УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ СКВАЖИН Российский патент 1999 года по МПК E21B37/00 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для очистки призабойной зоны скважин.

Известно устройство для очистки скважин методом имплозии, включающее депрессионную камеру с наголовником, снабженную в верхней части подвешенной на разрушаемом элементе грузоштангой, а в нижней - ступенчатым штоком, скобой, центрирующей втулкой и стаканом с кулачками [1].

Недостатком указанного устройства является низкая надежность его работы, невозможность проведения нескольких циклов операций по очистке призабойной зоны без дополнительных спуско-подъемных операций. Кроме того, резкий гидравлический удар в момент создания депрессии может привести к разрушению призабойной зоны скважин.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для очистки скважины, включающее депрессионную камеру с наголовником, пакер, гидропульсатор, клапанное устройство и хвостовик с перфорационными отверстиями. Гидропульсатор устройства выполнен в виде полого штока с отверстиями, установленного с возможностью ограниченного осевого перемещения. Отверстия в полом штоке изменяют свою суммарную площадь по мере выдвижения полого штока, регулируя таким образом скорость поступления жидкости из скважины [2].

Недостатком этого устройства является невозможность проведения нескольких циклов операций по очистке призабойной зоны без дополнительных спуско-подъемных операций. Кроме того, конструкция гидропульсатора позволяет регулировать скорость поступления жидкости из скважины, но не исключает вредное влияние депрессионного гидравлического удара на призабойную зону скважины.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности и эффективности очистки призабойной зоны скважины.

Для решения указанной задачи известное устройство для очистки скважин, включающее депрессионную камеру с наголовником, пакер, гидропульсатор, клапанное устройство и хвостовик с перфорационными отверстиями, дополнительно снабжено приводным устройством, а депрессионная камера выполнена в виде двух концентрично размещенных друг относительно друга труб и снабжена в нижней части муфтой перекрестного сечения, причем внутренний ряд труб депрессионной камеры герметично соединен в верхней части с наголовником, а в нижней - с муфтой перекрестного сечения, при этом гидропульсатор состоит из корпуса, верхней и нижней опор с осевыми отверстиями и цилиндрического ступенчатого ротора, установленного в верхней опоре с возможностью вращения, причем в цилиндре большего диаметра выполнено наклонное отверстие, кроме того приводное устройство состоит из корпуса, переводника с отверстиями, ограничителя, поршня с кольцевой канавкой и запорных шаров, установленных в отверстиях переводника и канавки поршня с возможностью взаимодействия переводника с ограничителем, а переводник приводного устройства установлен с возможностью осевого перемещения в корпусе, например, при помощи срезных штифтов, к тому же в муфте перекрестного сечения выполнены осевые отверстия для соединения депрессионной камеры с призабойной зоной скважины и радиальные отверстия для соединения внутренней полости спускаемых труб с затрубным пространством.

Нам не известны устройства для очистки призабойной зоны скважин, обладающие совокупностью вышеперечисленных признаков, что означает соответствие предлагаемого устройства требованиям, предъявляемым к изобретениям.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства, в частности, на фиг. 1 - верхняя его часть, на фиг. 2 - нижняя.

Устройство состоит из депрессионной камеры 1, выполненной в виде двух концентрично размещенных друг относительно друга труб 2 и 3. Внутренний ряд труб 2 может быть выполнен, например, из стандартных насосно-компрессорных труб диаметром 48 мм, а наружные трубы 3 - из стандартных насосно-компрессорных труб диаметром 89 мм. Депрессионная камера снабжена в верхней части наголовником 4, а в нижней - муфтой перекрестного сечения 5. Внутренний ряд труб 2 герметично соединен в верхней части с наголовником 4 с помощью уплотнительных колец 6, а в нижней части - с муфтой перекрестного сечения 5 с помощью уплотнительных колец 7.

Количество труб внутреннего 2 и наружного ряда 3, соединенных соответственно муфтами 8 и 9, может быть разным в зависимости от требуемого объема депрессионной камеры. 1.

В наголовнике 4 выполнен клапан разрядки избыточного давления 10 для стравливания воздуха, находящегося в камере в момент ее открытия и избыточного давления флюида после подъема устройства на устье скважины.

