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 повышение эффективности очистки скважины от шламовых и песчаных отложений и гарантированную дальнейшую промывку скважин за один спуск. Сущность изобретения: устройство 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. Снизу с корпусом жестко соединен хвостовик, выполненный с возможностью взаимодействия с находящимися на забое скважины шламовыми и песчаными отложениями. Сверху полый шток связан с колонной насосно-компрессорных труб. Пакер выполнен в виде самоуплотняющейся манжеты с возможностью пропускания жидкости снизу вверх. Корпус по своей верхней кромке снабжен выступами, а на внутренней поверхности - цилиндрическим выступом, расположенным ниже радиальных окон. Перфорированные отверстия полого штока выполнены в виде двух рядов нижних и верхних перфорированных отверстий. Полый шток на наружной поверхности выше верхних перфорированных радиальных отверстий оснащен проточкой, выполненной в виде соединенных между собой радиальной и осевой частей. Нижние перфорированные отверстия полого штока в исходном положении перекрыты цилиндрическим выступом корпуса, в свою очередь, верхние перфорированные отверстия полого штока - втулкой, зафиксированной сверху относительно полого штока пальцем, установленным в исходном положении в радиальной части проточки. Втулка внутри снабжена обратным клапаном, выполненным в виде клапанной клетки, и находящимся в ней шаром. Снизу во втулке выполнен цилиндрический выступ со сквозными отверстиями. Нижняя кромка цилиндрического выступа втулки оснащена впадинами, взаимодействующими с выступами корпуса при открытии нижних перфорированных отверстий. Полый шток снаружи между нижними и верхними перфорированными отверстиями выше корпуса оснащен уплотнительным элементом, изолирующим внутреннюю полость корпуса при открытии нижних перфорированных отверстий. 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, 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;

- во-вторых, 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;

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

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, 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;

во-вторых, 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;

в-третьих, расчетное усилие пружины клапана устанавливается на поверхности, перед спуском устройства в скважину, исходя из ожидаемого забойного давления, которое может изменяться и подбирается для каждой скважины индивидуально, что осложняет его применение.

Технической задачей изобретения является создание простого в изготовлении и применении устройства с одновременным повышением эффективности очистки скважины от 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 в исходном положении изолированы, 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 на 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 полый шток выше верхних перфорированных радиальных отверстий по наружной поверхности оснащен проточкой, выполненной в виде соединенных радиальной и осевой частей, нижние перфорированные отверстия полого штока в исходном положении перекрыты цилиндрическим выступом, а верхние - втулкой, зафиксированной сверху относительно полого штока пальцем, установленным в исходном положении в радиальной части проточки, и оснащенной по нижней кромке перфорированными цилиндрическим выступом с впадинами, взаимодействующими с выступами корпуса при открытии нижних перфорированных отверстий, при этом полый шток снаружи между нижними и верхними перфорированными отверстиями выше корпуса оснащен уплотнительным элементом, изолирующим внутреннюю полость корпуса при открытии нижних перфорированных отверстий, а изнутри - обратным клапаном.

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

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

На фиг.3 изображена развертка проточки, выполненной в верхней части полого штока.

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. Снизу с корпусом 1 жестко соединен хвостовик 5, выполненный с возможностью взаимодействия с находящимися на забое 6 скважины 7 шламовыми и песчаными отложениями 8.

Сверху полый шток 4 связан с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ) 9. Пакер 3 выполнен в виде самоуплотняющейся манжеты 10, пропускающей снизу вверх. Корпус 1 по своей верхней кромке снабжен выступами 11, а на внутренней поверхности - цилиндрическим выступом 12, расположенным ниже радиальных окон 2. Корпус 1 зафиксирован относительно полого штока 4 срезными элементами 13. Перфорированные отверстия полого штока 4 выполнены в виде двух рядов нижних 14 и верхних 15 перфорированных отверстий.

Полый шток 4 на наружной поверхности выше верхних перфорированных радиальных отверстий 15 оснащен проточкой 16, выполненной в виде соединенных между собой радиальной 17 и осевой 18 частей.

Нижние перфорированные отверстия 14 полого штока 4 в исходном положении перекрыты цилиндрическим выступом 12 корпуса 1, в свою очередь, верхние перфорированные отверстия 15 полого штока 4 - втулкой 19, зафиксированной сверху относительно полого штока 4 пальцем 20, установленным в исходном положении в радиальной части 17 проточки 16 (см. фиг.3).

Втулка 19 (см. фиг.1) внутри снабжена обратным клапаном 21, выполненным в виде клапанной клетки, и находящимся в ней шаром. Снизу во втулке 19 выполнен цилиндрический выступ 22 со сквозными отверстиями 23. Нижняя кромка цилиндрического выступа 22 втулки 19 оснащена впадинами 24, взаимодействующими с выступами 11 корпуса 1 при открытии нижних перфорированных отверстий 14.

