Устройство для очистки и сохранения продуктивности пласта

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и найдет преимущественное применение в горизонтальных скважинах и скважинах с обильным пескопроявлением для очистки призабойной зоны продуктивного пласта от шлама, песка, парафина, смол и других трудноизвлекаемых промывкой отложений. Устройство содержит забойный отсекатель, включающий корпус, обратный клапан и пакер, состоящий из манжеты и расширяющего конуса, соединенного с корпусом срезными элементами. Имеется посадочный инструмент, включающий полый шток, заглушенный снизу, с радиальными каналами выше заглушки и нижним концом установленный телескопически в расширяющем конусе. Устройство снабжено шлипсовым узлом. Посадочный инструмент снабжен нижним и верхним корпусами. Нижний корпус установлен телескопически на полом штоке и соединен с верхней частью расширяющего конуса срезными элементами. В наружном пазу, выполненном в нижнем корпусе, по периметру находится самоуплотняющаяся манжета. Верхний корпус соединен с полым штоком и колонной насосно-компрессорных труб (НКТ) ограниченного объема. На верхнем корпусе жестко установлен расширитель самоуплотняющейся манжеты с продольными пазами. Колонна НКТ ограниченного объема через муфту соединена с цилиндром сбросового клапана. Ступенчатый шток сбросового клапана снабжен верхним и нижним упорами и связан с цилиндром сбросового клапана срезными элементами. Шлипсовый узел включает патрубок с фигурным пазом на наружной поверхности, палец и пружинный центратор. Патрубок соединен с нижним концом корпуса забойного отсекателя. На патрубке установлена подвижная втулка. Палец шлипсового узла закреплен одним концом на подвижной втулке, а другим - входит в фигурный паз. Пружинный центратор шлипсового узла жестко соединен с подвижной втулкой. На верхних концах лепестков пружинного центратора установлены шлипсы, взаимодействующие с конусной выборкой, выполненной на нижнем конце корпуса забойного отсекателя. Обеспечиваются относительно низкие эксплуатационные затраты и расширяются функциональные возможности. 4 ил.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в качестве оборудования для очистки призабойной зоны продуктивного пласта от шлама, песка, парафина, смол и других трудноизвлекаемых промывкой отложений. Найдет преимущественное применение в горизонтальных скважинах и в скважинах с интенсивным пескопроявлением.

Известно устройство для очистки скважины, содержащее полый шток с кольцевым выступом и установленным 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 (патент РФ №2068079, МПК 6 Е 21 В 37/00, 21/00,1996).

Недостатки устройства:

- сложность конструкции и недостаточная ее жесткость;

- низкая эффективность очистки скважины, обусловленная тем, что сообщение подпакерного пространства с внутренним пространством насосно-компрессорных труб (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 временный эффект, так как после его подъема вместе с пакером загрязнения, находящиеся в стволе скважины, будут опять входить в поры и каналы продуктивного пласта и снижать его проницаемость.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для очистки скважины, содержащее забойный отсекатель, включающий корпус, обратный клапан и пакер, состоящий из манжеты и расширяющего конуса, соединенного с корпусом срезными элементами, и посадочный инструмент, включающий шток, заглушенный снизу, с радиальными каналами выше заглушки и нижним концом установленный телескопически в расширяющем конусе (патент РФ №2186947, МПК 7 Е 21 В 37/00, 2002).

Существенными недостатками устройства являются:

- большие эксплуатационные затраты, обусловленные тем, что устройство необходимо спускать в скважину на НКТ, а этот процесс является трудоемким и продолжительным во времени;

- устройство не представляется возможным использовать в горизонтальных скважинах и в скважинах с обильным пескопроявлением, так как оно предусматривает в процессе установки опору на забой.

Задачей изобретения является создание устройства с относительно низкими эксплуатационными затратами и с расширенными функциональными возможностями.

Указанная задача решается предлагаемым устройством, содержащим забойный отсекатель, включающий корпус, обратный клапан и пакер, состоящий из манжеты и расширяющего конуса, соединенного с корпусом срезными элементами, и посадочный инструмент, включающий полый шток, заглушенный снизу, с радиальными каналами выше заглушки и нижним концом установленный телескопически в расширяющем конусе.

