RU2298643C1 - Устройство для очистки скважины от песчаной пробки - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в текущем и капитальном ремонтах скважин с промывкой. Устройство содержит патрубок, концентрично установленный в полом корпусе, полую цилиндрическую насадку на нижнем конце корпуса, отводы, соединяющие внутреннее пространство заглушенного снизу патрубка с зоной образования песчаной пробки. Самоуплотняющаяся манжета расположена на наружной поверхности полого корпуса и сверху закреплена зажимной гайкой, навернутой на полый корпус. К нижнему концу корпуса жестко присоединен ограничитель, выполненный в виде полого цилиндра, снабженного на нижнем конце зубчатой коронкой. Установочная втулка выполнена с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно корпуса. В корпусе выше самоуплотняющейся манжеты с нажимной гайкой и в установочной втулке в средней части выполнены соответственно радиальные и сквозные отверстия. Между манжетой и радиальными отверстиями выполнены вертикальные пазы. При расположении пальца в верхней части вертикального паза радиальные отверстия герметично перекрыты установочной втулкой. При расположении пальца в нижней части паза радиальные отверстия и сквозные отверстия совмещены между собой. Упрощается конструкция повышается надежность и эффективность. 1 ил.

Description

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 (ав. 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 простаивает из-за невозможности удаления пробки промывкой.

Известно устройство для промывки песчаных пробок (ав. 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 частях 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, которое содержит колонну труб, патрубок, заглушенный снизу и концентрично установленный в полом корпусе, который оснащен цилиндрической насадкой, установленной на нижнем конце полного корпуса, отводами, соединяющими внутреннее пространство патрубка с зоной образования песчаной пробки, самоуплотняющейся манжетой с зажимной гайкой, ограничитель, жестко соединенный с полым корпусом, и установочную втулку, выполненную с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно полого корпуса.

Новым является то, что патрубок выше отводов снабжен обратным клапаном, а в полом корпусе выше самоуплотняющейся манжеты с зажимной гайкой и в установочной втулке в средней части выполнены соответственно радиальные отверстия и сквозные отверстия, причем установочная втулка, соединенная сверху с колонной труб и снабженная ниже сквозных отверстий пальцами, герметично выше зажимной гайки охватывает верхнюю часть полого корпуса, а на наружной поверхности полого корпуса между самоуплотняющейся манжетой и радиальными отверстиями выполнены вертикальные пазы, взаимодействующие с пальцами установочной втулки так, что при расположении пальца в верхней части вертикального паза радиальные отверстия полого корпуса герметично перекрыты установочной втулкой - транспортное положение, а при расположении пальца в нижней части вертикального паза радиальные отверстия полого корпуса и сквозные отверстия установочной втулки совмещены между собой - рабочее положение.

На чертеже изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе в рабочем положении.

Устройство для промывки песчаной пробки состоит из патрубка 1, концентрично установленного в полом корпусе 2, полой цилиндрической насадки 3, установленной на нижнем конце полого корпуса 2, отводов 4, расположенных в полом корпусе 2, соединяющих внутреннее пространство заглушенного снизу патрубка 1 с зоной образования песчаной пробки (на чертеже не показано). Самоуплотняющаяся манжета 5 расположена на наружной поверхности 6 полого корпуса 2 и сверху закреплена зажимной гайкой 7, навернутой на полый корпус 2.

К нижнему концу полого корпуса 2 жестко присоединен ограничитель 8, выполненный в виде полого цилиндра, снабженного на нижнем конце зубчатой коронкой 9, при этом оптимальное расстояние, которое составляет L=0,15÷0,25 метра, установлено в ходе практических исследований для эффективного размыва песчаной пробки от нижнего конца полой цилиндрической насадки 3 до зоны образования песчаной пробки.

Полый корпус 2 выше зажимной гайки 7 удлинен и снабжен радиальными отверстиями 10, ниже которых на наружной поверхности полого корпуса 2 выполнены вертикальные пазы 11.

На наружной поверхности полого корпуса 2 концентрично и герметично установлена установочная втулка 12, соединенная сверху с колонной труб 13.

Установочная втулка 12 имеет в средней части сквозные отверстия 14 и оснащена жестко закрепленными в ней пальцами 15, взаимодействующими с вертикальными пазами 11 полого корпуса 2. Кроме того, пальцы 15, установленные в вертикальных пазах 11 полого корпуса 2, ограничивают осевое возвратно-поступательное перемещение подвижной втулки 12 относительно полого корпуса 2. В рабочем состоянии пальцы 15 находятся в вертикальном пазу 11 полого корпуса 2 в крайнем нижнем положении, в котором радиальные отверстия 10 полого корпуса 2 и сквозные отверстия 14 установочной втулки 12 совмещены между собой.

