Устройство для очистки труб в скважинах

Изобретение относится к области скважинных технологий и предназначено для очистки труб (трубных колонн), находящихся в скважинах, от различного рода наслоений за счет ударов рабочего тела по стенкам труб, производимых с высокой частотой и регламентированной амплитудой. Оно может также использоваться для ликвидации прихватов труб и колонны труб в скважинах путем возбуждения поперечных колебаний ударником. Обеспечивает повышение эффективности работы устройства для очистки труб от внутренних наслоений. Сущность изобретения: устройство для очистки труб в скважинах включает колонну труб и ударник для обеспечения ударов по этим трубам. Согласно изобретению устройство спущено в колонну труб на дополнительной колонне труб с опорой на нижнем конце. Внутри ее повешен ударник, выполненный в виде маятника, имеющего регламентированный зазор с нижним торцом дополнительной колонны труб для обеспечения свободы его радиального перемещения. При этом над маятниковым ударником размещен прерыватель потока, выполненный в виде шара, диаметр которого меньше внутреннего диаметра дополнительной колонны труб на величину, определяемую соотношением d/D_вн ≤ 0.85, где D_вн - внутренний диаметр дополнительной колонны труб, d - наружный диаметр шара, 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относиться к области скважинных технологий и предназначено для очистки труб (трубных колонн), находящихся в скважинах, от различного рода наслоений за счет ударов рабочего тела по стенкам труб, производимых с высокой частотой и регламентированной амплитудой. Оно может также использоваться для ликвидации прихватов труб и колонны труб в скважинах путем возбуждения поперечных колебаний, осуществляемых изнутри, ударником.

Известны устройства для возбуждения поперечных колебаний в трубах, например [1], путем ударов, которые можно принять как аналоги.

Их общими недостатком являются:

- Сложность конструкции и высокая точность ее изготовления.

- Невозможность работы на абразивных суспензиях и буровых растворах.

- Ненадежность в работе на отказ.

Известно устройство [2], называемое жидкостным свистком Яновского и Польмана, которое может быть использовано для вышеуказанных целей и принято нами за прототип. Оно состоит из насадки, в которой формируется с помощью щелевого канала плоский поток прокачиваемой жидкости. На расстоянии S от насадки расположена заостренная на концах пластина длиной l и весом Р, которая приводиться потоком в поперечные колебания с частотой

где d - толщина пластины,

l - длина пластины,

Е - модуль упругости,

ρ - плотность материала пластины.

К недостаткам этого устройства можно отнести следующие:

1. Оно рассчитано на высокие частоты колебаний от 4 до 32 Кгц.

2. Сложность управления амплитудой и частотой колебаний рабочего тела.

3 Достаточно сложная и ненадежная конструкция для реализации в скважинных условиях.

Целью заявленного изобретения является устранение вышеуказанных недостатков аналогов и повышение эффективности работы устройства для задачи очистки труб от внутренних наслоений.

Технический результат достигается тем, что в устройстве, включающем колонну труб, на нижнем конце которой размещен ударник, совершающий поперечные колебания, ударник выполнен в виде маятника, подвешенного внутри колонны труб, имеющего регламентированный зазор между нижним торцом колонны труб и телом ударника и свободу радиального перемещения тела ударника. При этом для радиального перемещения ударника над ним на опоре размещен прерыватель потока, выполненный в виде шара, диаметр которого меньше внутреннего диаметра трубы на величину, определяемую соотношением , где D_вн - внутренний диаметр трубы,

d - наружный диаметр шара.

Предлагаемое устройство показано в разрезе на чертеже. Оно состоит из корпуса - трубы (1) с посадочным местом (2), на которое опирается подвеска (3), имеющая по периферии отверстия (4) для прохода жидкости, а в центре отверстие (5) для подвески ударника (6), на шаровой опоре (7) предусмотрен кожух (8), на котором крепиться опора (9) прерывателя потока (10). Прерыватель потока (10) выполнен в виде шара, диаметр которого меньше внутреннего диаметра корпуса - трубы (1) на величину А, равную (D_вн-d), определяемую указанным выше соотношением.

Ударник (6) может быть выполнен в различных конфигурациях, размах его колебаний задается зазором в отверстии (5).

Устройство работает следующим образом. Оно спускается в скважину на колонне труб или на непрерывном трубопроводе типа колтюбинг, который подключается к насосу или компрессору. За счет прокачки жидкости или газа шар - прерыватель (10) вращается и изменяет направление потока жидкости или газа. Его скорость вращения зависит от количества (расхода) прокачиваемой жидкости или газа. Выходящие в ту или другую стороны струи выводят из равновесия и заставляют колебаться ударник (6), который наносит удары по наслоениям (11), заставляя их отделяться от стенок труб колонны (12). Спуская или поднимая устройство на колонне труб и прокачивая жидкость или газ, совершается разрушение и перемалывание наслоений и вынос их восходящим потоком из скважины.

Аналогичным способом можно освобождать в скважинах прихваченные трубы, включая обсадные колонны. Это происходит за счет поперечных ударов по стенкам труб изнутри, что гораздо эффективнее возбуждения продольных колебаний прихваченных труб.

Шар - прерыватель потока (10), может быть задействован и после спуска устройства в скважину путем сброса его внутрь колонны и прокачки до места посадки на опору (9). В некоторых случаях это более целесообразно, чтобы не включать в работу ударник преждевременно.

Долговечность шаровой опоры маятникового ударника, а стало быть моторесурс устройства в целом, можно повысить набивкой вязкой смазки под кожух.

Основные преимущества предлагаемого устройства для очистки труб в скважинах:

1. За один спуск или подъем колонны можно быстро разрушить любые новообразования на стенках труб обсадных или лифтовых колонн, а также обеспечить их удаление из скважины.

2. Легкость регулирования частоты ударов в широком диапазоне (от низких до высоких).

3. Возможность использования для возбуждения колебаний маятникового ударника любых жидкостей и газов, включая суспензии твердых частиц.

4. Безопасность работы на всех режимах прокачки.

5. Простота и надежность конструкции и ее аварийная безопасность при работе в скважинах.

Источники информации

1. Европейский патент ЕР 0370709 А1.

2. Бергман Л. Ультразвук и его применения в науке и технике. - М.: Иностранная литература, 1957.

Устройство для очистки труб в скважинах, включающее колонну труб и ударник для обеспечения ударов по этим трубам, отличающееся тем, что устройство спущено в колонну труб на дополнительной колонне труб с опорой на нижнем конце, внутри которой повешен ударник, выполненный в виде маятника, имеющего регламентированный зазор с нижним торцом дополнительной колонны труб для обеспечения свободы его радиального перемещения, при этом над маятниковым ударником размещен прерыватель потока, выполненный в виде шара, диаметр которого меньше внутреннего диаметра дополнительной колонны труб на величину, определяемую соотношением d/D_вн ≤ 0,85, где D_вн - внутренний диаметр дополнительной колонны труб, d - наружный диаметр шара.