Устройство для очистки скважин

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для очистки скважин. Устройство включает жестко закрепленный на насосно-компрессорной трубе (НКТ) статор в виде шайбы с каналами, ротор с крыльчаткой, штуцирующий элемент. Каналы статора выполнены под углом к плоскости крыльчатки ротора. Ротор расположен между статором и штуцирующим элементом. НКТ выполнена с возможностью перемещения с закрепленными на ней элементами вдоль участка перфорированной обсадной колонны. Статор, ротор и штуцирующий элемент закреплены на нижнем участке НКТ. Шайба оснащена раструбом, жестко закрепленным на конце НКТ. Конец НКТ в раструбе имеет отверстия. Штуцирующий элемент закреплен на наружной поверхности НКТ жестко или с возможностью вращения. Обеспечивается универсальность, упрощается конструкция. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для очистки скважин путем селективной очистки каналов перфорации, обработки призабойной зоны пласта (ПЗП) и промывки забоя.

Прототипом является устройство для очистки каналов перфорации и обработки призабойной зоны (патент РФ №2359114, Е21В 43/25, Е21В 37/00, 20.06.2009/), включающее жестко закрепленный на насосно-компрессорной трубе (НКТ) статор с отверстиями, ротор с каналами, причем отверстия статора выполнены под углом к плоскости крыльчатки ротора, статор представляет собой шайбу, закрепленную на наружной поверхности НКТ, оснащенную элементом, герметизирующим пространство между статором и корпусом; устройство дополнительно оснащено штуцирующим элементом, жестко закрепленным на наружной поверхности НКТ; ротор расположен между статором и штуцирующим элементом и выполнен заодно с крыльчаткой, причем имеется возможность перемещения НКТ с закрепленными на ней элементами устройства вдоль участка перфорированной обсадной колонны, выполняющего функцию корпуса устройства.

Недостатками устройства-прототипа являются сложность изготовления и применения, связанные с необходимостью герметизации пространства между статором и корпусом устройства, а также с тем, что герметизирующий элемент изготовляется размером под конкретную колонну.

Решаемая задача и ожидаемый технический результат заключаются в обеспечении универсальности устройства для очистки скважин за счет обеспечения его применимости в скважинах условно любых диаметров при упрощении устройства и его применения.

Поставленная задача решается тем, что устройство для очистки скважин, включающее жестко закрепленный на насосно-компрессорной трубе (НКТ) статор в виде шайбы с каналами, ротор с крыльчаткой, каналы статора выполнены под углом к плоскости крыльчатки ротора, устройство оснащено штуцирующим элементом, ротор расположен между статором и штуцирующим элементом, имеется возможность перемещения НКТ с закрепленными на ней элементами устройства вдоль участка перфорированной обсадной колонны, отличается тем, что статор, ротор и штуцирующий элемент закреплены на нижнем участке НКТ, шайба оснащена раструбом, жестко закрепленным на конце НКТ, причем конец НКТ в раструбе имеет отверстия, штуцирующий элемент закреплен на наружной поверхности НКТ жестко или с возможностью вращения, причем в последнем случае устройство дополнительно оснащено жестко закрепленным на НКТ ограничителем положения ротора и штуцирующего элемента.

Штуцирующий элемент, закрепленный на наружной поверхности НКТ жестко или с возможностью вращения, выполнен с пазами или без них.

Раструб оснащен снизу отверстием или отверстиями или клапаном нажимного действия и отверстием или отверстиями.

Нижний участок НКТ соединен с верхним через шарнир, например через гибкий рукав.

Заявляемое устройство иллюстрируется фиг.1-3, где:

1 - нижний конец НКТ;

2 - отверстия на конце НКТ;

3 - раструб на конце НКТ;

4 - статор - шайба с каналами;

5 - ротор с крыльчаткой;

6 - штуцирующий элемент;

7 - ограничитель;

8 - шарнир;

9 - верхний конец НКТ;

10 - клапан нажимной;

11 - отверстия в раструбе.

При перемещении НКТ вместе с ней, таким образом, перемещаются:

раструб 3, статор 4, ротор 5, штуцирующий элемент 6 и, возможно, ограничитель 7 положения ротора 5 и штуцирующего элемента 6 - при выполнении устройства по п.1 заявляемой совокупности признаков;

дополнительно перемещаются: шарнир 8, верхний конец НКТ 9, клапан нажимной 10 и отверстия в раструбе 11 - при выполнении устройства по зависимым пунктам заявляемой формулы изобретения.

