Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЕПРЕССИОННОЙ ОЧИСТКИ ЗАБОЯ СКВАЖИН

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в качестве технологического оборудования для очистки забоя (зумпфа) скважин от шлама, песка, парафина и других посторонних и трудноизвлекаемых отложений.

Известно имплозионное устройство для очистки скважин (RU №2160825, МПК Е21В 37/00, 2000.12.20), содержащее установленное на колонне насосно-компрессорных труб пакерное устройство, обратный клапан и очистной клапан. Кроме этого, оно снабжено кожухом-ловушкой, установленным на колонне насосно-компрессорных труб так, что пакерное устройство размещено между кожухом-ловушкой и очистным клапаном и выполнено со сквозным каналом, сообщающим полость кожуха-ловушки с подклапанной полостью и с глухим осевым каналом, в котором расположен конец трубы для подачи реагента и который сообщен с затрубным пространством.

Вышеописанное устройство малоэффективно при использовании его с целью разрушения и подъема плотноспрессованных отложений и мелких металлических предметов из-за малой пропускной способности зазора между хвостовиком и поршнем и отверстий в поршне. Кроме того, наличие пакера удорожает и усложняет проведение работ по очистке забоя скважин.

Известно также устройство для чистки скважины (RU 2283944, МПК Е21В 37/00, 2006.09.20), включающее полый двухсекционный корпус, первая секция которого выполнена в виде гидроцилиндра с входным каналом и последовательно размещенными в ней после входного канала всасывающим клапаном, полым плунжером с нагнетательным клапаном в его полости и части полого штока, жестко связанного с полым плунжером и имеющего возможность осевого перемещения относительно выходной части первой секции в пределах установленной длины хода плунжера, а вторая секция выполнена с выходными циркуляционными каналами для жидкости и содержит помещенную в ней вторую часть полого штока, жестко связанную с входной частью второй секции и образующую с ее внутренней поверхностью до выходных циркуляционных отверстий кольцевую полость для накопления шлама, при этом выходная часть второй секции корпуса имеет возможность соединения со средством для спуска устройства в скважину.

Недостатком данного устройства является то, что для его функционирования необходимо постоянное перемещение колонны насосно-компрессорных труб, что приводит к дополнительному износу НКТ. Наличие нескольких подвижных уплотнений снижает устойчивость всей системы к износу вследствие постоянного воздействия на уплотнительные элементы абразивной смеси. Кроме того, при таком способе воздействия на песчаную пробку трудно достичь большой депрессии.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является устройство депрессионной очистки забоя скважин (RU 2213847, МПК Е21В 37/00, 2003.10.10), включающее депрессионную камеру с полым дифференциальным разделительным поршнем, гидравлически связанную с последовательно расположенными устройством гидродинамического воздействия, выполненным в виде диффузора-конфузора и эластичного шара, шламоприемной камерой, средством перекрытия, выполненным в виде клапана-затвора, размещенного в нижней ее части, приемным патрубком, выполненной в виде трубного паука, при этом выше разделительного поршня встроен клапан-пробка для сообщения внутренней полости насосно-компрессорных труб с затрубным пространством скважины при извлечении устройства на поверхность.

Недостатком данного устройства является то, что при прохождении через калиброванное отверстие диффузора-конфузора резиновый шар сразу же ударяется в ограничительную решетку, вследствие чего подвергается дополнительному износу, кроме того, находясь в ограниченном пространстве диффузора, шар увеличивает гидравлическое сопротивление и затрудняет переток жидкости. Так как перемещение дифференциального поршня происходит путем заливки в колонну насосно-компрессорных труб определенного количества воды, это вызывает необходимость применения насосного агрегата. Наличие сливного клапана пробки приводит к тому, что при каждом использовании устройства во внутрь обсадной колонны попадают посторонние предметы, засоряющие скважину. Нерациональная конструкция клапана-затвора, расположенного непосредственно в шламоприемной трубе, усложняет его монтаж и эксплуатацию. Отсутствует инструментальный контроль депрессионной очистки забоя скважин над процессом очистки скважины и восстановления забойного давления после обработки.

Задачей изобретения является создание установки депрессионной очистки забоя скважин с улучшенной гидравлической характеристикой, не засоряющей скважину расходными деталями, не требующей для работы использования воды или другой жидкости, обладающей возможностью инструментального контроля над процессом очистки скважины и дальнейшим восстановлением забойного давления.

Поставленная цель достигается тем, что установка депрессионной очистки забоя скважин, включающая депрессионную камеру с полым поршнем, гидравлически связанную с последовательно установленными сверху вниз устройством гидродинамического воздействия, выполненным в виде диффузора-конфузора и эластичного шара, шламоприемной камерой, средством перекрытия, выполненным в виде клапана-затвора, приемным патрубком, клапан, согласно изобретению снабжена приемной камерой для эластичного шара, образованной на участке установки между полым поршнем и диффузором, контейнером с регистрирующей аппаратурой, расположенным между шламоприемной камерой и клапаном-затвором, полый поршень выполнен с возможностью крепления на колонне насосно-компрессорных труб, приемный патрубок выполнен в виде пера с радиальными окнами на боковой поверхности, а клапан является сбивным циркуляционным и расположен на боковой поверхности депрессионной камеры.

