Устройство для очистки и промывки скважины

Изобретение относится к эксплуатации и ремонту скважин и может быть использовано для очистки скважины от шлама, песчаных и шламовых отложений. Обеспечивает регулируемую скорость поступления в колонну труб шламовых и песчаных отложений и гарантированную дальнейшую промывку скважины за один спуск. Устройство для очистки и промывки скважины состоит из корпуса с радиальными окнами и расположенным выше пакером. Концентрично в корпусе размещен полый шток с перфорированными отверстиями, имеющий возможность ограниченного осевого перемещения вниз. Корпус снизу жестко соединен с хвостовиком, который снизу снабжен обратным клапаном, выполненным в виде пластины, герметично перекрывающей внутреннюю полость хвостовика. Пластина имеет возможность поворота вверх относительно края посредством шарнира и снабжена зафиксированным на ней регулятором усилия открывания-закрывания, выполненного в виде дополнительного груза. Выше обратного клапана хвостовик снабжен перегородкой с дроссельным каналом. Пакер выполнен в виде самоуплотняющейся манжеты с возможностью пропускания жидкости снизу вверх, при этом корпус снабжен по верхней кромке выступами, а на внутренней поверхности - цилиндрическим выступом, расположенным ниже радиальных окон. Корпус зафиксирован относительно полого штока срезными элементами. Перфорированные отверстия полого штока выполнены в два ряда: верхнего и нижнего. Нижние перфорированные отверстия полого штока в исходном положении перекрыты цилиндрическим выступом корпуса, а верхние - втулкой, зафиксированной сверху относительно полого штока резьбой и оснащенной по нижней кромке впадинами, взаимодействующими с выступами корпуса при открытии нижних перфорированных отверстий. Полый шток снаружи между верхними и нижними перфорированными отверстиями выше корпуса оснащен уплотнительным элементом, изолирующим внутреннюю полость корпуса при открытии нижних перфорированных отверстий. Полый шток сверху связан с колонной насосно-компрессорных труб. Хвостовик выполнен с возможностью взаимодействия с находящимися в стволе шламовыми и песчаными отложениями и забоем скважины. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к эксплуатации и ремонту скважин и может быть использовано для очистки скважины от шлама, песчаных и шламовых отложений.

Известно устройство для очистки скважины (см. а.с. SU №2068078, МКИ 7 Е 21 В 37/00, 21/00, БИ №29 от 20.10.1996 г.), включающее связанный с колонной труб корпус по крайней мере с одним окном для сообщения полости корпуса с внешним пространством, хвостовик, связанный с корпусом и оснащенный рабочим наконечником, и перекрывающий окно корпуса клапан, при этом устройство снабжено полым штоком, связанным с колонной труб и установленным в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения, и кожухом с внутренними кольцевыми верхним и нижним опорными выступами, при этом полый шток имеет в верхней части опорный наружный кольцевой выступ, ответный верхнему кольцевому опорному выступу кожуха, и участок с перфорационными отверстиями, корпус имеет в верхней части опорный наружный кольцевой выступ, ответный внутреннему кольцевому нижнему опорному выступу кожуха для обеспечения относительного взаимного осевого перемещения кожуха, корпуса и полого штока, причем участок полого штока с перфорационными отверстиями изолирован от полости корпуса в исходном положении устройства, а перекрывающий окно корпуса клапан выполнен подпружиненным. Кроме того, устройство снабжено перекрывающим боковым отверстием, выполненным в нижней части колонны труб, уплотнительным элементом, установленным на срезном элементе и выполненным с возможностью взаимодействия с бросовым органом, при этом перфорационные отверстия участка полого штока расположены по винтовой линии.

