СВАБ Российский патент 2015 года по МПК E21B43/18 E21B43/25 

Изобретение относится к оборудованию для снижения уровня жидкости и интенсификации притока продукции при освоении нефтяных, газовых, водозаборных скважин.

Известны свабирующие устройства, используемые непосредственно для добычи жидких и газообразных полезных ископаемых, например, изобретение US 5462115 Gas and oil well swab, 1994.

Наряду с этим, известны устройства гидродинамического воздействия на поверхность призабойной зоны скважины, содержащие сопла, например, изобретения RU 2114983 Устройство для очистки и обработки скважины, SU 105123 Устройство для разглинизации и кольматации стенок скважины, US 5195585 Wireline retrievable jet cleaning tool/ Очищающий подъемно-тросовый сопловой инструмент. Технологические возможности указанных известных устройств обусловлены использованием очищающей жидкости, в т.ч. с моющими добавками, подаваемой с дневной поверхности в центральный канал и сопла.

Известны свабы, снижающие уровень жидкости в скважине, путем ее вытеснения в надсвабное пространство. Например, устройство для свабирования (RU 2197611, 2003) содержит корпус в виде двух соосных втулок - верхней и нижней - смонтированных с наклонным зазором на стержне и с возможностью вращения. Верхняя втулка выполнена с фаской на верхней периферийной кромке и со сквозными наклонными отверстиями, сообщающимися с зазором. Наклонный зазор выполнен выходящим под углом и с пересечением наружной поверхности втулок ниже фаски. Наклонные отверстия верхней втулки и зазор предназначены для создания вытесненной из призабойной зоны в надсвабное пространство жидкостью вращающего момента устройства, а также для образования жидкого уплотнения в пристеночном пространстве колонны труб.

Устройство имеет ограниченные технологические возможности.

Прототипом является сваб (RU 2315856 Сваб, 2008), содержащий корпус с обратным клапаном, установленным в осевом канале корпуса с возможностью вертикального перемещения. Корпус выполнен со сквозными отверстиями в верхней, а также в нижней частях боковых стенок. Обратный клапан выполнен в виде перевернутого стакана с отверстиями в боковых стенках и со сквозными вертикальными отверстиями в верхней торцевой стенке между полостью обратного клапана и осевым каналом корпуса, оснащен штоком и подпружиненным предохранительным клапаном. Предохранительный клапан смонтирован с возможностью осевого перемещения посредством регулирования пружины.

Недостатком прототипа являются ограниченные технологические возможности.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей сваба.

Задача решается таким образом, что в свабе для колонны труб скважины, содержащем корпус с центральным каналом и сквозными верхними и нижними боковыми отверстиями и расположенный в корпусе обратный клапан, оснащенный центральным верхним штоком, внутренним подпружиненным предохранительным клапаном и сквозными отверстиями - вертикальными в верхней торцевой стенке и боковыми, согласно изобретению корпус состоит из двух соосных, соединенных разъемно втулок - верхней и нижней - и опорной секции. Втулки смонтированы с промежуточным кольцевым наклонным зазором на штоке с возможностью вращения. Верхняя втулка выполнена со сквозными наклонными отверстиями, сообщающимися с зазором. Нижняя втулка выполнена со сквозными боковыми отверстиями в верхней части. Грани кольцевого зазора, верхнее основание верхней втулки, цилиндрическая поверхность каждого из наклонных отверстий верхней втулки выполнены между собой сопряженными. Периферийная часть зазора расположена на боковых поверхностях втулок. Угол наклона зазора к центральной оси корпуса выполнен острым. Опорная секция корпуса выполнена с боковыми сквозными окнами. Обратный клапан оборудован боковыми сужающимися соплами, при этом клапан и сопла выполнены цельно. Сопла расположены на уровне боковых окон опорной секции с возможностью вертикального перемещения в них.

Технический результат изобретения заключается в расширении технологических возможностей сваба посредством сочетания в конструкции корпуса с межвтулочно-пристеночной циркуляцией вытесненной в надсвабное пространство жидкости и одновременного возврата части жидкости в призабойную зону через систему отверстий, клапанов и сопел.