Новым является то, что устройство снабжено шлипсовым узлом, посадочный инструмент снабжен нижним и верхним корпусами, причем нижний корпус установлен телескопически на полом штоке и соединен с верхней частью расширяющего конуса срезными элементами, в наружном пазу, выполненном в нижнем корпусе, по периметру находится самоуплотняющаяся манжета, верхний корпус соединен с полым штоком и колонной НКТ ограниченного объема, на верхнем корпусе жестко установлен расширитель самоуплотняющейся манжеты с продольными пазами, колонна НКТ ограниченного объема через муфту соединена с цилиндром сбросового клапана, а ступенчатый шток последнего снабжен верхним и нижним упорами и связан с упомянутым цилиндром срезными элементами, при этом шлипсовый узел включает патрубок с фигурным пазом на наружной поверхности, соединенный с нижним концом корпуса забойного отсекателя, подвижную втулку, установленную на патрубке, палец, закрепленный одним концом на подвижной втулке, а другим - входящий в упомянутый фигурный паз, и пружинный центратор, жестко соединенный с подвижной втулкой, на верхних концах лепестков которого установлены шлипсы, взаимодействующие с конусной выборкой, выполненной на нижнем конце корпуса забойного отсекателя.

На фиг.1 - изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе, спущенное в скважину.

На фиг.2 - то же самое в запакерованном состоянии.

На фиг.3 - забойный отсекатель со шлипсовым узлом после подъема посадочного инструмента.

На фиг.4 - фигурный паз.

Устройство состоит из трех узлов: шлипсового узла, забойного отсекателя и посадочного инструмента.

Шлипсовый узел включает патрубок 1 (фиг.1) с фигурным пазом 2 (фиг.4) на наружной поверхности, подвижную втулку 3 с пальцем 4, один конец которого входит в паз 2.

На втулке жестко закреплен пружинный центратор 5, на верхних концах лепестков которого установлены шлипсы 6. В верхней части патрубка 1 на кольцевом упоре 7 находится обратный клапан 8.

Забойный отсекатель содержит корпус 9 и пакер, состоящий из расширяющего конуса 10 и манжеты 11. Корпус 9 и расширяющий конус 10 соединены между собой срезными элементами 12. Корпус 9 на нижнем конце имеет коническую выборку 13 для взаимодействия со шлипсами 6 и соединен с патрубком 1 на резьбе.

Посадочный инструмент включает полый шток 14 с заглушкой 15 в нижней части и радиальными каналами 16. На шток телескопически установлен нижний корпус 17, в наружном пазу которого по периметру находится самоуплотняющаяся манжета 18 с упором 19. Нижний корпус 17 входит в расширяющий конус 10 и соединен с ним срезными элементами 20. Нижний конец полого штока 14 также телескопически входит в расширяющий конус 10, а верхний его конец жестко соединен с верхним корпусом 21, на кольцевом упоре 22 которого установлен расширитель 23 самоуплотняющейся манжеты 18 с продольными пазами 24, поджатый гайкой 24а. Верхний корпус 21 сверху соединен с колонной НКТ 25 ограниченного объема, состоящей из трех - четырех труб, которая, в свою очередь, через муфту 26 соединена с цилиндром 27 сбросового клапана 28. Внутри цилиндра установлен ступенчатый шток 29 с нижним 30 и верхним 31 упорами. Цилиндр и шток связаны между собой срезными элементами 32. Сопрягаемые детали устройства снабжены уплотнительными кольцами 33.

Полый шток 14 и колонна НКТ 25 ограниченного объема образуют депрессионную камеру 34, находящуюся под атмосферным давлением.

Длины патрубка 1 и корпуса 9 рассчитывают таким образом, чтобы при установке устройства в скважине нижний конец патрубка 1 находился ниже подошвы продуктивного пласта на 5-10 м, а нижний конец манжеты 11 пакера выше продуктивного пласта на 5-10 м.

Работает устройство следующим образом.

