Устройство для очистки скважины от песчаной пробки

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при ремонтах скважин, связанных с промывкой. Устройство содержит колонну труб, патрубок, заглушенный снизу и концентрично установленный в полом корпусе, который оснащен цилиндрической насадкой, установленной на нижнем конце полого корпуса, отводы, соединяющие внутреннее пространство патрубка с зоной образования песчаной пробки, самоуплотняющуюся манжету с зажимной гайкой, ограничитель и установочную втулку с центральным каналом. Втулка выполнена с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно корпуса. Патрубок снабжен выше отводов обратным клапаном. Выше установочной втулки снаружи выполнены ребра, а ниже установочной втулки, но выше отводов, - заглушка, выполненная с возможностью герметичного взаимодействия с центральным каналом установочной втулки. Установочная втулка оснащена самоуплотняющейся манжетой и боковыми каналами, расположенными выше нижней заделки самоуплотняющейся манжеты, выполненной в виде надувного рукава. Верхний конец рукава жестко и герметично зафиксирован зажимной гайкой. Ограничитель жестко присоединен снизу к установочной втулке и охватывает снаружи, с возможностью герметичного осевого перемещения, корпус. Верхний конец патрубка взаимодействует с возможностью ограниченного герметичного осевого перемещения с технологической втулкой, жестко соединенной с колонной труб и оснащенной радиальными каналами, которые выполнены с возможностью сообщения с внутренним пространством колонны труб или герметичного перекрытия патрубком. Упрощается конструкция, повышается эффективность и надежность работы. 2 ил.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в текущем и капитальном ремонтах скважин, связанных с промывкой скважин с поглощающими пластами от песчаных пробок, осадков грязи, окалины и т.д.

Известно устройство для промывки песчаных пробок (авт. св. SU №857428, МПК 7 Е21В 21/00, опубл. в БИ №31 от 23.08.1981 г.), содержащее соединенный через муфту с колонной насосно-компрессорных труб корпус с концентрично размещенным в нем патрубком, образующим с ним кольцевую полость.

Недостатком данного устройства является то, что оно не предотвращает поглощение промывочной жидкости при очистке перфорационных отверстий фильтра от песчаной пробки. Поэтому, по мере удаления пробки из забоя и очистки фильтра возрастает интенсивность поглощения пластом промывочной жидкости и в дальнейшем прекращается циркуляция и вынос песчаной пульпы на поверхность. При этом происходит осаждение взвешенных частиц песка и грязи в стволе скважины, что приводит к тяжелым аварийным ситуациям: прихвату труб, длительному простаиванию скважин в капитальном ремонте. Прекращение промывки из-за поглощения жидкости приводит к тому, что скважина остается неочищенной от пробки и вводится в эксплуатацию с малым дебитом, повышенным содержанием механических примесей в добываемой продукции, что ведет к преждевременному выходу из строя насосного оборудования или простаиванию скважины из-за невозможности удаления пробки промывкой.

Известно устройство для промывки песчаных пробок (авт. св. SU №1081334, МПК 7 Е21В 21/00, опубл. в БИ №11 от 23.03.1984 г.), содержащее соединенный через муфту с колонной насосно-компрессорных труб корпус с концентрично размещенным в нем патрубком, образующим с ним кольцевую полость, две эластичные манжеты, установленные в верхней и нижней части корпуса, а соединительная муфта имеет радиальные каналы для сообщения кольцевой полости, образованной корпусом и патрубком, с затрубным пространством.

