УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ЗАБОЯ СКВАЖИНЫ Российский патент 1997 года по МПК E21B37/00 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при ремонте скважин.

Известно устройство для очистки забоя скважин, включающее корпус, перегородку с центральным каналом, снабженным запорным механизмом, разделяющим корпус на воздушную камеру и камеру-ловушку, и кабельную головку. Запорный механизм выполнен в виде разрушаемой металлической диафрагмы с взрывным патроном [1 и 2]
Недостатком указанного устройства является то, что оно содержит взрывной патрон, что является опасным для обслуживающего персонала и требует специального разрешения на применение.

Известно также устройство для очистки забоя скважин, принятое за прототип, запорный механизм которого выполнен в виде заполненного жидкостью цилиндра с золотниковым клапаном, в верхней части которого имеется легкоплавкая пробка с электронагревателем [3]
Недостатками такого устройства являются:
1. Низкая эффективность, связанная с замедленным срабатыванием запорного механизма, т. к. при этом не могут быть достигнуты большие скорости потока жидкости на входе в приемную камеру-ловушку, необходимые для извлечения металлических предметов с забоя скважины.

Медленное срабатывание связано с тем, что расплавляемая пробка и жидкость из гидравлического цилиндра выталкиваются через отверстие малого диаметра. За время срабатывания запорного механизма воздушная камера будет уже заполнена скважинной жидкостью, но с малой скоростью, т.е. с малой эффективностью.

2. Недостаточная надежность в связи с возможностью преждевременного срабатывания запорного механизма из-за потери герметичности его гидравлической системы при спуске в скважину.

Потеря герметичности может возникнуть, например, в скважине с повышенной температурой в связи с размягчением запорной пробки и повышением давления в гидравлическом цилиндре из-за температурного расширения жидкости.

3. Сложность приведения устройства в исходное рабочее положение в полевых условиях.

Задача изобретения повышение эффективности и надежности работы устройства для очистки забоя скважины.

Поставленная задача достигается тем, что устройство снабжено сбрасываемым с помощью электропривода грузом и подпружиненным бойком, расположенным над запорным механизмом, который выполнен в виде диафрагмы, разрушаемой подпружиненным бойком под действием груза, а подпружиненный боек выполнен с возможностью закрытия воздушной камеры по окончании всасывания в нее забойного шлама, кроме того торец подпружиненного бойка выполнен скошенным под углом.

Новыми признаками, отличающими изобретение от прототипа, являются:
выполнение запорного механизма в виде сменной диафрагмы с подпружиненным бойком, разрушаемой под действием падающего груза, что обеспечивает мгновенное открытие отверстия в воздушную камеру, обеспечивая тем самым большую начальную скорость потока жидкости на входе в приемную камеру-ловушку;
наличие груза, сбрасываемого на боек диафрагмы, который подвешен на резьбовом конце валика электропривода;
наличие электропривода, освобождающего груз только при подаче на него электротока по кабелю с поверхности, что полностью исключает возможность преждевременного срабатывания устройства;
подпружиненный боек обеспечивает автоматическое закрытие воздушной камеры по окончании всасывания в нее забойного шлама, тем самым исключаются потери шлама при извлечении устройства из скважины.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Заявителю не известны технические решения, содержащие сходные признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию "изобретательский уровень".

На чертеже изображено устройство для очистки забоя скважины.

Устройство содержит герметичную катеру Б и камеру-ловушку В, которые разделены между собой запорным механизмом, выполненным в виде сменной диафрагмы с подпружиненным бойком.

Устройство включает каротажный кабель 1, соединенный с кабельной головкой 2. Кабельная головка соединена с герметичной воздушной камерой А, в которой находится электропривод 3. Электропривод вращает уплотненный винт 4, на конце которого подвешен груз 5, находящийся внутри воздушной камеры Б. Винт уплотнен сальником 6 и имеет опорные подшипники 7. Груз от проворачивания вокруг своей оси удерживается винтом-шпонкой 8. В переходнике 9 размещены датчик давления 10 и обратный клапан 11. Датчик давления имеет электрический контакт 12. В нижней части воздушной камеры Б имеется отверстие, перекрытое диафрагмой 13, уплотненной резиновым кольцом 14. Над диафрагмой размещен подпружиненный боек 15 с пружиной 16 и амортизатором 17. В нижней части устройства размещена приемная камера-ловушка В с лепестковым затвором 18.