В транспортном положении пальцы 15 (на чертеже не показано) находятся в вертикальных пазах 11 полого корпуса 2 в крайнем верхнем положении, и радиальные отверстия 10 полого корпуса 2 и сквозные отверстия 14 установочной втулки 12 герметично разделены между собой посредством уплотнительных колец 16 и 17.

Внутри в верхней части патрубка 1 установлен обратный клапан 18.

Устройство работает следующим образом.

Устройство в сборе в транспортном положении на колонне труб 13 (например, колонне насосно-компрессорных труб) спускают в скважину до взаимодействия устройства зубчатой коронкой 9 с песчаной пробкой в скважине.

Затем разгружают колонну труб 13 на песчаную пробку, подлежащую очистке (контроль ведут по индикатору веса, установленному на устье скважины), при этом зубчатая коронка 9 ограничителя 8 фиксирует устройство относительно песчаной пробки, переводя устройство в рабочее положение. Затем начинают закачивать промывочную жидкость в межколонное пространство скважины (на чертеже не показано). Под действием давления закачки воротник самоуплотняющейся манжеты 5, установленной на наружной поверхности 6 полого корпуса 2 и закрепленной сверху зажимной гайкой 7, навернутой на полый корпус 2, прижимается к внутренним стенкам скважины и герметизирует пространство между устройством и скважиной ниже самоуплотняющейся манжеты 5.

В результате этого поток жидкости из межколонного пространства скважины через совмещенные в исходном состоянии радиальные отверстия 10 полого корпуса 2 и сквозные отверстия 14 установочной втулки 12 сначала попадает в кольцевое пространство между патрубком 1 и полым корпусом 2, откуда через полую цилиндрическую насадку 3 попадает на песчаную пробку, размывая ее. Далее размытая потоком жидкости песчаная пробка в виде водопесчаной смеси (на чертеже не показано) поднимается из зоны образования песчаной пробки и попадает в отводы 4 и далее внутрь патрубка 1 и по колонне труб 13 выносится на дневную поверхность. По мере размыва песчаной пробки колонну труб 13 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 13 водопесчаной смеси на поверхность.

Для удаления водопесчаной смеси, находящейся в устройстве выше обратного клапана 18 и внутри колонны труб 13, поднимают с устья скважины колонну труб 13 вверх на высоту вертикальных пазов 11, что составляет примерно 1 метр, при этом пальцы 15, находящиеся в исходном состоянии в крайнем нижнем положении, перемещаются вверх и занимают крайнее верхнее положение в вертикальных пазах 11, при этом установочная втулка 12, соединенная с колонной труб 13, поднимается вверх относительно полого корпуса 2, устройство принимает транспортное положение, и радиальные отверстия 10 полого корпуса 2 и сквозные отверстия 14 установочной втулки 12 герметично разделяются между собой.

Подачей промывочной жидкости в межколонное пространство скважины через сквозные отверстия 14 установочной втулки 12 и образовавшийся зазор между торцами установочной втулки 12 и полого корпуса 2 через устройство выше обратного клапана 18, предотвращающего попадание потока жидкости вниз в зону образования песчаной пробки, по колонне труб 13 вымывают находящуюся в колонне труб 13 и в устройстве выше обратного клапана 18 водопесчаную смесь на поверхность в желобную емкость или амбар.

Для продолжения очистки скважины от песчаной пробки опускают колонну труб 13 вниз примерно на 1 метр, при этом пальцы 15 перемещаются из крайнего верхнего положения вертикальных пазов 11 в крайнее нижнее положение, а устройство принимает рабочее положение, причем происходит совмещение радиальных отверстий 10 полого корпуса 2 и сквозных отверстий 14 установочной втулки 12.

Далее очистку скважины от песчаной пробки продолжают, повторяя весь цикл, описанный выше. 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 в работе, 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 и материальных затрат.

Claims (1)

1. 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, отводами, соединяющими внутреннее пространство патрубка с зоной образования песчаной пробки, самоуплотняющуюся манжету с зажимной гайкой, ограничитель, жестко соединенный с полым корпусом, и установочную втулку, выполненную с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно полого корпуса, отличающееся тем, что патрубок выше отводов снабжен обратным клапаном, а в полом корпусе выше самоуплотняющейся манжеты с зажимной гайкой и в установочной втулке в средней части выполнены соответственно радиальные отверстия и сквозные отверстия, причем установочная втулка, соединенная сверху с колонной труб и снабженная ниже сквозных отверстий пальцами, герметично выше зажимной гайки охватывает верхнюю часть полого корпуса, а на наружной поверхности полого корпуса между самоуплотняющейся манжетой и радиальными отверстиями выполнены вертикальные пазы, взаимодействующие с пальцами установочной втулки так, что при расположении пальца в верхней части вертикального паза радиальные отверстия полого корпуса герметично перекрыты установочной втулкой - транспортное положение, а при расположении пальца в нижней части вертикального паза радиальные отверстия полого корпуса и сквозные отверстия установочной втулки совмещены между собой - рабочее положение.