Устройство гидроударное



Устройство гидроударное
Устройство гидроударное
Устройство гидроударное

 


Владельцы патента RU 2586122:

Общество с ограниченной ответственностью "Арлиз" (RU)

Изобретение относится к эксплуатации и ремонту нефтяных и газовых скважин. Устройство гидроударное для очистки ствола скважины от песчано-глинистой пробки состоит из разъемного корпуса, седла с продольными пазами, соединительного патрубка с кольцевым поршнем, размещенным в корпусе компенсатора, подпружиненного толкателя торцевого клапана со штоком и коронкой, гайки на нижнем конце разъемного корпуса. Устройство снабжено ограничительной шайбой, установленной под коронкой и связанной с гайкой шпильками, свободно пропущенными через отверстия в коронке, в теле которой выполнена внутренняя проточка для охвата ограничительной шайбы в момент рабочего хода, причем в теле ограничительной шайбы выполнено центральное отверстие. Применение устройства в лифтовой колонне труб малого внутреннего диаметра позволяет эффективно транспортировать механические примеси на поверхность по межтрубному пространству. 3 ил.

 

Изобретение относится к эксплуатации и ремонту нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для разрушения и удаления плотных песчано-глинистых и песчано-гидратных пробок в осевом канале лифтовой колонны труб и интервале перфорации.

Известно устройство для очистки скважин от песчаной пробки (см. пат. РФ №2.242.585, Мкл. E21B 37/00, опубл. 20.12.2004, бюл. №35).

Устройство состоит из переходника с седлом, разъемного полого корпуса, соединенного через муфту с кожухом, на торце которого выполнены зубья.

Механизм разрушения состоит из разъемного полого штока, связанного с кольцевым поршнем.

Переходник с механизмом разрушения имеют общий гидравлический канал. Полый шток подпружинен относительно полого корпуса и через муфту связан с коронкой, которая с внешней стороны снабжена гидромониторной насадкой. Полый шток вместе с полым корпусом образует кольцевую камеру, связанную гидравлически с осевым каналом устройства, при этом принято, что площадь сечения кольцевой камеры равна площади поперечного сечения гидравлического канала в полом штоке.

К недостаткам конструкции устройства следует отнести:

- сложность конструкции;

- возможность забивания перепускных отверстий и дроссельного отверстия механическими примесями, поступающими вместе с рабочей жидкостью;

- непрерывная подача рабочей жидкости через устройство и с течением через перепускные и дроссельные отверстия части расхода снижение эффективности гидроударного воздействия зубьями коронки, поскольку снижается как сама сила удара, так и частота их нанесения;

- включение в состав устройства циркуляционного клапана приводит также к снижению эффективности работы из-за нерациональных потерь рабочей жидкости.

Известно устройство гидроударное (см. труды НПО «Бурение», вып.15, «Современная техника и технология закачивания скважин и бурение боковых стволов», с. 363-371, Краснодар, 2006). Эту конструкцию авторы приняли за прототип.

Устройство гидроударное состоит из корпуса, связанного через гидроцилиндр с соединительным патрубком, в осевом канале которого размещен кольцевой поршень, который связан с полым штоком, пропущенным в осевом канале корпуса. На нижнем конце полого штока размещен механизм разрушения, включающий дроссельную шайбу с осевым каналом, перекрытым в исходном положении подпружиненным толкателем.

В средней части разъемного корпуса установлено седло, к которому снизу поджат пружиной торцевой клапан, связанный с патрубком, на нижнем конце которого закреплена внутренняя коронка. На нижнем конце разъемного корпуса размещена внешняя коронка. Осевой канал толкателя снабжен шаровым обратным клапаном. Осевой канал полого штока постоянно гидравлически связан с дроссельным каналом в теле дроссельной шайбы, с камерой, образованной внутренней стенкой разъемного корпуса и толкателем.

Сама кольцевая камера через продольные пазы на наружной боковой поверхности седла связана с кольцевой камерой между разъемным корпусом и патрубком.

Поджим торцевого клапана к седлу регулируется гайкой с калиброванными отверстиями, которые соединяют кольцевую камеру в разъемном корпусе с полостью скважин.

