Устройство для очистки забоя скважин

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву з (22) 3 »«0 25.05.81 (21) 3265218/22-03 (51) N. Кл.

Е 21 В 43/00 с присоединением заявки М евеударстеенный квинтет (23) Приоритет по аелзи изабретеннй и отхрытнй

Опубликовано 15.11.82. Бюллетень И 42

Дата опубликования описания 15.11.82 (53) УДК622.276..5 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Г, Склянский, В. Г. Сааков и Ю. Г. Исрафилов

Азербайджанский научно-исследовательский инст тут водных проблем

Ф -> Ьи; / (7I ) Заявитель

Ч

/ ( (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ЗАБОЯ СКВАЖИН

)1зобретение относится к бурению и эксплуатации водозаборных скважин и скважин вертикального дренажа и предназначено для разглинизации фильтров и очистки скважин от шлама и песчаных пробок. Устройство может также использоваться для разработки водоприемной полости в зафильтровой зоне и под башмаком эксплуатационной колонны труб при сооружении бесфильтровых скважин.

Известно устройство для откачки из скважин жидкости вместе со взвешенными в ней механическими частицами породы, представляюшее собой двухрядный воздушный подъемник (эрлифт) с центральной системой подвески воздухопроводных труб в полости водоподъемных, у которого зона активного воздействия (пониженного давления и отбора жидкости) приурочена к торцовому отверстию (башмаку) aoa8- подъемной колонны (1).

Недостатком известного устройства является значительное увеличение объема спуско-подъемных операций труб внутреннего ряда, заключаюшегося в полном демонтаже и монтаже всей колонны, при необходимости изменения положения в скважине башмака наружного ряда труб.

Известно также устройство для очистки скважин, состояшее из колонны труб с герметизируюшим оголовком для подачи рабочего агента, связанный с ним кор1О пус с упорной гайкой, размешенный внутри корпуса подвижный в осевом направ, лении внутренний патрубок с радиальными каналами, коаксиально расположенный к нему внешний патрубок и фрезу Р23.

Недостатком известного устройства при промывке песчаной пробки в условиях низких пластовых давлений является то, что при замене промывочной жидкости на сжатый воздух, с целью понижения

20 забойного давления и исключения вторичной кальматации фильтра путем одновременного проведения эрлифтной откачки, снижается эффективность размыва песча9737 99

3 ной пробки на забое и глинистой корки в за(ыпьтровой зоне., При движении сжатого воздуха через торцовое отверстие или радиальные каналы патрубка такое устройство не создает вблизи наконечника замет- 5 но выраженной зоны активного воздействия, Бель изобретения — обеспечение возможности одновременного импульсного и механического воздействия на песчаную 10 пробку.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, состоящее из колонны

* труб с герметизирующим огоповком для подачи рабочего агента, связанный с ним 15 корпус с упорной гайкой, размещенный внутри корпуса подвижнйй в осевом направлении внутренний патрубок с радиальными каналами, коаксиально расположенный к нему внешний патрубок и фрезу, 2О снабжено втулкой с конусной выточкой, расположенной на внутреннем патрубке, концентрично ему, а внешний патрубок установлен с возможностью осевого перемещения относительно внутреннего патруб- д5 ка и жестко соединен с втулкой.

На фиг. 1 схематично показано устройство; на фиг. 2 - наконечник устройстваа, Устройство состоит из рабочей колон- 50 ны труб 1, которая образует с эксплуатационной колонной небольшой кольцевой зазор, наконечника 2 и герметизируюшего оголовка 3 со штуцерами 4 для подачи сжатого воздуха и воды (фиг. 1 ) 35

Наконечник 2 (фиг. 2) содержит крепящийся к рабочей колонне труб 1 корпус 5, упорную гайку 6 и муфту 7, уплотнительный элемент 8, внутренний патрубок 9, подвижный в осевом направлении, с упорным кольцом 10 и фрезу 11.

На внутреннем патрубке 9 размещена втулка 12, имеющая возможность осевого перемещения, коаксиально расположенный к внутреннему патрубку и втулке 12 45 внешний патрубок 13, который соединен с указанной втулкой 12 и внешним патрубком 9 с помощью ребер 14, На внутреннем патрубке 9 выполнены радиальные каналы 15, сообщающие полость тру-5О бопровода 1 и, соответственно, патрубка

9 с полостью Б наконечника а полостью

В скважины.

Втулка 12 благодаря конусной вы55 точке приобретает функцию гидронасадка.

Устройство работает следующим образом, 4

Рабочую колонну труб .1 с наконечником 2 спускают до верхнего яруса фильт ра, затем колонну герметизируют оголовком 3 и через штуцер 4 в трубопровод подают воду до появления ее на устье (промывают верхний интервал скважины). При этом в наконечнике 2 патрубки

9 и 13 вместе с втулкой l2 находятся в нижнем положении. Подаваемая с поверхности вода из полости патрубка 9 частично (в зависимости от величины расхода жидкости) поступает через радиальные каналы 15 и конусную выточку золотника в камеру Б и полость скважины В и частично через внутренний патрубок 9 и фрезу 11 — в полость А и межтрубное кольцевое пространство скважины.

Б зтом случае наконечник 2 работает как гидроэлеватор. При этом через внутренний патрубок 9 и радиальные каналы

15 подводится рабочий агент, втулка 12

r с конусной выточкой выполняет роль сопла, внутреннее пространство наконечника

2 между патрубками 9 и 13 на интервале втулки 12 и ниже него выполняет роль камеры всасывания А, выше втулки

12 — смесительной камеры Б, и полость

В скважины — ропь диффузора.