Недостатками данного устройства является то, что манжеты находятся в постоянном контакте со стенками скважины, в результате чего возникает трение, которое приводит к постепенному износу манжет в процессе спуска устройства к песчаной пробке, особенно в глубоких скважинах, что приводит к снижению герметичности в процессе промывки песчаной пробки и, как следствие, к увеличению расхода промывочной жидкости в поглощающих скважинах; кроме того, в запарафиненных скважинах в процессе спуска, ввиду плотного контакта, может произойти срыв манжеты, из-за чего снижается эффективность работы устройства.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для очистки скважины от песчаной пробки (патент RU №33600, МПК 7 Е21В 30/00, 21/00, опубл. в БИ №30 от 27.10.2003 г.), содержащее патрубок, концентрично установленный в полом корпусе, на котором установлена самоуплотняющаяся манжета, при этом оно снабжено полой цилиндрической насадкой, соединенной с нижней частью полого корпуса, снабжено установочной втулкой, на которой расположена самоуплотняющаяся манжета, и зажимной гайкой, установленными на наружной поверхности корпуса, кроме того, полый корпус имеет возможность осевого перемещения на определенную длину относительно установочной втулки, что позволяет создать ограниченную нагрузку при прижатии самоуплотняющейся манжеты к стенкам скважины, снабжено наконечником, имеющим продольные пазы на наружной поверхности и установленным в верхней части корпуса, снабжено четырьмя отводами, расположенными радиально в полом корпусе и сообщающими внутреннее пространство заглушенного снизу патрубка с зоной образования песчаной пробки.

Недостатками данного устройства являются:

- во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;

- во-вторых, при разгрузке устройства на песчаную пробку тяги могут быть подвержены искривлению или поломке, в связи с чем может быть нарушено оптимальное расстояние для эффективного размыва песчаной пробки, а это снижает надежность работы устройства;

- в-третьих, в процессе очистки скважины от песчаной пробки давление промывочной жидкости над и под самоуплотняющейся манжетой примерно равно, в результате чего в скважинах, имеющих низкое пластовое давление, происходит поглощение промывочной жидкости пластами, в связи с чем прекращается вынос размываемой песчаной пробки на поверхность, что снижает эффективность работы устройства в таких скважинах.

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции устройства, а также повышение надежности и эффективности работы устройства в скважинах с поглощающими пластами, имеющими низкое пластовое давление.

Техническая задача решается устройством для очистки скважины от песчаной пробки, содержащим колонну труб, патрубок, заглушенный снизу и концентрично установленный в полом корпусе, который оснащен цилиндрической насадкой, установленной на нижнем конце полого корпуса, и отводами, соединяющими внутреннее пространство патрубка с зоной образования песчаной пробки, самоуплотняющуюся манжету с зажимной гайкой, ограничитель и установочную втулку с центральным каналом, выполненную с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно полого корпуса.

Новым является то, что патрубок дополнительно снабжен выше отводов обратным клапаном, выше установочной втулки снаружи - ребрами, а ниже установочной втулки, но выше отводов, - заглушкой, выполненной с возможностью герметичного взаимодействия с центральным каналом установочной втулки, при этом установочная втулка оснащена самоуплотняющейся манжетой и боковыми каналами, расположенными выше нижней заделки самоуплотняющейся манжеты, выполненной в виде надувного рукава, верхний конец которого жестко и герметично зафиксирован зажимной гайкой выше боковых каналов установочной втулки, причем ограничитель жестко присоединен снизу к установочной втулке и охватывает снаружи, с возможностью герметичного осевого перемещения, полый корпус, при этом верхний конец патрубка взаимодействует с возможностью ограниченного герметичного осевого перемещения с технологической втулкой, жестко соединенной с колонной труб и оснащенной радиальными каналами, которые выполнены с возможностью сообщения с внутренним пространством колонны труб или герметичного перекрытия патрубком.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе в рабочем положении. На фиг.2 изображен разрез А-А предлагаемого устройства.

Устройство для очистки скважины от песчаной пробки содержит колонну труб 1 (см. фиг.1), патрубок 2, заглушенный снизу и концентрично установленный в полом корпусе 3, который оснащен цилиндрической насадкой 4, установленной на нижнем конце полого корпуса 3, отводы 5, соединяющие внутреннее пространство патрубка 2 с зоной образования песчаной пробки (не показано), самоуплотняющуюся манжету 6 с зажимной гайкой 7, ограничитель 8 и установочную втулку 9 с центральным каналом 10. Установочная втулка 9 выполнена с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно полого корпуса 3.

