устройство для очистки призабойной зоны пласта

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА, содержащее жестко связанную с колонной труб полую муфту, жестко связанный с муфтой корпус с осевым и радиальным каналами, размещенный на корпусе пакер, установленную в осевом канале корпуса с возможностью осевого перемещения полую подпружиненную дифференциальную втулку с радиальным каналом для сообщения полости колонны труб с призабойной зоной в нижнем положении дифференциальной втулки, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства за счет упрощения процесса очистки призабойной зоны, оно снабжено связанным срезным элементом с муфтой патрубком с седлом под бросовый элемент, нагнетательным и двумя обратными клапанами и подпружиненным кольцевым поршнем, корпус и дифференциальная втулка выполнены с периферийными осевыми каналами, муфта выполнена с радиальным каналом, один обратный клапан размещен в осевом канале корпуса у его верхнего торца, другой - в полости дифференциальной втулки у ее нижнего торца, а нагнетательный клапан размещен в периферийном канале корпуса, при этом подпружиненный кольцевой поршень установлен над периферийными осевыми каналами дифференциальной втулки с возможностью сообщения полости колонны труб через осевые периферийные каналы корпуса и дифференциальной втулки и полость дифференциальной втулки с затрубным надпакерным пространством в нижнем положении дифференциальной втулки, уплотнительный элемент образует с корпусом полость, гидравлически связанную через периферийный осевой канал корпуса с полостью колонны труб, а патрубок установлен в муфте с возможностью перекрытия ее радиальных каналов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для воздействия на призабойную зону пласта и освоения скважины. Известно устройство для очистки призабойной зоны пласта [1], включающее пакер, корпус с верхним и нижним рядами окон, установленные в нижних окнах обратные клапаны, размещенный в корпусе плунжер с радиальными каналами и седлами в его верхней и нижней частях под бросовые запорные элементы, причем плунжер выполнен с размещенными между его радиальными каналами и нижним седлом окнами, совпадающими в исходном положении с окнами корпуса, в которых установлены обратные клапаны.

Недостатком этого устройства является сложность технологического процесса по очистке призабойной зоны пласта, так как на поверхности требуется проведение работ сначала по снижению уровня жидкости в затрубном пространстве, а затем создание давления в колонне насосно-компрессорных труб. Все это вызывает значительные затраты времени и средств. Кроме того, для приведения устройства в рабочее положение требуются дополнительные затраты времени на установку пакера.

Наиболее близким к предлагаемому (прототип) является устройство для очистки призабойной зоны скважины [2], содержащее корпус с радиальными каналами, связанный с колонной труб муфтой с осевым каналом, пакер. установленную в корпусе полуют подпружиненную дифференциальную втулку, большая ступень которой выполнена с радиальными каналами, сообщающими через каналы корпуса затрубное пространство с подпакерной зоной, снабженную стопором в виде концентрично размещенных относительно нее пружин с установленной с возможностью осевого перемещения относительно пружин регулировочной гайкой и выполненную в нижней части с внутренним кольцевым выступом, при этом меньшая ступень дифференциальной втулки выполнена с заглушенным верхним торцом, перекрывающим осевой канал муфты, и радиальными каналами для сообщения в крайнем нижнем положении дифференциальной втулки полости колонны труб с подпакерной зоной.

Недостатком этого устройства является сложность технологического процесса по очистке призабойной зоны пласта, так как требуется установка пакера, прокачивание жидкости по затрубному пространству, снятие пакера, прокачивание жидкости по колонне насосно-компрессорных труб для промывки забоя от загрязнений в пласте. Все это вызывает значительные затраты времени и средств.

Целью изобретения является упрощение процесса очистки призабойной зоны пласта при одновременном снижении затрат на его производство.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем корпус с радиальными каналами, связанный с колонной труб муфтой с осевым каналом, пакер, установленную в корпусе полую подпружиненную дифференциальную втулку, большая ступень которой выполнена с радиальными каналами, сообщающими через каналы корпуса затрубное пространство с подпакерной зоной, снабженную стопором в виде концентрично размещенных относительно нее пружин с установленной с возможностью осевого перемещения относительно пружин регулировочной гайкой и выполненную в нижней части с внутренним кольцевым выступом, при этом меньшая ступень дифференциальной втулки выполнена с заглушенным верхним торцом, перекрывающим осевой канал муфты и радиальными каналами для сообщения в крайнем нижнем положении дифференциальной втулки полости колонны труб с подпакерной зоной, муфта снабжена закрепленной в осевом канале пустотелой втулкой с седлом в верхней части под бросовый запорный элемент и выполнена с перекрытым пустотелой втулкой радиальным каналом, корпус снабжен в верхней части обратным, а в среднем части над уступом большой ступени дифференциальной втулки нагнетательными клапанами, выполнен с дополнительным осевым каналом, взаимодействующим с нагнетательным клапаном и сообщающим полость колонны труб с внутренней полостью уплотнительного элемента пакера, большая ступень дифференциальной втулки снабжена нагнетательным клапаном, выполненным в уступе от большой ступени к меньшей в виде осевых каналов, перекрытых подпружиненным кольцевым поршнем, причем осевые каналы гидравлически связаны с внутренней полостью дифференциальной втулки, меньшая ступень которой выполнена с открытым верхним торцом.

На чертеже показан продольный разрез предлагаемого устройства.

