Устройство для очистки призабойной зоны скважины

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4935916/03 (22) 14.05.91 (46) 30.12.93 Бюл. Na 47 — 48 (75) Зверев АС.; Артамонов В.IO„ Êðóïèí В.В.; Кузнецов Ю.С; Полетаев В.П. (73) Зверев Александр Сергеевич; Артамонов Вадим!Орьевич (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к устройствам заканчивания скважины, в частности для вызова притока нефти и очистки призабойной зоны скважины путем создания депрессии на пласт, а также для добычи жидких полезных ископаемых Сущность изобретения: в корпусе с пакерами смонтированы насос и (1Р} RU (И) 200Я7! С1 (51) S E 21 8 43ДЯ Е 21 В 21, 00 гидродвигатель. Гидродвигатепь содержит попый нагруженный силовой пружиной плунжер из двух ступеней с разъемом по типу клапана (затвор-седло} в камере запитки, сообщенной со сливом.

Подплунжерная камера сообщена со сливом и разделена поршнем, закрепленным на плунжере. Подпоршневая часть камеры сообщается со сливом периодически через полость плунжера. Камера верхней ступени плунжера снабжена тормозным узлом, который включает подпружиненную гильзу, расположенную с возможностью взаимодействия с торцем плунжера. Гильза снабжена сбросовым клапаном, а полость плунжера сообщена с источником среды через обратный клапан. 2 з.п.ф-лы, 2 ил

2005172

Изобр теиие относится к горной промышленности, а именно к устройствам для вызова притока нефти, очистки призабойной зоны скважины путем создания депрессии на пласт, в том числе в качестве гидроприводного насоса для добычи жидких полезных ископаемых.

Известен гидроприводной насос, в корпусе которого . размещен гидродвигатель, включающий подпружиненный поршень, одна иэ поршневых полостей которого сообщена со сливом, шток, прикрепленный к поршню и снабженный сквозным каналом, полый клапан, установленный с возможностью взаимодействия со штоком и подпружиненный в сторону клапанной коробки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для очистки призабойной эоны скважины, содержащее в полом корпусе, снабженном каналом для подачи рабочей среды, радиальными отверстиями и пакером, гидродвигатель, включающий ступеичатый полый плунжер, выполненный с разьемом в виде клапана, размещенным в камере запитки, силовую пружину, камеры в корпусе для нижней и верхней, сообщенной со сливом, ступеней плуижера, поршень и тормозной узел, Вытеснение перекачиваемой среды в эатрубье осуществляется при высоких скоростях поршня, что требует большого проходного сечения выпускного клапана насоса, а в случае невыполнения снижаются цикличность и возможный уровень депрессии, Наличие тормозного устройства с функцией задержки ограничивает повышение цикличности срабатывания, а также снижает надежность из-за загрязнений.

Относительно длинный путь перекачиваемой среды на выброс снижает ресурс подвижных сопряжений устройства и надежность его,, Цель изобретения — повышение надежности в существенно изменяющихся условиях при высокоцикличной работе.

Это достигается устройством для очистки приэабойной зоны скважины, содержащем в полом корпусе, снабженном каналом для подачи рабочей среды, радиальными отверстиями и пакером, гидродвигатель, включающий ступенчатый полый плунжер, выполненный с разъемом в виде клапана, размещенным в камере запитки, силовую пружину, камеры в корпусе для нижней и верхней, сообщенной со сливом, ступеней плунжера, поршень и тормозной узел, в котором согласно изобретению подпоршне ая полость сообщена с полостью

25

50

55 плунжера, силовая пружина установлена в камере запитки, в корпусе выполнена дополнительная полость для размещения тормозного узла, снабженная обратным клапаном, сообщающим ее с каналом подачи рабочей среды, тормозной узел выполнен в виде подпружиненной гильзы, установленной с возможностью взаимодействия с верхним торцом плунжера, при этом в гильзе. установлен сбросовый клапан.

Целесообразно в камере запитки установить верхний и нижний упоры, между которыми размещается силовая пружина, при этом нижний упор выполнен в виде подвижной втулки с возможностью периодического взаимодействия с плунжером, верхний упор расположен на уровне разъема плунжера в его исходном положении, а в стенке корпуса выполнен канал с обратным клапаном для сообщения подпоршневой полости с надпакерным пространством скважины, Кроме того, канал подачи рабочей среды снабжен соплами, расположенными над пакером.

