СПОСОБ ОЧИСТКИ ЗАБОЯ СКВАЖИНЫ Российский патент 2018 года по МПК E21B37/00 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и применяется для нормализации забоя при капитальном и текущем ремонте скважины, в частности, при спущенном забойном двигателе. Способ относится к внутрискважинным работам, где требуется или высоковероятно проведение операций с забойным двигателем, например, для рыхления и удаления проппантных корок, разбуривания цементных мостов, нормализации забоя скважины, фрезерования колонны и т.п. [E21B 21/00].

Из уровня техники известен СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЦИРКУЛЯЦИИ В НЕФТЕГАЗОДОБЫВАЮЩЕЙ СКВАЖИНЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ [патент РФ на изобретение №2010944], включающий спуск в скважину на колонне труб гидромеханического очистителя, гидромониторное воздействие на пробку прямым потоком промывочной жидкости, прокачиваемой по колонне труб через гидромеханический очиститель, продвижение последнего по мере размыва пробки, механическое снятие отложений со стенок скважины вращением скребковых элементов гидромеханического очистителя и удаление из скважины продуктов разрушения восходящим потоком промывочной жидкости, отличающийся тем, что вращение скребковых элементов гидромеханического очистителя для механического снятия со стенок скважины отложений осуществляют восходящим потоком промывочной жидкости, а процесс механического снятия со стенок скважины отложений осуществляют как в процессе спуска в скважину гидромеханического очистителя, так и в процессе его подъема из скважины.

Недостатком аналога является отсутствие механического вращательного воздействия на вещество при очистке забоя, что снижает эффективность работ по нормализации скважины и ведет к увеличению времени выполнения ремонтных работ.

Наиболее близким по технической сущности является УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОМЫВКИ ЗАБОЯ СКВАЖИНЫ [патент РФ на изобретение №2271433], содержащее цилиндрический корпус с полостью и клапаном, имеющий возможность присоединения к трубной колонне, при этом в корпусе выполнены торцевые и радиальные гидромониторные каналы для гидравлического сообщения указанной полости с затрубным пространством, расположенные под углом к оси корпуса, отличающееся тем, что клапан выполнен в виде шторки, шарнирно связанной с упорным кольцом, герметично закрепленным внутри корпуса устройства, и имеющей возможность плотного ее прижатия к упорному кольцу при нагнетании промывочной жидкости в трубную колонну и ее открытия при нагнетании промывочной жидкости в затрубное пространство, при этом в шторке выполнены гидромониторные каналы.

Недостатком прототипа является большое требуемое количество смены циклов прямой и обратной циркуляции для разрушения корок, которое влечет повышенный расход жидкости и увеличение длительности времени выполнения работ по нормализации скважины.

Техническим результатом изобретения является сокращение требуемого количества смены циклов технологических операций для очистки забоя скважины, а также сокращение общего времени проведения ремонтных работ на скважине и минимизация потребления технологической жидкости.

Указанный технический результат изобретения достигается за счет того, что способ очистки забоя скважины, характеризующийся тем, что насосом создают поток жидкости через трубную колонну в забой скважины, механически разрушают барьер в забое и создают обратную циркуляцию жидкости из забоя скважины по трубе трубной колонны к устью скважины, отличающийся тем, что насосом создают поток флюида через трубную колонну, верхний переводник, проходные отверстия в двигательной секции, средней переводной, шпиндельной и нижней переводной секциях винтового забойного двигателя в забой скважины, затем подключают насос к затрубному кольцевому пространству и осуществляют обратную циркуляцию жидкости из забоя скважины, с которой вымывают удаляемое вещество, после чего в трубную колонну вводят блокирующий элемент и включают насос, причем блокирующий элемент с потоком жидкости доставляют до двигательной секции винтового забойного двигателя, который перекрывает проходное отверстие в роторе, при этом поток жидкости направляют между винтовой поверхностью ротора и винтовой поверхностью эластомерной вставки статора, между средним переводником и его корпусом, далее через проходное отверстие в шпинделе, при этом активируют двигательную секцию винтового забойного двигателя и передают вращательный момент от ротора через переводник, шпиндель и нижний переводник к долоту, разрушая корку, после чего повторно подключают насос к затрубному кольцевому пространству и осуществляют обратную циркуляцию, при этом блокирующий элемент вместе с жидкостью и удаляемым веществом выводят из проходного отверстия в роторе и через верхний переводник и трубную колонну доставляют к устью скважины и извлекают.

