Устройство для очистки скважины Российский патент 2021 года по МПК E21B37/00 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при очистке скважины от забойного шлама и лома (частиц породы), песка, проппанта, мелких металлических и неметаллических предметов.

Известно устройство для очистки скважин, содержащее корпус с присоединительной резьбой на концах, мусоросборник, фильтр тонкой очистки (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации № 2 311 524, МПК E21B 27/00, опубл. 27.11.2007).

Известное устройство содержит два мусоросборника одинаковой конструкции, выполненные в виде воронки и закрепленные к корпусу винтами. Верхний мусоросборник по геометрическим размерам выполнен большим, чем ниже расположенный. Внутри мусоросборников с зазором установлены мусороловители, выполненные по форме аналогично мусоросборникам и прикрепленные к корпусу винтами донной частью вверх. В зоне нижнего мусороловителя внутри корпуса установлено седло обратного клапана с трубчатым фильтром тонкой очистки, установленным с зазором относительно корпуса. В корпусе мусоросборника выполнены фильтрационные отверстия, сообщающие полости мусоросборников, а также отверстия, сообщающие полость корпуса с межтрубным пространством для слива жидкости из мусоросборников, а также из полости корпуса в процессе подъема устройства на поверхность. Наружные поверхности мусоросборников снабжены потоковращателями, выполненными в виде крыльев.

Известное устройство имеет ряд недостатков:

- малый (ограниченный) объём мусороловителя без возможности его увеличения, вследствие чего для полного очищения скважины необходимо несколько раз повторять очистку с поднятием устройства на поверхность для опустошения мусороловителя, в результате происходит увеличение по времени очистки скважины и удорожание процесса;

- отсутствие возможности работать в горизонтальных скважинах так как чашки мусороловителя открыты в верхней части и могут удерживать мусор только в вертикальном положении, так как при наклоне или в горизонтальном положении возможно выпадение захваченного мусора;

- отсутствие возможности производить очистку забоя скважины, так как необходимо осуществлять дополнительные манипуляции в виде возвратно-поступательных движений вниз и вверх по нескольку раз, что приводит к увеличению по времени и удорожанию процесса очистки скважины.

- отсутствие возможности производить очистку непосредственно забоя скважины, так как забор мусора происходит выше нижнего конца устройства;

- отсутствие возможности производить промывку и очистку внутренних стенок скважины;

- отсутствие возможности известным устройством пробить, промыть пробку образованную мусором, песком или другим в скважине.

Кроме того известное устройство предназначено для очистки скважины только от плавающего мусора, что ограничивает возможности его применение и не обеспечивает полную очистку скважины.

Для очистки скважин разного диаметра в известном устройстве необходимо ставить (заменять) чашки мусоросборника соответствующего диаметра, что удорожает очистку скважины.

Известно устройство для очистки скважин от шлама, содержащее корпус с присоединительной резьбой на концах, мусоросборник, фильтр тонкой очистки и центратор (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации № 2 700 382, МПК E21B 37/00, опубл. 16.09.2019).

Известное устройство имеет ряд недостатков:

- малый (ограниченный) объём мусороловителя без возможности его увеличения, вследствие чего для полного очищения скважины необходимо несколько раз повторять очистку с поднятием устройства на поверхность для опустошения мусороловителя, в результате происходит увеличение по времени очистки скважины и удорожание процесса;

- отсутствие возможности работать в горизонтальных скважинах т.к. чашки мусороловителя открыты в верхней части и могут удерживать мусор только в вертикальном положении, так как при наклоне или в горизонтальном положении возможно выпадение захваченного мусора;

- отсутствие возможности осуществить циркуляцию жидкости для улучшения промывки и очистки скважины;

- отсутствие возможности производить очистку непосредственно забоя скважины, так как забор мусора происходит выше нижнего конца устройства;

- отсутствие возможности известным устройством пробить, промыть пробку, образованную мусором, песком или другим в скважине;

Кроме того, известное устройство предназначено для очистки скважины только от плавающего мусора, что ограничивает возможности его применение и не обеспечивает полную очистку скважины.

