Устройство для создания гравийного фильтра
Использование: при создании гравийных фильтров на забое скважин. Обеспечивается повышение надежности в работе устройства за счет возможности контроля технологического процесса намывки гравия. Сущность изобретения: устройство содержит корпус-фильтр, соединенные с промывочной колонной, в которой помещен срезной клапан . В корпусе-фильтре размещена промывочная трубка. Под корпусом-фильтром расположен патрубок, выполненный с двумя внутренними кольцевыми проточками и имеющий верхние и нижние радиальные отверстия . Верхние радиальные отверстия выполнены между кольцевыми проточками. В патрубке помещены золотниковый механизм , установленный на срезных винтах, и регулятор циркуляции золотникового механизма . Он образует с золотниковым механизмом камеру, заполненную буферной жидкостью, и выполнен в виде обратного клапана. Этот клапан имеет подпружиненный запорный элемент. Его тело имеет перепускные каналы, через которые полость патрубка сообщается с внешним пространством . Золотниковый механизм выполнен в виде поршня с седлом с запорным органом. Поршень выполнен с перепускными циркуляционными каналами. Они сообщают внешнее пространство с полостью патрубка через верхние радиальные отверстия. Промывочная трубка выполнена со съемным кольцевым обратным клапаном, размещенным в нижней части промывочной трубки. Обратный клапан имеет подпружиненный затвор и кольцевое седло с осевыми каналами . 2 ил. Ё
„„ЯЦ ÄÄ 2000428 С (зиs Е21 В 43/08
Комитет Российской Федерации ио патентам и товариым знакам
ОПИСАН И Е И ЗОБ РЕТЕ Н ИЯ:"мнж"",,", „ „ "„,„„, К ПАТЕНТУ (21) 4953950/03 (22) 13.06.91 (46) 07,09.93. Бюл. N 33-36 (71) Всесоюзное научно-производственное объединение турбохолодильной, газоперекачивающей и гаэотурбинной техники (72) Червинский B.Ï., Густилин В,Г„Вильхивский С. М„Гейхман М, Г„Иванов Н.В. (73) Всесоюзное научно-производственное объединение турбохолодильной, газоперекачивающей и гаэотурбинной техники (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ГРАВИЙНОГО ФИЛЬТРА (57) Использование: при создании гравийных фильтров на забое скважин. Обеспечивается повышение надежности в работе устройства за счет возможности контроля технологического процесса намывки гравия.
Сущность изобретения: устройство содержит корпус-фильтр, соединенные с промывочной колонной, в которой помещен среэной клапан. В корпусе-фильтре размещена промывочная трубка, Под корпусом-фильтром расположен патрубок, выполненный с двумя внутренними кольцевыми проточками и
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для создания забойных гравийных фильтров.
Известны устройства для создания гравийных фильтров, включающие колонну лифтовых труб, на которой спускаются в скважину забойные фильтры, а также промывочные трубки и распределительные узлы для намыва гравия (авт.св. 1Ф 1184928, I+
933954, кл. Е 21 B 43/04), Недостатками таких устройств являются невысокая эксплуатационная надежимеющий верхние и нижние радиальные отверстия. Верхние радиальные отверстия выполнены между кольцевыми проточками, B патрубке помещены золотниковый механизм, установленный на срезных винтах, и регулятор циркуляции эолотникового механизма. Он образует с золотниковым меха. низмом камеру, заполненную буферной жидкостью, и выполнен в виде обратного клапана. Этот клапан имеет подпружиненный запорный элемент. Его тело имеет перепускные каналы, через которые полость патрубка сообщается с внешним пространством. Золотниковый механизм выполнен в виде поршня с седлом с запорным органом.
Поршень выполнен с перепускными циркуляционными каналами, Они сообщают внешнее пространство с полостью патрубкэ через верхние радиальные отверстия. Промывочная трубка выполнена со съемным кольцевым обратным клапаном, размещенным в нижней части промывочной трубки.
Обратный клапан имеет подпружиненный затвор и кольцевое седло с осевыми каналами,2ил, ность иэ-эа возможности засорения цирку- С ляционных каналов распределительных узлов () намываемым гравием, а также невозможность аварийного извлечения фильтра. ф
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для сооружения гравийного фильтра. содержащее промывочную колонну и забойный фильтр, в котором размещена промывочная .А Э трубка (авт.св.СССР М 956761, кп. Е 21 В
43/08), Недостатками такого устройстаа явлаloTcA возможность засорения намнваемым
2000428
55 ции; мыва гравия, гравием циркуляционных каналов разделительного переходника и невозможность проведения обратной циркуляции для устранения засорений, Кроме того. нельзя извлечь фильтр из скважины в аварийной ситуации, а также отсутствует возможность контроля технологического процесса намывки гравия.
Таким образом, прототип имеет низкую эффективность и эксплуатационную надежность.