В частности, через трубную колонну создают поток жидкости.

В частности, через трубную колонну создают поток химических реагентов.

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 представлена двигательная секция в разрезе винтового забойного двигателя.

На фиг. 2 представлена шпиндельная секция в разрезе винтового забойного двигателя.

На фиг. 3 представлена двигательная секция с визуальным отображением направления потока жидкости при прямой циркуляции без вращения ротора и шпинделя.

На фиг. 4 представлена шпиндельная секция с визуальным отображением направления потока жидкости при прямой циркуляции без вращения ротора и шпинделя.

На фиг. 5 представлена двигательная секция с визуальным отображением направления потока жидкости при создании вращения ротора и шпинделя.

На фиг. 6 представлена шпиндельная секция с визуальным отображением направления потока жидкости при создании вращения ротора и шпинделя.

На фиг. 7 представлена шпиндельная секция с визуальным отображением направления потока жидкости при обратной циркуляции.

На фиг. 8 представлена двигательная секция с визуальным отображением направления потока жидкости и блокирующего элемента при обратной циркуляции.

На фигурах обозначено: 1 - верхний переводник, 2 - внутренняя коническая резьба, 3 -отверстие, 4 - резьбовое соединение, 5 - статор, 6 - эластомерная вставка, 7 - ротор, 8 -проходное отверстие, 9 - посадочное седло, 10 - сквозное отверстие, 11 - блокирующий элемент, 12 - разъемное соединение, 13 - средний переводник с отверстием 14, 15 - цилиндрическая деталь, 16 - коническое резьбовое соединение, 17 - шпиндель, 18 и 19 - цилиндрические корпусы, 20 - цилиндрическая заглушка, 21 - проходное отверстие цилиндрической детали 15, 22 - сквозные продольные каналы, 23 - выступ, 24 - осевые подшипники, 25 - радиальные подшипники, 26 - нижний переводник, 27 - проходное отверстие в шпинделе 17, 28 - проходное отверстие в нижнем переводнике 26.

Осуществление изобретения.

Способ очистки забоя скважины от проппанта и проппантовых корок реализуется работой винтового забойного двигателя, который содержит верхний переводник 1 с конической внутренней резьбой 2 и сквозным отверстием 3, который резьбовым соединением 4 соединен со статором 5, внутри которого закреплена эластомерная вставка 6 с винтовой поверхностью, которая находится в зацеплении с внешней винтовой поверхностью ротора 7. В роторе 7 выполнено проходное отверстие 8, в котором расположено посадочное седло 9. Посадочное седло 9 выполнено в виде кольца по внешнему контуру. При этом внутренний контур - проходное отверстие может быть любой формы, которое позволит не допускать перетоков при посадке блокирующего элемента. Посадочное седло 9 имеет сквозное отверстие 10, размеры которого соответствуют размеру блокирующего элемента 11. С другой стороны ротора 7 относительно посадочного седла 9 выполнено разъемное соединение 12 со средним переводником 13, который выполнен в виде цилиндра с отверстием 14. С другой стороны, переводник 13 разъемным соединением 12 соединен с цилиндрической деталью 15, которая разъемным соединением 16 сообщается со шпинделем 17, при этом статор 5 разъемными соединениями 4 последовательно соединен с цилиндрическим корпусом 18 переводника 13, с цилиндрическим корпусом 19 шпинделя 17 и с цилиндрической заглушкой 20.

Наружный диаметр и диаметр проходного отверстия 21 в цилиндрической детали 15 с одной стороны может соответствовать наружному диаметру и диаметру отверстия 14 переводника 13, а может и отличаться от него.

В средней части на поверхности детали 15 выполнены сквозные продольные каналы 22 и выступ 23, диаметр которого может соответствовать внутреннему диаметру корпуса 18 или отличается от него. Между шпинделем 17 и корпусом 19 при необходимости (но не обязательно) могут быть расположены осевые подшипники 24, а также радиальные подшипники 25. С другой стороны, относительно детали 15 шпиндель 17 разъемным соединением 16 связан с нижним переводником 26, при этом проходное отверстие 27 в шпинделе 17 сообщается с проходным отверстием 28 в нижнем переводнике 26.

Статор 5 с эластомерной вставкой 6 и ротором 7 образуют двигательную секцию.