В муфте перекрестного сечения 5 выполнены осевые отверстия 11 для соединения депрессионной камеры 1 с призабойной зоной скважины и радиальные отверстия 12 для соединения внутренней полости труб 13, на которых устройство спускается в скважину с затрубным пространством.

Муфта соединена при помощи патрубка 14 с приводным устройством, которое состоит из корпуса 15, переводника 16 с отверстиями 17, ограничителя 18, поршня 19 с кольцевой канавкой 20 и запорных шаров 21, установленных в отверстиях 17 переводника и канавке поршня 20 с возможностью взаимодействия переводника 16 с ограничителем 18.

На наружной поверхности поршня 19 установлены герметизирующие кольца 22, а патрубок 14 соединен с переводником 16 приводного устройства с помощью муфты 23 и центрируется в корпусе 15 обоймой 24.

Ограничитель 18 жестко установлен в корпусе переводного устройства на конструкционных штифтах 25, а переводник 16 установлен с возможностью осевого перемещения в корпусе приводного устройства на срезаемых штифтах 26, на которые упирается муфта 23 переводника 16.

Под приводным устройством расположен гидропульсатор, который состоит из корпуса 27, верхней опоры 28 с осевыми каналами 29, нижней опоры 30 с осевыми каналами 31 и цилиндрического ступенчатого ротора 32, состоящего из цилиндров меньшего и большего диаметра. Ротор 32 установлен с возможностью вращения в верхней опоре 28 на шаре 33 и центрируется в корпусе центратором 34. В цилиндре большего диаметра ротора 32 выполнено под углом наклонное отверстие 35. Под гидропульсатором установлен обратный клапан, состоящий из седла 36 и шара 37 и заглушенный хвостовик 38 с перфорационными отверстиями 39. Внутри хвостовика монтируется в специальном кармане 40 манометр 41. Устройство спускается в скважину на трубах 13, а над устройством установлен пакер 42.

В некоторых случаях для очистки забоя скважины вместо перфорационного хвостовика может быть установлен хвостовик без перфорационных отверстий со скошенным пером (не показан).

Работа предложенного устройства заключается в следующем.

Устройство в собранном виде (как показано на чертеже) опускают на трубах 13 в скважину на необходимую глубину (интервал обработки). На устье скважины готовят раствор для обработки и продавливают агрегатом через спускаемые трубы до пласта. Закрывают затрубную задвижку на устье, закачивают приготовленный раствор в призабойную зону пласта через спускаемые трубы 13, радиальное отверстие 12 в муфте перекрестного сечения 5 и затрубное пространство и под давлением выдерживают его на реакции. Присутствующая в осадках гудронообразная нефть под давлением закаченного раствора разжижается, затем растворяется и находится в таком состоянии, когда ее можно легко извлечь из пласта. Для извлечения продуктов реакции и очищения пласта спущенную компановку труб с устройством плавно разгружают на забой. При движении вниз переводника 16 с муфтой 23 срезаются штифты 26, переводник 16 свободно движется вниз, взаимодействуя с ограничителем 18, и шары 22 выпадают в расточку в ограничителе, освобождая поршень 19, который выталкивается вверх в патрубок 14.

Скважинная жидкость, содержащая механические примеси под воздействием созданного перепада давления (пластового и атмосферного в депрессионной камере), с большой скоростью проникает через обратный клапан 37, отверстия 31 в нижней опоре 30, цилиндрический ротор 32, отверстия 29 в верхней опоре 28, приводное устройство и осевые отверстия 11 в муфте перекрестного сечения 5 в депрессионную камеру 1, увлекая за собой продукты реакции из пласта, глинистый раствор, шлам и т. д. Для лучшей очистки пласта, чтобы депрессионная камера не заполнялась затрубной жидкостью, одновременно с разгрузкой подвески на забой срабатывает пакер 42, герметизируя затрубное пространство.

Установка ступенчатого цилиндрического ротора 32 в верхней опоре 28 на шаре 33 с центратором 34 с возможностью его вращения и выполнение наклонного отверстия 35 в цилиндре большего диаметра позволяет при поступлении пластовой жидкости в гидропульсатор за счет вращения ротора регулировать плавность депрессии на пласт или на забой.

