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

Изобретение относится к эксплуатации и освоению скважин и может быть использовано для очистки забоя скважины или ее призабойной зоны от шлама.

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 выполненный с возможностью взаимодействия с забоем скважины, и клапан, размещенный в корпусе для перекрытия его окна в исходном положении устройства [1]
Недостатком известного устройства является то, что оно работает по типу желонки и следовательно, не может обеспечить поступление и извлечение за один спуск большого объема шлама, а также не позволяет производить очистку призабойной зоны продуктивного пласта.

Известно устройство для очистки скважины, включающее связанные с колонной труб корпус по крайней мере с одним окном для сообщения полости корпуса с внешним пространством, и полый шток, установленный в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения, хвостовик, связанный с корпусом и выполненный с возможностью взаимодействия с забоем скважины, подпружиненный клапан, размещенный в корпусе для перекрытия его окна в исходном положении устройства, пакер, установленный на корпусе [2]
Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает регулирование скорости поступления в колонну труб шлама.

Целью изобретения является получение технического результата, выражающегося в возможности обеспечения регулирования скорости поступления шлама в колонну труб в процессе очистки скважины, ее призабойной зоны.

Это достигается за счет того, что в устройстве для очистки скважины, включающем связанные с колонной труб корпус по крайней мере с одним окном для сообщения полости корпуса с внешним пространством, полый шток, установленный в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения, хвостовик, связанный с корпусом и выполненный с возможностью взаимодействия с забоем скважины, подпружиненный клапан, размещенный в корпусе для перекрытия его окна в исходном положении устройства, пакер, установленный на корпусе. Хвостовик и полый шток имеют участки с перфорационными отверстиями, величина ограниченного осевого перемещения полого штока равна длине его участка с перфорационными отверстиями, при этом упомянутый участок с перфорационными отверстиями полого штока изолирован от полости корпуса в исходном положении устройства.

А конкретных примерах выполнения устройства оно может быть снабжено пружиной сжатия, размещенной между корпусом и полым штоком, при этом сила упругой деформации упомянутой пружины сжатия больше силы упругой деформации уплотнительного элемента пакера.

Устройство также может быть снабжено перекрывающим боковое отверстие в нижней части колонны труб уплотнительным элементом, установленным на срезном элементе и выполненным с возможностью взаимодействия с бросовым органом.

Способствует решению поставленной задачи то, что перфорационные отверстия участка полого штока расположены по винтовой линии, длина L которой определена из выражения:

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

А также то, что суммарная площадь перфорационных отверстий участка полого штока равна площади поперечного сечения его полости.

И то, что суммарная площадь перфорационных отверстий участка хвостовика превышает суммарную площадь перфорационных отверстий участка полого штока.

На фиг. 1 показано продольное сечение устройства в его исходном положении; на фиг. 2 устройство в рабочем положении.

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 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, которое обеспечивается тем, что корпус 2 своим верхним концом подвешен на нижних выступах 8 кожуха 9, а верхними выступами 10 кожух 9 сам подвешен на колонне труб 1. На корпусе 2 установлен пакер 11 с уплотнительным элементом 12. С корпусом 2 связан хвостовик 13, выполненный с возможностью взаимодействия с забоем 14 скважины 15. Хвостовик 13 и полый шток 3 имеют участки с перфорационными отверстиями. В корпусе 2 имеются уплотнения 16 и 17 обеспечивающие изолирование участка полого штока 3 с перфорационными отверстиями от полости 5 корпуса 2 в исходном положении устройства. Между корпусом 2 и полым штоком 3 может быть размещена пружина 18 сжатия, при этом сила упругой деформации упомянутой пружины 18 больше силы упругой деформации уплотнительного элемент 12 пакера 11. Величина ограниченного осевого перемещения полого штока 3 равна длине его участка с перфорационными отверстиями, что необходимо для обеспечения возможности использования при необходимости суммарной площади всех его перфорационных отверстий для сообщения полости полого штока 3, а следовательно и колонны труб 1, с полостью 5 корпуса 2 в рабочем положении устройства. В нижней части колонны труб 1 выполнено боковое отверстие 19, которое перекрыто уплотнительным элементом 20, имеющим продольные каналы 21. Уплотнительный элемент 20 установлен в колонне труб 1 на срезном элементе и выполнен с возможностью взаимодействия с бросовым органом (не показан). Усилие, необходимое для разрушения срезного элемента, определяется исходя из необходимости предотвращения произвольного его разрушения под действием возникающих перепадов давления, и в то же время оно не должно превышать силы действия бросового органа (например груза в виде удлиненного стержня). Боковое отверстие 19 и уплотнительный элемент 20 могут отсутствовать. Перфорационные отверстия участка полого штока 3 могут быть расположены по винтовой линии, длина L которой определяется из выражения

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

Суммарная площадь перфорационных отверстий участка полого штока 3 равна площади поперечного сечения его полости, что позволяет, при необходимости, осуществлять быстрое заполнение колонны труб 1 скважинной жидкостью, шламом, кольматирующими отложениями.