Переводник 13 с цилиндрическим корпусом 18 образуют переводную секцию.

Цилиндрическая деталь 15, шпиндель 16, осевые 24 и радиальные 25 подшипники, а также корпус 19 с заглушкой 20 образуют шпиндельную секцию.

Верхний переводник 1 предназначен для соединения с нижней оконечностью системы труб скважины.

Блокирующий элемент 11 в общем случае выполнен виде шара из плотного материала, диаметр которого больше диаметра отверстия 10.

Переводник 13 предназначен для передачи крутящего момента от ротора 7 к цилиндрической детали 15 и шпинделю 17, при этом для эквивалентных вариантов реализации настоящего способа передача крутящего момента может быть также выполнена напрямую от ротора 7 к шпинделю 17 посредством разъемного соединения 12 без применения переводника 13 и цилиндрической детали 15.

Осевые 25 и радиальные 26 подшипники служат для восприятия осевых и радиальных нагрузок шпинделя 17.

Нижний переводник 26 предназначен для соединения шпинделя 17 с долотом, фрезой или другим технологическим инструментом.

Исходное положение для осуществления настоящего изобретения характеризуется нахождением в месте забоя скважины винтового забойного двигателя, к нижнему переводнику 26 которого присоединено долото (на чертежах не указано), а к верхнему переводнику 1 которого присоединена трубная колонна (на чертежах не указана), которая выведена к устью скважины.

Способ очистки забоя скважины реализуется следующим образом.

Чтобы вымыть проппант, целесообразнее сначала осуществлять обратную промывку, а только потом, если дошли до корки (которую, например, невозможно разрушить без вращательного воздействия), загонять блокирующий элемент в седло, и прямой циркуляцией приводить в действие забойный двигатель. После разрушения корки можно снова переходить на обратную циркуляцию.

Для чего подключают насос к затрубному кольцевому пространству и осуществляют обратную циркуляцию жидкости из забоя скважины, при этом жидкость последовательно проходит через проходные отверстия 28, 27, 21, 14, 8 и 3 и вымывает из забоя скважины мусор, грязь, проппант до проппантовой корки.

Насосом (не указан) создают поток флюида через трубную колонну, отверстие 3 в верхнем переводнике 2, отверстие 10 в посадочном седле 9, отверстие 8 в роторе 7, отверстие 14 среднем переводнике 13, отверстие 21 в цилиндрической детали 15, отверстие 27 в шпинделе 17 и отверстие 28 в нижнем переводнике в забой скважины (см. Фиг. 3 и 4). При этом в качестве флюида могут использовать жидкости, буровой раствор или химические реагенты.

После чего в трубную колонну вводят блокирующий элемент 11 и возобновляют нагнетать жидкость в забой скважины, при этом блокирующий элемент 11 с потоком жидкости доставляют до двигательной секции винтового забойного двигателя, который доходит до посадочного седла 9 и перекрывает отверстие 10, при этом поток жидкости направляют между винтовой поверхностью ротора 7 и винтовой поверхностью эластомерной вставки 6 статора 5, между средним переводником 13 и его корпусом 18, далее через продольные каналы 22 в цилиндрической детали 15 и проходное отверстие 27 в шпинделе 17 (см. Фиг. 5 и 6), при этом активируют двигательную секцию винтового забойного двигателя и передают вращательный момент от ротора 7 через средний переводник 13, цилиндрическую деталь 15, шпиндель 17 и нижний переводник 26 к долоту, которое рыхлит и удаляет проппантные корки, разбуривает цементные мосты, нормализуя забой скважины, фрезерует колонны и обеспечивает иные формы очистки. После чего повторно подключают насос к затрубному кольцевому пространству и осуществляют обратную циркуляцию (см. Фиг. 7 и 8), при этом блокирующий элемент 11 вместе с жидкостью выводят из проходного отверстия 8 в роторе 7 и через отверстие 3 в верхнем переводнике 1 и трубную колонну доставляют к устью скважины и извлекают из системы.

Технический результат изобретения - сокращение требуемого количества смены циклов технологических операций для очистки забоя скважины достигается за счет того, что реализация настоящего изобретения в виде винтового забойного двигателя обеспечивают закачку жидкости в забой скважины, обратную циркуляцию жидкости из забоя скважины для вымывания удаляемого из забоя вещества, а также активацию винтового забойного двигателя при рыхлении и удалении проппантных корок, разбуривания цементных мостов, нормализации забоя скважины, фрезерования колонны и иных форм очистки с последующей возможностью осуществления обратной циркуляции жидкости с удаляемым веществом из забоя скважины.