Устройство работает следующим образом.

1 вариант устройства.

Устройство, включающее жестко закрепленный на нижнем участке НКТ статор в виде шайбы с каналами, ротор с крыльчаткой, каналы статора выполнены под углом к плоскости крыльчатки ротора, устройство оснащено жестко закрепленым на наружной поверхности НКТ штуцирующим элементом, ротор расположен между статором и штуцирующим элементом, имеется возможность перемещения НКТ с закрепленными на ней элементами устройства вдоль участка перфорированной обсадной колонны, шайба оснащена заглушенным снизу раструбом, жестко закрепленным на конце НКТ, причем конец НКТ в раструбе имеет отверстия.

Рабочий агент подается через НКТ 1, через отверстия 2 на конце НКТ, через раструб 3, через каналы статора 4 на крыльчатку ротора 5. Ротор 5, выполненный заодно с крыльчаткой, имеет, таким образом, каналы, как и статор. Так как каналы статора 4 выполнены под углом к плоскости крыльчатки ротора 5, скоростной напор потока рабочего агента вызывает вращение крыльчатки ротора 5. Кольцевой пульсирующий поток, истекающий из каналов ротора 5, размывает твердые отложения в каналах перфорации и создает в них флуктуации давления. Штуцирующий элемент 6, закрепленный на наружной поверхности НКТ жестко, выполняет прямую функцию штуцирования и дополнительно - функцию центратора устройства.

Флуктуации давления в канале перфорации способствуют воздействию на призабойную зону.

Очистка скважины обеспечивается закачкой соответствующих реагентов и их последующим извлечением путем снижения забойного давления за счет применения в качестве рабочего агента пенных систем.

2 вариант устройства.

Устройство, включающее жестко закрепленный на нижнем участке НКТ статор в виде шайбы с каналами, ротор с крыльчаткой, каналы статора выполнены под углом к плоскости крыльчатки ротора, устройство оснащено жестко закрепленным на наружной поверхности НКТ штуцирующим элементом с пазами, ротор расположен между статором и штуцирующим элементом, имеется возможность перемещения НКТ с закрепленными на ней элементами устройства вдоль участка перфорированной обсадной колонны, шайба оснащена заглушенным снизу раструбом, жестко закрепленным на конце НКТ, причем конец НКТ в раструбе имеет отверстия.

Рабочий агент подается через НКТ 1, через отверстия 2, через раструб 3, через каналы статора 4 на крыльчатку ротора 5. Ротор 5, выполненный заодно с крыльчаткой, имеет, таким образом, каналы, как и статор. Так как каналы статора 4 выполнены под углом к плоскости крыльчатки ротора 5, скоростной напор потока рабочего агента вызывает вращение крыльчатки ротора 5. Кольцевой пульсирующий поток, истекающий из каналов ротора 5, размывает твердые отложения в каналах перфорации и создает в них флуктуации давления.

Штуцирующий элемент 6 с пазами, закрепленный на наружной поверхности НКТ жестко, выполняет прямую функцию штуцирования и функцию центратора, а пазы обеспечивают получение дополнительных флуктуаций давления кольцевого потока рабочего агента.

Флуктуации давления в канале перфорации, включая дополнительные - полученные благодаря пазам штуцирующего элемента - способствуют воздействию на призабойную зону.

Очистка скважины обеспечивается закачкой соответствующих реагентов и их последующим извлечением путем снижения забойного давления за счет применения в качестве рабочего агента пенных систем.

3 вариант устройства.

Устройство, включающее жестко закрепленный на нижнем участке НКТ статор в виде шайбы с каналами, ротор с крыльчаткой, каналы статора выполнены под углом к плоскости крыльчатки ротора, устройство оснащено штуцирующим элементом с пазами, закрепленным на наружной поверхности НКТ с возможностью вращения, ротор расположен между статором и штуцирующим элементом, имеется возможность перемещения НКТ с закрепленными на ней элементами устройства вдоль участка перфорированной обсадной колонны, шайба оснащена заглушенным снизу раструбом, жестко закрепленным на конце НКТ, причем конец НКТ в раструбе имеет отверстия, дополнительно устройство включает ограничитель 7 положения ротора 5 и штуцирующего элемента 6.