Осевой канал толкателя гидравлически связан с осевым каналом патрубка и осевым отверстием в теле внутренней коронки.

Полость кольцевой камеры под кольцевым поршнем постоянно гидравлически связана с полостью скважины через радиальное отверстие в теле гидроцилиндра.

Работа устройства заключается в следующем. На бурильной колонне труб устройство спускается в скважину до уровня расположения пропантовой пробки, с разгрузкой на нее части веса бурильной колонны.

Для обеспечения работы устройства по очистке ствола скважины от пропантовой пробки принимают, что суммарная площадь поперечного сечения калиброванных отверстий в теле регулировочной гайки принята меньшей, чем площадь поперечного сечения дроссельного канала в теле дроссельной шайбы. Суммарная площадь калиброванных отверстий в теле внутренней коронки принята больше площади поперечного сечения дроссельного канала в теле шайбы дроссельной.

При подаче с поверхности рабочей жидкости она поступает по осевому каналу патрубка и полого штока к дроссельным каналам в теле дроссельной шайбы и через продольные пазы на седле поступает к калиброванным отверстиям в теле регулировочной гайки, через которые осуществляются гидромониторные воздействия на поверхность пропантовой пробки.

Расход рабочей жидкости, подаваемой с поверхности, принимается больше, чем суммарный расход жидкости, истекающей через калиброванные отверстия в теле регулировочной гайки, что приводит к плавному набору давления в осевом канале бурильной колонны труб и внутри устройства. Это давление воспринимается площадью сечения толкателя, который выходит из торцевого контакта с дроссельной шайбой и воздействует на торцевой клапан, что приводит к его отрыву от седла.

Тем самым возникает гидравлическая связь кольцевой камеры в разъемном корпусе с осевым каналом патрубка. Рабочая жидкость по осевому каналу патрубка и отверстиям в коронке подается на поверхность пропантовой пробки. При отрыве торцевого клапана от седла включается дополнительная площадь, на которую воздействует давление рабочей жидкости, что приводит к его резкому перемещению вниз с сжатием пружины и ударным воздействием коронкой на поверхность пропантовой пробки с ее разрушением. При повышенном расходе рабочей жидкости, истекающей при этом процессе из устройства, происходит падение давления внутри последнего, что способствует возврату толкателя и торцевого клапана пружинами в исходное положение, с прекращением подачи рабочей жидкости через осевой канал патрубка. Происходит набор давления в осевом канале бурильной колонны труб и повторяется процесс воздействия коронкой на поверхность пропантовой пробки. Механические частицы потоком рабочей жидкости по межтрубному пространству выносятся на поверхность. В случае недостаточной скорости выходящего потока рабочей жидкости возможно применение пенных систем с генерацией пены на забое скважины, при переменной подаче пачек рабочей жидкости и газа в осевом канале гибкой колонны труб колтюбинговой установки.

К недостаткам конструкции установки следует отнести следующие:

- необходимость соразмерять диаметральные размеры всех дросселирующих каналов в регулировочной гайке и дроссельной шайбе. В процессе работы возможно их забивание механическими частицами, с изменением сечения и их суммарной площади, что может привести к изменению режима работы в худшую сторону;

- при длительной эксплуатации устройства возможен также размыв дросселирующих каналов, с увеличением их диаметральных размеров, что также может привести к изменению режима работы устройства;

- постоянная подача рабочей жидкости через устройство, даже с меньшим расходом - это снижение эффективности работы устройства.

Технический результат, который может быть получен при реализации предполагаемого изобретения:

- возможность опоры устройства на поверхность песчано-глинистой пробки с нагруженным весом устройства;

- возможность прекращения подачи рабочей жидкости в полость скважины после остановки подачи рабочей жидкости в осевой канал лифтовой колонны труб от насосного агрегата, находящегося на поверхности;

- возможность полного использования энергии сжатой рабочей жидкости при импульсной подаче потока рабочей жидкости с увеличенным расходом, при осуществлении ударного воздействия породоразрушающим инструментом на поверхность песчано-глинистой пробки;

- исключение прекращения работы устройства из-за попадания механических примесей внутрь осевого канала полого штока.

