Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОМЫВКИ СКВАЖИН С НИЗКИМ ПЛАСТОВЫМ ДАВЛЕНИЕМ ОТ ПЕСЧАНОЙ ПРОБКИ

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в текущем и капитальном ремонтах скважин, связанных с промывкой скважин с поглощающими пластами от песчаных пробок, осадков грязи, окалины и т.д. при наличии нескольких вскрытых пластов и значительном расстоянии от кровли верхнего пласта до забоя скважины.

Известно устройство для промывки песчаных пробок (авт. св. SU №857428, МПК 7 Е21В 21/00, опубл. в БИ №31 от 23.08.1981 г.), содержащее соединенный через муфту с колонной насосно-компрессорных труб корпус с концентрично размещенным в нем патрубком, образующим с ним кольцевую полость.

Недостатком данного устройства является то, что оно не предотвращает поглощение промывочной жидкости при очистке перфорационных отверстий фильтра от песчаной пробки. Поэтому по мере удаления пробки из забоя и очистки фильтра возрастает интенсивность поглощения пластом промывочной жидкости и в дальнейшем прекращается циркуляция и вынос песчаной пульпы на поверхность. При этом происходит осаждение взвешенных частиц песка и грязи в стволе скважины, что приводит к тяжелым аварийным ситуациям: прихвату труб, длительному простаиванию скважин в капитальном ремонте. Прекращение промывки из-за поглощения жидкости приводит к тому, что скважина остается не очищенной от пробки и вводится в эксплуатацию с малым дебитом, повышенным содержанием механических примесей в добываемой продукции, что ведет к преждевременному выходу из строя насосного оборудования или простаиванию скважины из-за невозможности удаления пробки промывкой.

Известно устройство для промывки песчаных пробок (авт. св. SU №1081334, МПК 7 Е21В 21/00, опубл. в БИ №11 от 23.03.1984 г.), содержащее соединенный через муфту с колонной насосно-компрессорных труб корпус с концентрично размещенным в нем патрубком, образующим с ним кольцевую полость, две эластичные манжеты, установленные в верхней и нижней части корпуса, а соединительная муфта имеет радиальные каналы для сообщения кольцевой полости, образованной корпусом и патрубком, с затрубным пространством.

Недостатками данного устройства являются:

во-первых, в процессе спуска устройства в скважину манжеты находятся в постоянном контакте со стенками скважины, в результате чего возникает трение, которое приводит к постепенному износу манжет в процессе спуска устройства к песчаной пробке, особенно в глубоких скважинах, что приводит к снижению герметичности в процессе промывки песчаной пробки и, как следствие, к увеличению расхода промывочной жидкости в поглощающих скважинах;

во-вторых, в запарафиненных скважинах в процессе спуска ввиду плотного контакта может произойти срыв манжеты, из-за чего снижается эффективность работы устройства.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для очистки скважины от песчаной пробки (патент RU №33600, МПК 7 Е21В 37/00, 21/00, опубл. в БИ №30 от 27.10.2003 г.), содержащее патрубок, концентрично установленный в полом корпусе, на котором установлена самоуплотняющаяся манжета, при этом оно снабжено полой цилиндрической насадкой, соединенной с нижней частью полого корпуса, снабжено установочной втулкой, на которой расположена самоуплотняющаяся манжета, и зажимной гайкой, установленными на наружной поверхности корпуса, кроме того, полый корпус имеет возможность осевого перемещения на определенную длину относительно установочной втулки, что позволяет создать ограниченную нагрузку при прижатии самоуплотняющейся манжеты к стенкам скважины, снабжено наконечником, имеющим продольные пазы на наружной поверхности и установленным в верхней части корпуса, снабжено четырьмя отводами, расположенными радиально в полом корпусе и сообщающими внутреннее пространство заглушенного снизу патрубка с зоной образования песчаной пробки.