Долото, фреза или другая технологическая оснастка винтового забойного двигателя с высокой эффективностью рыхлят и удаляют проппантные корки, разбуривают цементные мосты, нормализуют забой скважины, фрезеруют колонны и обеспечивают иные формы вычищения мусора из забоя.

Технический результат изобретения - сокращение общего времени проведения ремонтных работ на скважине, а также минимизация потребления технологической жидкости достигается за счет обеспечения возможности попеременного выполнения технологических операций рыхления и удаления проппантных корок, разбуривания цементных мостов, нормализации забоя скважины, фрезерования колонны долотом винтового забойного двигателя с одновременной закачкой жидкости в забой скважины и с последующей скоростной обратной циркуляцией жидкости с удаляемым мусором из забоя скважины.

Применение винтового забойного двигателя обеспечивает нормализацию забоя скважины за максимально короткий промежуток времени с минимально необходимым количеством технологической жидкости.

В 2013 г. заявитель изготовил макет винтового забойного двигателя опытная эксплуатация которого подтвердила достижение заявленного технического результата.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и применяется для нормализации забоя при капитальном и текущем ремонте скважины, в частности при спущенном забойном двигателе. При осуществлении способа насосом создают поток жидкости через трубную колонну, верхний переводник, проходные отверстия в двигательной секции, средней переводной, шпиндельной и нижней переводной секциях винтового забойного двигателя в забой скважины, затем подключают насос к затрубному кольцевому пространству и осуществляют обратную циркуляцию жидкости из забоя скважины, с которой вымывают удаляемое вещество, после чего в трубную колонну вводят блокирующий элемент и включают насос, причем блокирующий элемент с потоком жидкости доставляют до двигательной секции винтового забойного двигателя, который перекрывает проходное отверстие в роторе. При этом поток жидкости направляют между винтовой поверхностью ротора и винтовой поверхностью эластомерной вставки статора, между средним переводником и его корпусом, далее через проходное отверстие в шпинделе, при этом активируют двигательную секцию винтового забойного двигателя и передают вращательный момент от ротора через переводник, шпиндель и нижний переводник к долоту, разрушая корку, после чего повторно подключают насос к затрубному кольцевому пространству и осуществляют обратную циркуляцию. Блокирующий элемент вместе с жидкостью и удаляемым веществом выводят из проходного отверстия в роторе и через верхний переводник и трубную колонну доставляют к устью скважины и извлекают. Сокращается требуемое количество смены циклов технологических операций для очистки забоя скважины и общее время проведения ремонтных работ на скважине, минимизируется потребление технологической жидкости. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ очистки забоя скважины, характеризующийся тем, что насосом создают поток флюида через трубную колонну в забой скважины, механически разрушают барьер в забое и создают обратную циркуляцию жидкости из забоя скважины по трубе трубной колонны к устью скважины, отличающийся тем, что насосом создают поток флюида через трубную колонну, верхний переводник, проходные отверстия в двигательной секции, средней переводной, шпиндельной и нижней переводной секциях винтового забойного двигателя в забой скважины, затем подключают насос к затрубному кольцевому пространству и осуществляют обратную циркуляцию жидкости из забоя скважины, с которой вымывают удаляемое вещество, после чего в трубную колонну вводят блокирующий элемент и включают насос, причем блокирующий элемент с потоком жидкости доставляют до двигательной секции винтового забойного двигателя, который перекрывает проходное отверстие в роторе, при этом поток жидкости направляют между винтовой поверхностью ротора и винтовой поверхностью эластомерной вставки статора, между средним переводником и его корпусом, далее через проходное отверстие в шпинделе, при этом активируют двигательную секцию винтового забойного двигателя и передают вращательный момент от ротора через переводник, шпиндель и нижний переводник к долоту, разрушая корку, после чего повторно подключают насос к затрубному кольцевому пространству и осуществляют обратную циркуляцию, при этом блокирующий элемент вместе с жидкостью и удаляемым веществом выводят из проходного отверстия в роторе и через верхний переводник и трубную колонну доставляют к устью скважины и извлекают.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что через трубную колонну создают поток жидкости.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что через трубную колонну создают поток химических реагентов.