На фиг.1 изображено устройство для очистки призабойной зоны скважины, продольный разрез; на фиг.2 — фрагмент камеры запитки, иллюстрирующий включение силовой пружины в процесс торможения плунжера, Устройство для очистки призабойной зоны 1 скважины содержит корпус 2, снабженный пакерîM 3, каналом 4 для подачи рабочей среды и радиальными отверстиями: впускным клапаном 5 и нагнетательным клапаном б в камере 7. В корпусе 2 расположен гидродвигатель. Гидродвигагель содержит нагруженный силовой пружиной 8 ступенчатый полый плунжер.9, выполненный с разъемом в виде клапана, размещенным в камере запитки 10, при этом нижняя ступень плунжера снабжена седлом 11, а верхняя ступень — затвором 12, пружиной 13 . и тормозным узлом, контактирующим в ка5 мере 14 с торцом верхней ступени плунжера.

9. В исходном положении узлов устройства пружина 13 установлена с зазором "е" (см.фиг.1), Верхняя ступень плунжера выполнена диаметром меньше диаметра ниж.ней ступени, что делает плунжер гидравлически неуравновешенным, причем гидравлическая сила направлена на сжатие силовой пружины 8.

Нижняя торцевая часть 15 плунжера 9, расположенная в камере 7, выполняет функцию поршня насоса. Между камерами 10 и

7 выполнена полость, разделенная поршнем 16, закрепленным иа плуижеpe 9, на подпоршневую камеру 17 и надпоршневую камеру 18. Надпорч невач клм< .рл 18 и каме

2005172 ра 14 сообщены са сливом соответственна каналами 19 и 20, а падпоршневая камера

17 сообщена с полостью 21 плувж ра 9, Силовая пружина 8 установлена в кам ре

10. Тормозной узел выполнен как ус1анавочный демпфер.

Тормозной узел смонтирован в дополнительной полости 22, выполненной над камерой 14, и включает расположенную в полости 22 с возмо>кностью взаимодействия с -орцом плунжера 9 нагруженную пружиной 23 гильзу 24, в которой выполнен сбросовый клапан 25, Полость 22 сообщена с источником рабочей жидкости (или камерой запитки 10) каналом с обратным клапаном 26. Контакт гильзы 24 с торцом плун>кера не герметичный, так как допускает протечку жидкости через проточку 27, причем она не обязательно выполняется на торце плунжера.

При освоении нефтяных скважин су цественно изменяются условия работы: газовыделения, резкие изменения давления.

Чтобы в этих условиях обеспечить наде>кную работу устройства, корпус в камере запитки 10 снабжен упором 28, обеспечивающим силовой пружине 8 в исходном состоянии предварительное нагру>кение, а в стенке корпуса выполнен канал с обратным клапаном 29, сообщающим падпоршневую камеру 17 со скважиной.

Силовой пружине 8 может быть придана функция торможения плунжера 8. Для этого в камере запитки под пружиной 8, т.е. са стороны, противоположной упору 28, надо установить подвижный упор 30 (c».ôèã,2) с возмо>кностью взаимодействия с плунжером 9. Для этого последний снабжен выступом 31. Подача рабочей среды в.устройство производится по каналу 4, который открывается в камеру 10 через отверстие 32 и в околопакернае пространство (через сопла

33), Устройство работает следующим образом.

Закрепленное на НКТ (не показано) устройство опускают в скважину на необходимую глубину, В исходном положении ступени плунжера состыкованы действием пружин 8 и 23. Рабочую жидкость подают по каналу 4 и через отверстие 32 в камеру .запитки 10. Одновременно струи жидкости через сопла 33 формируют поток жидкости вверх ат пакера 3. Этот поток предназначен исключить формирование осадка (пробки) на пакере, который препятствует извлечению устройства.

Под воздействием давления жидкости ступень плунжера, для чего необходимо установить упор 28. Ва время всасывания на некомпенсированную площадь затвора жидкости нижняя ступень плунжера дастиплунжер 9 перемещается, сжимая пружины гает своего исходного положения и пружина

8 и 13. Давление в полости 21 плунжера 9 ниже. чем в камере эапитки 10 и равно давлению в скважине. так как полость 21 сообщается с пространством скважины через проточку 27, камеру 14 и отверстие 20. Нр» возрастании нагрузки на затвор 12 от ïðóжины 13 плунжер 9 размыкается и обе его половины (ступени) устремляются вверх. но с разной скоростью. Скорость нижней половины меньше, так как ана эыполняет работу: осуществляет процесс всасывания перека -!иваемОЙ жидкости в полость 7, Нижняя ступень плунжера (отдельно от верхней ступени) гидравлически уравновешена, так как подпаршневая площадь поршня 16 не больше полной площади поперечного сечения плунжера и давление в камере 17 пад поршнем 16 устанавливается равным давлению в камере запитки 10.