Недостатком данного устройства является то, что в процессе очистки скважины от песчаной пробки давление промывочной жидкости над и под самоуплотняющейся манжетой примерно равно, в результате, как только самоуплотняющаяся манжета окажется ниже пласта, имеющего низкое пластовое давление, проходка (вымыв песчаной пробки на устье) прекратится, поскольку подаваемая в межколонное пространство жидкость будет поглощаться пластом, имеющим низкое пластовое давление, при этом песчаная пробка будет удалена из скважины ниже пласта, имеющего низкое пластовое давление, только на высоту полого корпуса устройства, а это сокращает функциональные возможности устройства.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, а именно возможность промывки песчаной пробки в скважине с пластами, имеющими низкое пластовое давление, вне зависимости от высоты песчаной пробки и расстояния от кровли верхнего пласта до забоя скважины.

Техническая задача решается устройством для промывки скважины с низким пластовым давлением от песчаной пробки, содержащим колонну труб, полый корпус, заглушенный патрубок, концентрично установленный в полом корпусе, самоуплотняющуюся манжету с зажимной гайкой, отводы, установочную втулку с центральным каналом, выполненную с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно полого корпуса.

Новым является то, что патрубок заглушен сверху, полый корпус дополнительно оснащен вверху внутри седлом и внизу короткой и длинной осевыми проточками, соединенными снизу радиальной проточкой, причем в верхний конец седла полого корпуса ввернут удлинитель полого корпуса, в верхней части которого снаружи размещена самоуплотняющаяся манжета, а зажимная гайка ввернута в верхний конец удлинителя полого корпуса, причем установочная втулка концентрично вставлена в полый корпус снаружи патрубка и соединена с ним отводами, которые сообщают внутреннее пространство полого корпуса с зоной образования песчаной пробки, при этом установочная втулка сверху жестко соединена с полым концевиком, а снизу - с полым наконечником, герметично вставленным в полый корпус и зафиксированным в транспортом положении срезным элементом с возможностью осевого и вращательного перемещения в рабочем положении, и оснащенным штифтом, который выполнен с возможностью взаимодействия проточками полого корпуса, причем в центральном канале установочной втулки выше патрубка расположен полый стакан с возможностью ограниченного осевого перемещения и герметичного перекрытия центрального канала установочной втулки при взаимодействии с верхней частью патрубка, при этом полый концевик оснащен клапаном, взаимодействующим с седлом полого корпуса при расположении штифта полого наконечника в верхней части длинной радиальной проточки - транспортное положение, а сверху полый концевик соединен подвижно с втулкой, жестко соединенной с колонной труб и оснащенной радиальными каналами, выполненными с возможностью перекрытия полым концевиком при его перемещении вверх.

Новым является также то, что длина удлинителя полого корпуса должна обеспечивать размещение самоуплотняющейся манжеты выше кровли верхнего пласта при любом расположении устройства в скважине.

На фигуре 1 изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе в рабочем положении.

На фигуре 2 изображен разрез А-А предлагаемого устройства.

На фигуре 3 изображена развертка проточек, выполненных на полом корпусе.

Устройство для промывки скважины с низким пластовым давлением от песчаной пробки содержит колонну труб 1 (см. фиг.1), заглушенный сверху патрубок 2, концентрично установленный в полом корпусе 3, самоуплотняющуюся манжету 4 с зажимной гайкой 5, установочную втулку 6 с центральным каналом 7.

Установочная втулка 6 (см. фиг.2) концентрично вставлена в полый корпус 3 снаружи патрубка 2, с которым соединена отводами 8, соединяющими внутреннее пространство 9 полого корпуса 3 с зоной образования песчаной пробки (на фиг.1, 2, 3 не показано). Установочная втулка 6 выполнена с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно полого корпуса 3.

