УСТРОЙСТВО ДЕПРЕССИОННО-ВОЛНОВОЙ ОЧИСТКИ СКВАЖИН Российский патент 2015 года по МПК E21B37/00 

Настоящее изобретение относится к нефтедобывающей отрасли, а именно к эксплуатации и ремонту скважин, и может быть использовано для очистки призабойной зоны пласта и забоя скважины от шлама, песчаных пробок, окалины, кольматационных отложений и других осложняющих добычу нефти предметов.

Из анализа уровня техники подобного оборудования известно имплозионное устройство для очистки скважин, содержащее пакерное устройство, размещенное на колонне насосно-компрессорных труб между кожухом-ловушкой и очистным клапаном и выполненное со сквозным каналом и с глухим осевым каналом, в котором расположен конец трубы для подачи реагента и который сообщен с затрубным пространством (патент РФ №2160825, кл. E21B 37/00. «Имплозионное устройство для очистки скважин», опубл. 20.12.2000 г.).

Недостатками известного устройства являются:

- сложность конструкции;

- ограниченность (малый объем) сборного узла, что вызывает необходимость дополнительных спуско-подъемных операций;

- залповое поступление шлама в шламоуловитель, что снижает эффективность его заполнения, так как отсутствует регулирование скорости перетока;

- неуправляемость процесса сброса шлама при очистке забоя.

Известно устройство для очистки скважин, содержащее установленные на колонне насосно-компрессорных труб фильтр, клапан обратный, гидростатический узел, включающий в себя шток с перепускными отверстиями и срезные штифты, сбивной клапан и узел стравливания избыточного давления, дросселирующую муфту (штуцер) для регулирования процесса очистки, причем колонна насосно-компрессорных труб является контейнером для сбора шлама, песка и т.п. при этом регулируемая гидравлическая желонка снабжена комплектом специальных насадок (патент РФ №43907, кл. E21B 37/00. «Регулируемая гидравлическая желонка», опубл. 10.02.2005 г.).

К недостаткам данного устройства можно отнести:

- невозможность использования его в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах;

- работа устройства основана на простом «засасывании» шлама, песка и т.п., хотя и регулируемом.

Известно также устройство для очистки скважин, содержащее корпус, полый шток, запорный элемент, выполненный в виде цилиндра, перекрывающего радиальные отверстия полого штока, имеющего зазор для перетока жидкости и герметизирующие элементы, выполненные также и в полом штоке, с возможностью удаления потоком жидкости после срабатывания очистителя. Кроме того, в корпусе выше запорного элемента имеется отверстие с буртом, в котором установлена шайба (патент №113300, кл. E21B 37/00. «Очиститель скважин», опубл. 10.02.2012 г.).

Недостатками данного устройства являются:

- нерегулируемость процесса;

- работа основана на простом «засасывании» пластового флюида;

- имеется возможность закупоривания колонны НКТ.

Целью предлагаемого изобретения является:

- повышение эксплуатационной надежности и качества очистки призабойной зоны пласта и забоя скважины, - обеспечение работоспособности устройства в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах,

- повышение качества очистки призабойной зоны пласта за счет комплексного воздействия на пластовые флюиды как в режиме депрессии, так и режиме виброволнового воздействия, так как такое комплексное воздействие значительно повышает эффективность очистки забоя скважины,

- возможность извлечения фильтрата бурового раствора и вызова притока из пласта (освоение) после бурения скважины без дополнительной спуско-подъемной операции, регулируемость процесса очистки (включение и отключение) в строго заданном интервале ствола скважины.

Использование в компоновке центраторов позволяет упростить работу с устройством в связи с отсутствием в компоновке пакерного узла, его функцию выполняет центратор, уменьшая межтрубные кольцевые сечения, без существенных потерь эффективности устройства.

