устройство для предпусковой очистки скважины

Формула изобретения

Устройство для предпусковой очистки скважины, содержащее электроцентробежный насос, подвешенный на колонне насосно-компрессорных труб, образующей со стволом скважины кольцевое пространство, пусковую муфту, соединяющую электроцентробежный насос с колонной насосно-компрессорных труб, в стенке которой выполнены аэраторы, сообщающие канал насосно-компрессорных труб с кольцевым пространством ствола скважины и перекрываемые полым запорным клапаном, перемещаемым вдоль колонны насосно-компрессорных труб посредством каната, управляемого с устья скважины, отличающееся тем, что полый запорный клапан оснащен радиальными каналами, а сверху - осевыми отверстиями, сообщающими электроцентробежный насос с каналом колонны насосно-компрессорных труб, при этом радиальные каналы полого запорного клапана имеют возможность сообщения с аэраторами пусковой муфты посредством гидравлической камеры после ограниченного осевого перемещении полого запорного клапана вверх относительно пусковой муфты, при этом канат снизу соединен с грузом, на нижнем конце которого выполнена наружная кольцевая проточка, в которой установлено стопорное разрезное кольцо, имеющее возможность фиксации и освобождения каната с грузом относительно полого запорного клапана, при этом в верхней части полого запорного клапана выполнена внутренняя кольцевая канавка, в которой установлено наружное стопорное кольцо, имеющее возможность фиксации во внутренних зубчатых насечках, выполненных на верхнем конце пусковой муфты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для предпусковой очистки скважины от тяжелой скважинной жидкости.

Известно устройство для очистки и промывки скважины (патент RU № 2278952, МПК Е21В 37/00, опубл. 27.06.2006 г.), содержащее корпус с радиальными окнами и расположенным выше пакером, полый шток с перфорированными отверстиями, установленный в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения вниз, причем перфорированные отверстия изолированы в исходном положении, хвостовик, связанный с корпусом и выполненный с возможностью взаимодействия с забоем скважины, отличающееся тем, что полый шток связан с колонной труб, а пакер выполнен в виде самоуплотняющейся манжеты с возможностью пропускания жидкости снизу вверх, при этом корпус снабжен по верхней кромке выступами, а на внутренней поверхности - цилиндрическим выступом, расположенным ниже радиальных окон, и зафиксирован относительно полого штока срезными элементами, причем перфорированные отверстия полого штока выполнены в виде двух рядов верхних и нижних перфорированных отверстий, при этом нижние перфорированные отверстия полого штока в исходном положении перекрыты цилиндрическим выступом, а верхние - втулкой, зафиксированной сверху относительно полого штока резьбой и оснащенной по нижней кромке впадинами, взаимодействующими с выступами корпуса при открытии нижних перфорированных отверстий, при этом полый шток снаружи между нижними и верхними перфорированными отверстиями выше корпуса оснащен уплотнительным элементом, изолирующим внутреннюю полость корпуса при открытии нижних перфорированных отверстий.

Недостатками данного устройства являются:

- сложность конструкции устройства, обусловленная большим количеством узлов и деталей;

- раздельные предпусковая очистка призабойной зоны пласта и очистка забоя скважины от шлама, песка и грязи для последующего ввода скважины в эксплуатацию, что требует больших затрат времени на запуск скважины в эксплуатацию.

Также известен газлифтный клапанный узел для скважины (патент RU № 2419715, МПК Е21В 34/06, опубл. 27.05.2011 г.), содержащий газлифтный клапан, имеющий запорный клапанный элемент, расположенный между кольцевым пространством и каналом насосно-компрессорной трубы, и изолирующий элемент, расположенный на впускной стороне запорного клапанного элемента и приспособленный спускаться в скважину в первом положении и в ответ на величину давления текучей среды, превышающую пороговую величину, переходить во второе положение.

Недостатком данного устройства является то, что оно предназначено для газлифта и используется для подъема жидкости из скважины за счет энергии газа, подаваемого в скважину под избыточным давлением, и не предназначено для предпусковой очистки скважины от тяжелой скважинной жидкости, содержащей шлам, песок и грязь, заполняемой в том числе для глушения скважины.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для очистки и эксплуатации скважины (патент RU № 2471966, МПК Е21В 37/00, опубл. 10.01.13 г.), содержащее электроцентробежный насос, подвешенный на колонне насосно-компрессорных труб, образующей со стволом скважины кольцевое пространство, и газлифтный клапанный узел, при этом газлифтный клапанный узел содержит пусковую муфту, соединяющую электроцентробежный насос с колонной насосно-компрессорных труб, в стенке которой выполнены аэраторы, сообщающие канал насосно-компрессорной трубы с кольцевым пространством ствола скважины, перекрываемые полым запорным клапаном, перемещаемым вдоль колонны насосно-компрессорных труб посредством каната, управляемого из устья скважины, при этом наружная поверхность запорного клапана и посадочная поверхность пусковой муфты, по меньшей мере, на длине поперечного сечения аэраторов выполнены коническими с соответствующими друг другу углами.