Для очистки скважин разного диаметра в известном устройстве для очистки скважины необходимо ставить воронку мусоросборника соответствующего диаметра, что удорожает очистку скважины.

Известно устройство для очистки скважин от шлама, содержащее корпус с присоединительной резьбой для крепления корпуса и последующей доставки устройства в скважину, сопло для жидкости, подаваемой с поверхности земли, мусоросборник, фильтр и центраторы (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации № 2 423 601, МПК E21B 37/00, опубл. 10.07.2011).

Известное устройство по своей технической сущности более близко к заявляемому устройству, и может быть принято в качестве прототипа.

Недостатком известного устройства является невозможность очистки непосредственно забоя скважины, так как забор мусора происходит значительно выше нижнего конца устройства.

Известным устройством невозможно пробить, промыть пробку, образованную мусором, песком и др. в скважине, так как устройство заканчивается глухой пробкой, а выход и забор жидкости происходит выше нижнего конца устройства.

Известное устройство не позволяет засасывать мусор размером большим диаметра радиальных отверстий, выполненных в стенке корпуса устройства.

Технической задачей и результатом предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.

Технический результат достигается тем, что устройство для очистки скважины содержит корпус с присоединительной резьбой для крепления на колонне технологических труб или колонне насосно-компрессорных труб или колонне гибких насосно-компрессорных труб и доставки устройства в скважину, приспособление для подачи жидкости, поступающей с поверхности земли, мусоросборник, фильтр для очистки жидкости и центраторы, обеспечивающие ориентацию устройства в поперечном положении относительно стенки скважины, при этом приспособление для подачи жидкости поступающей с поверхности земли выполнено в виде эжектора, снабженного сменными соплами и штуцерами, обеспечивающими различные рабочие сочетания расхода и давления потока проходящей через корпус устройства рабочей жидкости, эжектор установлен над секцией фильтров, предотвращающей попадание в эжектор забойного шлама и лома и соединенной с накопителем, который посредством клапана соединен с наконечником, выполненным со скосом для разрушения песочных или мусорных пробок в скважине, при этом секция фильтров выполнена сборной, состоящей из сетчатого фильтра тонкой очистки, фильтра грубой очистки и магнитного фильтра, обеспечивающего задерживание стального лома, накопитель выполнен в виде нескольких патрубков, соосно свинченных между собой с возможностью увеличения объёма, а клапан снабжен рабочими элементами, обеспечивающими прохождение потока рабочей жидкости со шламом только в одном направлении снизу вверх. Рабочими элементы могут быть выполнены в виде лепестков, створок или шариков.

Устройство для очистки скважины иллюстрировано чертежами, где: на фиг. 1 изображен общий вид устройства; на фиг. 2 – продольное сечение устройства; на фиг. 3 – схема циркуляции рабочей жидкости.

Устройство для очистки скважины имеет секционный корпус, который состоит из эжектора 1, секции фильтров 2, накопителя 3, клапана 4, центраторов верхнего 5 и 6 нижнего, наконечника 7.

Устройство в целом обеспечивает поступление рабочей жидкости в скважину с поверхности земли в межтрубное пространство (между наружной стенкой корпуса и стенкой скважины) и всасывание рабочей жидкости внутрь через наконечник 7 (нижний конец) с выходом рабочей жидкости через секцию фильтров 2.

Приспособление для подачи жидкости выполнено в виде эжектора 1, расположенного над секцией фильтров 2, и содержит сопла 8 и штуцеры 9, выполненные сменными, что позволяет обеспечить настройку устройства на различные рабочие сочетания расхода и давления потока проходящей через устройство рабочей жидкости.

Секция фильтров 2 выполнена сборной и включает сетчатый фильтр 10 тонкой очистки, магнитный фильтр 11 для задерживания стального лома и фильтр 12 грубой очистки. Секция фильтров 2 предотвращает попадание забойного шлама и лома в эжектор 1, втянутых рабочей жидкостью, и удерживает их в накопителе 3, который расположен ниже секции фильтров 2, пропускающей через себя только жидкость.

