ИНСТРУМЕНТ ПРОМЫВКИ Российский патент 2020 года по МПК E21B37/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Предлагаемое изобретение относится к нефтегазовой отрасли. В частности, к инструменту для помывки скважины от шлама и отложений на внутренних поверхностях колонны кондуктора, подвески обсадной колонны, а также пространства между подвеской обсадной колонны и колонной кондуктора.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Из уровня техники известен скважинный чистящий инструмент согласно патенту RU 2655278, опубл. 24.05.2018, МПК Е21В 37/02. Известный инструмент предназначен для удаления остатка или осадка твердых частиц с внутренней поверхности обсадной колонны или хвостовика. Устройство согласно RU 2655278 содержит корпус инструмента, имеющий канал и стенку, по меньшей мере одно впускное отверстие в стенке корпуса инструмента, по меньшей мере одно впускное отверстие, выполненное в стенке корпуса инструмента, причем указанное впускное отверстие с каналом с возможностью передачи текучей среды. Инструмент также содержит элемент для удаления твердых частиц, соединенный с корпусом инструмента и выполненный с возможностью отделения твердых частиц от внутренней поверхности обсадной колонны или хвостовика. Инструмент также содержит секцию очистки текучей среды, содержащую камеру, фильтр, расположенный внутри камеры и выполненный с возможностью разделения твердых частиц и текучей среды, и насос, соединенный с возможностью передачи текучей среды с отделенными твердыми частицами через впускное отверстие в камеру.

Недостатками инструмента, известного из RU 2655278 являются сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей, а также то, что очистка происходит механически и приводит к повреждению внутренней поверхности колонны.

Кроме того, из уровня техники также известна полезная модель RU 52912, опубл. 27.04.2006, Е21В 37/00, раскрывающая устройство для обработки стенок скважины, включающее цилиндрический полый корпус с выполненными на разной высоте радиальными отверстиями, внутри которых размещены гидромониторные насадки, установленные на корпусе калибрующие лопасти и упругие очистные элементы, причем в верхней части корпуса установлена насадка под углом 45° к его оси, а в нижней части установлены две насадки под углом 60° относительно друг друга.

Устройство, известное из источника RU 52912, предназначено для обработки стенок скважины предназначено для кольматации проницаемых стенок ствола скважины. Несмотря на то, что в этом техническом решении используются каналы, расположенные под углом друг относительно друга и проходящие - один в направлении вверх, а другой в направлении вниз, это техническое решение направлено на решение другой задачи и при этом использованы иные жидкости, в частности буровой раствор, имеющий высокую вязкость и плотность. Следовательно, при истечении бурового раствора из наклонных каналов будут созданы гидродинамические условия, принципиально отличающиеся от тех, что обеспечиваются в рамках

Общими признаками является расположение отверстий в цилиндрическом корпусе устройства, часть из которых расположена радиально относительно продольной оси цилиндрического корпуса, а другая часть расположена под углом.

Проблема уровня техники заключается в том, что пространство между подвеской обсадной колонны и колонной кондуктора, предназначенное для установки затрубного уплотнения, имеет относительно узкую кольцевую конфигурацию, что затрудняет промывание этой области.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является улучшение промывки пространства между колонной кондуктора и подвеской обсадной колонны, в которую устанавливают затрубное уплотнение, с обеспечением упрощения конструкции инструмента.

Поставленная задача решается благодаря тому, что инструмент промывки внутренних поверхностей колонны кондуктора и подвески обсадной колонны и пространства между ними содержит: корпус, в котором выполнены центральная полость, каналы с установленными в них форсунками, сообщающиеся с продольной центральной полостью и включающие: меньшей мере одну группу радиальных промывочных каналов, проходящих радиально в корпусе перпендикулярно его продольной оси и расположенных на одном уровне относительно продольной оси корпуса; меньшей мере две группы наклонных промывочных каналов, включающих первые промывочные каналы и вторые промывочные каналы, проходящие под углом относительно продольной оси корпуса и расположенных ниже групп радиальных промывочных каналов, причем первых наклонных промывочных каналов расположена под углом β=60°-90° относительно группы вторых наклонных промывочных каналов.

Предпочтительно, в инструменте промывки первые наклонные промывочные каналы проходят под углом α=45°-60° относительно продольной оси корпуса и направлены вверх.

