УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СКВАЖИНЫ Российский патент 1996 года по МПК E21B37/00 E21B21/00 

Изобретение относится к эксплуатации и ремонту скважин и может быть использовано для очистки скважин от шлама, кольматационных отложений и шламовых пробок.

Известно устройство для очистки скважины, включающее связанный с колонной труб корпус, по крайней мере с одним окном для сообщения полости корпуса с внешним пространством, хвостовик, связанный с корпусом и оснащенный рабочим наконечником, и перекрывающий окно корпуса клапан (см. источник).

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает поступление в него большого объема шламовых и кольматационных отложений и не позволяет регулировать скорость их поступления.

Целью изобретения является получение технического результата, выражающегося в увеличении объема поступления шламовых и кольматационных отложений за один спуск устройства, а также в обеспечении возможности регулирования скорости их поступления.

Это решается тем, что устройство для очистки скважины, включающее связанный с колонной труб корпус по крайней мере с одним окном для сообщения полости корпуса с внешним пространством,хвостовик, связанный с корпусом и оснащенный рабочим наконечником и перекрывающий окно корпуса клапан, снабжено полым штоком связанным с колонной труб и установленным в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения, и кожухом с внутренними кольцевыми верхним и нижним опорными выступами, при этом полый шток имеет в верхней части опорный наружный кольцевой выступ, ответный верхнему кольцевому опорному выступу кожуха, и участок с перфорационными отверстиями. Корпус имеет в верхней части опорный наружный кольцевой выступ, ответный внутреннему кольцевому нижнему опорному выступу кожуха для обеспечения относительного взаимного осевого перемещения кожуха, корпуса и полого штока, причем участок полого штока с перфорационными отверстиями изолирован от полости кожуха в исходном положении устройства, а перекрывающий окно корпуса клапан выполнен подпружиненным.

Способствует достижению технического результата то, что устройство снабжено перекрывающим боковое отверстие, выполненное в нижней части колонны труб, уплотнительным элементом, установленным на срезном элементе и выполненным с возможностью взаимодействия с бросовым органом, а также то, что перфорационные отверстия участка полого штока расположены по винтовой линии, длина L которой определена

где D_н наружный диаметр полого штока, мм;
h длина участка полого штока с перфорационными отверстиями, мм.

На фиг. 1 показано устройство в исходном положении, продольный разрез; на фиг. 2 в рабочем положении, продольный разрез.

Устройство включает связанные с колонной труб 1 корпус 2 и полый шток 3. Корпус 2 имеет по крайней мере одно окно 4 для сообщения полости 5 корпуса 2 с внешним пространством 6. Окно 4 перекрыто закрытым в исходном положении устройства подпружиненным клапаном 7, размещенным в корпусе 2. Полый шток 3 является продолжением колонны труб 1 и установлен в корпусе 2 с возможностью ограниченного осевого перемещения. Устройство снабжено кожухом 8 с внутренними кольцевыми верхним и нижним опорным выступом 9,10. Полый шток 3 имеет в верхней части опорный наружный кольцевой выступ 11, ответный верхнему кольцевому опорному выступу 9 кожуха 8 и участок с перфорационными отверстиями 12. Корпус 2 имеет в верхней части опорный наружный кольцевой выступ 13, ответный внутреннему кольцевому нижнему опорному выступу 10 кожуха 8, для обеспечения относительного взаимного осевого перемещения кожуха 8, корпуса 2 и полого штока 3. Участок полого штока 2 с перфорационными отверстиями 12 изолирован от полости 5 корпуса 2 в исходном положении устройства и в процессе его спуска. Это достигается тем, что в корпусе 2 имеются уплотнения 14 и 15. С корпусом 2 связан хвостовик 16,оснащенный рабочим инструментом, например, пером. В нижней части колонны труб 1 может быть выполнено боковое отверстие 17, которое перекрывается уплотнительным элементом 18, имеющим продольные каналы 19. Уплотнительный элемент 18 устанавливается в колонне труб 1 на срезном элементе и имеет соответствующую верхнюю поверхность, приспособленную для взаимодействия с бросовым органом, например, удлиненным стержнем (не показан). Усилие, необходимое для разрушения срезного элемента, рассчитывается заранее исходя из необходимости предотвращения произвольного его разрушения вследствие возникающих перепадов давления при работе устройства, и в то же время оно не должно превышать силы действия бросового органа, т.к. в противном случае сбить уплотнительный элемент 18 и открыть боковое отверстие 17 будет невозможно. Перфорационные отверстия 12 участка полого штока 3 в частном случае могут быть расположены по винтовой линии, длина L которой определяется по зависимости
.