Технический результат изобретения заключается также в повышении надежности работы сваба при помощи снижения давления столба надсвабной жидкости и, следовательно, снижения натяжения тягового органа в пределах его разрывного усилия благодаря возможности сквозного направления части надсвабной жидкости через боковые отверстия нижней втулки, центральный внутренний канал, вертикальные отверстия обратного клапана, периодически открывающийся предохранительный клапан и далее через сопла в призабойную зону.

Технический результат изобретения заключается также в повышении скорости циркулирования скважинной жидкости из надсвабного пространства по сопряженным поверхностям наклонных отверстий верхней втулки и кольцевого зазора, что способствует повышению скорости вращения сваба и повышению скорости истечения скважинной жидкости на срезе сужающихся сопел, повышению гидродинамического давления на поверхность породы, разрушению межмолекулярных связей поровой жидкости, увеличению ее текучести. Выполнение обратного клапана с сужающимися соплами и с возможностью вертикального перемещения при вращении сваба увеличивает площадь контакта струй жидкости с поверхностью продуктивной породы, в т.ч. в перфорационных отверстиях скважины. Указанные конструктивные параметры сваба способствуют интенсификации притока продукции в скважину.

Сваб представлен на чертежах: фиг.1 - общий вид в разрезе, фиг. 2 - разрез А-А, фиг.3 - разрез Б-Б.

Сваб состоит из корпуса, укрепленного на штоке, и узла крепления для соединения с тяговым органом, например канатом. Корпус представляет собой две втулки - верхнюю 1 и нижнюю 2, опорную секцию 3, соединенные между собой, например, резьбой. Верхняя втулка 1 надета на нижнюю втулку 2 с образованием между ними кольцевого зазора 4. Кольцевой зазор 4 выполнен с острым углом наклона к центральной оси корпуса. Периферийная часть зазора расположена на боковых поверхностях втулок. В верхней втулке выполнены наклонные отверстия 5, сообщающиеся с зазором 4. Грани кольцевого зазора и верхнее основание верхней втулки выполнены сопряженными между собой и с цилиндрической поверхностью каждого из наклонных отверстий верхней втулки. Нижняя 2 втулка выполнена с центральным внутренним каналом 6. В канале 6 центрально расположен шток 7 с возможностью осевого вращения и вертикального движения. В верхней части нижней 2 втулки выполнены боковые сквозные отверстия 8 для соединения надсвабного пространства с внутренним каналом 6. Втулки с отверстиями и зазор предназначены для образования гидроуплотнения между корпусом сваба и колонной труб. К нижней 2 втулке снизу присоединена полая опорная секция 3, выполненная открытой снизу и с окнами 9 в боковых стенках. Внутри опорной секции 3 центрально расположен обратный клапан 10, выполненный с сужающимися соплами 11, расположенными на уровне окон 9. Верхняя торцевая стенка корпуса обратного клапана 10 соединена неподвижно со штоком 7 и выполнена с вертикальными отверстиями 12, сообщающимися с внутренним каналом 6 корпуса сваба. Кроме того, обратный клапан 10 смонтирован с возможностью вертикального перемещения и оборудован предохранительным клапаном 13. Предохранительный клапан 13 снабжен пружиной и регулировочным винтом (не обозначены). Узел крепления сваба к тяговому органу выполнен в виде подшипника и отрывного узла (не обозначены).

Сваб работает следующим образом. Настраивают предохранительный клапан 13 на работу в режиме периодических колебаний. Отрывной узел сваба присоединяют к тяговому органу. Сваб опускают в колонну труб ствола скважины, содержащей скважинную жидкость, до нижней границы разрабатываемого пласта. При спускании сваба опускается шток 7 и обратный клапан 10, открывается нижняя часть центрального внутреннего канала 6. Сопла 11 также перемещаются вниз до нижней кромки окон 9. Скважинная жидкость через окна 9, далее через центральный внутренний канал 6 корпуса сваба и боковые отверстия 8 нижней втулки 2, а также через пристеночное пространство колонны труб поступает в надсвабную часть скважины.