Секция фильтров 2 соединена посредством соединительной муфты 13 с накопителем 3.

Накопитель 3 представляет собой определенное количество патрубков, соосно свинченных между собой для увеличения объёма выносимого шлама, и соединён посредством клапана 4 с нижним центратором 6.

Между накопителем 3 и наконечником 7 расположен клапан 4, обеспечивающий удержание от выпадения из накопителя 3 вниз забойного шлама и лома, втянутого в корпус устройства рабочей жидкостью. Клапан 4 может быть выполнен с различными по типу рабочими элементами 14, например, лепестками, створками или шариком, обеспечивающими прохождение потока рабочей жидкости со шламом только в одном направлении, а именно снизу вверх.

Центраторы 5 и 6, установленные в верхней и нижней части устройства, обеспечивают ориентацию устройства в диаметральном (поперечном) положении в скважине. Центраторы 5 и 6 позволяют корпусу устройства не касаться внутренней поверхности обсадной трубы, обеспечивая более полное удаление с нее шлама при циркуляции жидкости.

Центратор 6 может быть выполнен заодно с наконечником 7.

Верхняя часть устройства содержит присоединительную резьбу 15 для установки (крепления) устройства перед спуском его в скважину посредством резьбового соединения на колонне технологических труб или колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) или колонне гибких насосно-компрессорных труб (ГКНТ).

Заканчивается устройство наконечником со скосом для разрушения песочных или мусорных пробок в скважине.

Устройство для очистки скважины работает следующим образом.

Устройство активируют подачей потока рабочей жидкости через НКТ или ГКНТ, закачиваемой в колонну труб, на которой предварительно посредством присоединительной резьбы 15 закреплено устройство и спущено в скважину.

Когда поток рабочей жидкости, прокачиваемый через НКТ или ГКНТ, выходит под давлением через сопла 8 эжектора 1, в устройстве ниже эжектора 1 создается разряжение, в результате чего, в нижнюю часть устройства втягивается скважинный флюид, содержащий рабочую жидкость вместе с находящимся в скважине забойным шламом и ломом.

Затянутый внутрь корпуса устройства флюид проходит через клапан 4, накопитель 3, и через фильтры 10, 11 и 12, которые не пускают мусор и шлам далее к соплам 8 эжектора 1. Тем самым, мусор остаётся в накопителе 3, а очищенная жидкость вновь поступает в эжектор 1, втягивается в сопла 8 эжектора 1 и выходит из них вместе с основным потоком рабочей жидкости. Затем поток рабочей жидкости вновь рециркулирует вокруг нижней части устройства, проходя через клапанную секцию 4, накопитель 3, втягивается в сопла 8 эжектора 1 и выходит из сопел 8 эжектора 1. После прекращения подачи жидкости и её циркуляции рабочие элементы 14 клапана 4 под действием пружин или под собственным весом закрываются и не дают мусору и шламу выпасть из накопителя 3 (рабочие элементы на чертеже не показаны).

Со скважинным флюидом в устройство втягивается забойный шлам и лом, который попадает в накопитель 3 и накапливается в нём.

После окончания работ по очистке скважины устройство поднимают на поверхность, разбирают и очищают от задержанного в нем шлама и лома, подавая внутрь фильтра 10 и 11 жидкость под давлением, необходимым для его очистки. Металлический мусор из магнитного фильтра 12 удаляют вручную.

Очистку накопителя 3 осуществляют путём его откручивания и извлечения из него шлама и лома.

Устройство производит сбор, накопление и, при подъеме устройства из скважины, вынос забойного шлама и лома.