Технический результат достигается тем, что устройство гидроударное состоит из разъемного корпуса с седлом в месте разъема, снабженным продольными пазами, соединительного патрубка с кольцевым поршнем, установленным в корпусе компенсатора, подпружиненного толкателя, торцевого клапана со штоком и коронкой, образующими подвижное соединение с гайкой на нижнем конце разъемного корпуса, снабженной резьбовыми отверстиями. Устройство снабжено ограничительной шайбой, установленной под коронкой и связанной с гайкой шпильками, свободно пропущенными через отверстия в коронке, в теле которой выполнена внутренняя проточка для охвата ограничительной шайбы в момент рабочего хода.

Конструкция устройства гидроударного показана на чертежах, где:

- фиг. 1 - устройство в разрезе в исходном транспортном положении деталей;

- фиг. 2 - конструкция устройства при опоре на поверхность песчано-глинистой пробки ограничительной шайбой;

- фиг. 3 - устройство в разрезе при осуществлении ударного воздействия. Заявляемое устройство состоит из корпуса 1, в месте соединения частей 2 и 3 которого установлено седло 4. Верхняя часть 2 разъемного корпуса 1 связана с соединительным патрубком 5, в месте их соединения установлена посадочная шайба 6. В осевом канале 7 разъемного корпуса 1 в нижней части 3 установлен подпружиненный торцевой клапан 8 с полым штоком 9, поджимаемый пружиной 10 к седлу 4. В осевом канале 11 верхней части 2 разъемного корпуса 1 установлен подпружиненный толкатель 12, который опирается на посадочную шайбу 6, нижний конец которого пропущен через осевой канал седла 4, с опорой на торец торцевого клапана 8 с расположением внутри его посадочного выступа 13. На конце разъемного корпуса 1 установлена гайка 14, охватывающая полый шток 9 торцевого клапана 8. Торцевой клапан 8 снабжен коронкой 15 с зубьями 16, обращенными в сторону разрушаемой преграды.

Устройство снабжено ограничительной шайбой 17 с центральным отверстием, связанной жестко через шпильки 18 с гайкой 14, размещенной в осевом канале 7 разъемного корпуса 1. Коронка 15 снабжена внутренней проточкой 19, диаметр и глубина которой приняты большими, чем габаритные размеры ограничительной шайбы 17. Соединительный патрубок 5 снабжен кольцевым поршнем 20, расположенным в осевом канале 21 корпуса 22 компенсатора, связанного через переводник 23 с гибкой колонной труб. Ход соединительного патрубка 5 с помощью кольцевого поршня 20 внутри осевого канала 21 корпуса 22 компенсатора ограничен ввертышем 24. Сборка, включающая разъемный корпус 1 с деталями в осевых каналах 11 и 7 в верхней 2 и нижней 3 частях, связана с соединительным патрубком 5, подпружиненным пружиной 25, установленной на внешней стороне этого патрубка 5. Толкатель 12 своим концом 26 входит в осевой канал посадочной шайбы 6 и имеет на наружной поверхности ряд продольных пазов 27. Седло 4 на наружной поверхности содержит также ряд продольных пазов 28, гидравлически соединяющих осевой канал 11 в верхней части 2 разъемного корпуса 1 с осевым каналом 7 нижней части 3 разъемного корпуса 1. Диаметр посадочного выступа 13 торцевого клапана 8 принят больше диаметра полого штока 9. Площадь сечения торцевого клапана 8 в месте взаимодействия с толкателем 12 определяется исходя из известных размеров посадочного выступа 13 и наружного диаметра полого штока 9. При этом полученная площадь сечения принимается меньшей площади сечения подпружиненного толкателя 12.

Кольцевой зазор между седлом 4 и толкателем 12 изолирован уплотнительным кольцом 29, кольцевой зазор между гайкой 14 и полым штоком 9 изолирован кольцом 30. Кольцевой поршень 20 в корпусе 22 компенсатора снабжен уплотнительным кольцом 31.

Работа устройства гидроударного.

Устройство в сборе через переводник 23 соединяется с гибкой колонной труб колтюбинговой установки и вводится в скважину через осевой канал труб лифтовой колонны с доведением до места расположения уровня песчано-глинистой или пропантовой пробки.

