Устройство для очистки забоя скважин Советский патент 1982 года по МПК E21B43/00 

1

Р1эобретение относится к бурению и эксплуатации водозаборных скважин и скважин вертикального дренажа и предназначено для разглинизации фильтров и очистки скважин от шлама и песчаных пробок. Устройство может также использоваться для разработки водоприемной полости в зафильтровой зоне и под башмаком эксплуатационной колонны труб при сооружении бесфильтровых скважин.

Известно устройство для откачки из скважин жидкости вместе со взвешенными в ней механическими частицами породы, представляющее собой двухрядный воздушный подъемник (эрлифт) с центральной системой подвески воздухопроводных труб в полости водоподъемных, у которого зона активного воздействия (пониженного давления и отбора жидкости) приурочена к торцовому отверстию (башмаку) вод5подъемной колонны 1.

Недостатком известного устройства является значительное увеличение объема

спуско-подъемных операций труб внутренг него ряда, заключаюшегося в полном демонтаже и монтаже всей колонны, при необходимости изменения положения в скважине башмака наружного ряда труб.

Известно также устройство Для очистки скважин, состоящее из колонны труб с герме тизируюшим оголовком для подачи рабочего агента, обязанный с ним корпус с упорной гайкой, размешенный внут10ри корпуса подвижный в осевом направлении внутренний патрубок с радиальными каналами, коаксиально расположенный к нему внешний патрубок и фрезу Г }

15

Недостатком известного устройства при промывке песчаной пробки в условиях низких пластовых давлений является то, что при замене промывочной жидкости на сжатый воздух, с целью понижения

20 забойного давления и исключения вторичной кальматации фильтра, путем одновременного проведения эрлифтной откачки, снижается эффективность размыва песчаной пробки на забое и глинистой корки в эа4лшьтроБой зоне.. При движении сжаго го воздуха через торцовое отверстие или радиальные каналы патрубка такое устрой ство не создает вблизи наконечника заме но выраженной зоны активного воздействия, Цель изобретения обеспечение воз можности одновременного импульсного и механического воздействия на песчаную пробку. Поставленная цель достигается тем, что устройство, состоящее из колонны труб с герметизирующим оголовком для подачи рабочего агента, связанный с ним корпус с упорной гайкой, размещенный внутри корпуса подвижнЬтй в осевом направлении внутренний патрубок с радиальШэ1ми каналами, коаксиально расположенный к нему внешний патрубок и фрезу, снабжено втулкой с конусной выточкой, расположенной на внутреннем патрубке, кониептрично ему, а внешний патрубок ус тановлен с возможностью осевого перемещения относительно внутреннего патруб ка и жестко соединен с втулкой. На фиг. 1 схематично показано устройство; на фиг. 2 - наконечник устройства. Устройство состоит из рабочей колонны труб 1, которая образует с эксплуата ционной колонной небольшой кольцевой зазор, наконечника 2 и герметизирующего оголовка 3 со щтуцерами 4 для подачи сжатого воздуха и воды (фиг. 1). Наконечник 2 (фиг. 2) содержит крепящийся к рабочей колонне труб 1 корпус 5, упорную гайку 6 и муфту 7, уплотни тельный элемент 8, вн тренний патрубок 9, подвижный в осевом направлеНИИ, с упорным кольцом 10 и фрезу 11. На внутреннем патрубке 9 размещена втулка 12, имеющая возможность осевого перемещения, коаксиально расположен ный к внутреннему патрубку и втулке 12 внещний патрубок 13, который соединен с указанной втулкой 12 и внещним патрубком 9 с помощью ребер 14. На внут реннем патрубке 9 выполнешз радиальные каналы 15, сообщающие полость тру бопровода 1 и, соответственно, патрубка 9 с по;1остью Б наконечника и полостью В скважины. Втулка 12 благодаря конусной выточке приобретает функцию гидронасадка. Устройство работает следующим образом. Рабочую колонну труб 1 с наконечником 2 спускают до верхнего яруса фильтра, затем колонну герметизируют оголовком 3 и через щтуцер 4 в трубопровод подают воду до появления ее на устье (промывают верхний интервал скважины). При этом в наконечнике 2 патрубки 9 и 13 вместе с втулкой 12 находятся в Ешжнем положении. Подаваемая с поверхности вода из полости патрубка 9 частично (в зависимости от величины расхода жидкости) поступает через радиальные каналы 15 и конусную выточку золотника в камеру Б и полость скважины В и частично через внутренний патрубок 9 и фрезу 11 - в полость А и межтрубное кольцевое пространство скважины. В этом случае наконечник 2 работает как гидроэлеватор. При этом через внутренний патрубок 9 и радиальные каналы 15 подводится рабочий агент, втулка 12 с конусной выточкой выполняет роль сопла, внутреннее пространство наконечника 2 между патрубками 9 и 13 на интервале втулки 12 и ниже него выполняет роль камеры всасывания А, выше втулки 12 - смесительной камеры Б, и полость В скважиьЕЫ - ропь диффузора. Рабочий агент (жидкость), поступая через каналы 15 в смесительную камеру В, обладает высокой скоростью движения и при смещении с жидкостью, поступающей из камеры А, сообщает ей часть кинетической энергии, в результате чего давление вдоль камеры смешивания В постепенно увеличивается, и кинетическая энергия суммарного потока частично преобразуется в энергию давления. В пространстве В скважины, как в диффузоре, давление продолжает расти, что способствует увеличению перепада .да1зления в межтрубной полости и скорости движения потока по кльцевому пространству вверх. В то же время в камере А и примыкающем снизу пространстве скважины возбуждается зона пониженного давления в результате чего к ней устремляется поток жидкости и пyльпы которые затем движутся через камеры А, Б и В. В условиях низких пластовых давлений для снижения забойного давления и предотвращения вторичной кольматации фильтра через другой щтуцер 4 в заполненную водой колонну труб подают сжатый воздух для аэрации промывочной жидкости, Дальнейшую интенсификацию процесса осуществляют путем уменьшения расхода . воды и увеличения подачи сжатого воздуха. Это приводит к тому, что с определенного момента в трубах понижается уровень жидкости и, соответственно, увеличивается высота столба сжатого воздуха. Вода оттесняется сжатым воздухом до уровня радиальных каналов 15, через которые воздух в виде струек устремляется в камеру Б. Сообщив жидкости в смесительной камере Б кинетическую энергию водовоздушная смесь начинает движение вверх, В этом случае устройство работает как инжекторный подъемник.

