Устройство для очистки забоя скважины

 

Использование: в нефтегазовой промышленности, при освоении, текущем и капитальном ремонтах нефтяных, газовых и нагнетательных скважин для очистки забоя скважины от песчаной пробки. Сущность изобретения: устройство содержит полый корпус с направляющей втулкой в верхней части. На нижнем конце корпуса установлен приемный клапан. С нижним открытым концом колонны НКТ соединен плунжер. В боковых стенках заведенной в полый корпус нижней части плунжера выполнены радиальные сквозные отверстия. Между верхним торцом полого корпуса и кольцевым буртиком, выполненным на плунжере, установлена пружина в состоянии предварительного сжатия. Полый корпус в нижней части над приемным клапаном выполнен разъемным и введен в корпус приемного клапана с возможностью осевого перемещения. На наружной поверхности полого корпуса между упорным буртиком и корпусом премного клапана размещено пакерное уплотнение с упором на забой. При контакте премного клапана с забоем плунжер перемещается вниз. Под весом колонны НКТ пакерное уплотнение плотно прижимается к эксплуатационной колонне, создавая повышенное давление в подпакерном пространстве. Жидкость вместе с песком, шламом с большой скоростью заполняет внутреннюю полость устройства и НКТ. 1 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначается к использованию для очистки забоя нефтяных, газовых и нагнетательных скважин после их бурения, а также при текущих и капитальных ремонтах скважин.

Известно устройство для очистки забоя скважины от песчаных пробок, которое состоит из полого корпуса с направляющей втулкой в его верхней части, поршня со штоком, установленного на нижнем конце корпуса приемного клапана, и размещенной на штоке пружины. Для разрыхления песчаных пробок на конце устройства предусмотрен дополнительный инструмент разрыхлитель, выполненный, например, в виде пики с конусной головкой, под которую в нижней части корпуса выполнено посадочное седло. В теле поршня устройства выполнены продольные перепускные каналы для перетока жидкости из нижней части устройства (из-под поршня) в верхнюю часть. С верхнего торца поршня свободно на штоке установлена крышка для перекрытия каналов в поршне. А для амортизации при ходе штока в крайнее верхнее и крайнее нижнее положения на штоке установлены пружины в свободном (ненагруженном) состоянии: одна вне корпуса, другая в корпусе. На верхнем конце устройства имеется проушина для крепления тартального канала, на котором известное устройство спускается в скважину для работы и поднимается на поверхность.

Однако известное устройство недостаточно эффективно в работе, поскольку собственный вес устройства не обеспечивает за один спуск полное заполнение ее внутренней полости песком, к тому же и объем полого корпуса устройства, в который засасывается песок, ограничен габаритами такого устройства. Поэтому для ликвидации пробки песка необходимо устройство спускать в скважину и поднимать для очистки на поверхность несколько раз, что ведет, к тому же, еще к износу тартального каната. А наличие продольных перепускных каналов в теле поршня и крышки для их перекрытия из-за засорения песком не обеспечивают в эксплуатации герметичность, что снижает эксплуатационную надежность устройства.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства при очистке забоя скважины и расширение его эксплуатационных возможностей за счет придания устройству дополнительно свойства производить освоение такой скважины при одновременной простоте конструкции и обеспечения эксплуатационной надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для очистки забоя скважины, включающем полый корпус с направляющей втулкой в его верхней части, заведенный через направляющую втулку внутрь корпуса шток, соединенный с ним поршень, установленный на нижнем конце корпуса приемный клапан и размещенную на штоке пружину, новым является то, что поршень и шток выполнены в виде единого полого заглушенного с нижнего торца плунжера с наружным диаметром менее внутреннего диаметра корпуса, верхний конец плунжера соединен с нижним открытым концом колонны насоснокомпрессорных труб (НКТ), в боковых стенках заведенной в корпус нижней части плунжера выполнены радиальные сквозные отверстия, на наружной поверхности находящейся вне корпуса верхней части плунжера выполнен кольцевой буртик, пружина установлена между верхним торцом корпуса и кольцевым буртиком плунжера в состоянии предварительного сжатия, корпус в его нижней части над приемным клапаном выполнен разъемным и введен в корпус приемного клапана с возможностью осевого перемещения, при этом на наружной поверхности корпуса выполнен упорный буртик, между которым и верхним торцом корпуса приемного клапана размещено пакерное уплотнение с упором на забой.