Ограничительная шайба 17 входит в контакт с песчано-глинистой пробкой с перемещением соединительного патрубка 5 с помощью кольцевого поршня 20 внутрь осевого канала 21 корпуса 22 компенсатора и сжатием пружины 25.

В таком положении осуществляется спуск в скважину устройства с присоединением на устье скважины к гибкой колонне труб насосного агрегата с подачей под давлением рабочей жидкости, с заданным расходом в гибкую колонну труб. Как показывает практика, расход рабочей жидкости находится в пределах Q≈5 л/сек при ΔP=20…25 МПа.

При увеличении этих параметров и малом внутреннем диаметре гибкой трубы резко возрастают гидравлические сопротивления потоку рабочей жидкости, что соответственно снижает эффективность ведения процесса удаления песчано-глинистой пробки.

С ростом давления рабочей жидкости в осевом канале гибкой колонны труб и внутри устройства последнее воспринимается площадью поперечного сечения толкателя 26, который начинает перемещаться в осевом канале седла 4, с сжатием пружины 10 и торцевым взаимодействием с поверхностью торцевого клапана 8, размещенного внутри посадочного выступа 13.

Преодолевая сопротивление пружины 10 и силу, с которой торцевой клапан 8 поджимается к седлу 4 пружиной 10 и давлением рабочей жидкости, действующей со стороны осевого канала 7, толкатель 12 отрывает посадочный выступ 13 от седла 4. Тем самым рабочая жидкость из осевого канала соединительного патрубка 5 по продольным пазам 27 в теле толкателя 12 подается в осевой канал 11 верхней части 2 разъемного корпуса 1. Далее через продольные пазы 28 в теле седла 4 рабочая жидкость попадает в осевой канал 7 разъемного корпуса 1, откуда поступает внутрь осевого канала полого штока 3, с воздействием на дополнительную площадь торцевого клапана 8 внутри месторасположения посадочного выступа 13. Это приводит к резкому перемещению торцевого клапана 8 вместе с полым штоком 9, снабженным коронкой 15, вниз в направлении песчано-глинистой пробки и воздействию на ее поверхность зубьями 16. Расход рабочей жидкости через устройство, центральное отверстие ограничительной шайбы 17 и осевой канал полого штока 9 превышает расход рабочей жидкости, подаваемой с поверхности насосным агрегатом. Это приводит к падению давления внутри устройства и возврату торцевого клапана 8 в исходное положение с посадкой посадочным выступом 13 на седло 4. Усилием сжатой пружины толкатель 12 возвращается в исходное положение с входом во взаимодействие с посадочной шайбой 6.

По мере разрушения песчано-глинистой пробки, при многократном повторении циклов возвратно-поступательного перемещения торцевого клапана 8 с полым штоком 9 и воздействии коронкой 15 на ее поверхность осуществляют перемещение устройства вниз путем скручивания гибкой трубы с барабана колтюбинговой установки.

Применение такого устройства в лифтовой колонне труб малого внутреннего диаметра, например, составленной из насосно-компрессорных труб Ду=73 мм, позволяет эффективно транспортировать механические примеси на поверхность по межтрубному пространству, образованному внутренней стенкой трубы лифтовой колоны и наружной поверхностью гибкой трубы колтюбинговой установки.

Использование этого устройства в лифтовой колонне труб, составленной из насосно-компрессорных труб большого диаметра, требует применения новых технологических приемов, направленных на обеспечение выноса механических частиц на поверхность, например применение аэрированных жидкостей или пенных систем.

Источники информации

1. Патент РФ №2.242.585, Мкл. E21B 37/00, опубл. 20.12.2004, бюл. №35.

2. Труды НПО «Бурение», вып. 15, «Современная техника и технология закачивания скважин и бурение боковых стволов», с. 363-371, Краснодар, 2006.