Верхняя половина штока гидравлически неуравновешена: площадь затвора со стороны седла 11 больше площади его сверху.

Нижняя ступень плунжера 9 с некоторым отставанием от верхней ступени возвращается в верхнее положение, где обе половины плунжера стыку атся, а силовой контакт возникает под воздействием перепада давления внутри и снаружи плунжера.

В результате стыковки плунжера камера эапитки 10 отсекается от слива и давление в ней возрастает, абеспе ивая следующий цикл.

Работа тормозного узла.

В нижнем положении плунжера 9 пружина 1 сжата и отрывает затвор 12 от седла

11. Поэтому верхняя ступень плунжера под действием пружины 13 и давления жидкости на некомпенсированную площадь затвора перемещается вверх, в камеру 14, где приходит в контакт с гильзой 24 тормозного узла и дви>кется вместе с ней. Совместное движение верхней ступени плун>кера с гильзой 24 — эта установочные перемещения, Во время этих перемещений иэ полости 22 жидкость то вытесняется через клапан 25 на слив (через проточку 27), та пополняется через клапан 26, связанный с источником рабочей жидкости каналом 4, В существенна изменяющихся условиях работы вазникаютслучаи, когда не вся энергия пружины.8 расходуется на совершение рабаты (при всасывании газа вместо жидкости). Чтобы погасить избыточную энергию плунжера целесообразно после достижения плунжерам своего исходного положения исключить воздействие пружины 8 на нижнюю

2005172 .

8 садится на упор 28. Сама же ступень плунжер» и:э инерции совместно с тормозным узлам совершает установочные перемещения, Силовая пружина совместно с тормозIII гм узлам примет участие в процессе торможения, если установлен подвижный упор

30. Нижняя ступень плунжера, дойдя до сваега исходнога положения, входит выступом

31 в контакт с упором 30 и, перемещал его, сжимает пружину 8, контактирующую с упором 28. Нижнля ступень плунжера 9 при этом быстро теряет кинетическую энергию, Отличительные признаки устройства обуславл ива от четкий, быстрый возврат элементов в исходное положение готовности к очередному циклу. Тормозной узел обеспеФормула изобретения! YCГРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРИ, .ВО Й 1-!ОЙ ЗОНЫ СКВАЖИНЫ, включаю . гсе полый ксрпус с каналом подачи раба,ей среды l1 радиальными отверстиями, на котором установлен пакер, размел!енный в корпусе гидродвигатель са

<.: упенчагым полым плунжером, размеU eèHûì в камере запитки и выполненным с разьемам ввиде клапана,,силовую пру;хину, камеры верхней и нижней ступени, r:оршень и тормозной узел в камере верхней ступени, сообщенной со сливом, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе устройства в условиях высокоцикличной эксплуатации, подпоршневая полость корпуса сообщена с полостью плунжера,.силовая пружина установлена в камере запитки, корпус имеет обратный клапан, установленный в канале подачи рабочей среды, и дополнительную полость для размещения в ней тормозного чивает надежную работу в загрязненной среде, повышает цикличность срабатывания устройства, чем сокращается общее время обработки скважины. Повышается

5 ресурс устройства в существенно загрязненных скважинах ввиду изменения пути прохождения перекачиваемой среды. Исключение зашламовывания пакера за счет промывочных сопел снижает трудоемкость

10 подьема устройства, устраняет аварийную ситуацию. (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1225914, кл. F 04 В 9/08, 1986.

15 Авторское свидетельство СССР

¹ 1617135, кл, F 21 В 43/25, 1987.

20 узла, выполненного в виде расположенной в полости корпуса с возможностью взаимодействия с верхним торцам плунжера подпружиненной гильзы с осевым каналом и установленного в нем сбросовога клапана, причем полость корпуса в месте расположения гильзы сообщена с каналом подачи рабочей среды.

2. Устройство по п,1, отличающееся тем, что оно снабжено верхним и нижним

30 упорами, между которыми установлена силовая пружина, нижний упор выполнен в в виде подвижной втулки с возможностью периодического взаимодействия с плунжером, а верхний расположен на уровне

35 разьема плунжера в его исходном положении, при этом в стенке корпуса выполнен канал с обратным клапаном для сообщения подпоршневой полости корпуса с надпакерным пространством скважины.

3. Устройство по п,1, отличающееся тем, чта канал подачи рабочей среды имеет сопла. расположенные над пакером.

s I

° °

° 4 ° ° 4 Я

I ° и ° °

4 I

4 б

° °

I e

4 ° ° ° б °

° °

° ° °