Полый шток 4 снаружи между нижними 14 и верхними 15 перфорированными отверстиями выше корпуса 1 оснащен уплотнительным элементом 25, изолирующим внутреннюю полость корпуса 1 при открытии нижних перфорированных отверстий 14.

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

Устройство работает следующим образом.

При необходимости очистки, например, призабойной зоны скважины устройство спускают на колонне НКТ 9 (см. фиг.1) в скважину 7. При этом в процессе спуска находящаяся в скважине 7 жидкость свободно перетекает снизу вверх через радиальные окна 2 корпуса 1 и кольцевой зазор, образованный полым штоком 4 и корпусом 1. Спуск колонны НКТ 9 продолжают до упора хвостовика 5 (нижний конец которого выполнен, например, в виде коронки) в шламовые и песчаные отложения 8.

Затем колонну НКТ 9 разгружают на устройство, при этом разрушается срезной элемент 13 (см. фиг.2), о чем свидетельствует показание индикатора веса, находящегося на устье (на фиг.1 и 2 не показано) скважины 7. Далее спуск колонны НКТ 9 продолжают, при этом корпус 1, жестко связанный с хвостовиком 5, упертым в шламовые и песчаные отложения 8, остается неподвижным. Полый шток 4, жестко связанный с колонной НКТ 9, опускается вниз до взаимодействия впадин 24, выполненных на нижней кромке цилиндрического выступа 22 втулки 19, с выступами 11 корпуса 1. Уплотнительный элемент 25, 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 14 полого штока 4, минующие внутреннюю цилиндрическую выборку 12 корпуса 1. В этот момент находящиеся под хвостовиком 5 шламовые и песчаные отложения 8 устремляются во внутреннюю полость полого штока 4, и далее во внутреннее пространство колонны НКТ 9, по мере заполнения которого и соответственно спуска устройства вниз наращивают колону НКТ 9. Спуск устройства продолжают до тех пор, пока хвостовик 5 не упрется на забой 6 скважины 7.

Для промывки находящихся в колонне НКТ 9 шламовых и песчаных отложений 8 поворачивают колонну НКТ 9 вправо, а поскольку впадины 24, выполненные на нижней кромке цилиндрического выступа 22 втулки 19, продолжают взаимодействовать с выступами 11 корпуса 1, то втулка 19 и палец 20 остаются неподвижными, при этом проточка 16 полого штока 4 передвигается относительно пальца 20 (см. фиг.3), и в определенный момент палец 20, находящийся в радиальной части 17 проточки 16, попадет в ее осевую часть 18 и под весом колонны НКТ 9 перемещается в ее верхнюю часть. При этом полый шток 4 опускается вниз относительно втулки 19, открывая верхние перфорационные отверстия 15 полого штока 4, которые устанавливаются напротив сквозных отверстий 23 втулки 19.

В межтрубное пространство скважины 7 с устья (на фиг.1 и 2 не показано) закачивают жидкость промывки, которая поступает через сквозные отверстия 23 втулки 19 и верхние перфорационные отверстия 15 полого штока 4 в колонну НКТ 9, при этом самоуплотняющаяся манжета 10 пакера 3 прижимается к внутренней стенки скважины 7 и исключает попадание жидкости промывки в пространство под устройством, а обратный клапан 25, расположенный внутри полого штока 4, гидравлически отсекает находящиеся в нижней части полого штока 4 шламовые и песчаные отложения 8.

Вымывают из колонны НКТ 9 шламовые и песчаные отложения 8. После промывки устройство извлекают на поверхность, для чего колонну НКТ 9 начинают поднимать вверх, в это время нижние перфорационные отверстия 15 полого штока 4 герметично перекрываются с помощью внутренней цилиндрической выборки 12 корпуса 1. Далее устройство полностью извлекают на поверхность.

Предлагаемое устройство простое в применении и позволяет эффективно очищать скважину от шламовых и песчаных отложений с последующим гарантированным вымыванием этих отложений за один спуск устройства в скважину, что позволяет снизить материальные и финансовые затраты.

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 в исходном положении изолированы, 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 промывки снизу вверх, при этом корпус снабжен по верхней кромке выступами, а на 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 полый шток выше верхних перфорированных радиальных отверстий по наружной поверхности оснащен проточкой, выполненной в виде соединенных радиальной и осевой частей, нижние перфорированные отверстия полого штока в исходном положении перекрыты цилиндрическим выступом, а верхние - втулкой, зафиксированной сверху относительно полого штока пальцем, установленным в исходном положении в радиальной части проточки, и оснащенной по нижней кромке перфорированными цилиндрическим выступом с впадинами, взаимодействующими с выступами корпуса при открытии нижних перфорированных отверстий, при этом полый шток снаружи между нижними и верхними перфорированными отверстиями выше корпуса оснащен уплотнительным элементом, изолирующим внутреннюю полость корпуса при открытии нижних перфорированных отверстий, а изнутри - обратным клапаном.