Предпочтительно, в инструменте промывки вторые наклонные промывочные каналы проходят под углом γ=105°-150° относительно продольной оси корпуса и направлены вниз.

Техническим результатом является повышение эффективности промывки, включающее как улучшение промывки пространства, куда устанавливают затрубное уплотнение, так и ускорение промывки за счет уменьшения количества операций по промывке, а также упрощение конструкции инструмента промывки. Более конкретно, расположение наклонных промывочных каналов в нижней части корпуса инструмента и их взаимное расположение позволяет увеличить интенсивность потока отработанной рабочей жидкости с частицами шлама за счет направленной промывки. Вторая группа наклонных каналов за счет создания зоны пониженного давления рабочей жидкости обеспечивает дополнительную интенсификацию потока жидкости, вымываемой из пространства, где установлено затрубное уплотнение.

В контексте настоящего описания слова «верхний», «нижний», «первый», «второй» и т.д. используются в виде прилагательных исключительно для того, чтобы отличать существительные, к которым они относятся, друг от друга, а не для целей описания какой-либо конкретной связи между этими существительными.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для лучшего понимания настоящего изобретения, а также других его аспектов и характеристик описание приведено со ссылками на прилагаемые чертежи, где:

на Фиг. 1 схематично изображено продольное сечение предлагаемого инструмента промывки, расположенного в колонне кондуктора;

на Фиг. 2 представлен внешний вид предлагаемого инструмента промывки;

на Фиг. 3 изображен предлагаемый инструмент для промывки в продольном разрезе;

на Фиг. 4 изображена нижняя часть предлагаемого инструмента для промывки в продольном разрезе.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предлагаемое изобретение представляет собой инструмент 1 промывки скважины от шлама и отложений на внутренних поверхностях колонны 2 кондуктора, подвески 3 обсадной колонны, а также пространства 4 между подвеской 3 обсадной колонны и колонной 2 кондуктора, предназначенного для установки затрубного уплотнения, как изображено на Фиг. 1.

Инструмент 1 промывки содержит цилиндрически корпус 5, в котором выполнена продольная центральная полость 6. В корпусе 5 также выполнено множество промывочных каналов, сообщающихся с продольной центральной полостью 6. Множество промывочных каналов включает радиальные промывочные каналы и наклонные промывочные каналы.

Согласно рассматриваемому неограничивающему варианту осуществления инструмент 1 содержит несколько групп радиальных промывочных каналов 7, проходящих радиально в корпусе 5 перпендикулярно его продольной оси. Каждая группа радиальных промывочных каналов 7 расположена на одном уровне относительно продольной оси корпуса 5 так, что каждый последующий уровень расположен ниже самого верхнего уровня (на чертежах не представлены номера позиций для уровней). Таким образом, группы радиальных промывочных каналов 7 расположены на расстоянии друг относительно друга вдоль продольной оси корпуса 5 инструмента 1.

Группы радиальных промывочных каналов 7 расположены по существу в верхней и средней части инструмента 1. Радиальные промывочные каналы также обозначены изнутри инструмента 1 на Фиг. 1 и 3.

Каждая группа радиальных промывочных каналов 7 образует ряд отверстий 8, расположенных по линии окружности внешней поверхности корпуса 5. На внешней поверхности корпуса 5 видно, что ряд отверстий 8, образованный одной группой радиальных промывочных каналов 7, смещен относительно соседнего ряда отверстий 8, образованного соседней группой радиальных промывочных каналов 7 (см. Фиг. 2). Таким образом, согласно рассматриваемому неограничивающему варианту осуществления отверстия 8, образованные радиальными каналами 7 на наружной поверхности инструмента 1 промывки, расположены в шахматном порядке, как это проиллюстрировано на Фиг. 2 и Фиг. 3.

Согласно рассматриваемому неограничивающему варианту осуществления изобретения инструмент 1 также содержит группу первых наклонных промывочных каналов 9 и группу вторых наклонных промывочных каналов 10, расположенные ниже всех радиальных промывочных каналов. Первые наклонные промывочные каналы 9 наклонены под углом а=45° относительно продольной оси корпуса 5 (см. Фиг. 4). Следует отметить, что первые наклонные промывочные каналы 9 направлены вверх.