Недостатками данного устройства являются

- во-первых, для осуществления промывки необходимо использовать бросовый орган, который сбрасывается с устья скважины с целью сбить уплотнительный элемент, в то же время достижение этой цели весьма сомнительно, поскольку бросовый орган может застрять в шламе и песке, находящихся в колонне труб выше уплотнительного элемента, не достигнув его, а это исключает возможность промывки скважины, что просто необходимо для эффективной очистки скважины;

во-вторых, необходимо изначально (перед спуском устройства в скважину) заполнять полость корпуса устройства газом (воздухом), а это можно выполнить только в условиях специализированных мастерских;

в-третьих, то, что оно не обеспечивает достаточно полного поступления и извлечения за один спуск большого объема шламовых и песчаных отложений из скважины из-за отсутствия в его конструкции пакера, изолирующего призабойную зону скважины.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для очистки скважины (см. а.с. SU №2068079, МКИ 7 Е 21 В 37/00, 21/00, БИ №29 от 20.10.1996 г.), включающее связанные с колонной труб корпус по крайней мере с одним окном для сообщения полости корпуса с внешним пространством и полый шток, установленный в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения, хвостовик, связанный с корпусом и выполненный с возможностью взаимодействия с забоем скважины, подпружиненный клапан, размещенный в корпусе для перекрытия его окна в исходном положении устройства, и пакер, установленный на корпусе, при этом хвостовик и полый шток имеют участки с перфорационными отверстиями, величина ограниченного осевого перемещения полого штока равна длине его участка с перфорационными отверстиями, при этом упомянутый участок с перфорационными отверстиями полого штока изолирован от полости корпуса в исходном положении.

Недостатками данного устройства являются

во-первых, необходимо изначально (перед спуском устройства в скважину) заполнять полость корпуса устройства газом или жидкостью и газом, а это можно выполнить только в условиях специализированных мастерских;

во-вторых, для осуществления промывки необходимо использовать бросовый орган, который сбрасывается с устья скважины с целью сбить уплотнительный элемент, достижение этой цели весьма сомнительно, поскольку бросовый орган может застрять в шламе и песке, находящихся в колонне труб выше уплотнительного элемента, не достигнув его, а это исключает возможность промывки скважины, что просто необходимо для эффективной очистки скважины;

в-третьих, скорость поступления шламовых отложений в колонну труб регулируется усилием пружины клапана, которое устанавливается на поверхности перед спуском устройства в скважину, исходя из ожидаемого забойного давления, которое может изменяться и подбирается для каждой скважины индивидуально, в связи с чем не всегда можно добиться регулируемой эффективной очистки скважины.

Технической задачей изобретения является создание простого в изготовлении и применении устройства с регулируемой скоростью поступления в колонну труб шламовых и песчаных отложений и гарантированной дальнейшей промывкой скважины за один спуск устройства.

Техническая задача решается предлагаемым устройством для очистки и промывки скважины, содержащим корпус с радиальными окнами и расположенным выше пакером, полый шток с перфорированными отверстиями, установленный в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения вниз, причем перфорированные отверстия изолированы в исходном положении, хвостовик, связанный с корпусом и выполненный с возможностью взаимодействия с забоем скважины.

Новым является то, что полый шток связан с колонной труб, а пакер выполнен в виде самоуплотняющейся манжеты, пропускающей снизу вверх, при этом корпус снабжен по верхней кромке выступами, а по внутренней поверхности - цилиндрическим выступом, расположенным ниже радиальных окон, и зафиксирован относительно полого штока срезными элементами, причем перфорированные отверстия полого штока выполнены в виде двух рядов верхних и нижних перфорированных отверстий, при этом нижние перфорированные отверстия полого штока в исходном положении перекрыты цилиндрическим выступом, а верхние - втулкой, зафиксированной сверху относительно полого штока резьбой и оснащенной по нижней кромке впадинами, взаимодействующими с выступами корпуса при открытии нижних перфорированных отверстий, причем полый шток снаружи между нижними и верхними перфорированными отверстиями выше корпуса оснащен уплотнительным элементом, изолирующим внутреннюю полость корпуса при открытии нижних перфорированных отверстий, хвостовик снизу дополнительно снабжен обратным клапаном с регулятором усилия закрывания и расположенной выше перегородкой с дроссельным каналом.

Новым является также то, что обратный клапан выполнен в виде пластины, герметично перекрывающей полость хвостовика, выполненного с возможностью поворота вверх относительно края, а регулятор усилия открывания - в виде дополнительного груза, зафиксированного на пластине.

На фигуре 1 изображено устройство для очистки и промывки скважины в транспортном положении.

На фигуре 2 изображено устройство для очистки и промывки скважины в рабочем положении при очистке скважины.