Поставленная цель достигается предлагаемым устройством депрессионно-волновой очистки скважины, которое включает установленные на колонне насосных труб приемный патрубок в виде пера, клапан обратный тарельчатый, клапан обратный шариковый, фильтр, клапан гидродинамический, муфту дроссельную, клапан гидростатический, включающий в себя плунжер с перепускными отверстиями и сбивной клапан. При этом в верхней части устройства установлен клапан с принудительным срабатыванием, который открывается при упоре устройства в пробку забойную и закрывается при подъеме устройства, кроме того, плунжер клапана гидростатического снабжен уплотнительными кольцами, расположенными выше перепускных отверстий, а перепускные отверстия в нем выполнены под острым углом относительно продольной оси устройства, в сторону обращенной к устью скважины, при этом внутренняя полость клапана гидростатического снабжена сливными микроклапанами, а гидродинамический клапан, размещенный над фильтром, состоит из корпуса, гайки регулировочной, упора пружины, пружины, клапана конусного и патрубка и инициирует регулируемые импульсы давления жидкости в широком диапазоне частот, при этом корпус нижнего обратного клапана выполнен в виде центратора с максимально допустимыми диаметральными размерами для обсадной колонны конкретной скважины.

Принципиальным отличием предлагаемого устройства от существующих конструкций очистителей и желонок является гидродинамический клапан, обеспечивающий комплексное воздействие пульсирующей депрессии на пластовый флюид с целью более качественной очистки призабойной зоны пласта и забоя скважины, кроме того, реализована возможность регулирования пульсаций давления в широком диапазоне частот.

Устройство депрессионно-волновой очистки скважины изображено на чертежах:

Фиг. 1 - общий вид (компоновка);

Фиг. 2 - клапан гидростатический (ГСК) - продольный разрез;

Фиг. 3 - гидродинамический клапан (ГДК) - продольный разрез;

Фиг. 4 - клапан с принудительным срабатыванием.

Устройство депрессионно-волновой очистки скважин (фиг. 1) состоит из следующих основных узлов: 1 - перо; 2 - клапан обратный тарельчатый, корпус которого может быть выполнен в виде центратора; 3 - клапан обратный шариковый (подпружиненный); 4 - фильтр; 5 - клапан гидродинамический (ГДК); 6 - муфта дроссельная (ДМ); 7 - клапан гидростатический (ГСК); 8 - клапан с принудительным срабатыванием; 9 - насосно-компрессорные трубы (НКТ); 10 - патрубки, 11 - клапан сбивной.

Клапан гидростатический (ГСК), показанный на фиг. 2, состоит из следующих основных узлов: 1.7 - корпус клапана; 2.7 - втулка направляющая; 3.7 - плунжер; 4.7 - каналы в плунжере; 5.7 - поршень клапана; 6.7 - микроклапаны сливные; 7.7 - кольца уплотнительные; 8.7 - переводник.

Гидродинамический клапан (ГДК), изображенный на фиг. 3, состоит из следующих узлов: 1.5 - корпус ГДК; 2.5 - гайка регулировочная; 3.5 - упор пружины; 4.5 - пружина; 5.5 - клапан конусный; 6.5 - патрубок.

Клапан с принудительным срабатыванием, показанный на фиг. 4, состоит из следующих узлов: 1.8 - корпус КПС; 2.8 - муфта; 3.8 - шток-переводник; 4.8 - седло; 5.8 - гайка; 6.8 - кольцо опорное; 7.8 - кольцо уплотнительное.

Устройство депрессионно-волновой очистки скважин работает следующим образом. Устройство депрессионно-волновой очистки скважин спускается в скважину до упора в пробку (песчаную, шламовую и т.п.) в указанной на фиг. 1 компоновке.

