УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ СТЕНОК СКВАЖИНЫ Российский патент 2002 года по МПК E21B37/02 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и найдет применение при очистке стенок обсадной колонны скважины при ремонтно-восстановительных работах, ее фильтра от различных солеотложений и вязких загрязняющих веществ, а также стенок необсаженной скважины от глинистой корки в процессе ее строительства.

Известно устройство для очистки внутренней поверхности обсадной колонны (см. а. с. 470589, кл. Е 21 В 37/02, опубл. в Б.И. 18, 1975 г.), содержащее корпус с радиальными каналами и концентрично установленную относительно корпуса подпружиненную втулку, образующую с корпусом кольцевую полость, сообщающуюся через канал с полостью корпуса.

Недостатком известного устройства является то, что оно требует для работы приготовления песчано-жидкостной смеси, которая, истекая через отверстия и кольцевой зазор при закачке под давлением, обрабатывает стенки осадной колонны. После удара жидкостной смеси с песком о стенки обсадной колонны происходит отделение твердой фазы из смеси и оседание ее на забое скважины, что требует дополнительных операций по ее извлечению из скважины на поверхность, а также больших затрат времени на обработку.

Известно также "Устройство для обработки стенок скважины" (см. а.с. 313960, кл. Е 21 В 37/02, опубл. в Б.И. 27, 1971 г.), содержащее корпус, скребки, предохранительный кожух и центраторы.

Известно "Устройство для обработки стенок скважины" (см. а.с. 1723311, кл. Е 21 В 37/02, опубл. в Б.И. 12, 1992 г.), содержащее полый корпус с присоединительными резьбами на концах, лопасти с армированной рабочей поверхностью и щетки.

Это устройство по своей технической сущности более близко к предлагаемому и может быть принято в качестве прототипа.

Общим недостатком указанных технических решений является ограниченность их применения, т. е. они эффективно могут быть использованы только при строительстве скважин для очистки и уплотнения стенок скважин, при котором имеются все условия для приведения их во вращательное движение.

Как известно, в результате продолжительной эксплуатации скважины прифильтровые части стенок обсадной колонны забиваются грязью, солеотложениями и парафиносмолистыми веществами, которые резко снижают добывные возможности скважины, препятствуя притоку продукции пластов или закачке жидкости для поддержания пластового давления в нагнетательных скважинах.

Устье таких скважин не приспособлено для монтировки оборудования для приведения во вращение насосно-компрессорных труб (НКТ), на котором спускают устройство для обработки стенок скважины и которое может вращаться только вместе с НКТ. Поэтому при их использовании в добывающих или нагнетательных скважинах вынуждены прибегать к многократным спуско-подъемным операциям устройства в интервале обработки, что непроизводительно и не эффективно из-за невозможности охвата всей обрабатываемой поверхности, отсюда и большие затраты времени на обработку.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности и производительности устройства.

Поставленная цель достигается описываемым устройством, включающим полый корпус с присоединительными резьбами на концах, лопасти с армированной рабочей поверхностью и щетки.

Новым является то, что его корпус снабжен коцентрично ему установленным кожухом с возможностью вращения относительно центральной оси, а лопасти установлены на кожухе и расположены спиралью, при этом щетки закреплены к их боковым граням. Кроме того, другим отличием является то, что к верхней части корпуса присоединен переводник с карманом для накопления твердой фазы продуктов обработки и седлом для обратного клапана.

Отличительные признаки предложения, по мнению авторов, не являются идентичными и эквивалентными в сравнении со сходными признаками известных устройств того же назначения, позволяют получить новый положительный эффект, несвойственный известным устройствам, что дает возможность сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию "существенные отличия".

Так, заявляемый объект эффективно и производительно может применяться при обработке стенок не только в бурящихся, но и добывающих и нагнетательных скважинах благодаря иному конструктивному выполнению. При этом ускоряется процесс обработки, не требует дополнительных технических средств для приведения в работу лопастей с щетками, обеспечивает равномерность обработки стенок скважины и не требует многократного перемещения инструмента вверх и вниз в интервале обработки, что присуще известным устройствам при попытке использования их в добывающих и нагнетательных скважинах.

Представленные чертежи поясняют суть изобретения, где на фиг.1 изображен общий вид устройства в компоновке с переводником и пером, перед спуском в скважину, частичный разрез; на фиг.2 - то же, что и на фиг.1, корпус устройства с концентрично ему установленным кожухом с лопастями, где также изображены узлы подвижного крепления кожуха к корпусу, частичный разрез; на фиг. 3 - сечение по А-А фиг.2; на фиг.4 - вид I на фиг.1, расположение щеток на лопастях.