Устройство работает следующим образом. При возникновении необходимости очистки скважины 20, например, от шламовой пробки 21, устройство в собранном виде, как показано на фиг. 1, опускается в скважину 20. При взаимодействии рабочего наконечника хвостовика 16 с материалом шламовой пробки 21 происходит выдвижение полого штока 3 в полость 5 корпуса 2, которая изначально заполнена газом (воздухом), а по мере спуска устройства частично заполняется жидкостью. Как только перфорационные отверстия 12 в том или ином количестве, что зависит от величины осевого перемещения полого штока 3, окажутся в полости 5 корпуса 2, происходит открытие подпружиненного клапана 7, и шлам вместе с жидкостью устремляется в полость 5 корпуса 2 и далее в колону труб 1. По мере поступления шлама в устройство хвостовик 16 будет опускаться, и в какой-то момент перфорационные отверстия 12 полого штока 2 окажутся изолированными уплотнениями 14 и 15, а подпружиненный клапан 7 закроется. В случаях исчезновения перепада давления на подпружиненном клапане 7 он может закрыться раньше, чем будет изолирован участок перфорационных отверстий 12. После этого перед подъемом устройства на поверхность во избежание излива жидкости из колонны труб 1 на устье при развинчивании труб 1 может быть осуществлен вымыв шлама и жидкости из колонны труб 1 через боковое отверстие 17 по межтрубному пространству с поверхности, или вымыв не делают, но оставляют боковое отверстие 17 открытым. Для этого бросовым органом сбивают уплотнительный элемент 18,который садится на упор после разрушения срезного элемента.

Использование изобретения позволяет эффективно очищать скважины от шлама, шламовых пробок, поскольку подача рабочего инструмента осуществляется без необходимости перемещения всей колонны труб и взаимоувязана со скоростью удаления шлама, материала шламовой пробки.

Использование: изобретение относится к эксплуатации и ремонта скважин и может быть использовано для очистки скважин от шлама, кольматационных отложений и шламовых пробок. Сущность изобретения: устройство содержит связанные с колонной труб корпус и полый шток с участком перфорационных отложений. Полый шток установлен в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения. Устройство снабжено кожухом. Корпус, полый шток и кожух имеют соответствующие опорные кольцевые выступы, что дает им возможность взаимного осевого перемещения. В корпусе установлен подпружиненный клапан. Участок полого штока с перфорационными отверстиями в исходном положении устройства изолирован от полости корпуса. Корпус имеет хвостовик, оснащенный рабочим инструментом, например, пером. В нижней части колонны труб установлен уплотнительный элемент перекрывающий боковое отверстие в ней. При необходимости боковое отверстие открывается путем использования бросового органа. При удалении, например, шламовой пробки рабочий инструмент взаимодействует (разрушает) материал пробки, полый шток выдвигается в полость корпуса. Жидкость со шламом через открывшийся подпружиненный клапан поступает в полость корпуса, через перфорационные отверстия в колонну труб. Рабочий инструмент самостоятельно отслеживает поверхность шламовой пробки перемещаясь вниз по мере ее удаления. Затем клапан закрывается, когда исчезает перепад давления или когда корпус с хвостовиком переместятся в свое крайнее нижнее положение. Использование изобретения позволяет увеличить объем поступления шлама в устройство и более эффективно удалять шламовые пробки. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для очистки скважины, включающее связанный с колонной труб корпус по крайней мере с одним окном для сообщения полости корпуса с внешним пространством, хвостовик, связанный с корпусом и оснащенный рабочим наконечником, и перекрывающий окно корпуса клапан, отличающееся тем, что оно снабжено полым штоком, связанным с колонной труб и установленным в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения, и кожухом с внутренними кольцевыми верхним и нижним опорными выступами, при этом полый шток имеет в верхней части опорный наружный кольцевой выступ, ответный верхнему кольцевому опорному выступу кожуха, и участок с перфорационными отверстиями, корпус имеет в верхней части опорный наружный кольцевой выступ, ответный внутреннему кольцевому нижнему опорному выступу кожуха для обеспечения относительного взаимного осевого перемещения кожуха, корпуса и полого штока, причем участок полого штока с перфорационными отверстиями изолирован от полости корпуса в исходном положении устройства, а перекрывающий окно корпуса клапан выполнен подпружиненным. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено перекрывающим боковое отверстие, выполненное в нижней части колонны труб, уплотнительным элементом, установленным на срезном элементе и выполненным с возможностью взаимодействия с бросовым органом. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что перфорационные отверстия участка полого штока расположены по винтовой линии, длина L которой определена зависимостью

где D_н наружный диаметр полого штока, мм;
h длина участка полого штока с перфорационными отверстиями, мм.