При спуске устройства на колонне НКТ - 9 внутренняя полость труб остается под атмосферным давлением. В момент касания устройства пробки забойной затрубное (межтрубное) пространство сообщается с внутренней полостью НТК посредством срабатывания клапана с принудительным срабатыванием -.8 и клапана гидростатического - 7, при этом за счет перепада давления между затрубьем и внутренней полостью колонны НКТ - 9 происходит интенсивное поступление затрубной жидкости (пластового флюида) вместе со шламом, песком кольматантом и т.п. в полость колонны НКТ, которая после этого удерживается обратными клапанами - 2 и 3. При этом при прохождении пластового флюида через клапан гидродинамический (ГДК) - 5 инициируются пульсации давления за счет колебательных движений подпружиненного запорного элемента (клапана конусного), см. фиг. 3. Гидродинамический клапан (ГДК) - 5, таким образом, осуществляет раскачку («расхаживание») частиц шлама (кольматанта и т.п. в поровом пространстве с последующим интенсивным выносом их в приемную полость насосно-компрессорных труб (НКТ) - 9.

Клапан гидродинамический - 5 позволяет использовать энергию внутренней полости колонны НКТ более рационально и с большей продуктивностью. Работа клапана гидростатического - 7 (фиг. 2) заключается в открытии (сообщение затрубья с внутренней полостью колонны НКТ - 9) в момент касания (разгрузки) устройства в целом. При этом наклонные под углом 45 градусов проходные каналы обеспечивают более плавное (с меньшим гидравлическим сопротивлением) течение пластового флюида со шламом, песком, кольматантом и т.п.

Для повышения эффективного функционирования устройства в целом муфта дроссельная - 6 комплектуется штуцерами с различными диаметрами проходных каналов.

Использование заявляемого изобретения позволит обеспечить:

- более «глубокую» и качественную очистку призабойной зоны пласта и забоя скважины;

- более эффективную очистку призабойной зоны пласта и забоя скважины за счет регулировки частоты пульсаций давления в широком диапазоне;

- удаление фильтрата бурового раствора вызова притока из пласта (освоение) после бурения скважин без извлечения устройства из скважины.

Устройство простое в изготовлении, надежно в эксплуатации, обеспечивает стабильный положительный эффект.

Устройство депрессионно-волновой очистки скважин опробовано в промысловых условиях и подтвердило свою высокую эффективность.

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли. Устройство включает установленные на колонне насосных труб приемный патрубок в виде пера, клапан обратный тарельчатый, клапан обратный шариковый, фильтр, клапан гидродинамический, муфту дроссельную, клапан гидростатический, клапан сбивной; клапан с принудительным срабатыванием. Клапан гидростатический включает плунжер с перепускными отверстиями и снабжен уплотнительными кольцами, а внутренняя полость его снабжена циркуляционными микроклапанами. Клапан гидродинамический включает корпус, гайку регулировочную, пружину, упор, клапан конусный и патрубок. Корпус нижнего обратного клапана тарельчатого выполнен в виде центратора с максимально допустимыми диаметральными размерами для обсадной колонны конкретной скважины. Повышаются надежность и качество очистки призабойной зоны пласта и забоя скважины с обеспечением работоспособности устройства в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах и регулируемость процесса очистки. 4 ил.

Устройство депрессионно-волновой очистки скважины, включающее установленные на колонне насосных труб приемный патрубок в виде пера, клапан обратный тарельчатый, клапан обратный шариковый, фильтр, клапан гидродинамический, муфту дроссельную, клапан гидростатический, включающий в себя плунжер с перепускными отверстиями, сбивной клапан отличающийся тем, что в верхней части устройства установлен клапан с принудительным срабатыванием, который открывается при упоре устройства в пробку забойную и закрывается при подъеме устройства, кроме того, плунжер клапана гидростатического снабжен уплотнительными кольцами, расположенными выше перепускных отверстий, а перепускные отверстия в нем выполнены под острым углом относительно продольной оси устройства, в сторону обращенной к устью скважины, при этом внутренняя полость клапана гидростатического снабжена сливными микроклапанами, а гидродинамический клапан размещенный над фильтром, состоит из корпуса, гайки регулировочной, упора пружины, пружины, клапана конусного и патрубка и инициирует регулируемые импульсы давления жидкости в широком диапазоне частот, при этом корпус нижнего обратного клапана выполнен в виде центратора с максимально допустимыми диаметральными размерами для обсадной колонны конкретной скважины.