Сваб для очистки и освоения скважины Советский патент 1992 года по МПК E21B37/00 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для воздействия на призабойную зону скважин при свабировании.

Известен сваб для скважин, в котором закрепленные на цилиндрическом корпусе уплотнительные элементы выполнены в виде резиновых манжете проволочным каркасом. Недостатком такой конструкции сваба является быстрый износ манжет за счет трения их в насосно-компрессорных трубах в процессе свабирования.

Время безотказной работы сваба с резиновыми манжетами еще более снижается при подъеме скважин ной жидкости, содержащей мехпримеси. Откачка жидкости сва- бами с резиновыми манжетами оказывается неэффективной и связана с большими простоями скважин

Наиболее близким по технической сущности к предложенному решению является поршень для труб (сваб), содержащий цилиндрический корпус с осевым каналом и поперечными кольцевыми выступами на наружной поверхности, размещенными в кольцевых канавках рабочего органа, выполненного в виде связанных подвижно в радиальном направлении и подпружиненных относительно корпуса уплотнительных элементов, верхнюю и нижнюю поджимные

VI о

ю

ограничительные гайки и перекрыватель осевого канала корпуса.

Недостатком известной конструкции сваба (прототипа) является его низкая надежность работы в условиях загрязненности забоя скважины, при извлечении на поверхность глинистого раствора или жидкости, содержащей мехпримеси. В процес- се свабирования и очистки скважины при ходе сваба вверх, его плашки забиваются грязью, а при повторных ходах мехприме- сей накапливается еще больше. Плашки закупориваются и перестают двигаться в радиальном направлении, не уплотняют кольцевой зазор в трубах. В этом случае после каждого 1-3-х ходов вверх необходима дополнительная операция по промывке сваба после извлечения его из скважины. Как следствие простаивания скважины невозможно создать глубокую депрессию пласта.

Целью изобретения является повышение надежности работы сваба в процессе свабирования за счет самоочищения рабочего органа при ходе сваба вниз. В результате применения самоочищающегося сваба предлагаемой конструкции обеспечивается возможность более эффективной очистки забоя загрязненной скважины. Производительность освоения скважины увеличивается в 1,5-2 раза.

Поставленная цель достигается тем, что в свабе, содержащем корпус с осевым каналом и поперечными кольцевыми выступами на наружной поверхности, размещенными в кольцевых канавках рабочего органа, выполненного в виде связанных подвижно в радиальном направлении и подпружинных относительно корпуса уплотнительных элементов, верхнюю и нижнюю поджимные ограничительные гайки и перекрыватель осевого канала корпуса, между верхней поджимной ограничительной гайкой и верхним торцем рабочего органа выполнен кольцевой зазор, размеры кольцевых канавок рабочего органа по высоте превышают толщину поперечных кольцевых выступов корпуса, рабочий орган установлен с возможностью ограниченного осевого перемещения и расположения поперечных кольцевых выступов корпуса в среднем положении в своих кольцевых канавках в момент взаимодействия своим торцем с верхей поджимной ограничительной гайкой при ходе сваба вниз и с возможностью взаимодействия верхних поверхностей поперечных кольцевых выступов корпуса с верхними поверхностями своих кольцевых канавок при ходе сваба вверх, а перекрыватель осевого канала корпуса размещен в нижней ограничительной гайке. Перекрыватель может быть выполнен в виде обратного клапана или глухой гайки.

Такая конструкция сваба обеспечивает

уплотнительным элементам дополнительную функцию промывочного клапана при ходе сваба вниз. В этом положении образуется перепускные каналы и жидкость свободно перетекает вокруг корпуса сваба,

0 промывая его уплотнительные элементы, т.е. достигается самоочищение сваба во время освоения скважины.

Сопоставительный анализ с прототипом и известными техническими решения5 ми показывает, что предлагаемое устройство отличается наличием между верхней поджимной ограничительной гайкой и верхним торцем рабочего органа кольцевого зазора, превышением по высоте разме0 ров кольцевых канавок толщину поперечных выступов корпуса, а также тем, что рабочий орган установлен с возможностью ограниченного осевого перемещения и расположения поперечных кольцевых вы5 ступов корпуса в среднем положении в своих кольцевых канавках в момент взаимодействия своим торцем с верхней поджимной ограничительной гайкой при ходе сваба вниз и с возможностью взаимодей0 ствия верхних поверхностей поперечных кольцевых выступов корпуса с верхними поверхностями своих кольцевых канавок при ходе сваба вверх, причем перекрыватель осевого канала, выполненный в виде обрат5 ного клапана или глухой пробки, размещен в нижней ограничительной подвижной гайке. В результате взаимодействие рабочего органа с неподвижными элементами при ходе вниз обеспечивается самоочищение сва0 ба.

На чертеже изображен сваб для очистки и освоения скважин.

Он состоит из цилиндрического корпуса 1 с осевым каналом и поперечными кольце5 выми выступами 2 на наружной поверхности, рабочего органа 3, выполненного в виде связанных подвижно в радиальном направлении и подпружиненных относительно корпуса 1 уплотнительных элементов. Рабо0 чий орган 3 снабжен кольцевыми канавками 4, в которых размещаются кольцевые выступы 2. Сваб состоит из пружин 5, поджимающих уплотнительные элементы рабочего органа 3 к стенкам трубной колонны, под5 жимных ограничительных гаек (верхней 6 и нижней 7) и перекрывателя осевого канала корпуса, выполненного в виде обратного клапана 8. Между верхней поджимной ограничительной гайкой б и верхним торцем рабочего органа 3 выполнен кольцевой зазор

.. а между кольцевыми выступами 2 и стенками кольцевых канавок 4 - зазороСл .