Благодаря тому, что в заявляемом устройстве поршень и шток выполнены в виде единого полого заглушенного с нижнего торца плунжера с наружным диаметром менее внутреннего диаметра корпуса и с радиальными сквозными отверстиями в боковых стенках в его нижней части, находящейся в корпусе устройства, и учитывая, что верхний конец плунжера соединен с внутренней полостью НКТ, на несколько порядков увеличивается рабочий объем полости заполнения шламом при очистке забоя скважины, а также резко увеличивается продольное усилие, с которым устройство воздействует на находящуюся в стволе скважины песчаную пробку при опускании его в скважину, так как к весу устройства добавляется весь вес колонны НКТ.

Поскольку в конструкции заявляемого устройства отсутствуют клапанные узлы, седла, а также нет каналов ограниченно малого поперечного сечения для перетока жидкости, то наряду с упрощением конструкции повышается эксплуатационная надежность заявляемого устройства, которое после его использования требует переналадки или смены его элементов для последующего применения, обеспечивая этим пригодность для многократного использования.

Благодаря тому, что на наружной поверхности полого корпуса заявляемого устройства предложено закрепить пакерное уплотнение с упором на забой, то после его посадки межтрубное пространство между обсадной колонной и колонной НКТ перекрывается и давление в подпакерной зоне повысится, вследствие чего после соединения внутренней полости колонны НКТ с внутренним пространством полого корпуса величина разности давления между давлением в подпакерной зоне и давлением в полости колонны НКТ, соединенной с дневной поверхностью скважины, т.е. с атмосферой, возрастает. Как следствие, возрастает скорость заполнения внутреннего пространства устройства шламом, обеспечивая более полное извлечение шлама при очистке забоя скважины и дополнительно при этом обеспечивается дренирование подпакерной зоны пласта, обеспечивая ее очистку и освоение. При этом после посадки пакера при очистке и освоении обрабатываемого интервала пласта полностью исключается забор находящейся в скважине жидкости, расположенной выше зоны очистки от шлама, что позволяет заявляемому устройству всю энергию при работе устройства использовать по назначению полностью, без потерь, повышая эффективность работы устройства.

На чертеже дан продольный разрез одного из возможных вариантов конструкции предлагаемого устройства.

Устройство состоит из полого корпуса 1, в верхней части которого выполнена направляющая втулка 2, а на нижнем конце корпуса 1 установлен приемный клапан 3, выполненный, например, в виде заслонки. Внутрь корпуса 1 через направляющую втулку 2 заведен полый заглушенный с нижнего торца плунжер 4, который в предлагаемом устройстве объединяет собой поршень и его шток. Наружный диаметр плунжера 4 выполнен меньше внутреннего диаметра полого корпуса 1 устройства. При этом заглушенный нижний торец плунжера 4 может быть выполнен, например, с буртиком 5. В боковых стенках заведенной в корпус 1 нижней части плунжера 4 выполнены радиальные сквозные отверстия 6. На наружной поверхности находящейся вне корпуса 1 верхней части плунжера 4 выполнен кольцевой буртик 7, между которым и верхним торцом корпуса 1 установлена пружина 8 в состоянии предварительного сжатия. Верхний конец плунжера 4 соединен с нижним открытым концом колонны НКТ 9 при помощи муфты 10. Корпус 1 в нижней его части над приемным клапаном 3 выполнен разъемным и введен в корпус 11 приемного клапана 3 с возможностью осевого перемещения. На наружной поверхности корпуса 1 выполнен упорный буртик 12. Между буртиком 12 и верхним торцом корпуса 11 приемного клапана 3 размещено пакерное уплотнение 13 с упором на забой.