После заполнения депрессионной камеры в подвеску труб спускается свабировочное оборудование 43 и производится плановый вызов притока из пласта. При снижении динамического уровня и недостижении заданного притока производится отбор пробы. Обычно после одной обработки не достигается максимальный эффект по восстановлению проницаемости призабойной зоны пласта. Не поднимая труб, проводят повторные обработки пласта различными растворами, удаляя полученную взвесь методом свабирования. В процессе свабирования по анализам определяют полную очистку пласта и при достижении заданного притока закрывают затрубную и трубную задвижки на устье и снимают кривую восстановления давления.

Наличие глубинного манометра 41 позволяет провести полные гидродинамические исследования в процессе обработки призабойной зоны скважины.

После этого начинают подъем инструмента, пакер 42 возвращается в исходное состояние и устройство поднимается на устье. Поднятую грязь, раствор удаляют из депрессионной камеры в грязевую емкость, отбирают анализ на состав и извлекают глубинный манометр. В скважину спускают насосное оборудование.

Вышеописанную технологию, как уже указывалось, можно применять и для очистки забоя скважины, заменив перфорированный хвостовик на хвостовик со скошенным пером.

Главное преимущество предложенного устройства заключается в том, что за один спуск-подъем инструмента производится весь комплекс работ по обработке и очистке призабойной зоны скважины.

Источники информации:
1. Патент РФ N 2086753 кл. E 21 В 37/00. Опубликован 10.08.97 г. Бюллетень N 22.

2. Патент РФ N 2068079 кл. E 21 В 37/00. Опубликован 20.10.96 г. Бюллетень N 29 (прототип).

Устройство состоит из депрессионной камеры с наголовником. Имеются пакер, гидропульсатор, клапанное устройство и хвостовик с перфорационными отверстиями. Устройство снабжено приводным устройством. Депрессионная камера выполнена в виде двух концентрично размещенных друг относительно друга труб и снабжена в нижней части муфтой перекрестного сечения. Внутренний ряд труб депрессионной камеры герметично соединен в верхней части с наголовником, а в нижней - с муфтой перекрестного сечения. Гидропульсатор состоит из корпуса, верхней и нижней опор с осевыми отверстиями и цилиндрического ступенчатого ротора, установленного в верхней опоре с возможностью вращения. В цилиндре большего диаметра выполнено наклонное отверстие. Приводное устройство состоит из корпуса переводника с отверстиями, ограничителя, поршня с кольцевой канавкой и запорных шаров. Запорные шары установлены в отверстиях переводника и канавке поршня с возможностью взаимодействия переводника с ограничителем. Переводник приводного устройства установлен с возможностью осевого перемещения в корпусе, например, при помощи срезных штифтов. В муфте перекрестного сечения выполнены осевые отверстия для соединения депрессионной камеры с призабойной зоной скважины и радиальные отверстия для соединения внутренней полости спускаемых труб с затрубным пространством. Повышается надежность и эффективность очистки призабойной зоны скважин. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для очистки призабойной зоны скважин, включающее депрессионную камеру с наголовником, пакер, гидропульсатор, клапанное устройство и хвостовик с перфорационными отверстиями, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено приводным устройством, а депрессионная камера выполнена в виде двух концентрично размещенных друг относительно друга труб и снабжена в нижней части муфтой перекрестного сечения, причем внутренний ряд труб депрессионной камеры герметично соединен в верхней части с наголовником, а в нижней - с муфтой перекрестного сечения, при этом гидропульсатор состоит из корпуса, верхней и нижней опор с осевыми отверстиями и цилиндрического ступенчатого ротора, установленного в верхней опоре с возможностью вращения, причем в цилиндре большего диаметра выполнено наклонное отверстие. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что приводное устройство состоит из корпуса, переводника с отверстиями, ограничителя, поршня с кольцевой канавкой и запорных шаров, установленных в отверстиях переводника и канавки поршня с возможностью взаимодействия переводника с ограничителем. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что переводник приводного устройства установлен с возможностью осевого перемещения в корпусе, например, при помощи срезных штифтов. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в муфте перекресного сечения выполнены осевые отверстия для соединения депрессионной камеры с призабойной зоной скважины и радиальные отверстия для соединения внутренней полости спускаемых труб с затрубным пространством.