Устройство для очистки скважин

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано на скважинах, работа которых осложнена отложением сыпучих материалов на забое и в призабойной зоне пласта. Устройство содержит колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), штанговый насос, контейнер-накопитель. Поршень насоса жестко связан с колонной НКТ. Контейнер-накопитель размещен между цилиндром насоса и хвостовиком с обратным клапаном. Устройство снабжено патрубком, соединенным с верхней частью цилиндра соосно с ним и имеющим сливное отверстие и ограничитель хода поршня. Колонна НКТ имеет сливное отверстие в нижней части. Повышается прочность и надежность работы. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

 

Заявляемое техническое решение относится к средствам очистки скважин от твердых сыпучих материалов (механических примесей): песка, глины, окалины, небольших посторонних предметов, кусков металла и кабеля. Устройство может быть использовано в нефтяной промышленности на скважинах, работа которых осложнена накоплением на забое плотных тяжелых осадков.

При эксплуатации скважины и проведении ремонтных работ происходит накопление механических примесей на забое и в призабойной зоне пласта. Это приводит к перекрытию фильтрационных отверстий, через которые нефть поступает в скважину, снижению продуктивности скважин и уменьшению добычи нефти. Существуют различные способы и устройства, служащие для удаления механических примесей.

Известно устройство для очистки скважин, содержащее последовательно установленные колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), контейнер-накопитель, цилиндр с полым поршнем, соединенный с контейнером, соединенный с цилиндром хвостовик с обратным клапаном, причем полый поршень имеет боковые отверстия для прохождения жидкости (см. патент RU №2160825, фиг.2, МПК Е 21 В 37/00, опубл. 20.12.2000).

Недостатком известного устройства является:

- одноразовое действие: после срезания винтов и создания депрессии на пласт требуется поднимать устройство на поверхности;

- размер извлекаемых частиц ограничен диаметром радиальных окон на плунжере;

- резкое падение давления на забое скважины после срезания винтов, что в некоторых случаях может привести к аварийным ситуациям (смятие эксплуатационной колонны).

Наиболее близким к предложенному устройству является устройство для очистки скважин, содержащее колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), штанговый насос, поршень которого жестко связан с колонной НКТ, и контейнер-накопитель, размещенный между цилиндром насоса и хвостовиком с обратным клапаном (патент США № 4940092, опуб. 10.07.1990).

Основным недостатком известного устройства является использование штанги в качестве привода плунжера при работе установки на забое и одновременно для подвески контейнера и хвостовика при спускоподъемных операциях. Данная штанга имеет небольшую прочность на разрыв. При работе в штатном режиме в качестве привода насоса при добыче жидкости из скважины по отбору твердых, крупных частиц породы, песка или металла возможны осложнения в виде прихвата инструмента. Создать дополнительную нагрузку на штангу для извлечения инструмента невозможно ввиду низкой прочности штанги. Еще один недостаток данного устройства заключается в том, что при прохождении искривленных участков колонны или при работе в искривленном участке колонны происходит слом штанги по телу, а конкретно, в большинстве случаев по последнему витку резьбы штанги в месте соединения. Это происходит потому, что штанги рассчитываются на продольную нагрузку, но не на поперечную.

Кроме того, в данном устройстве используется система с двумя клапанами в хвостовике. При отборе грунта происходит уплотнение осадка между клапанами с полным перекрытием прохода дальше в контейнер.

Технический результат, достигаемый предложенным устройством, заключается в следующем. В предложенном устройстве вместо штанги использованы НКТ, не боящиеся поперечных нагрузок, т.е. повышается прочность устройства при наличии искривленных участков колонны. Для проведения спускоподъемных операций без нагрузки на насосный узел, а также при ликвидации возможного осложнения в виде прихвата инструмента предусмотрен патрубок, служащий для направления движения НКТ и снижения поперечных нагрузок. Кроме того, прочность на разрыв данного узла предложенного устройства во много раз превышает прочность штанги известного оборудования. В предложенной установке применена также одноклапанная система хвостовика, что повышает объем отобранного осадка.

Технический результат достигается тем, что устройство для очистки скважин, содержащее колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), штанговый насос, поршень которого жестко связан с колонной НКТ, и контейнер-накопитель, размещенный между цилиндром насоса и хвостовиком с обратным клапаном, согласно изобретению снабжено патрубком, соединенным с верхней частью цилиндра насоса соосно с ним с возможностью направления движения НКТ и имеющим в верхней части ограничитель хода поршня и сливное отверстие.

Кроме того, колонна НКТ может иметь сливное отверстие в нижней части.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство для очистки скважин содержит штанговый глубинный насос, состоящий из неподвижного цилиндра 1 длиной несколько метров и поршня 2 (плунжера), соединенного через насосно-компрессорные штанги 3 и переходник 4 с колонной насосно-компрессорных труб 5. К верхней части цилиндра 1 крепится патрубок 6, а к нижней - контейнер-накопитель 7 механических примесей, соединенный через обратный клапан 8 с хвостовиком 9 («перо»).

Патрубок 6 служит для направления движения насосно-компрессорных труб 5, в верхней части имеет ограничитель 10 хода поршня и сливное отверстие 11. Ограничитель хода исключает возможность выхода поршня 2 из насоса. Через сливное отверстие 11 избыточная жидкость сливается из патрубка при ходе плунжера вверх.

Сливное отверстие 12 в насосно-компрессорных трубах 5 обеспечивает слив жидкости из труб при их подъеме на поверхность без проведения дополнительных операций.

Кроме того, размеры (длина) контейнера-накопителя 5 рассчитываются заранее исходя из предлагаемого количества механических примесей и не ограничиваются по объему.

Устройство работает следующим образом.

При опускании устройства хвостовик 9 упирается в забой. Поршень 2 поднимается с помощью колонны НКТ 5, и жидкость с механическими примесями через открытый обратный клапан 8 устремляется в контейнер-накопитель 7. После выравнивания давления на забое и в контейнере 7 обратный клапан 8 закрывается, и устройство извлекается из скважины.

Предложенное устройство помимо указанного выше технического результата имеет многоразовое действие (депрессию на пласт можно создавать многократно, до полного заполнения контейнера-накопителя твердыми частицами, без подъема устройства на поверхность). Кроме того, оно позволяет извлекать крупные частицы, размер которых ограничен только внутренним диаметром труб. Давление на забое скважины можно понижать постепенно, регулируя скорость движения поршня.

1. Устройство для очистки скважин, содержащее колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), штанговый насос, поршень которого жестко связан с колонной НКТ, и контейнер-накопитель, размещенный между цилиндром насоса и хвостовиком с обратным клапаном, отличающееся тем, что оно снабжено патрубком, соединенным с верхней частью цилиндра насоса соосно с ним с возможностью направления движения НКТ и имеющим в верхней части ограничитель хода поршня и сливное отверстие.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что колонна НКТ имеет сливное отверстие в нижней части.