Полый корпус 3 дополнительно вверху оснащен седлом 10, а снизу - короткой 11 (см. фиг.3) и длинной 12 осевыми проточками, соединенными снизу радиальной проточкой 13. Установочная втулка 6 (см. фиг.1) сверху жестко соединена с полым концевиком 14, а снизу - с полым наконечником 15, герметично вставленным в полый корпус 3 и зафиксированным в транспортом положении срезным элементом 16 с возможностью осевого и вращательного перемещения в рабочем положении. Полый наконечник 15 оснащен штифтом 17, который имеет возможность взаимодействия с короткой 11 (см. фиг.3), длинной 12 осевыми и радиальной 13 проточками полого корпуса 3. В центральном канале 7 (см. фиг.1) установочной втулки 6 выше патрубка 2 расположен полый стакан 18 с возможностью ограниченного осевого перемещения и герметичного перекрытия центрального канала 7 при взаимодействии с верхней частью патрубка 2.

Полый концевик 14 оснащен клапаном 19, взаимодействующим с седлом 10 полого корпуса 3 при расположении штифта 16 полого наконечника 15 в верхней части длинной осевой проточки 12 - транспортное положение. Сверху полый концевик 14 соединен подвижно с втулкой 20, жестко соединенной с колонной труб 1 и оснащенной радиальными каналами 21, выполненными с возможностью перекрытия полым концевиком 15 при его перемещении вверх.

В верхний конец седла 10 полого корпуса 3 ввернут удлинитель 22 полого корпуса 3, в верхней части которого снаружи размещена самоуплотняющаяся манжета 4, а зажимная гайка 5 ввернута в верхний конец удлинителя 22 полого корпуса 3.

Длина удлинителя 22 полого корпуса 3 должна обеспечивать размещение самоуплотняющейся манжеты 5 выше кровли верхнего пласта (на фиг.1, 2, 3 не показано) при любом расположении устройства в скважине.

Устройство работает следующим образом.

Перед спуском устройства в скважину производят его сборку, при этом длину удлинителя 22 полого корпуса 3 подбирают таким образом, чтобы он обеспечивал размещение самоуплотняющейся манжеты 4 выше кровли верхнего пласта (в случае многопластовой скважины) при любом расположении устройства в скважине либо выше кровли пласта (при наличии одного пласта в скважине).

Затем в верхний конец клапана 19 вворачивают полый концевик 14, который сверху соединен подвижно с втулкой 20.

Далее устройство устанавливают в транспортное положение, то есть штифт 17 (см. фиг.3) полого наконечника 15 (см. фиг.1) располагают в верхней части длинной осевой проточки 12, а клапан 19 открыт, то есть между клапаном 19 и седлом 10 имеется кольцевой зазор, благодаря срезному элементу 16, который фиксирует полый наконечник 15 относительно полого корпуса 3.

После этого устройство в сборе (см. фиг.1) на колонне труб 1 (например, колонне насосно-компрессорных труб), которую вворачивают в верхний конец втулки 20, спускают в скважину до взаимодействия нижнего торца (например, выполненного в виде зубчатой коронки) полого корпуса 3 с подлежащей очистке песчаной пробкой, при этом контроль ведут по индикатору веса, установленному на устье скважины. В процессе спуска устройства скважинная жидкость из пространства выше самоуплотняющейся манжеты 4 поступает внутрь полого корпуса 3 благодаря тому, что клапан 19 открыт, а это исключает излив скважинной жидкости на устье скважины.

После взаимодействия нижнего торца полого корпуса 3 с песчаной пробкой производят разгрузку устройства на песчаную пробку, при этом сначала разрушается срезной элемент 16, а затем полый концевик 14 верхним концом герметично перекрывает радиальные каналы 21 втулки 20, после чего штифт 17 перемещается вниз на длину (см фиг.3) длинной осевой проточки 12, а клапан 19 закрывается, то есть герметично входит в седло 10, после чего на индикаторе веса наблюдается падение веса. Полый корпус 3 нижним торцом фиксируется от поворота в песчаной пробке.