Устройство работает следующим образом.

Для очистки забоя скважины или для ликвидации пробки в скважине верхнюю часть плунжера 4 устройства закрепляют на нижнем открытом конце колонны НКТ 9, после чего устройство на колонне НКТ 9 опускают в ствол скважины в интервал очистки. При спуске устройства плунжер 4 по отношению к корпусу 1 занимает крайнее верхнее положение (как показано на чертеже). Как только нижняя часть приемного клапана 3 коснется песчаной пробки или забоя скважины, корпус 11 приемного клапана 3 прекращает свое движение вниз, плунжер 4 под собственным весом и весом колонны НКТ 9 начинает перемещаться вниз, сжимая пружину 8. Одновременно под весом колонны НКТ 9 происходит осевое перемещение корпуса 1 в корпусе 11 приемного клапана 3, в результате чего осуществляется посадка пакера, т.е. эластичные манжеты пакерного уплотнения 13 расширяются и плотно прижимаются к эксплуатационной колонне 14, перекрывая межтрубное пространство и закрывая доступ жидкости из подпакерного пространства в надпакерное, создавая повышенное давление в интервале очистки.

Как только при движении плунжера 4 вниз радиальные сквозные отверстия 6 плунжера выйдут из направляющей втулки 2, внутренняя полость 15 корпуса 1 устройства через радиальные сквозные отверстия 6 и внутреннюю полость плунжера 4 сообщится с внутренним пространством колонны НКТ 9 и далее с атмосферой. Из-за разности давлений в НКТ 9 и в затрубном подпакерном пространстве скважины жидкость вместе с песком, шламом и т.п. с большой скоростью поступает во внутреннюю полость 15 корпуса 1 и далее через радиальные сквозные отверстия 6 и полый плунжер 4 во внутреннюю полость колонны НКТ 9.

Таким образом происходит процесс очистки забоя скважины. Одновременно с этим происходит дренирование подпакерной зоны пласта, тем самым обеспечивается очистка приствольной части скважины, улучшая ее освоение.

После очистки забоя или ликвидации пробки в скважине колонну НКТ 9 поднимают на поверхность, при этом пакерное уплотнение переходит в исходное состояние.

Пружина 8 разжимается, плунжер 4 поднимается вверх, перекрывая радиальные сквозные отверстия 6 стенками направляющей втулки 2 корпуса 1. Заслонка 3 при этом перекрывает внутреннюю полость 15 устройства.

На поверхности устройство очищают от шлама и песка, после чего оно снова готово к спуску в скважину.

Для полной очистки забоя или ликвидации пробки такое устройство достаточно всего один раз спустить в ствол скважины.

Конструкция предлагаемого устройства позволяет многоразовое его использование без ремонта и замены деталей.

Формула изобретения

Устройство для очистки забоя скважин, включающее полый корпус с направляющей втулкой в его верхней части, заведенный через направляющую втулку внутрь корпуса шток, соединенный с ним поршень, установленный на нижнем конце корпуса приемный клапан и размещенную на штоке пружину, отличающееся тем, что поршень и шток выполнены в виде единого полого заглушенного с нижнего торца плунжера с наружным диаметром менее внутреннего диаметра корпуса, верхний конец плунжера соединен с нижним открытым концом колонны насосно-компрессорных труб, в боковых стенках заведенной в корпус нижней части плунжера выполнены радиальные сквозные отверстия, на наружной поверхности находящейся вне корпуса верхней части плунжера выполнен кольцевой буртик, пружина установлена между верхним торцом корпуса и кольцевым буртиком плунжера в состоянии предварительного сжатия, корпус в его нижней части над приемным клапаном выполнен разъемным и введен в корпус приемного клапана с возможностью осевого перемещения, при этом на наружной поверхности корпуса выполнен упорный буртик, между которым и верхним торцом корпуса приемного клапана размещено пакерное уплотнение с упором на забой.

РИСУНКИ

Рисунок 1