Недостатком данного устройства являются:

- низкая надежность в работе, что обусловлено возможной негерметичной посадкой полого запорного клапана на пусковую муфту, так как полый запорный орган не имеет груза, чтобы создать вес при посадке на пусковую муфту, а также фиксации относительно полой втулки;

- низкая эффективность устройства в работе, посадка полого запорного клапана на пусковую муфту не контролируется, поэтому возможны утечками скважинной жидкости через аэратор пусковой муфты в процессе работы электроцентробежного насоса в следствии натяжения каната и перемещения запорного органа;

- дополнительные затраты на изготовление устьевого герметизатора для герметизации устьевого сальника на устье скважины и увеличивает продолжительность технологического процесса (монтаж демонтаж устьевого герсне технологично, так как канат постоянно находится в скважине, в следствии чего в процессе эксплуатации скважины необходимо его герметизировать на устье, что требует дополнительных затрат на изготовление).

Технической задачей является повышение надежности и эффективности работы устройства за счет возможности контроля за перемещением полого запорного клапана и его фиксации относительно пусковой муфты, а также сокращение дополнительных затрат за счет исключения изготовления устьевого герметизатора каната.

Поставленная задача решается устройством для предпусковой очистки скважины, содержащим электроцентробежный насос, подвешенный на колонне насосно-компрессорных труб, образующей со стволом скважины кольцевое пространство, пусковую муфту, соединяющую электроцентробежный насос с колонной насосно-компрессорных труб, в стенке которой выполнены аэраторы, сообщающие канал насосно-компрессорных труб с кольцевым пространством ствола скважины и перекрываемые полым запорным клапаном, перемещаемым вдоль колонны насосно-компрессорных труб посредством каната, управляемого с устья скважины.

Новым является то, что полый запорный клапан оснащен радиальными каналами, а сверху - осевыми отверстиями, сообщающими электроцентробежный насос с каналом колонны насосно-компрессорных труб, при этом радиальные каналы полого запорного клапана имеют возможность сообщения с аэраторами пусковой муфты посредством гидравлической камеры после ограниченного осевого перемещении полого запорного клапана вверх относительно пусковой муфты, при этом канат снизу соединен с грузом, на нижнем конце которого выполнена наружная кольцевая проточка, в которой установлено стопорное разрезное кольцо, имеющее возможность фиксации и освобождения каната с грузом относительно полого запорного клапана, при этом в верхней части полого запорного клапана выполнена внутренняя кольцевая канавка, в которой установлено наружное стопорное кольцо, имеющее возможность фиксации во внутренних зубчатых насечках, выполненных на верхнем конце пусковой муфты.

На фиг.1 и 2 схематично изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе.

Устройство для очистки и эксплуатации скважины содержит электроцентробежный насос 1 (см. фиг.1), подвешенный на колонне насосно-компрессорных труб 2, образующей со стволом скважины кольцевое пространство (на фиг.1 и 2 не показано) пусковую муфту 3 (см. фиг.1), соединяющую электроцентробежный насос 1 с колонной насосно-компрессорных труб 2. В стенке пусковой муфты выполнены аэраторы 4, сообщающие канал 5 насосно-компрессорных труб 2 с кольцевым пространством ствола скважины и перекрываемые полым запорным клапаном 6, перемещаемым вдоль колонны насосно-компрессорных труб 2 посредством каната 7 (см. фиг.2), управляемого с устья скважины (на фиг.1 и 2 не показано).

Полый запорный клапан 6 (см. фиг.2) оснащен радиальными каналами 8, а сверху - осевыми отверстиями 9, сообщающими электроцентробежный насос 1 с каналом 5 колонны насосно-компрессорных труб 2.

Радиальные каналы 8 полого запорного клапана 6 имеют возможность сообщения с аэраторами 4 пусковой муфты 3 посредством гидравлической камеры 10 после ограниченного осевого перемещении полого запорного клапана 6 вверх относительно пусковой муфты 3.

Канат 7 снизу соединен с грузом 11, например, в качестве груза применяют стальной пруток диаметром 40 мм и длиной 1,5 м из материала сталь 10. На нижнем конце груза 11 выполнена наружная кольцевая проточка 12, в которой установлено стопорное (пружинное) разрезное кольцо 13, например круглого сечения, имеющее возможность фиксации и освобождения каната 7 с грузом 11 относительно полого запорного клапана 6.