Устройство для очистки и промывки скважины состоит из корпуса 1 с радиальными окнами 2 (см. фиг.1) и расположенным выше пакером 3. Концентрично в корпусе 1 размещен полый шток 4 с перфорированными отверстиями, имеющий возможность ограниченного осевого перемещения вниз. Корпус 1 снизу жестко соединен с хвостовиком 5, который снизу снабжен обратным клапаном 6, который выполнен в виде пластины 7, герметично перекрывающей внутреннюю полость хвостовика 5. Пластина 7 имеет возможность поворота вверх относительно края посредством шарнира 8 и снабжена зафиксированным на ней регулятором усилия открывания-закрывания, выполненного в виде дополнительного груза 9. Выше обратного клапана 6 хвостовик 5 снабжен перегородкой 10 с дроссельным каналом 11.

Пакер 3 выполнен в виде самоуплотняющейся манжеты 12, пропускающей снизу вверх, при этом корпус 1 снабжен по верхней кромке выступами 13, а на внутренней поверхности - цилиндрическим выступом 14, расположенным ниже радиальных окон 2. Корпус 1 зафиксирован относительно полого штока 4 срезными элементами 15. Перфорированные отверстия полого штока 4 выполнены в два ряда: верхний 16 и нижний 17. Нижние перфорированные отверстия 17 полого штока 4 в исходном положении перекрыты цилиндрическим выступом 14 корпуса 1, а верхние 16 - втулкой 18, зафиксированной сверху относительно полого штока 4 резьбой 19 и оснащенной по нижней кромке впадинами 20, взаимодействующими с выступами 13 корпуса 1 при открытии нижних перфорированных отверстий 17. Полый шток 4 снаружи между верхними 16 и нижними 17 перфорированными отверстиями выше корпуса 1 оснащен уплотнительным элементом 21, изолирующим внутреннюю полость корпуса 1 при открытии нижних перфорированных отверстий 17.

Полый шток 4 сверху связан с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ) 22.

Хвостовик 5 выполнен с возможностью взаимодействия с находящимися в стволе шламовыми и песчаными отложениями 23 и забоем 24 скважины 25.

Необходимая герметичность при работе устройства обеспечивается уплотнительными кольцами 26, 27, 28.

Устройство работает следующим образом.

При необходимости очистки призабойной зоны скважины устройство на колонне НКТ 22 (см. фиг.1) спускают в скважину 25. При этом в процессе спуска находящаяся в скважине 25 жидкость свободно перетекает снизу вверх через радиальные окна 2 корпуса 1 и кольцевой зазор, образованный полым штоком 4 и корпусом 1. Спуск устройства продолжают до упора нижней части хвостовика 5 (например, выполненной в виде фрезерной коронки) в шламовые и песчаные отложения 23.

Далее колонну НКТ 22 разгружают на устройство, при этом срезной элемент 15 разрушается (см. фиг.2), о чем свидетельствует показание индикатора веса, находящегося на устье (не показано) скважины 7. После этого спуск колонны НКТ 22 продолжают, при этом корпус 1, жестко связанный с хвостовиком 5, остается неподвижным благодаря тому, что он уперт в шламовые и песчаные отложения 23. Полый шток 4, жестко связанный с колонной НКТ 22, опускается вниз до взаимодействия нижней кромки втулки 18 впадинами 20 с выступами 13 корпуса 1. Уплотнительный элемент 21, расположенный на наружной поверхности полого штока 4, герметично перекрывает кольцевой зазор между полым штоком 4 и корпусом 1, исключая перепуски скважинной жидкости снизу вверх, одновременно с этим открываются нижние перфорационные отверстия 17 полого штока 4, минующие внутреннюю цилиндрическую выборку 12 корпуса 1.

В этот момент находящиеся под хвостовиком 5 шламовые и песчаные отложения 23 устремляются в ее внутреннюю полость, и как только усилие снизу на пластину 7 обратного клапана 6 превосходит вес дополнительного груза 9, обратный клапан 6 открывается (пластина 7 поворачивается вверх относительно края посредством шарнира 8) и пропускает вверх шламовые и песчаные отложения 23, которые попадают на перегородку 10 и сквозь его дроссельный канал 11, регулирующий скорость поступления частиц шламовых и песчаных отложений 23, поступают во внутреннюю полость полого штока 4 через его нижние перфорированные отверстия 17 и далее вовнутрь колонны НКТ 22.