Устройство гидроударное для очистки ствола скважины от песчано-глинистой пробки, состоящее из разъемного корпуса, седла с продольными пазами, соединительного патрубка с кольцевым поршнем, размещенным в корпусе компенсатора, подпружиненного толкателя торцевого клапана со штоком и коронкой, гайки на нижнем конце разъемного корпуса, отличающееся тем, что устройство снабжено ограничительной шайбой, установленной под коронкой и связанной с гайкой шпильками, свободно пропущенными через отверстия в коронке, в теле которой выполнена внутренняя проточка для охвата ограничительной шайбы в момент рабочего хода, причем в теле ограничительной шайбы выполнено центральное отверстие.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к скважинным контейнерам с твердым реагентом, предназначенным для предупреждения отложения солей на погружном оборудовании. Устройство включает цилиндрические секции с реагентом, соединенные муфтами и имеющие камеру смешения, отделенную от реагента проницаемой перегородкой и снабженную отверстиями для соединения со скважиной.
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при очистке скважины. Способ включает промывку забоя циркуляцией моющей композиции в скважине по гибкой трубе и колонне насосно-компрессорных труб.

Изобретение относится к области нефтедобычи и, в частности, к способам стимуляции пласта и его призабойной зоны для повышения приемистости нагнетательных скважин.
Изобретение относится к области нефтяной промышленности. В способе удаления асфальтосмолопарафиновых отложений, включающем подачу моющей композиции в затрубное пространство скважины, циркуляцию моющей композиции по замкнутому циклу, вынос продуктов отмыва из скважины, в качестве моющей композиции используют композицию НПС-Р1, которую подают в объеме 10-50% от объема циркуляции, равного сумме объемов затрубного пространства и колонны НКТ, причем цикл отмыва повторяют дважды.

Группа изобретений относится к области добычи нефти с использованием добывающих скважин, оборудованных штанговыми глубинными насосами. Технический результат - повышение эффективности работы добывающей скважины.

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к способам и устройствам стимуляции пласта и призабойной зоны в целях повышения приемистости нагнетательных скважин.

Группа изобретений относится к системе подачи жидких химических реагентов в объекты дозирования нефтяной и газовой промышленности. Система содержит емкость хранения химического реагента, насос-дозатор, объект дозирования, установленные в нем контрольно-измерительные приборы, гидростатический датчик давления, установленный в емкости хранения, блок управления.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к осуществлению подачи жидких химических реагентов в объекты дозирования нефтяной и газовой промышленности.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для удаления асфальтено-смоло-парафиновых отложений (АСПО) при добыче. Методика включает отбор проб АСПО с параллельным отбором проб продукции скважин, сравнительную оценку растворяющей способности растворителей.

Изобретение относится к добыче нефти при одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов одной скважиной. Установка включает основной и дополнительный приводы, пакер, установленный между верхним и нижним продуктивными пластами, основную, сообщенную с подпакерным пространством скважины, и дополнительную, сообщенную с надпакерным пространством скважины, колонны лифтовых труб со штанговыми насосами, закрепленными на устье скважины двухствольной арматурой, параллельный якорь, установленный на обеих колоннах лифтовых труб и выполненный с возможностью фиксации их относительно друг друга.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к способам предупреждения и ликвидации поглощений бурового раствора в процессе строительства скважины.

Изобретение относится к композициям и способам для обработки подземного пласта. Способ включает вытеснение первого флюида на углеводородной основе, присутствующего в необсаженном интервале ствола скважины, вторым флюидом, контактирование второго флюида с кислым природным пластовым флюидом с образованием третьего флюида, где второй флюид содержит водную жидкость, диспергированную как дисперсная фаза в маслянистой жидкости, и поверхностно-активное вещество ПАВ на основе амина, выбранное так, что указанное контактирование протонирует, по меньшей мере, часть ПАВ с образованием третьего флюида, включающего эмульсию, содержащую маслянистую жидкость, обратимо диспергированную как дисперсная фаза в водной жидкости, где по меньшей мере 40 об.% каких-либо твердых веществ, не относящихся к проппанту, присутствующих во флюиде, являются водорастворимыми при рН меньше чем или равном 6,5, а ПАВ имеет указанную структуру.

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности, а именно к способам вскрытия скважинами продуктивных горизонтов. Способ включает спуск в скважину колонны бурильных труб с долотом и контейнерами с манометрами.

