКТ 29 спускают в скважину из расчета, чтобы шлипсы 12, а следовательно, и эластичная манжета 1 находились выше перфорированных отверстий продуктивного пласта, а направляющий штифт 10 - в положении, изображенном на фиг.4. Затем устройство приподнимают примерно на 1 метр и вновь опускают, в результате направляющий штифт 10 перемещается в длинный участок фигурного паза 6, а конусный участок 5 (фиг.1) ствола 4 наезжает на шлипсы 12, которые приходят в соприкосновение с обсадной колонной 32 и тем самым фиксируют относительно нее забойный отсекатель. Колонну НКТ 29 разгружают, срезные элементы 3 разрушаются и расширяющий конус 2 опускается вниз, растягивает и прижимает эластичную манжету 1 к стенкам обсадной колонны 32, разобщая тем самым внутрискважинное пространство. При дальнейшей разгрузке НКТ происходит разрушение срезных элементов 18, а коробка 15 приходит в соприкосновение с запорным клапаном 21 и приподнимает его до соприкосновения поперечного ограничителя 25 с поперечной перегородкой 20. В результате происходит соединение внутреннего пространства корпуса 19 и депрессионной камеры 30 колонны НКТ 29 с пространством скважины под забойным отсекателем. А так как внутри колонны НКТ 29 давление атмосферное, то на пласт создается значительная депрессия. Под действием разницы давлений загрязнения и шлам из пласта с забоя и со стенок скважины через ствол 4, конус 2, продольные пазы 16 обратного клапана 14, отверстие 33 в поперечной перегородке 20 попадают в верхнюю часть корпуса 19 посадочного инструмента и далее в колонну НКТ 29.

Для исключения самопроизвольного извлечения клапанной коробки 15 из расширяющего конуса 2 они фиксируются относительно друг друга замковым механизмом 34 (например, пружинным кольцом), открывающимся при превышении расчетной нагрузки, которая выше чем нагрузка, действующая на клапанную коробку 15 при создании депрессии. Через определенный промежуток времени (это время для каждой скважины и каждого пласта разное и зависит от пластового давления, пористости, проницаемости и степени загрязненности пласта, его определяют экспериментальным путем). НКТ 29 с посадочным инструментом поднимают на поверхность, при этом клапан 21 закрывается, благодаря чему все загрязнения из скважины будут находиться внутри НКТ 29. В скважине остается забойный отсекатель.

Для слива жидкости из НКТ 29 перед подъемом в колонну НКТ 29 сбрасывают груз (на фиг. не показан) и разрушают сбивной клапан 31.

Депрессию на пласт можно регулировать путем заливки расчетного объема жидкости в НКТ. Затем в скважину спускают насос (на фигурах 1, 2, 3 и 4 не показан) и производят освоение и эксплуатацию в обычном порядке.

При необходимости закачки технологической жидкости в пласт, находящийся под забойным отсекателем, из скважины извлекают насос и спускают наружную труболовку (на фиг. не показана), которая захватывает клапанную коробку 15 за кольцевую выборку 17 и извлекает клапанную коробку 15 с обратным клапаном 14 из расширяющего конуса 2, преодолевая усилие замкового механизма 34 (см. фиг.3). После чего можно проводить любые технологические операции с пластом. Для дальнейшей эксплуатации пласта клапанную коробку 15 с обратным клапаном 14 устанавливают в расширяющий конус 2, спускают насос и производят дальнейшее освоение.

Предлагаемое устройство проще по конструкции, чем известные, и, следовательно, менее металлоемкое и более работоспособное и функциональное, так как обратный клапан в забойном отсекателе расположен в его верхней части, что предотвращает забивание отсекателя грязью и шламом при очистке продуктивного пласта, а его клапанная коробка выполнена извлекаемой, что позволяет производить закачку технологических жидкостей в пласт. Положительную роль здесь также играет то, что в забойном отсекателе и в посадочном инструменте отсутствуют лабиринтные зоны по пути движения загрязнений и шлама.