устройство для очистки скважины

Формула изобретения

Устройство для очистки скважины, содержащее полый шток с кольцевым выступом и установленными на нем сбивным клапаном и пружиной сжатия, корпус с обратным клапаном, соединенный с хвостовиком и пакером, включающим расширяющий конус, причем шток и хвостовик выполнены с радиальными каналами, срезные и уплотнительные элементы, отличающееся тем, что радиальные каналы в полом штоке располагаются двумя рядами, разделенными между собой глухой поперечной перегородкой, в исходном положении перекрытыми втулкой, установленной на полом штоке с возможностью продольного перемещения и взаимодействия с пружиной сжатия и расширяющим конусом и выполненной с цилиндрической выборкой на внутренней поверхности, причем в исходном положении расширяющий конус соединен с корпусом и полым штоком с помощью срезаемых элементов, а в рабочем положении взаимодействует с выступом корпуса, а полый шток - с выступом расширяющего конуса.

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 скважин 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, содержащее полый шток с кольцевым выступом и установленными на нем сбивным клапаном и пружиной сжатия, корпус с обратным клапаном, соединенный с хвостовиком и пакером, причем шток и хвостовик выполнены с радиальными каналами, срезные и уплотнительные элементы [2].

Существенными недостатками являются:

- сложность конструкции и недостаточная ее жесткость;

- 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;

- устройство позволяет достичь временного эффекта, т.к. после его подъема вместе с пакером загрязнения, находящиеся в стволе скважины, будут опять входить в поры и каналы продуктивного пласта и снижать его проницаемость;

- невозможность обеспечения циклического имплозионного воздействия на пласт. Дело в том, что резкая и продолжительная депрессия на пласт может привести к тому, что загрязнения пласта не выйдут из него, а запечатают его каналы и поры на пути к стволу скважины.

Задачей изобретения является создание устройства, обладающего более простой конструкцией, более высокой работоспособностью и повышенной эффективностью очистки скважины за счет циклического воздействия на призабойную зону пласта.

Указанная задача решается предлагаемым устройством, содержащим полый шток с кольцевым выступом и установленными на нем сбивным клапаном и пружиной сжатия, корпус с обратным клапаном, соединенный с хвостовиком и пакером, включающим расширяющий конус, причем шток и хвостовик выполнены с радиальными каналами, срезные и уплотнительные элементы.

Новым является то, что радиальные каналы в полом штоке располагаются двумя рядами, разделенными между собой глухой поперечной перегородкой, в исходном положении перекрытыми втулкой, установленной на полом штоке с возможностью продольного перемещения и взаимодействия с пружиной сжатия и расширяющим конусом и выполненной с цилиндрической выборкой на внутренней поверхности, причем в исходном положении расширяющий конус соединен с корпусом и полым штоком с помощью срезаемых элементов, а в рабочем положении - взаимодействует с выступом корпуса, а полый шток - с выступом расширяющего конуса.

На чертеже изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе.

Оно состоит из полого штока 1 с кольцевым выступом 2 и двумя рядами радиальных каналов 3 и 4, разделенных между собой глухой поперечной перегородкой 5, в исходном положении перекрытых втулкой 6, установленной на полом штоке с возможностью продольного перемещения и выполненной с цилиндрической выборкой 7 на внутренней поверхности. Между выступом 2 полого штока и втулкой 6 установлена пружина сжатия 8. Своим нижним концом полый шток 1 входит в расширяющий конус 9 пакера 10, который в свою очередь соединен с корпусом 11, заканчивающимся хвостовиком 12 с глухим дном и радиальными каналами 13 по телу. В корпусе установлен обратный клапан 14, а в верхней части полого штока - сбивной клапан 15. Расширяющий конус 9 в исходном положении соединен с корпусом и полым штоком с помощью срезаемых элементов 16 и 17, а в рабочем положении - взаимодействует с выступом 18 корпуса 11, а полый шток 1 - с выступом 19 расширяющего конуса. Сопрягаемые поверхности снабжены уплотнительными элементами 20.

Шток 1 с насосно-компрессорными трубами 21 образуют депрессионную камеру 22, находящуюся под атмосферным давлением. Длину хвостовика 12 берут из расчета, чтобы его конец находился ниже перфорационных отверстий, а пакер - выше перфорационных отверстий продуктивного пласта.

Работает устройство следующим образом.

Устройство на НКТ спускают в скважину до упора на забой. Затем инструмент разгружают, в результате чего разрушается срезаемый элемент 17 и расширяющий конус 9 опускается вниз, растягивает и прижимает уплотнительный элемент пакера 10 к стенкам скважины, разобщая тем самым внутрискважинное пространство продуктивного пласта. При дальнейшей разгрузке инструмента разрушается срезаемый элемент 16 и шток 1 опускается вниз до упора 19 расширяющего конуса 9. В этот момент ряды радиальных каналов 3 и 4 сообщаются между собой в цилиндрической выборке 7, происходит соединение внутреннего пространства полого штока 1 и НКТ с внутренним пространством под пакером. А так как внутри НКТ давление атмосферное, на пласт создается значительная депрессия. Под действием разницы давлений загрязнения и шлам из пласта, с забоя и со стенок скважины через хвостовик 12, конус 9 и радиальные каналы 3 и 4 попадают в верхнюю часть полого штока и далее в НКТ. Через короткий промежуток времени (всего несколько секунд - это время для каждой скважины и каждого пласта разное и зависит от пластового давления, пористости, проницаемости пласта и степени его загрязненности, его определяют экспериментальным путем) колонну НКТ, а с ней и полый шток 1 приподнимают на расчетную высоту, при этом втулка 6 под действием пружины 8 садится на исходное место, а радиальные каналы 3 и 4 разобщаются друг от друга и имплозионное воздействие на пласт прекращается. Затем инструмент снова разгружают на забой и тем самым возобновляют депрессию на пласт. И так повторяют несколько циклов до выравнивания давлений внутри НКТ и под пакером. После завершения операции по очистке скважины устройство поднимают на поверхность, при этом втулка 6 под действием пружины 8 перекрывает радиальные каналы 3, благодаря чему все загрязнения из скважины будут находиться внутри штока и НКТ. В скважине остаются пакер, корпус с хвостовиком и обратным клапаном.

Для слива жидкости из НКТ перед подъемом в колонну сбрасывают груз и разрушают сбивной клапан 15.

Депрессию на пласт можно регулировать путем заливки расчетного объема жидкости в НКТ.

Затем в скважину спускают насос и производят освоение и эксплуатацию в обычном порядке.

Предлагаемое устройство проще по конструкции, чем известное, и обладает более высокой работоспособностью благодаря тому, что его уплотнительные элементы во время работы не разрушаются.

Циклическое воздействие на пласт создает более благоприятные условия для эффективной и полной его очистки от загрязнений, т.к. при этом снижается возможность закупорки пласта при движении загрязнений к стволу скважины. Следует также отметить, что пласт при этом будет подвергаться меньшей деформации, а нагрузка на цементное кольцо резко снизится, что предотвратит его разрушение.

После подъема устройства продуктивный пласт изолирован от ствола скважины пакером и хвостовиком с обратным клапаном и поэтому исключается отрицательное влияние на пласт воды, жидкости глушения и загрязнений, находящихся в стволе скважины.

Кроме того, наличие хвостовика, установленного ниже перфорационных отверстий, способствует созданию напротив продуктивного пласта на все время эксплуатации гидрозатвора из нефти и тем самым резко снижается процент добычи воды из подошвенной части продуктивного пласта.

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, 21/00, 1996.