Штуцирующий элемент 6 с пазами, закрепленный на наружной поверхности НКТ с возможностью вращения, выполняет прямую функцию штуцирования и функцию центратора, пазы обеспечивают получение дополнительных флуктуаций давления кольцевого пульсирующего потока рабочего агента; за счет вращения штуцирующего элемента флуктуации давления меняют свое положение.

Флуктуации давления в канале перфорации, включая дополнительные, способствуют воздействию на призабойную зону.

Очистка скважины обеспечивается закачкой соответствующих реагентов и их последующим извлечением путем снижения забойного давления за счет применения в качестве рабочего агента пенных систем.

Во всех трех описанных выше вариантах устройство имеет заглушенный снизу раструб.

4 вариант устройства имеет раструб 3, оснащенный снизу отверстием или отверстиями 11, которые направляют часть потока рабочего агента на забой или непосредственно на осадок в скважине для его размыва и удаления и открытия за счет этого подлежащего очистке интервала перфорации и для воздействия на ПЗП.

5 вариант устройства.

Раструб 3 оснащен клапаном нажимного действия 10 и отверстием/отверстиями 11. Клапан 10 позволяет более рационально расходовать рабочий агент: он открывает отверстия 11 в раструбе 3 только при столкновении с осадком в скважине. Часть потока рабочего агента направляется при этом на забой или непосредственно на осадок в скважине для его размыва и удаления и открытия за счет этого подлежащего очистке интервала перфорации и для воздействия на ПЗП.

Шарнир 8 может присутствовать в любом из различных вариантов заявляемого устройства, когда требуется очистить скважину большого диаметра, спуская устройство через трубу меньшего диаметра (показано, например, на фиг.3). Но предпочтительно устанавливать шарнир 8 в варианте устройства, когда штуцирующий элемент 6 закреплен на НКТ с возможностью вращения; в этом случае штуцирующий элемент 6 дополнительно выполняет в скважине роль ролика: на фиг.3 пунктирными стрелками по окружности показана траектория движения устройства по внутренней поверхности обсадной колонны скважины.

6 и 7 варианты устройства с шарниром 8 различаются тем, выполнены ли в штуцирующем элементе 6 пазы. Независимо от того, закреплен ли штуцирующий элемент 6 на НКТ жестко или с возможностью вращения, пазы обеспечивают получение дополнительных флуктуаций давления кольцевого пульсирующего потока рабочего агента, а флуктуации давления в канале перфорации способствуют воздействию на ПЗП.

Права Заявителя распространяется и на любые другие варианты устройства по пункту 1 заявляемой формулы изобретения.

Таким образом, обеспечена универсальность устройства за счет его применимости в скважинах условно любых диаметров, причем даже без применения шарнира; при упрощении устройства и его применения. Устройство для очистки скважин обеспечивает промывку и удаление осадка из скважины, в том числе с забоя, очистку каналов перфорации и декальматацию призабойной зоны пласта.

1. Устройство для очистки скважин, включающее жестко закрепленный на насосно-компрессорной трубе (НКТ) статор в виде шайбы с каналами, ротор с крыльчаткой, каналы статора выполнены под углом к плоскости крыльчатки ротора, устройство оснащено штуцирующим элементом, ротор расположен между статором и штуцирующим элементом, имеется возможность перемещения НКТ с закрепленными на ней элементами устройства вдоль участка перфорированной обсадной колонны, отличающееся тем, что статор, ротор и штуцирующий элемент закреплены на нижнем участке НКТ, шайба оснащена раструбом, жестко закрепленным на конце НКТ, причем конец НКТ в раструбе имеет отверстия, штуцирующий элемент закреплен на наружной поверхности НКТ жестко или с возможностью вращения, причем в последнем случае устройство дополнительно оснащено жестко закрепленным на НКТ ограничителем положения ротора и штуцирующего элемента.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что штуцирующий элемент, закрепленный на наружной поверхности НКТ жестко или с возможностью вращения, выполнен с пазами или без них.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что раструб оснащен снизу отверстием или отверстиями или клапаном нажимного действия и отверстием или отверстиями.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижний участок НКТ соединен с верхним через шарнир, например, через гибкий рукав.