Патрубок 2 дополнительно снабжен выше отводов 4 обратным клапаном 11. Выше установочной втулки 9 снаружи выполнены ребра 12 (см. фиг.2), а ниже установочной втулки 9 (см. фиг.1), но выше отводов 5, - заглушка 13 (см. фиг.1), выполненная с возможностью герметичного взаимодействия с центральным каналом 10 установочной втулки 9.

Установочная втулка 9 оснащена самоуплотняющейся манжетой 6 и боковыми каналами 14, расположенными выше нижней заделки самоуплотняющейся манжеты 6, выполненной в виде надувного рукава 15. Верхний конец надувного рукава 15 жестко и герметично зафиксирован зажимной гайкой 7 выше боковых каналов 14 установочной втулки 9.

Ограничитель 8 жестко присоединен снизу к установочной втулке 9 и охватывает снаружи с возможностью герметичного осевого перемещения полый корпус 3. Верхний конец патрубка 2 взаимодействует с возможностью ограниченного герметичного осевого перемещения с технологической втулкой 16, жестко соединенной с колонной труб 1 и оснащенной радиальными каналами 17, которые выполнены с возможностью сообщения с внутренним пространством колонны труб 1 или герметичного перекрытия патрубком 2.

Несанкционированные перетоки жидкости на сопрягаемых поверхностях исключаются уплотнительными кольцами 18, 19.

Устройство работает следующим образом.

Устройство в сборе в транспортном положении на колонне труб 1 (например, колонне насосно-компрессорных труб) спускают в скважину до взаимодействия устройства зубчатой коронкой 20 (см. фиг.1), которой снабжен снизу ограничитель 8 с песчаной пробкой в скважине, при этом в процессе спуска устройства находящаяся в скважине жидкость через радиальные каналы 17 технологической втулки 16 поступает внутрь колонны труб 1.

Далее разгружают колонну труб 1 с устройством на конце на песчаную пробку, подлежащую очистке (контроль ведут по индикатору веса, установленному на устье скважины), при этом патрубок 2 поднимается вверх относительно технологической втулки 16 и герметично перекрывает изнутри ее радиальные каналы 17.

Разгрузку устройства продолжают, при этом технологическая втулка 16, опускаясь вниз, воздействует сверху на патрубок 2, который совместно с полым корпусом 3 перемещается вниз относительно установочной втулки 9 и жесткосоединенного с ним ограничителя 9 до тех пор, пока технологическая втулка 16 не упрется сверху в ребра 12 (см. фиг.1 и 2), выполненные снаружи вверху установочной втулки 9. Зубчатая коронка 20 ограничителя 8 фиксирует устройство относительно песчаной пробки. Затем начинают закачивать промывочную жидкость в межколонное пространство скважины (не показано).

Поток жидкости из межколонного пространства скважины попадает сверху в центральный канал 10 установочной втулки 9, а затем в кольцевое пространство между патрубком 2 и установочной втулкой 9 и далее по полому корпусу 3 сквозь его цилиндрическую насадку 4 попадает на песчаную пробку, размывая ее. При этом поток жидкости, попавший в центральный канал 10 установочной втулки 9 через боковые каналы 14 установочной втулки 9, раздувает изнутри надувной рукав 15, который прижимается к внутренним стенкам скважины, при этом перепад давлений над и под надувным рукавом 15 дополнительно дожимает последний к стенкам скважины, герметично разделяя межколонное пространство скважины.

Далее размытая потоком жидкости песчаная пробка в виде водопесчаной смеси (не показано) поднимается из зоны образования песчаной пробки и попадает в отводы 5 и далее внутрь патрубка 2 и по колонне труб 1 выносится на дневную поверхность.