В других вариантах осуществления предлагаемого изобретения первые наклонные промывочные каналы 9 могут быть расположены под любым углом а относительно продольной оси корпуса 5 в диапазоне 45°-60°.

Одним из необходимых условий достижения технического результата является как расположение первых и вторых наклонных промывочных каналов 9, 10 ниже радиальных промывочных каналов 7, так и разнонаправленность первых наклонных промывочных каналов 9 и вторых наклонных промывочных каналов 10. Согласно рассматриваемому неограничивающему варианту осуществления изобретения группа первых наклонных каналов 9 проходит под углом β=90° относительно группы вторых каналов 10. При этом группа вторых наклонных промывочных каналов 10 проходит под тупым углом γ=135° относительно продольной оси корпуса 5. Следует отметить, что вторые наклонные промывочные каналы 10 направлены вниз.

Группа первых наклонных промывочных каналов 9 расположена на первом уровне относительно продольной оси корпуса 5, а группа вторых наклонных каналов расположена на втором уровне относительно продольной оси корпуса 5, причем второй уровень находится ниже первого уровня.

В каждом из радиальных и наклонных гидравлических каналов установлены форсунки 11.

Каждая группа наклонных промывочных каналов образует ряд отверстий 12, расположенных по линии окружности внешней поверхности корпуса 5.

Таким образом, согласно рассматриваемому неограничивающему варианту осуществления отверстия 12, образованные радиальными каналами 7 на наружной поверхности инструмента 1 промывки, расположены с образованием не только ряда вдоль окружности внешней поверхности корпуса 5, но также с образованием вертикального ряда вдоль продольной оси корпуса 5 инструмента 1, как это проиллюстрировано на Фиг. 2 и Фиг. 3. В то же время, специалисту в денной области очевидно, что отверстия 12 могут быть расположены шахматном порядке наподобие того, как расположены отверстия 8 радиальных промывочных каналов 7 на внешней поверхности корпуса 5.

В других вариантах осуществления предлагаемого изобретения первые наклонные каналы 9 могут быть расположены под любым углом а относительно продольной оси корпуса 5 в диапазоне 40°-90°. Угол между первыми наклонными каналами 9 и вторыми наклонными каналами 10 может зависеть или не зависеть от того, каким выбран угол а наклона первых наклонных промывочных каналов 9. При расчете углов α, β, γ допустимо отталкиваться от любого из этих углов.

Дополнительно целесообразно ввести острый угол 8 между продольной осью корпуса 5 и вторыми наклонными каналами 10 (см. Фиг. 4).

Следует отметить диапазоны углов а, Р, у: первые наклонные промывочные каналы проходят под углом α=45°-60° относительно продольной оси корпуса и направлены вверх; вторые наклонные промывочные каналы проходят под углом γ=105°-150° относительно продольной оси корпуса и направлены вниз. При выборе углов α, β, γ следует понимать, что угол 5 необязательно должен быть равен углу а.

Следует отметить, что группа первых и группа вторых наклонных промывочных каналов 9, 10 расположены по существу в нижней части инструмента 1, при этом первые наклонные гидравлические каналы 9 направлены вверх относительно корпуса 5 инструмента 1, а вторые гидравлические каналы 10 направлены вниз относительно корпуса инструмента.

Инструмент 1 промывки функционирует следующим образом. Перед началом использования его опускают во внутреннее пространство скважины до уровня на котором необходимо произвести промывку внутренних поверхностей. Во внутреннюю полость 6 инструмента 1 подают рабочую промывочную жидкость под давлением. Рабочая промывочная жидкость через промывочные каналы поступает под давлением в форсунки 11, при прохождении через малые отверстия форсунок 11 скорость истечения рабочей промывочной жидкости увеличивается. Потоки рабочей промывочной жидкости изоражены стрелками на Фиг. 1.

Радиальные промывочные каналы 7 проходят перпендикулярно очищаемой зоне для обеспечения прямой промывки и максимально эффективной очистки внутренних поверхностей колонны 2 кондуктора и подвески 3 обсадной колонны.

Наклонные промывочные каналы 9, 10 расположены под углом к продольной оси корпуса 5 инструмента 1 для обеспечения улучшения промывки пространства 4 между подвеской 3 обсадной колонны и колонной 2 кондуктора, предназначенного для установки затрубного уплотнения.