При смешении сжатого воздуха с транс портируемой жидкостью плотность смеси в восходящем потоке понижается, а гид- ростатическое давление в затрубном пространстве скважины уменьшается. По мере подъема пузырьков воздуха вверх в результате снижения противодавления объем их быстро возрастает по степенной зависимости, плотность потока уменьщается, а скорость увеличивается. Эти явления характерны для эрлифта, и в этом случае устройство работает как эрлифтно- : инжекторный подъемник,

: Для поинтервального освоения водоносного горизонта трубы 1 последовательно опускают в скважину и, таким образом, обрабатывают все ярусы фильтра. По мере освоения водоносного горизонта и увеличения притока пластовой жидкости объем воды, подаваемой с дневной поверхности, уменьшают с расчетом обеспечения устойчивой работы подъемника без значительных пульсаций,

Для удаления с забоя осадка и песчаной пробки а также для разработки водоприемной полости под башмаком эксплу - атационной колоннь скважину вначале про-мывают и прокачивают в описанной после--, довательности операций,а затем наконечник эрлифтного снаряда плавно сажают на забой.

Внешний патрубок 13 с втулкой 12 и внутренний патрубок 9 последовательно занимают в наконечнике 2 крайнее верхнее положение. При этом радиальные каналы 15 перекрываются Втулкой 12. Прекращение движения сжатого воздуха через каналы 15 ведет к резкому возрастанию давления в полости внутреннего патрубка 9, и жидкость, находящаяся ниже уровня каналов 15, выбрасывается через торцовое отверстие фрезы 11 в полость скважины в направлении забоя. Высокоскоростной импульсный поток жидкости размыва ет осадок, образуя пульпу, отгоняет ее вверк в камрру А и teжтpyбнoe пространство скважины.

Под действием реактивной силы, возникающей при выбросе жидкости, внутренний патрубок 9 удерживается в верхнем положении, тогда кик разгруженный внешний патрубок 13 падает под действием 1.:илы тяжести в формирующуюся лунку рамыва. Втулка 12 при этом открывает радиальные каналы 15, и сжатый воздух устремляется в камеру В, В наконечнике 2 вновь возникает инжекционный эффект, и пульпа отсасывается из камеры А в полость скважины,

В пространстве внутреннего патрубка 9 уровень жидкости вновь поднимается до уровня каналов 15, а патрубок 9 падает вниз и наносит удар по забою. Каналы 15 вновь перекрываются втулкой 12, и процесс повторяется в циклическом режиме.

Использование устройства эртифтного снаряда при эаканчивании скважин бурением и ремонте эксплуатационных скважин составляет годовой экономический э(})фект порядка 7ОО-8ОО тыс, руб. на каждые 1ООО скважин (650 буровых и 35О ремонтных).

Формула изобретения

Устройство для очистки забоя скважин, содержащее колонну труб с герметизирующим оголовком для подачи рабочего агента, связанный с ними корпус с упорной гайкой, размещенный внутри корпуса подвижный в осевом направлении внутренний патрубок с радиальными каналами, аксиально расположенный к нему внешний патрубок и фрезу, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности одновременного импульсного и механического воздействия на песчаную пробку, оно снабжено втудкой с конусной выточкой, расположенной на внутреннем патрубке концентрично ему а внешний патрубок установлен с возможностью осевого перемещения относительно внутреннего патрубка и жестко соединен с втулкой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Суреньяну Я. С, Водяные скважины, М,, Минкоммунхоа, 1961, с. 152156,

2,Лаврушко П, Н. Подземный ремонт скважины, М,, Недра, 1908, п. 28О291 (прототип).

-г