Рабочий агент (жидкость), поступая через каналы 15 в смесительную камеру В, обладает высокой скоростью движения и при смешении с жидкостью, поступающей из камеры А, сообшает ей часть кинетической энергии, в результате чего давление вдоль камеры смешивания B постепенно увеличивается, и кинетическая энергия суммарного потока частично преобразуется в энергию давления. Б пространстве В скважины, как в диффузоре, давление продолжает расти, что способствует увеличению перепада .давления в межтрубной полости и скорости движения потока по кльцевому пространству вверх.

В то же время в камере A и примыкающем снизу пространстве скважины возбуждается зона пониженного давления, в результате чего к ней устремляется поток жидкости и пульпы которые затем движутся через камеры А, Б и В, B условиях низких пластовых давлений для снижения забойного давления и предотвращения вторичной кольматации фильтра через другой штуцер 4 в заполненную водой колонну труб подают сжатый воздух для аэрации промывочной жидкости, Дальнейшую интенсификацию процесса осуществляют путем уменьшения расхода воды и увеличения подачи сжатого воэ9737

5 духа. Это приводит к тому, что с определенного момента в трубах понижается уровень жидкости и, соответственно, увеличивается высота столба сжатого воздуха. Вода оттесняется сжатым воздухом до уровня радиальных каналов 15, через которые воздух в виде струек устремляется в камеру Б. Сообщив жидкости в смеси тельной камере Б кинетическую энергию, водовоздушная смесь начинает движение 10 вверх. В этом случае устройство работает как инжекторный подъемник.

При смешении сжатого воздуха с транспортируемой жидкостью плотность смеси в восходящем потоке понижается, а гил- 35 ростатическое давление в затрубном пространстве скважины уменьшается. По мере подъема пузырьков воздуха вверх в результате снижения противодавления объем их быстро возрастает по степен- 3л ной зависимости, плотность потока уменьшается, а скорость увеличивается. Зти явления характерны для эрлифта, и в этом случае устройство работает как эрлифтноинжекторный подъемник.

Дпя поинтервального освоения водоносного горизонта трубы 1 последовательно опускают в скважину и, таким образом, обрабатывают все ярусы фильтра. По мере освоения водоносного горизонта и уве-Зу личения притока пластовой жидкости объем воды„ подаваемой с дневной поверхности, уменьшают с расчетом обеспечения устойчивой работы подъемника без значительных пульсаций.

3S для удаления с забоя осадка и песчаной пробки а также лля разработки водоприемной полости под башмаком эксплуатационной колонны скважину вначале промывают и прокачивают в описанной после-: 4О довательности операций, а затем HBKoHe÷ник эрлифтного снаряда плавно сажают на забой.

Внешний патрубок 13 с втулкой 12 и внутренний патрубок 9 последовательно занимают в наконечнике 2 крайнее верхнее положение. При этом радиальные каналы 15 перекрываются втулкой 12. Прекращение движения сжатого воздуха через каналы 15 ведет к резкому возрастанию давления в полости внутреннего патрубка

9, и жидкость, находящаяся ниже уровня каналов 15, выбрасывается через торцовое отверстие фрезы 11 в полость скважины в направлении забоя. Высокоскорост55 ной импульсный поток жидкости размыва ет осадок, образуя пульпу, отгоняет ее вверх в камеру А и межтрубное пространство скважины.

99 d

Под действием реактивной силы, возникающей при выбросе жидкости, внутренний патрубок 9 удерживается в верхнем положении, тогда как разгруженный внешний патрубок 13 падает под действием .:илы тяжести в формирукяцуюся лунку размыва. Втулка 12 при этом открывает ра- 1 диальные каналы 15, и сжатый воздух устремляется в камеру В. В наконечнике 2 вновь возникает инжекционный эффект, и пульпа отсасывается из камеры

А в полость скважины.

В пространстве внутреннего патрубка

9 уровень жидкости вновь поднимается до уровня каналов 15, а патрубок 9 падает вниз и наносит удар по забою. Каналы 15 вновь перекрываются втулкой

l2, и процесс повторяется в циклическом режиме.

Использование устройства эрлифтного снаряда при заканчивании скважин бурением и ремонте эксплуатационных скважин составляет годовой экономический эффект порядка 700-800 тыс. руб. на каждые 1000 скважин (650 буровых и

350 ремонтных).

Формула изобретения

Устройство лля очистки забоя скважин, содержащее колонну труб с герметизируюшим оголовком для подачи рабочего агента, связанный с ними корпус с упорной гайкой, размещенный внутри корпуса подвижный в осевом направлении внутренний патрубок с радиальными каналами, аксиально расположенный к нему внешний патрубок и фрезу, о т л и ч а— ю ш е е с я тем, что, с целью обеспечения воэможности одновременного импульсного и механического воздействия на песчаную пробку, оно снабжено втулкой с конусной выточкой, расположенной на внутреннем патрубке концентрично ему, а внешний патрубок установлен с возможностью осевого перемещения относительно внутреннего патрубка и жестко соединен с втулкой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Суреньяну Я. С. Водяные скважины. М., Минкоммунхоз, 1961, с. 152156.

2, Лаврушко П, Н. Подземный ремонт скважины. М., "Недра", 1 968, ., 280291 (прототип).

973799

Составитель Т. Войтух

Редактор Н. Швыдкая Техред А. Бабинеи . Корректор Л. Бокшан

Заказ 8643/38 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11.3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4