Вторые наклонные промывочные каналы 10 расположены под углом к продольной оси корпуса 5 и направлены вниз для создания направленной промывки пространства 4 между подвеской 3 обсадной колонны и колонной 2 кондуктора, предназначенного для установки затрубного уплотнения. Поток жидкости, проистекающей под давлением из форсунок 11 вторых наклонных промывочных каналов 10 устремляется в пространство 4, предназначенное для установки затрубного уплотнения, после чего в пространстве 4 создается завихрение потока рабочей промывочной жидкости, затем поток рабочей промывочной жидкости стремится вверх, после чего выходит на поверхность вместе с остатками шлама и отложений (как проиллюстрировано стрелками на Фиг. 1).

Направления потоков рабочей промывочной жидкости обозначены стрелками на Фиг. 1.

Первые наклонные промывочные каналы 9 расположены под углом к продольной оси корпуса 5 и направлены вверх для интенсификации потока вымываемой (отработанной) рабочей промывочной жидкости. При работе наклонных промывочных каналов 9 происходит отток рабочей промывочной жидкости из области, расположенной под ними, таким образом, они служат для усиления потока вымываемой (отработанной) рабочей промывочной жидкости в направлении вверх, т.е. подъема отработанной рабочей промывочной жидкости наверх из пространства 4. Это обеспечено благодаря тому, что при работе каналов 9 создается зона 13 разряжения, в которой давление понижено относительно давления струи, истекающей из вторых промывочных каналов 10. Поскольку жидкость стремиться из области повышенного давления в область более низкого давления, то потоки рабочей промывочной жидкости, проистекающие из вторых наклонных промывочных каналов 10, стремятся в зону 13 разряжения, из которой они по внутренним стенкам колонны 2 кондуктора проходят наверх и выходят из инструмента.

Следует понимать, что предлагаемое изобретение ограничено только объемом формулы изобретения. Модификации и улучшения вышеописанных вариантов осуществления настоящего изобретения без выхода за рамки формулы изобретения очевидны специалистам в данной области техники. Настоящее описание представлено только в качестве примера и не накладывает никаких ограничений на объем охраны предлагаемого изобретения. Таким образом, объем настоящей технологии ограничен только объемом прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к нефтегазовой отрасли, в частности к промывке скважин от шлама и отложений. Инструмент содержит корпус, в котором выполнены центральная полость, каналы с установленными в них форсунками, сообщающиеся с продольной центральной полостью и включающие по меньшей мере одну группу радиальных промывочных каналов, проходящих радиально в корпусе перпендикулярно его продольной оси и расположенных на одном уровне относительно продольной оси корпуса, по меньшей мере две группы наклонных промывочных каналов, включающих первые промывочные каналы и вторые промывочные каналы, проходящие под углом относительно продольной оси корпуса и расположенные ниже групп радиальных промывочных каналов, причем группа первых наклонных промывочных каналов расположена под углом β=60°-90° относительно группы вторых наклонных промывочных каналов. Повышается эффективность промывки, ускоряется процесс промывки, упрощается конструкция. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Инструмент промывки внутренних поверхностей колонны кондуктора и подвески обсадной колонны и пространства между ними, содержащий:

цилиндрический корпус, в котором выполнены

продольная центральная полость,

промывочные каналы с установленными в них форсунками, сообщающиеся с продольной центральной полостью и включающие:

по меньшей мере одну группу радиальных промывочных каналов, проходящих радиально в корпусе перпендикулярно его продольной оси и расположенных на одном уровне относительно продольной оси корпуса;

по меньшей мере две группы наклонных промывочных каналов, включающих первые промывочные каналы и вторые промывочные каналы, проходящие под углом относительно продольной оси корпуса и расположенные ниже групп радиальных промывочных каналов, причем

группа первых наклонных промывочных каналов расположена под углом β=60°-90° относительно группы вторых наклонных промывочных каналов.

2. Инструмент промывки по п. 1, отличающийся тем, что первые наклонные промывочные каналы проходят под углом α=45°-60° относительно продольной оси корпуса и направлены вверх.

3. Инструмент промывки по п. 1, отличающийся тем, что вторые наклонные промывочные каналы проходят под углом γ=105°-150° относительно продольной оси корпуса и направлены вниз.