Устройство работает следующим образом.

По достижении устройством забоя скважины делается дополнительный припуск кабеля на 3-5 м, после чего по каротажному кабелю 1 подается электрический ток к электродвигателю привода 3. При этом происходит вывинчивание винта 4 из груза 5. От проворачивания груз удерживается винтом-шпонкой 8. По окончании вывинчивания груз 5 падает вниз и бьет по бойку 15, разрушая диафрагму 13. Скважинная жидкость через пробитое отверстие в диафрагме с большой скоростью заполняет воздушную камеру Б и увлекает за собой забойный шлам и различные предметы, находящиеся на забое, в камеру-ловушку В, отжимая лепестковый затвор 18. При этом часть шлама засасывается в воздушную камеру Б.

Для очистки забоя от шлама устройства может применяться без камеры-ловушки В.

О срабатывании устройства судят по электрическому сигналу датчика давления 10, который при этом воздействует на электрический контакт 12.

По окончании процесса всасывания отверстие в диафрагме перекрывается бойком 15 под действием пружины 16, предотвращая потерю выносимого шлама.

По мере подъема устройства в скважине избыточное давление стравливается через обратный клапан 11, что обеспечивает безопасность работы с устройством.

После извлечения устройства из скважины устройство разбирается и освобождается от шлама и попавших предметов.

Прочность диафрагмы подбирается с большим запасом по разрушающему давлению в скважине, что обеспечивает надежность работы устройства. Диафрагма может быть сделана, например, из дюралюминия, стали или чугуна.

Для ударного разрушения такой диафрагмы не требуется большого груза. Потребная масса груза составляет 1-2 кг. При высоте падения груза 10 м и массе груза 1 кг энергия падающего груза составляет 10 кгм. При отсутствии потерь энергии и ее гашении на длине 1 мм, что достаточно для разрушения диафрагмы, ударная сила на диафрагму достигает 10 т. Такой силы удара достаточно для разрушения диафрагмы большой прочности. Однако для уменьшения массы груза и его длины торец бойка 15 выполнен скошенным под углом. Этим обеспечивается дополнительное многократное уменьшение массы груза.

Предложенная конструкция устройства проста в реализации. Изготовление составных частей устройства не требует применения специального оборудования и длительных затрат времени.

Использование: для очистки забоя при ремонте скважины в нефтедобывающей промышленности. Сущность изобретения: при достижении забоя скважины по каротажному кабелю подается электрический ток к приводу электродвигателя. В результате груз падает вниз, приводит в действие подпружиненный боек. Разрушается диафрагма, скважинная жидкость заполняет воздушную камеру, увлекая за собой шлам и различные предметы, находящиеся на забое, в приемную камеру-ловушку. Лепестковый затвор отжимается. При этом часть шлама засасывается в воздушную камеру. По окончании процесса всасывания отверстие в диафрагме перекрывается бойком под действием пружины, предотвращая потерю выносимого шлама. Использование изобретения повышает эффективность и надежность работ по очистке забоя скважины. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для очистки забоя скважины, включающее корпус, перегородку с центральным каналом, перекрытым запорным механизмом и разделяющим корпус на воздушную камеру и камеру-ловушку, и кабельную головку, отличающееся тем, что оно снабжено сбрасываемым с помощью электропривода грузом и подпружиненным бойком, расположенным над запорным механизмом, при этом запорный механизм выполнен в виде диафрагмы, разрушаемой подпружиненным бойком под действием груза, а подпружиненный боек выполнен с возможностью закрытия воздушной камеры по окончании всасывания в нее забойного шлама. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что торец подпружиненного бойка, разрушающий диафрагму, выполнен скошенным под углом.