Устройство работает следующим образом. При необходимости очистки, например, призабойной зоны скважины устройство, как показано на фиг. 1, опускается в скважину 15 на колонне труб 1 (например, НКТ). Полость 5 корпуса 2 в процессе спуска устройства на забой 14 скважины 15 частично заполняется скважинной жидкостью при возникновении перепада давления на подпружиненном клапане 7, превышающего усилие его пружины. Частичное заполнение полости 5 жидкостью автоматически поддерживает заданный перепад давления на подпружиненном клапане 7. Исходя из ожидаемого забойного давления на поверхности перед спуском устройства устанавливается соответствующий подпружиненный клапан 7 с расчетным усилием его пружины. При постановке устройства хвостовиком 13 на забой 14 происходит сжатие уплотнительного элемента 12 на величину свободного осевого хода подвижных частей пакера 11. Последний изолирует призабойную зону скважины 15 от участка. расположенного выше. При дальнейшем перемещении вниз колонны труб 1 происходит выдвижение полого штока 3 в полость 5 корпуса 2, заполненную газом или жидкостью и газом. И как только участок полого штока 3 с перфорационными отверстиями сообщает между собой полость 5 корпуса 2 с полостью полого штока 3, а следовательно и с полостью колонны труб 1, происходит изменение перепада давления на подпружиненном клапане 7, и он открывается. Жидкость, шлам, кольматационные отложения из призабойной зоны скважины 15 устремляются через перфорационные отверстия хвостовика 13 в полость 5 корпуса 2 и далее в полость колонны труб 1. После того, как величина перепада давления на подпружиненном клапане 7 вернется к исходной, он закроется. Затем устройство может быть поднято на поверхность, но может быть осуществлен и вымыв шлама из колонны труб 1 перед подъемом устройства на поверхность. Для этого бросовым органом сбивается уплотнительный элемент 20 т.е. разрушается его срезной элемент, уплотнительный элемент 20 смещается вниз до упора в ограничитель, и открывается боковое отверстие 19. В межтрубное пространство с поверхности закачивается очистной агент,который поступает через упомянутое боковое отверстие 19 в колонну труб 1 и вымывает из нее шлам. Подъем устройства с открытым боковым отверстием 19 позволяет исключить излив жидкости из колонны труб 1 при ее развинчивании на устье скважины 15. Введение в полость 5 корпуса 2 участка полого штока 3 той или иной длины позволяет изменять суммарную площадь задействованных перфорационных отверстий, что дает возможность осуществлять регулирование скорости поступления жидкости и шлама из призабойной зоны скважины 15 в колонну труб 1.

Устройство может опускаться в скважину 15 многократно до полной ее очистки.

Использование: изобретение относится к эксплуатации и освоению скважин и может быть использовано для очистки скважины, в частности, ее призабойной зоны от шлама, кольматирующих отложений. Сущность изобретения: устройство содержит связанный с колонной труб корпус с окном, перекрытым подпружиненным клапаном. На корпусе установлены пакер и хвостовик с перфорационными отверстиями. Полый шток, являющийся продолжением колонны труб, установлен в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения и имеет участок полого штока с перфорационными отверстиями и изолирован от полости корпуса. В нижней части колонны труб над пакером установлен на срезном элементе уплотнительный элемент, перекрывающий боковое отверстие. После постановки на забой хвостовика пакер изолирует призабойную зону скважины. Затем выдвигается полый шток, происходит сообщение полости колонны труб с полостью корпуса, открывается подпружиненный клапан, происходит заполнение колонны тру шламом. После выравнивания давления подпружиненный клапан закрывается. Осуществляется подъем устройства на поверхность. Перед подъемом может быть открыто боковое отверстие в колонне труб, а сама колонна промыта очистным агентом с поверхности через межтрубное пространство. 5 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для очистки скважины, включающее связанные с колонной труб корпус по крайней мере с одним окном для сообщения полости корпуса с внешним пространством и полый шток, установленный в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения, хвостовик, связанный с корпусом и выполненный с возможностью взаимодействия с забоем скважины, подпружиненный клапан, размещенный в корпусе для перекрытия его окна в исходном положении устройства, и пакер, установленный на корпусе, отличающееся тем, что хвостовик и полый шток имеют участки с перфорационными отверстиями, величина ограниченного осевого перемещения полого штока равна длине его участка с перфорационными отверстиями, при этом упомянутый участок с перфорационными отверстиями полого штока изолирован от полости корпуса в исходном положении устройства. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено пружиной сжатия, размещенной между корпусом и полым штоком, при этом сила упругой деформации упомянутой пружины сжатия больше силы упругой деформации уплотнительного элемента пакера. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено перекрывающим боковое отверстие в нижней части колонны труб уплотнительным элементом, установленным на срезном элементе и выполненным с возможностью взаимодействия с бросовым органом. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что перфорационные отверстия участка полого штока расположены по винтовой линии, длина L которой определена из выражения

где D_н наружный диаметр участка полого штока с перфорационными отверстиями, мм;
h длина участка полого штока с перфорационными отверстиями, мм. 5. Устройство по пп. 1 и 3, отличающееся тем, что суммарная площадь перфорационных отверстий участка полого штока равна площади поперечного сечения его полости. 6. Устройство по пп. 1, 3 и 4, отличающееся тем, что суммарная площадь перфорационных отверстий участка хвостовика превышает суммарную площадь перфорационных отверстий участка полого штока.