Его в собранном виде на канате 35 спускают в скважину с таким расчетом, чтобы пружинные центраторы 5 располагались выше продуктивного пласта. Во время спуска устройства палец 4 находится в верхней части короткой ветви фигурного поза 2 так, как это изображено на фиг.4. После спуска на расчетную глубину делают натяжку каната 35 и поднимают устройство на небольшую высоту, при этом пружинный центратор с подвижной втулкой 3 остаются на месте, а патрубок 1 поднимается вверх, в результате чего палец 4 оказывается в нижнем положении паза. Затем устройство опускают, при этом патрубок 1 опускается вниз, а палец 4 займет верхнее положение в длинной ветви фигурного паза. При опускании устройства вниз корпус 9 забойного отсекателя конусной выборкой 13 наезжает на шлипсы 6, раздвигает их и прижимает к стенкам обсадной колонны 36, тем самым создавая опору для всего устройства. После создания опоры канат 35 разгружают, при этом полый шток 14 и верхняя часть устройства перемещаются вниз, верхний корпус 21 садится на торец упора 19, а расширитель 23 входит в самоуплотняющуюся манжету 18, раздвигает ее и прижимает к стенкам обсадной колонны 36. Устье скважины герметизируют и внутри обсадной колонны создают избыточное давление, под воздействием которого нижний корпус 17 передвигается вниз. Срезные элементы 20 разрушаются, нижний корпус 17 садится на верхний торец расширяющего конуса 10. Под воздействием нагрузки срезные элементы 12 разрушаются, расширяющий конус 10 опускается вниз, растягивает и прижимает манжету 11 к стенкам обсадной колонны, разобщая тем самым внутрискважинное пространство от продуктивного пласта. В процессе запакеровки полый шток 14 также опускается вниз, в определенный момент радиальные каналы 16 выходят из расширяющего конуса 10 и происходит соединение внутреннего пространства полого штока 14 и колонны НКТ 25 ограниченного объема с внутренним пространством под пакером. А так как внутри полого штока 14 и колонны НКТ 25 ограниченного объема давление атмосферное, на пласт создается значительная депрессия. Под воздействием разницы давлений загрязнения и шлам из пласта через патрубок 1, радиальные каналы 16 попадают в полый шток 14 и далее в колонну НКТ 25 ограниченного объема (фиг.2).

После завершения операции по очистке пласта производят натяжку каната 35, при этом срезные элементы 32 сбросового клапана 28 разрушаются, шток 29 приподнимается в цилиндре 27, происходит сообщение внутрискважинного пространства с пространством внутри устройства и уравнивание давлений. При дальнейшей натяжке каната расширитель 23 выходит из зацепления с самоуплотняющейся манжетой 18, после чего посадочный инструмент поднимают из скважины. В скважине остаются забойный отсекатель и шлипсовый узел (фиг.3).

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

Благодаря тому что предлагаемое устройство спускается в скважину на канате, исключается необходимость в использовании НКТ на всю глубину скважины, а также резко ускоряется процесс по спуску и подъему устройства, что в конечном итоге позволит сэкономить значительные материальные средства. Кроме того, устройство можно использовать в горизонтальных скважинах и скважинах с обильным пескопроявлением, где создать опору на забой не представляется возможным.

Устройство для очистки и сохранения продуктивности пласта, содержащее забойный отсекатель, включающий корпус, обратный клапан и пакер, состоящий из манжеты и расширяющего конуса, соединенного с корпусом срезными элементами, и посадочный инструмент, включающий полый шток, заглушенный снизу, с радиальными каналами выше заглушки и нижним концом установленный телескопически в расширяющем конусе, отличающееся тем, что оно снабжено шлипсовым узлом, посадочный инструмент снабжен нижним и верхним корпусами, причем нижний корпус установлен телескопически на полом штоке и соединен с верхней частью расширяющего конуса срезными элементами, в наружном пазу, выполненном в нижнем корпусе, по периметру находится самоуплотняющаяся манжета, верхний корпус соединен с полым штоком и колонной насосно-компрессорных труб (НКТ) ограниченного объема, на верхнем корпусе жестко установлен расширитель самоуплотняющейся манжеты с продольными пазами, колонна НКТ ограниченного объема через муфту соединена с цилиндром сбросового клапана, а ступенчатый шток последнего снабжен верхним и нижним упорами и связан с упомянутым цилиндром срезными элементами, при этом шлипсовый узел включает патрубок с фигурным пазом на наружной поверхности, соединенный с нижним концом корпуса забойного отсекателя, подвижную втулку, установленную на патрубке, палец, закрепленный одним концом на подвижной втулке, а другим входящий в упомянутый фигурный паз, и пружинный центратор, жестко соединенный с подвижной втулкой, на верхних концах лепестков которого установлены шлипсы, взаимодействующие с конусной выборкой, выполненной на нижнем конце корпуса забойного отсекателя.