По мере заполнения колонны НКТ 22 и соответственно спуска устройства вниз наращивают колонну НКТ 22 до тех пор, пока хвостовик 5 не упрется на забой 24 скважины 25.

Затем вымывают находящиеся в колонне НКТ 22 шламовые и песчаные отложения 23 и промывают скважину 25. С этой целью вращают влево колонну НКТ 22, при этом вращается и жестко связанный с ней полый шток 4, а поскольку нижние кромки втулки 18 впадинами 20 взаимодействуют с выступами 13 корпуса 1, то втулка 18, благодаря резьбе 19, остается неподвижной. В определенный момент, когда до конца отвернется резьба 19, втулка 18 освободится от жесткого взаимодействия с полым штоком 4.

После этого приподнимают колонну НКТ 22 вверх, при этом верхние перфорационные отверстия 16 полого штока 4 открываются, поскольку втулка 18 своими впадинами 20 остается во взаимодействии с выступами 13 корпуса 1.

В это время нижние перфорационные отверстия 17 полого штока 4 герметично перекрываются с помощью внутренней цилиндрической выборки 12 корпуса 1, гидравлически отсекая призабойную зону скважины 25 с внутренним пространством полого штока 4. В этот момент под весом дополнительного груза 9, закрепленного на пластине 7, обратный клапан 6 герметично закрывается (пластина 7 поворачивается вниз относительно шарнира 8, предотвращая выпадение шламовых и песчаных отложений 23 на забой 24 скважины 25).

В межтрубное пространство с устья (не показано) скважины 25 закачивается жидкость промывки, которая поступает через верхние перфорационные отверстия 16 в колонну НКТ 22, так как самоуплотняющаяся манжета 12 пакера 3 прижимается к внутренней стенки скважины 25, исключая попадание жидкости промывки в пространство под устройством.

Вымывают из колонны НКТ 22 шламовые и песчаные отложения 23. После промывки устройство извлекают на поверхность, при этом в процессе подъема, благодаря открытому верхнему перфорационному отверстию 16, исключается излив жидкости из колонны НКТ 22 при ее развинчивании на устье скважины 25.

Предлагаемое устройство простое в изготовлении и применении и позволяет регулировать скорость поступления песчаных и шламовых отложений внутрь устройства, чем повышается эффективность очистки с последующим гарантированным вымыванием этих отложений за один спуск устройства в скважину, что позволяет снизить материальные и финансовые затраты.

1. Устройство для очистки и промывки скважины, содержащее корпус с радиальными окнами и расположенным выше пакером, полый шток с перфорированными отверстиями, установленный в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения вниз, причем перфорированные отверстия изолированы в исходном положении, хвостовик, связанный с корпусом и выполненный с возможностью взаимодействия с забоем скважины, отличающееся тем, что полый шток связан с колонной труб, а пакер выполнен в виде самоуплотняющейся манжеты с возможностью пропускания жидкости снизу вверх, при этом корпус снабжен по верхней кромке выступами, а по внутренней поверхности - цилиндрическим выступом, расположенным ниже радиальных окон, и зафиксирован относительно полого штока срезными элементами, причем перфорированные отверстия полого штока выполнены в виде двух рядов верхних и нижних перфорированных отверстий, при этом нижние перфорированные отверстия полого штока в исходном положении перекрыты цилиндрическим выступом, а верхние - втулкой, зафиксированной сверху относительно полого штока резьбой и оснащенной по нижней кромке впадинами, взаимодействующими с выступами корпуса при открытии нижних перфорированных отверстий, причем полый шток снаружи между нижними и верхними перфорированными отверстиями выше корпуса оснащен уплотнительным элементом, изолирующим внутреннюю полость корпуса при открытии нижних перфорированных отверстий, хвостовик снизу дополнительно снабжен обратным клапаном с регулятором усилия закрывания и расположенной выше перегородкой с дроссельным каналом.

2. Устройство для очистки и промывки скважины по п.1, отличающееся тем, что обратный клапан выполнен в виде пластины, герметично перекрывающей полость хвостовика, выполненного с возможностью поворота вверх относительно края, а регулятор усилия открывания - в виде дополнительного груза, зафиксированного на пластине.