Далее устройство поворачивают против часовой стрелки на длину радиальной проточки 13. В результате проделанной операции штифт 17 перемещается по радиальной проточке 13 в нижнюю часть короткой осевой проточки 11, при этом все детали устройства за исключением полого корпуса 3 (см. фиг.1), зафиксированного своим нижним торцом в песчаной пробке, и жестко соединенных сверху с полым корпусом 3 седла 10 удлинителя 22 полого корпуса 3, самоуплотняющейся манжеты 4 с зажимной гайкой 5, остающихся неподвижными, поворачиваются против часовой стрелки на длину радиальной проточки 13. Разгрузку устройства на песчаную пробку продолжают, при этом штифт 17 имеет возможность перемещения только по короткой осевой проточке 11 (см. фиг.3), позволяющей фиксировать клапан 19 (см. фиг.1) в открытом положении, то есть образуется кольцевой зазор между седлом 10 и клапаном 19. Далее начинают размывание песчаной пробки. Для этого закачивают промывочную жидкость в межколонное пространство скважины (на фиг.1, 2, 3 не показано).

Поток промывочной жидкости по межколонному пространству (на фиг.1, 2, 3 не показано) скважины опускается до самоуплотняющейся манжеты 4, которая герметично прижата к стенкам скважины, после чего попадает внутрь седла 10 и далее через кольцевой зазор, образованный между седлом 10 и клапаном 19, во внутреннее пространство полого корпуса 3, откуда сквозь отводы 8 (см. фиг.2) попадает внутрь патрубка 2. Поток промывочной жидкости опускается вниз по патрубку 2 (см. фиг.1) и воздействует на песчаную пробку, размывая ее. Перепад давлений над и под самоуплотняющейся манжетой 4 дополнительно дожимает к стенкам скважины, герметично разделяя межколонное пространство скважины.

Далее, размытая потоком жидкости песчаная пробка в виде водопесчаной смеси поднимается из зоны образования песчаной пробки и по кольцевому пространству 23, образованному патрубком 2 и полым наконечником 15, воздействует снизу на торец полого стакана 18, приподнимая последний. Полый стакан 18 перемещается вверх, образуя кольцевой зазор (на фиг.1, 2, 3 не показано) между заглушенным сверху патрубком 2 и полым стаканом 18.

В результате размытая водопесчаная смесь устремляется в центральный канал 7 установочной втулки 6 и далее по полому концевику 14 попадает в колонну труб 1, по которой поднимается вверх, поскольку радиальные каналы 21 втулки 20 герметично перекрыты верхним концом полого концевика 14.

По мере размыва песчаной пробки колонну труб 1 опускают вниз, а при необходимости (в зависимости от высоты песчаной пробки) наращивают, при этом закачку промывочной жидкости в межколонное пространство скважины продолжают. Размыв песчаной пробки в скважине продолжают до полной ее ликвидации или до запланированного интервала, после чего подачу промывочной жидкости в межколонное пространство скважины прекращают, при этом полый стакан 18 возвращается в исходное положение, поскольку поток размытой водопесчаной смеси перестает воздействовать на его нижний торец и он под собственным весом герметично садится на заглушенный сверху патрубок 2, предотвращая обратное попадание размытой водопесчаной смеси в зону песчаной пробки. Для удаления водопесчанной смеси, находящейся внутри колонны труб 1 выше втулки 20, поднимают колонну труб 1 вверх примерно на 2-3 метра, при этом сначала верхний конец полого концевика 14 выходит из взаимодействия с втулкой 20, вследствие чего открываются ее радиальные каналы 21, а затем штифт 17 перемещается в верхнюю часть короткой осевой проточки 11 до тех пор, пока не упрется в верхний торец последней. Далее подачей промывочной жидкости в межколонное пространство скважины (поскольку самоуплотняющаяся манжета 4 прижата к стенкам скважины) через радиальные каналы 21 втулки 20 вымывают водопесчаную смесь, находящуюся в колонне труб 1, в желобную емкость или амбар. По окончании промывки устройство извлекают из скважины.

Предлагаемое устройство позволяет произвести промывку песчаной пробки в скважине с пластами, имеющими низкое пластовое давление, вне зависимости от высоты песчаной пробки и расстояния от кровли верхнего пласта до текущего забоя благодаря отсечению сверху самоуплотняющейся манжетой этих пластов с последующим вымыванием водопесчаной смеси из колонны труб, в связи с чем сокращается время на промывку скважины и происходит экономия финансовых средств.