Цепью изобретения является повышение надежности работы устройства за счет возможности контроля технологического процесса намыва гравия, Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено патрубком. размещенным под корпусом-фильтром и выполненным с двумя внутренними кольцевыми проточками, верхними радиальными отверстиями между кольцевыми проточками и нижними радиальными отверстиями, эолотниковым механизмом, размещенным в патрубке на срезных винтах, и регулятором циркуляции золотникового механизма, размещенного в патрубке с возможностью осевого перемещения под золотниковым механизмом, образующим с последним камеру, заполненную буферной жидкостью. и выполненным в виде обратного клапана с подпружиненным запорным элементом и телом с перепускными каналами для сообщения через них и нижние радиальные отверстия полости патрубка с внешним пространством, при этом золотниковый механизм выполнен в виде поршня с седлом, размещенным нэ нем запорным органом и перепускными циркуляционными каналами, сообщающими внешнее пространство с полостью патрубка через верхние радиальные отверстия и обеспечивающими гидравлическое сообщение полости патрубка выше и ниже эолотникового механизма при его крайнем нижнем положении через внутренние кольцевые проточки, а промывочная трубка выполнена со съемным кольцевым обратным клапаном, размещенным в ее нижней части и имеющим подпружиненный затвор и жестко связанное с трубкой кольцевое седло с осевыми каналами.
Заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна", т.к, имеются новые отличительные признаки и "существенные отличия", Новым существенным отличительным признаком является то, что устройство снабжено золотниковым механизмом. Это позволяет замещать с помощью обратной циркуляции буровой раствор на воду, а также с помощью запорного органа и избытка
50 давления преобразовывать обратную циркуляцию на прямую при осевом перемещении поршня и образовывать новый гидравлический тракт, При этом можно осуществлять намыв гравия, проводя обратную циркуляцию через забойный фильтр.
Следующим ограничительным признаком является снабжение эолотникового механизма ограничителя осевого перемещения поршня, которые выполнены в виде срезных винтов, что позволяет при расчетом давлении переместить поршень золотникового механизма в нижнее положение и обеспечить при необходимости режим прямой циркуляции и обратной циркуляции через забойный фильтр.
Снабжение эолотникового механизма регулятором циркуляции позволяет обеспечить прямую циркуляцию через каналы в его корпусе и отсечь поток жидкости при обратной циркуляции, обеспечив обратную циркуляцию через забойный фильтр.
Наличие буферной камеры. заполненной жидкостью между обратным клапаном и поршнем, предотвращает преждевременный срез ограничителей осевого перемещения поршня при спуске устройства в скважину, изменение гидростатического давления в устройстве и колебания давления в процессе замены бурового раствора на воду.
Наличие дополнительного запорного органа у обратного клапана позволяет направить поток прокачиваемой жидкости через корпус устройства в эатрубное пространство, Установка кольцевого обратного клапана в нижней части промывочной трубы обеспечивает проведение обратной циркуляции при замене бурового раствора на воду, исключая забойный фильтр иэ зоны циркуляции, проведение прямой циркуляции через золотниковый механизм и обратную циркуляцию через забойный фильтр после среза среэных винтов золотникового устройства.
При использовании предлагаемого устройства возможно получить по сравнению с прототипом следующие преимущества: расширить функциональные возможности процесса создания фильтра за счет изменения направлений циркуляции; осуществить контроль за процессом намыва гравия эа счет возможности наблюдения с помощью манометров и визуального наблюдения эа интенсивностью циркулявозможность аварийного извлечения фильтра эа счет обеспечения прямого раэТаким образом. доказана возможность получения положительного эффекта при
2000428
20
50
55 всей совокупности существенных признаков заявляемого объекта.
Заявляемое техническое решение соответствует критерию "изобретение", так как соответствует частным критериям "новизна", "существенные отличия" и доказана возможность получения положительного эффекта при всей совокупности существенных признаков.
На фиг.1 изображено устройство для создания гравийного фильтра, общий вид, На фиг.2 — узел I на фиг.1 (золотниковый механизм).
Устройство содержит корпус-фильтр 1, соединенный посредством переводника с промывочной колонной 2. В переводникефильтре размещена промывочная трубка
4. К корпусу-фильтру 1 присоединен патрубок 5, имеющий две кольцевые проточки 6 и радиальные отверстия 7 и 8. В патрубке 5 установлен золотниковый механизм 9, зафиксированный срезными винтами 10, Ниже в патрубке установлен регулятор циркуляции золотникового механизма 11, который образует с механизмом 9 камеру 12 с буферной жидкостью. Механизм 11 выполнен в виде обратного клапана с подпружиненным запорным элементом 13, в котором имеются перепускные каналы 14. Золотниковый механизм 9 выполнен в виде поршня с седлом с запорным органом 15 и перепускными циркуляционными каналами 16.
Промывочная трубка 4 выполнена со съемным кольцевым обратным клапаном 17, размещенным в ее нижней части и имеющим подпружиненный затвор 10 и жестко связанное с трубкой кольцевое седло осевыми каналами 19, Устройство работает следующим образом.