Далее поднимают сваб до верхней границы пласта. При этом поднимается шток 7, обратный клапан 10 перекрывает нижнюю часть центрального внутреннего канала 6, сопла 11 перемещаются вверх до верхней кромки окон 9. При этом предохранительный клапан 13 совершает периодические колебания. Жидкость из надсвабного пространства поступает в наклонные отверстия 5 и также под наклоном - в кольцевой зазор 4. Корпус сваба вращается за счет вращающего момента, образованного на гранях кольцевого зазора 4 наклонными струями жидкости. Далее жидкость циркулирует по зазору 4 к стенке трубы скважины, от стенки трубы скважины вверх и снова по наклонным отверстиям 5. Одновременно с этим, жидкость из надсвабного пространства поступает через отверстия 8 в центральный внутренний канал 6, затем через отверстия 12, предохранительный клапан 13 в сопла 11. Сваб продолжает вращение. Жидкость из сопел 11 поступает в призабойную зону. Скорость истечения жидкости на срезе сопел 11 возрастает, увеличивая гидродинамическое давление на поверхность, поры и трещины продуктивной породы пласта, в т.ч. в перфорационных отверстиях скважины.

Изобретение относится к оборудованию - свабу для снижения уровня жидкости и интенсификации притока прдукции при освоении нефтяных, газовых, водозаборных скважин.

Технический результат - повышение надежности работы и расширение технологических возможностей сваба. Сваб содержит корпус с центральным внутренним каналом, сквозными верхними и нижними боковыми отверстиями и обратным клапаном. Этот клапан оснащен центральным верхним штоком, внутренним подпружиненным предохранительным клапаном и сквозными вертикальными отверстиями в верхней торцевой стенке. Корпус состоит из двух соосных втулок, верхней и нижней, и опорной секции, смонтированных на штоке с возможностью вращения. Под острым углом наклона к центральной оси корпуса выполнен межвтулочный кольцевой зазор. Его периферийные кромки расположены на боковых поверхностях втулок. Верхняя втулка выполнена со сквозными наклонными отверстиями. Они сообщены с зазором с возможностью образования гидроуплотнения между корпусом сваба и колонной труб при перемещении сваба. Нижняя втулка выполнена со сквозными боковыми отверстиями в верхней части. Грани кольцевого зазора, верхнее основание верхней втулки, цилиндрическая поверхность каждого из наклонных отверстий верхней втулки выполнены сопряженными. Кроме того, обратный клапан, смонтированный внутри опорной секции с возможностью вертикального перемещения, снабжен боковыми сужающимися соплами. Они совмещены с боковыми сквозными окнами опорной секции. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Сваб для колонны труб скважины, содержащий корпус с центральным внутренним каналом, сквозными верхними и нижними боковыми отверстиями и обратным клапаном, оснащенным центральным верхним штоком, внутренним подпружиненным предохранительным клапаном и сквозными вертикальными отверстиями в верхней торцевой стенке, отличающийся тем, что корпус состоит из двух соосных втулок, верхней и нижней, и опорной секции, смонтированных на штоке с возможностью вращения, и с выполненным под острым углом наклона к центральной оси корпуса межвтулочным кольцевым зазором, периферийные кромки которого расположены на боковых поверхностях втулок, и верхняя втулка выполнена со сквозными наклонными отверстиями, сообщающимися с зазором с возможностью образования гидроуплотнения между корпусом сваба и колонной труб при перемещении сваба, нижняя втулка выполнена со сквозными боковыми отверстиями в верхней части, а грани кольцевого зазора, верхнее основание верхней втулки, цилиндрическая поверхность каждого из наклонных отверстий верхней втулки выполнены сопряженными, и, кроме того, обратный клапан, смонтированный внутри опорной секции с возможностью вертикального перемещения, снабжен боковыми сужающимися соплами, совмещенными с боковыми сквозными окнами опорной секции.

2. Сваб для колонны труб скважины по п.1, отличающийся тем, что обратный клапан с боковыми сужающимися соплами выполнен цельным.