По мере размыва песчаной пробки колонну труб 1 опускают вниз, а при необходимости (в зависимости от высоты песчаной пробки) наращивают, при этом закачку промывочной жидкости в межколонное пространство скважины продолжают. Размыв песчаной пробки продолжается до тех пор, пока визуально не сократится поток вымываемой из скважины водопесчаной смеси или не прекратится циркуляция. Это означает, что песчаная пробка размыта до пласта, который начал поглощать промывочную жидкость и поэтому расход жидкости в устройстве уже не обеспечивает подъем находящейся в колонне труб 1 водопесчаной смеси на поверхность.

Для удаления водопесчаной смеси, находящейся внутри колонны труб 1 выше обратного клапана 11 устройства, поднимают с устья скважины колонну труб 1 вверх примерно на 2-3 метра, при этом сначала технологическая втулка 16 выходит из взаимодействия с ребрами 13, далее технологическая втулка 16, жестко соединенная с колонной труб 1, поднимается вверх относительно патрубка 2, при этом открываются радиальные каналы 17 технологической втулки 16. Одновременно с этим технологическая втулка 16 утягивает за собой патрубок 2 и жестко соединенный с ним полый корпус 3, вызывая ограниченное осевое перемещение относительно установочной втулки 9 и жестко соединенного с ним ограничителя 8, заглушка 13, установленная на патрубке 2, герметично снизу перекроет центральный канал 10 установочной втулки 9, при этом поток жидкости через боковые каналы 14 установочной втулки 9 продолжает воздействовать на надувной рукав 15, продолжая прижимать его к стенкам скважины за счет разницы давлений над и под ним. В результате зона образования песчаной пробки и пласт оказываются герметично отсеченными от пространства скважины, расположенного выше устройства.

Подачей промывочной жидкости в межколонное пространство скважины через открытые радиальные каналы 17 технологической втулки 16 поток жидкости попадает в колонну труб 1 выше обратного клапана 11, предотвращающего попадание потока жидкости вниз в зону образования песчаной пробки, откуда водопесчаную смесь вымывают на поверхность в желобную емкость или амбар.

Для продолжения очистки скважины от песчаной пробки опускают колонну труб 1 вниз до разгрузки устройства на песчаную пробку, после чего весь цикл работ, описанный выше, повторяется. По окончании очистки скважины от песчаной пробки устройство извлекают из скважины.

Предлагаемое устройство для очистки скважины от песчаной пробки имеет простую конструкцию и более прочный ограничитель, кроме того, оно эффективно особенно в скважинах, имеющих поглощающие пласты, благодаря отсечению последних с последующим вымыванием водопесчаной смеси из колонны труб, в связи с чем сокращается время на очистку скважины и происходит экономия финансовых средств.

Устройство для очистки скважины от песчаной пробки, содержащее колонну труб, патрубок, заглушенный снизу и концентрично установленный в полом корпусе, который оснащен цилиндрической насадкой, установленной на нижнем конце полого корпуса, и отводами, соединяющими внутреннее пространство патрубка с зоной образования песчаной пробки, самоуплотняющуюся манжету с зажимной гайкой, ограничитель и установочную втулку с центральным каналом, выполненную с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно полого корпуса, отличающееся тем, что патрубок дополнительно снабжен выше отводов обратным клапаном, выше установочной втулки снаружи - ребрами, а ниже установочной втулки, но выше отводов - заглушкой, выполненной с возможностью герметичного взаимодействия с центральным каналом установочной втулки, при этом установочная втулка оснащена самоуплотняющейся манжетой и боковыми каналами, расположенными выше нижней заделки самоуплотняющейся манжеты, выполненной в виде надувного рукава, верхний конец которого жестко и герметично зафиксирован зажимной гайкой выше боковых каналов установочной втулки, причем ограничитель жестко присоединен снизу к установочной втулке и охватывает снаружи с возможностью герметичного осевого перемещения полый корпус, при этом верхний конец патрубка взаимодействует с возможностью ограниченного герметичного осевого перемещения с технологической втулкой, жестко соединенной с колонной труб и оснащенной радиальными каналами, которые выполнены с возможностью сообщения с внутренним пространством колонны труб или герметичного перекрытия патрубком.