Устройство состоит из корпуса 1, включающего обратный 2 и нагнетательный 3 клапаны, при этом корпус выполнен с основным осевым 4, радиальным 5 и дополнительным осевым 6 каналами. Дополнительный осевой канал 6 взаимодействует с нагнетательным клапаном 3 и сообщает полость колонны насосно-компрессорных труб, на которых устройство опускают в скважину, с внутренней полостью уплотнительного элемента 7 пакера, размещенного на наружной поверхности корпуса 1.

В верхней части корпуса 1 размещена муфта 8, в осевом канале которой на срезаемом элементе 9 закреплена пустотелая втулка 10 с седлом в верхней части под бросовый запорный элемент, перекрывающая радиальный канал 11 муфты 8.

Во внутренней полости корпуса 1 размещена полая дифференциальная втулка 12, удерживаемая в исходном положении силовой пружиной 13, большая ступень которой содержит обратный клапан 14 и нагнетательный клапан, размещенный на уступе и выполненный в виде осевых каналов 15, перекрытых кольцевым поршнем 16 с возвратной пружиной 17. Меньшая ступень дифференциальной втулки 12 выполнена с открытым верхним торцом.

Для производства работ по очистке призабойной зоны пласта муфту 8 устройства соединяют с колонной НКТ и опускают в скважину. Во время спуска скважинная жидкость через радиальный канал 5 и обратный клапан 2 корпуса 1 поступает в колонну НКТ и заполняет ее.

После достижения требуемой глубины спуска по колонне НКТ прокачивают рабочую жидкость. Во время прокачки обратный клапан 2 закрывается и весь поток рабочей жидкости устремляется в дополнительный осевой канал 6, попадает во внутреннюю полость уплотнительного элемента 7 пакера, произведя его растяжение, прижатие к стенкам скважины и герметичное разобщение призабойной зоны пласта от вышележащей части скважины.

После этого открывается нагнетательный клапан 3, пружина которого рассчитана на давление пакеровки, и поток рабочей жидкости устремляется в полость над нагнетательным клапаном большой ступени дифференциальной втулки 12, создавая перепад давлений. Под действием этого перепада кольцевой поршень 16 и дифференциальная втулка 12 совместно начинают двигаться вниз, сжимая соответственно возвратную 17 и силовую 13 пружины, а также жидкость, находящуюся в подпакерной зоне. Поскольку жидкость практически не сжимается, а сила сопротивления пласта нагнетанию в него жидкости больше сил сопротивления обратного клапана 14 (пружина, движение жидкости по осевому каналу), то последний открывается и жидкость, находящаяся в подпакерной зоне (впоследствии пластовая жидкость вместе с продуктами загрязнения пласта), начинает попадать во внутреннюю полость пустотелой дифференциальной втулки 12, а затем в основной осевой канал 4 корпуса 1. В определенный момент времени, когда кольцевой поршень 16 доходит до уступа корпуса, он останавливается и открывается от уступа дифференциальной втулки 12.

При этом поток рабочей жидкости через осевые каналы нагнетательного клапана дифференциальной втулки 12 и корпуса 1 оказывается связанным с надпакерной зоной межтрубного пространства. Поскольку давление в этой зоне меньше, то происходит падение давления в потоке рабочей жидкости за нагнетательным клапаном. В результате этого под действием упругих сил возвратной 17 и силовой 13 пружин занимают исходное положение соответственно кольцевой поршень 16 и дифференциальная втулка 12.

С началом движения дифференциальной втулки 12 вверх закрывается обратный клапан 14 и жидкость из подпакерной зоны, попавшая во внутреннюю полость дифференциальной втулки 12 и в основной осевой канал 4 корпуса 1, вытесняется в надпакерную зону. При движении дифференциальной втулки 12 вверх под ней образуется разрежение (депрессия на пласт), сопровождающееся поступлением из пласта в подпакерную зону пластовой жидкости вместе с закупоривающим материалом.

Цикл работы устройства повторяется. Время работы устройства по очистке пласта зависит от степени его загрязнения. Перед окончанием очистки в колонну НКТ забрасывают шарик, который, попадая в седло, перекрывает канал пустотелой втулки 10. В результате этого резко возрастает давление прокачиваемой рабочей жидкости, под действием которого происходит срез элемента 9, перемещение пустотелой втулки 10 и освобождение радиального канала 11 муфты 8. После освобождения радиального канала 11 давление на насосе падает, прокачку рабочей жидкости прекращают. Вследствие этого давление во внутренней полости колонны НКТ и затрубном пространстве выравнивается, а пакер принимает исходное положение.

После этого приступают к испытанию продуктивного горизонта с очищенной призабойной зоной пласта, используя известные методы. Например, при снижении уровня жидкости пластовая жидкость во внутреннюю полость колонны НКТ поступает через радиальный канал 11. По окончании испытания производят подъем колонны НКТ, при этом опорожнение колонны происходит через радиальный канал 11 муфты 8.

Использование предлагаемого изобретения в сравнении с прототипом позволяет упростить процесс очистки призабойной зоны пласта при одновременном снижении затрат на его производство, поскольку из общего цикла исключаются технологические операции и затраты времени, связанные с установкой и снятием пакера, промывкой призабойной зоны, обвязкой поверхностного оборудования. Особенно эти затраты возрастают, когда общий цикл работ включает несколько операций по очистке и промывке призабойной зоны. Кроме того, подъем предлагаемого устройства из скважины в отличие от прототипа происходит с опорожнением колонны НКТ.