Преимуществами предлагаемого устройства являются:

- возможность работы устройства без каких-либо манипуляций с колонной труб для его активации;

- возможность работы в скважинах, в том числе с высокой степенью поглощения, за счёт закачиваемой с поверхности жидкости и её принудительной циркуляции;

- снижение вероятности прихвата устройства в скважине (застревании в мусоре в песке) за счет обеспечения постоянной циркуляции рабочей жидкости через устройство при его работе;

- возможность применения устройства с одним наружным диаметром корпуса в скважинах с различным внутренним диаметром ( нет необходимости под каждый размер (диаметр) скважины изготавливать свой типоразмер устройства);

- возможность работы в горизонтальных или вертикальных скважинах за счёт выполнения накопителя мусора закрытым, предотвращающим (исключающим) самопроизвольное выпадение мусора из накопителя;

- возможность регулировки объёма накапливаемого и выносимого шлама габаритами накопителя;

- возможность настройки устройства обеспечить расходом прокачиваемой жидкости различные рабочие режимы;

- возможность использования устройства для очистки непосредственно забоя скважины, за счет постоянной циркуляции жидкости, поступающей из форсунок вниз, размывающих мусорную или песчаную пробку и дополнительно очищающих стенки скважины, и засасываемой нижним концом устройства вместе с мусором и грязью со стенок.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при очистке скважины от забойного шлама и лома, проппанта, мелких металлических и неметаллических предметов. Устройство содержит корпус с присоединительной резьбой для крепления на колонне технологических труб, или колонне насосно-компрессорных труб, или колонне гибких насосно-компрессорных труб и доставки устройства в скважину, мусоросборник, центраторы, приспособление для подачи жидкости, поступающей с поверхности земли, в виде эжектора, снабженного сменными соплами и штуцерами, обеспечивающими различные рабочие сочетания расхода и давления потока проходящей через корпус устройства рабочей жидкости. Эжектор установлен над секцией фильтров, соединенной с накопителем, который посредством клапана соединен с наконечником, выполненным со скосом для разрушения песочных или мусорных пробок в скважине. Секция фильтров выполнена сборной из сетчатого фильтра тонкой очистки, фильтра грубой очистки и магнитного фильтра. Накопитель выполнен в виде нескольких патрубков, соосно свинченных между собой с возможностью увеличения объёма. Клапан снабжен рабочими элементами, обеспечивающими прохождение потока рабочей жидкости со шламом только в одном направлении снизу вверх. Обеспечивается возможность очистки скважины с высокой степенью поглощения, снижается вероятность прихвата устройства, обеспечивается применение устройства в скважинах с различным внутренним диаметром, обеспечивается возможность регулировки объема накопителя мусора и настройки рабочих режимов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для очистки скважины, содержащее корпус с присоединительной резьбой для крепления на колонне технологических труб, или колонне насосно-компрессорных труб, или колонне гибких насосно-компрессорных труб и доставки устройства в скважину, приспособление для подачи жидкости, поступающей с поверхности земли, мусоросборник, фильтр для очистки жидкости и центраторы, обеспечивающие ориентацию устройства в поперечном положении относительно стенки скважины, отличающееся тем, что приспособление для подачи жидкости, поступающей с поверхности земли, выполнено в виде эжектора, снабженного сменными соплами и штуцерами, обеспечивающими различные рабочие сочетания расхода и давления потока проходящей через корпус устройства рабочей жидкости, эжектор установлен над секцией фильтров, предотвращающей попадание в эжектор забойного шлама и лома и соединенной с накопителем, который посредством клапана соединен с наконечником, выполненным со скосом для разрушения песочных или мусорных пробок в скважине, при этом секция фильтров выполнена сборной, состоящей из сетчатого фильтра тонкой очистки, фильтра грубой очистки и магнитного фильтра, обеспечивающего задерживание стального лома, накопитель выполнен в виде нескольких патрубков, соосно свинченных между собой с возможностью увеличения объёма, а клапан снабжен рабочими элементами, обеспечивающими прохождение потока рабочей жидкости со шламом только в одном направлении снизу вверх.

2. Устройство для очистки скважины, отличающееся тем, что рабочие элементы могут быть выполнены в виде лепестков, створок или шариков.