Устройство опускают в скважину, заполненную буровым раствором на промывочной колонне 2, представляющей собой колонну НКТ (лифтовую колонну). Несжимаемая жидкость, которой предварительно заполнена буферная камера 12, предотвращает преждевременный (или самопроизвольный) срез винтов 10. Производят замену бурового раствора на воду, которую закачивают с избыточным давлением в затрубное пространство. При этом буровой раствор через радиальные отверстия 7 поступает в перепускные циркуляционные каналы 16 золотникового механизма 9, приподнимает эапорный орган 15 из седла, вытесняется в промывочную трубку 4 и далее через центральное отверстие срезного клапана 3 по промывочной колонне 2 поднимаеTcA на устье скважины. Через забойный корпусфильтр буровой раствор не циркулирует благодаря наличию в корпусе-фильтре промывочной трубки 4. оборудованной кольцевыл обратным клапанолт 17. Зател1 создают избыточное давление в промывочной колонне 2, Запорный орган эолотникового механизма 9 при этом садится в седло и происходит срез винтов 10, поршень движется вниз, после чего перекрываются радиальные каналы 7, а жидкость через кольцевые проточки 6 и перепускные циркуляционные каналы
16 попадает по каналам 14 в затрубное пространство, отжимая эапорный элемент
1" в дополнительное седло обратного клапана 17.
Контроль среза винтов 10 осуществляется по манометру трубного пространства. установленному на фонтанной арматуре.
Затем в затрубное пространство закачивают гравиеноситель под избыточным давлением. Гравий оседает на забое, а носитель (вода), проходя через забойный корпус-фильтр 1 и осевые циркуляционные каналы 19 седла обратного клапана 17. отжимает затвор 18 и по промывочной трубке
4 попадает в промывочную колонну 2 и далее на устье скважины.
При заполнении гравием эатрубного пространства выше уровня забойного корпу30 са-фильтра 1 циркуляция начинает снижаться, давление повышается до прекращения циркуляции. Контроль намыва гравийного фильтра осуществляется по манометру на затрубном пространстве. Затем в промывочную колонну 2 бросают шарик, который садится в седло срезного клапана 3 и избыточным давлением срезают среэные винты клапана, освобождая циркуляционные окна в переводнике, через которые жидкость попадает в затрубье, вымывая иэ скважины излишки гравия, отмывая таким образом
"голову" фильтра, Далее отсоединяют верхнюю часть устройства от забойного фильтра с переводником и извлекают на поверхность.
Затем, опираясь ra переводник. устанавливают комплекс подземного скважинного оборудования.
Для извлечения устройства из скважины необходимо вначале вымыть гравий на поверхность. Это достигается следующим образом:
1. Извлекают комплекс подземного скважинного оборудования;
2. Соединяют верхнюю часть устройства с промывочной колонной;
3. Создают избыточное давление в промывочной колонне. достаточное для циркуляции жидкости по схеме: промывочная тэубка 4, перепускные каналы поршня и ка2000428 налы 14 обратного клапана 17, в результате че о происходит размыв гравия.
Использование устройства позволяет более надежно создать гравийный фильтр.
Экономический эффект от использования изобретения будет заключаться в более надежной и длительной эксплуатации скважины с повышенным дебитом и увеличением длительности межремонтного периода.
Формула изобретения
Устройство для создания гравийного фильтра, содержащее корпус-фильтр, соединенный с промывочной колонной, срезной клапан, помещенный в промывочной колонне, и промывочную трубку, помещенную в корпусе-фильтре. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства эа счет воэможности контроля технологического процесса намывки гравия, оно снабжено патрубком, размещенным под корпусом-фильтром и выполненным с двумя внутренними кольцевыми проточками, верхними радиальными отверстиями между кольцевыми проточками и нижними радиальными отверстиями, эолотниковым механизмом. размещенным в патрубке на срезных винтах, и регулятором циркуляции золотникового механизма, помещенного в патрубке с воэможностью осевого перемещения под золотниковым
5 механизмом, образующим с последним камеру. заполненную буферной жидкостью, и выполненным в виде обратного клапана с подпружиненным запорным элементом и телом с перепускными каналами для сооб10 щения через них и нижние радиальные отверстия полости патрубка с внешним пространством, при этом золотниковый механизм выполнен в виде поршня с седлом, размещенным на нем запорным органом и
15 перепускными циркуляционными каналами, сообщающими внешнее пространство с полостью патрубка через верхние радиальные отверстия и обеспечивающими гидравлическое сообщение полости патрубка выше и
20 ниже эолотникового механизма при его крайнем нижнем положении через внутренние кольцевые проточки, а промывочная трубка выполнена со съемным кольцевым обратным клапаном, размещенным в ее
25 нижней части и имеющим подпружиненный затвор и жестко связанное с трубкой кольцевое седло с осевыми каналами.
2000428
Риг. 2
Фиг.
Заказ 3070
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 а
Составитель В.Червинский
Редактор M.Ñòðåëüíèêîâà Техред М.Моргентал Корректор С.Шекмар
Тираж Подписное
НПО" Поиск" Роспатента
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
16