Изобретение относится к бурению нефтяных скважин. Способ обеспечения по существу постоянного реологического профиля бурового раствора в температурном диапазоне от примерно 120°F (49°С) до примерно 40°F (4°С) включает в себя добавление в буровой раствор добавки к буровому раствору, в котором добавка к буровому раствору включает в себя продукт реакции карбоновой кислоты, имеющей не менее двух карбоксильных фрагментов, и полиамина, имеющего не менее двух функциональных аминогрупп, при условии, что добавка не включает алкоксилированных алкиламидов и/или амидов жирных кислот.
Изобретение относится к пенообразующим составам многоцелевого назначения, предназначенным для получения пены низкой, средней и высокой кратности с использованием пресной и жесткой воды в концентрации 1 об.%, 3 об.% и 6 об.%.
Изобретение относится к нефтяной промышленности для строительств пологих и горизонтальных скважин в сложных гидрогеологических условиях. Технический результат- возможность бурения скважин по терригенным девонским отложениям без ограничения величины зенитного угла, по песчаникам под неустойчивыми горными породами, без изменения конструкции скважин.
Настоящее изобретение относится к эмульсиям и их применению в подземных работах. Композиция стабилизированной эмульсии включает маслянистую текучую среду, текучую среду, являющуюся, по меньшей мере, частично несмешивающейся с маслянистой текучей средой, и стабилизирующий эмульсию агент, включающий первое ионное соединение, растворимое в маслянистой текучей среде или указанной текучей среде, и второе ионное соединение с зарядом противоположного знака относительно первого ионного соединения.

Группа изобретений относится к области бурения с использованием в качестве очистного агента газообразных текучих сред. Способ включает циркулирование системы буровой жидкости и эффективного количества пенообразующей композиции, состоящей из пенообразующего агента и стабилизирующего полимера, добавление газообразного агента в жидкость со скоростью, достаточной для образования пенного бурового раствора, и удаление вспененной буровой жидкости из скважины.

Изобретение относится к способам использования добавок контроля потери текучих сред. Буровой раствор, содержащий текучую среду на водной основе и добавку для контроля потери текучей среды, содержащую, по меньшей мере, один полимерный микрогель, содержащий продукт реакции, полученный реакцией полимеризации полимера или сополимера и агента для поперечной сшивки, где полимер или сополимер содержит, по меньшей мере, одну единицу на основе, по меньшей мере, одного соединения из группы: полибутиленсукцинат, полибутиленсукцинат-со-адипат, полигидрокси-бутирата-валерат, полигидрокси-бутират-совалерат, амиды сложных полиэфиров, полиэтилентерефталаты, сульфонированный полиэтилен-терефталат, полипропилены, алифатический ароматический сложный сополиэфир, хитины, хитозаны, белки, алифатические сложные полиэфиры, поли(простые эфиры сложных гидроксиэфиров), поли(гидроксибутираты), поли(ангидриды), сложные поли(ортоэфиры), поли-(аминокислоты), поли(фосфазены), их сополимер, их гомополимер, их тетраполимер и любое их производное.

Изобретение относится к системам, используемым в бурильных операциях. .

Настоящее изобретение относится к способу ингибирования отложений в геологическом образовании, таком как углеводородный пласт, и набору составляющих для выполнения этого способа. Способ ингибирования отложений в геологическом образовании содержит: нанесение связующего на поверхность геологического образования, доставку наноматериала на углеродной основе к поверхности геологического образования, чтобы вызвать сцепление вследствие химического взаимодействия между наноматериалом и связующим, причем наноматериал обеспечивает один или более центров адсорбции для ингибитора отложений, помещение некоторого количества ингибитора отложений в геологическое образование так, что доза ингибитора отложений адсорбируется наноматериалом, и ингибирование отложений в геологическом образовании вследствие продленного высвобождения упомянутой дозы ингибитора отложений из наноматериала в геологическое образование. Набор составляющих для выполнения указанного способа содержит связующее и указанные наноматериал и ингибитор отложений. Изобретение развито в зависимых пунктах. Технический результат - повышение срока действия ингибитора отложений. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 табл., 24 ил.
Наверх