Груз 11 позволяет создать усилие для фиксации каната относительно полого запорного клапана 6.

В верхней части полого запорного клапана 6 выполнена внутренняя кольцевая канавка 14, в которой установлено наружное стопорное (пружинное) кольцо 15, например треугольного сечения, имеющее возможность фиксации во внутренних зубчатых насечках 16, выполненных на верхнем конце пусковой муфты 3.

Несанкционированные перетоки жидкости исключаются уплотнительными кольцами 17 и 18.

Устройство для предпусковой очистки скважины работает следующим образом.

Электроцентробежный насос 1 (см. фиг.1) с колонной насосно-компрессорных труб 2, соединенные пусковой муфтой 3 с полым запорным клапаном 6, опускают в скважину (на фиг.1 и 2 не показана), заполненную тяжелой скважинной жидкостью, включающей в себя шлам, песок и грязь, на глубину скважинного затвора (условно не показан), образуя между собой кольцевое пространство (на фиг.1 и 2 не показано) с тяжелой скважинной жидкостью.

В колонну насосно-компрессорных труб 2 (см. фиг.2) спускают канат 7 с грузом 11. Разгружают груз 11 посредством каната 7 на полый запорный клапан 6, при этом стопорное разрезное кольцо 13 расширяется в наружной кольцевой проточке 12 и фиксируется под нижним торцом осевых отверстий 9 полого запорного клапана 6.

Далее с помощью геофизической лебедки (на фиг.1 и 2 не показано) производят натяжение каната 7 (см. фиг.2) вверх, например на 1 м, при этом происходит ограниченное осевое перемещение полого запорного клапана 6 (см. фиг.2) вверх на 1 м относительно пусковой муфты 3, при этом аэраторы 4 пусковой муфты 3 гидравлически сообщаются с радиальными каналами 8 гидравлической камеры 10 полого запорного клапана 6.

Затем с устья скважины в колонну насосно-компрессорных труб 2 через канал 5 компрессором подают инертный газ под избыточным давлением.

Инертный газ проходит через канал 5 колонны насосно-компрессорных труб 2 и осевые отверстия 9, радиальные каналы 8 полого запорного клапана 6 и далее в гидравлическую камеру 10, откуда через аэраторы 4 пусковой муфты 3 проходит в кольцевое пространство скважины, барботирует в ней тяжелую скважинную жидкость, образуя в кольцевом пространстве посредством аэрации инертным газом газожидкостную взвешенную смесь с удельным весом, значительно меньшим удельного веса тяжелой скважинной жидкости.

После этого полый запорный клапан 6 смещают вверх, например на 1 м относительно пусковой муфты 3 колонны насосно-компрессорных труб 2 посредством каната 7, управляемого из устья скважины, при этом наружное стопорное кольцо 15 треугольного сечения фиксируется во внутренних зубчатых насечках 16 (треугольного сечения) пусковой муфты 3, неподвижно фиксируя полый запорный клапан 6 относительно пусковой муфты 3 в верхнем положении. При этом благодаря уплотнительным кольцам 17 и 18 герметично закрываются аэраторы 4 пусковой муфты 3 и прекращается доступ инертного газа в кольцевое пространство 6 с газожидкостной взвешенной смесью.

Одновременно прекращают подачу избыточного давления в канал 5 колонны насосно-компрессорных труб 2 от компрессора.

Далее производят натяжение каната 7 вверх, например на усилие 1000 H, при этом стопорное разрезное кольцо 13 сжимается в наружной кольцевой проточке 12 и груз 11 с канатом 7 освобождаются от полого запорного клапана 6, который остается в скважине.

Канат 7 с грузом 11 с помощью геофизической лебедки извлекают из скважины.

Герметизируют устье скважины и включают в работу электроцентробежный насос 1, который откачивает газожидкостную взвешенную смесь из кольцевого пространства скважины через внутренне пространство полого запорного клапана 6 по каналу 5 и по колонне насосно-компрессорных труб 2 скважины на поверхность до появления нефти.

Так обеспечивается предпусковая очистка скважины от тяжелой скважинной жидкости, содержащей шлам, песок и грязь, заполняемой в том числе для глушения скважины, и последующий ввод скважины в эксплуатацию за один спуск колонны насосно-компрессорных труб с электроцентробежным насосом, при этом весь процесс предпусковой очистки скважины контролируется с устья скважины.

Предлагаемое устройство для предпусковой очистки скважины позволяет повысить надежность и эффективность работы устройства за счет возможности контроля за перемещением полого запорного клапана и его фиксации относительно пусковой муфты.

Также устройство позволяет избежать затрат на изготовления устьевого герметизатора каната.