Во время подъема сваба уплотнитель- ные элементы рабочего органа 3 под действием собственного веса и за счет трения о стенки трубной колонны смещаются вниз относительно цилиндрического корпуса 1 и садятся на кольцевые выступы 2 (это положение показано на чертеже). В результате этого жидкость, находящаяся в трубной колонне над свабом, не перетекает через него и поднимается вместе со свабом.

При спуске сваба уплотнительные элементы рабочего органа 3 смещаются вверх относительно корпуса 1 до упора верхнего торца органа 3 в верхнюю поджимную ограничительную гайку 6. За счет того, что размеры кольцевых канавок 4 по высоте превышают толщину поперечных кольцевых выступов 2 корпуса 1, и рабочий орган 3 установлен с возможностью ограниченного осевого перемещения и расположения поперечных кольцевых выступов 2 корпуса 1 в среднем положении в своих кольцевых канавках 4 в момент взаимодействия своим торцем с верхней поджимный гайкой 6, при ходе сваба вниз обеспечивается свободный переток скважинной жидкости по кольцевым канавкам 4 между корпусом 1 и рабочим органам 3.

Наиболее рациональным соотношением величин «1 : ач должно быть 2:1, при котором обеспечивается максимальная пропускная способность сваба при ходе вниз, т.е. создаются оптимальные условия промывки и самоочищения сваба.

Предложенная конструкция сваба позволяет использовать в качестве перекры- вателя осевого канала корпуса нижнюю глухую поджимную ограничительную гайку, В этом варианте функцию обратного клапана выполняют кольцевые выступы на наружной поверхности корпуса и кольцевые канавки рабочего органа, которые открываются при ходе сваба вниз и перекрываются при ходе сваба вверх. Вариант конструкции сваба с глухим центральным каналом позволяет увеличить эффективность самоочищения за счет того, что жидкость полностью перетекает вокруг корпуса сваба и упрощает конструкцию сваба - отпадает необходимость в шаровом обратном клапане.

Пример конкретного применения сваба в промысловых условиях. Принимается, что для сваба наружным диаметром 62 мм при величинах кольцевых зазоров а 2 мм и

Q.I 4 мм за одно освоение скважины необходимо сделать 20-30 рейсов. Сравнительные показатели работы свабов известной конструкции (прототип) и предлагаемой конструкции сведены в таблицу.

Формула изобретения

1.Сваб для очистки и освоения скважины, содержащий цилиндрический корпус с осевым каналом и поперечными кольцевыми выступами на наружной поверхности, размещенными в кольцевых канавках рабочего органа, выполненного в виде связанных подвижно в радиальном направлении и подпружиненных относительно корпуса уплотнительных элементов, верхнюю и нижнюю поджимные ограничительные гайки и перекрыватель осевого канала корпуса, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе за счет самоочищения

рабочего органа при ходе сваба вниз, между верхней поджимной ограничительной гайкой и верхним торцом рабочего органа выполнен кольцевой зазор, размеры кольцевых канавок рабочего органа по высоте превышают толщину поперечных кольцевых выступов корпуса, рабочий орган установлен с возможностью ограниченного осевого перемещения и расположения поперечных кольцевых выступов корпуса Lсреднем положении в своих кольцевых ка навках в момент взаимодействия своим вв хним торцом с верхней поджимной ограничительной гайкой при ходе свабз вниз и с возможностью взаимодействия

верхних поверхностей поперечных кольцевых выступов корпуса с верхними поверхностями своих кольцевых канавок при ходе сваба вверх, а перекрыватель осевого канала корпуса размещен в нижней ограничительной поджимной гайке.

2.Сваб по п. 1, отличающийся тем, что перекрыватель выполнен в виде обратного клапана.

3.Сваб по п. 1.отличающийся тем, что перекрыватель выполнен в виде глухой

пробки.

Базовый вариант

Сваб без очистки мехпримесей Показатели надежности : Продолжительность безотказной работы Через каждые 1-3 рейса подъем , промывка, разборка и сборка сваба. Время простоя бригады при круглосуточной 5-6 ч в сутки Недостатки :

За счет простаивания скважины невозможно создать глубокую депрессию на пласт.

Предлагаемая конструкция

Сваб самоочищающийся.

(до функционального отказа). Непрерывная работа сваба в процессе освоения скважины . работе из-за отказа сваба

Преимущества:

Производительность освоения скважины увеличивается в 1,5-2 раза. Обеспечивается возможность очистки забоя загрязненной скважины .

Использование: в нефтяной промышленности. Сущность изобретения: сваб для очистки и освоения скважин содержит цилиндрический корпус с поперечными кольцевыми выступами, размещенными по окружности, радиально подпружиненные уплотнительные элементы с кольцевыми канавками, в которые входят кольцевые выступы корпуса, поджимные гайки - нижняя и верхняя, и обратный клапан. Нижняя поджимная гайка выполнена в виде перекрыва- теля осевого канала, который перекрывается обратным клапаном. Между верхней поджимной гайкой и верхними торцевыми поверхностями уплотнительных элементов выполнены кольцевые зазоры Кольцевые выступы корпуса размещены таким образом, что при ходе сваба вниз они занимают среднее положение в кольцевых канавках уплотнительных элементов, а при подъеме сваба - верхнее положение. Конструкция сваба позволяет использовать в качестве перекрывателя осевого канала нижнюю поджимную гайку, выполненную глухой (без обратного клапана). 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл. сл с