Устройство для обработки стенок скважины содержит полый корпус (см. фиг. 2 и 3) с присоединительными резьбами 2 и 3 на ковшах и установленный концентрично на нем с возможностью вращения кожух 4, связанный с корпусом шарами 5 и 6, размещенными в кольцевых канавках 7 и 8 корпуса и в теле кожуха соответственно.

Кольцевые канавки 8 кожуха 4 сообщены с наружным пространством через отверстие 9 (см. фиг.3) с диаметром, большим, чем диаметр шара 5 и 6, которое после заполнения кольцевых канавок шарами и смазочным маслом закрывают пробкой 10.

Наружная поверхность кожуха 4 снабжена спиралью расположенными лопастями 11, рабочие поверхности 12 которых снабжены армирующими вставками 13 из твердого сплава, а к их боковым граням закреплены щетки 14 (см. фиг.4). С целью обеспечения равномерного вращения кожуха под реакцией жидкости промежуточные лопасти 15 выполнены укороченными.

Верхняя часть корпуса снабжена переводником 16 с наружным карманом 17 для накопления грязи и твердой фазы продуктов обработки и седлом 18 для обратного шарового клапана 19.

Устройство работает следующим образом.

Его опускают на колонне НКТ в собранном виде, как это изображено на фиг. 1, присоединив предварительно к его нижней части перо 20. Очистка стенок скважины начинается с момента встречи лопастей кожуха со скважинной жидкостью, под реакцией которой приходит во вращение кожух 4 вместе с лопастями. При этом твердосплавные вставки 13, встречая на своем пути наросты, появившиеся в результате солеотложений, разрушаются и осыпаются на забой скважины, при этом одновременно щетки 14 осуществляют как бы чистовую обработку, отдирая со стенок смолопарафинистые и другие загрязняющие вещества.

После спуска устройства в скважину на заданную глубину в полость НКТ закачивают жидкость под большим давлением, которая, поднимаясь вверх по затрубному пространству, приводит во вращение кожух с лопастями, при котором происходит очистка стенок скважины по вышеописанной схеме. После обработки этого интервала устройство медленно подают вниз на следующий интервал и приступают к его обработке.

Так интервал за интервалом осуществляют обработку всей фильтрованной части обсадной колонны или участка, подлежащего ремонту.

В процессе циркуляции жидкости в скважине более крупные частицы твердой фазы продуктов обработки накапливаются в кармане 17 переводника, а взвешенные частицы и вязкая грязь, разбавленная водой, уносятся на поверхность вместе с жидкостью обработки. В завершающей стадии обработки с целью более полного извлечения на поверхность оставшихся на забое твердых и смолистых веществ, циркуляцию жидкости изменяют на обратную, закачав ее в затрубное пространство. Через некоторое время в скважину бросают шар 19 и далее закачку прекращают и начинают поднимать инструмент на дневную поверхность, при этом вся грязь, оказавшаяся в полости НКТ, задерживается там с помощью обратного клапана 19.

Устройство более эффективно работает в химически активной среде. Для этого интервал расположения фильтра обсадной колонны заполняют дистиллятом или соляной кислотой, после чего инструмент подвергают возвратно-поступательному перемещению подачей его вниз и вверх с большой скоростью. После тщательной обработки всего интервала созданием циркуляции вымывают продукты обработки.

При необходимости устройство может быть использовано, как это предусмотрено в прототипе, и для обработки стенок скважины в процессе бурения и подготовки ствола скважины к первичному вскрытию и цементированию.

Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем. Его использование повышает эффективность обработки стенок скважины, ускоряет процесс обработки за счет охвата обрабатываемого участка всей рабочей поверхностью лопастей и щетками. Устройство просто в эксплуатации и технологично в изготовлении.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и найдет применение при очистке стенок труб обсадной колонны при ремонтно-восстановительных работах, в частности ее фильтровой части от различных солеотложений и вязких загрязняющих веществ типа смолопарафинистых, а также стенок необсаженной скважины в процессе ее строительства, например, от глинистой корки. Устройство включает полый корпус с присоединительными резьбами на концах. Концентрично корпусу установлен кожух, имеющий возможность осевого вращения. На кожухе спиралью установлены лопасти с армированной рабочей поверхностью. На боковых гранях лопастей закреплены щетки. Устройство снабжено переводником, закрепленным к его верхней части. Переводник имеет карман, размещенный на его наружной поверхности, и седло для обратного клапана. Использование изобретения повышает эффективность и производительность очистки стенок труб. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для обработки стенок скважины, включающее полый корпус с присоединительными резьбами на концах, лопасти с армированной рабочей поверхностью и щетки, отличающееся тем, что его корпус снабжен концентрично установленным ему кожухом с возможностью осевого вращения, при этом лопасти установлены на кожухе и расположены спиралью, а щетки закреплены к их боковым граням. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что верхняя часть его снабжена переводником с карманом и седлом для обратного клапана.