На фиг.1 представлен общий вид установки депрессионной очистки забоя скважин, на фиг.2 - вид установки в момент срабатывания устройства гидродинамического воздействия.

Внутри обсадной колонны 1 на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) 2 установлен полый поршень 3, расположенный внутри депрессионной камеры 4. Внутренний канал 5 полого поршня 3 гидравлически связан с радиальными окнами 6, устроенными в нижней части полого поршня 3. На боковой поверхности депрессионной камеры 4 установлен сбивной циркуляционный клапан 7. Сверху полый поршень 3 фиксируется внутри депрессионной камеры 4 резьбовой втулкой 8. Посредством переводника 9 депрессионная камера 3 соединена с приемной камерой 10, в верхней части которой установлен ограничитель 11 с каналами 12. Внутренняя полость 13 приемной камеры 10 сообщается с диффузором 14 и далее через калиброванный канал 15 с конфузором 16, устроенными внутри корпуса 17 устройства гидродинамического воздействия. Внутри конфузора 16 расположен эластичный шар 18, перемещение которого снизу ограничено седлом 19 с каналами 20, гидравлически связывающими конфузор 16 с внутренней полостью 21 шламоприемной камеры 22, ниже которой расположен контейнер 23 с автономным регистрирующим прибором 24. Контейнер 23 через переводник 25 соединяется с корпусом клапана 26, эксцентричный канал 27 которого перекрывается поворотным затвором 28, на верхнем торце которого расположен ограничительный выступ 29 таким образом, чтобы при открытом положении поворотного затвора 28 его центр тяжести всегда находился в смещенном положении по отношению к оси вращения 30. Снизу корпус клапана 26 соединяется с приемным патрубком 31, нижний торец 32 которого выполнен в виде заостренного пера, а на боковой поверхности расположены радиальные окна 33.

Работает установка следующим образом.

Собранную установку на колонне пустых труб НКТ 2 внутри обсадной колонны 1 опускают на забой скважины 34, при этом производится разгрузка веса установки на забой 34. Объем пустых НКТ предварительно рассчитывается с учетом создания требуемой депрессии на продуктивный пласт 35. Эластичный шар 18 во время сборки установки размещается внутри конфузора 16. После спуска установки на забой производят ее разгрузку на забой, вследствие этого полый поршень 3 перемещается в крайнее нижнее положение, срезая сбивной циркуляционный клапан 7, сломанные фрагменты 38 которого остаются внутри депрессионной камеры 4. При этом открывается гидравлическая связь между внутренним пространством колонны НКТ 2 и внутренней полостью 13 приемной камеры 10 через канал 5, радиальные окна 6 в полом поршне 3 и каналы 12 ограничителя 11. Эластичный шар 18, находящийся в конфузоре 16, под действием гидростатического давления внутри обсадной колонны 1 продавливается через калиброванное отверстие 15 в диффузор 14 и далее во внутреннюю полость 13 приемной камеры 10 (фиг.2). Происходит резкое падение давления (гидроудар) во внутренней полости 21 шламоприемной камеры 22, и туда через нижний торец 32 и радиальные окна 33 приемного патрубка 31, открытый канал 27 устремляется шлам, скопившийся на забое 34 внутри обсадной колонны 1. При этом затвор 28, повернувшись вокруг оси 30, выступом 29 упирается во внутреннюю стенку переводника 25. Вследствие того, что шлам заполнил шламоприемную камеру 22, уровень жидкости внутри обсадной колонны снизился, и там резко упало давление, при этом пластовый флюид и шлам из продуктивного пласта 35 под действием пластового давления через перфорационные отверстия 36 перетекает во внутрь скважины, что приводит к их очищению. После заполнения шламоприемной камеры 22 затвор 28, вследствие того, что его центр тяжести все время находится в смещенном положении по отношению к оси вращения 30, опускается в исходное положение и закрывает канал 27. Весь шлам остается запертым внутри шламоприемной камеры 22. Процесс очистки забоя скважины регистрируется автономным регистрирующим прибором 24, расположенным в контейнере 23.

С началом подъема установки полый поршень 3 возвращается в исходное положение до упора в резьбовую втулку 8, при этом открывается гидравлическая связь между внутренним пространством колонны НКТ 2 и затрубным пространством 37, и находящаяся выше полого поршня 3 скважинная жидкость через канал 5, радиальные окна 6, открывшийся канал циркуляционного клапана 7 перетекает в затрубное пространство 37. Шлам в шламоприемной камере 22 поднимается на устье скважины и там утилизируется.

Предлагаемая конструкция не требует наличия дополнительного насосного агрегата, исключает влияние столба жидкости в обсадной колонне на состав и характер продукта в шламоприемной камере, не требует использования пакера, повышает эффективность воздействия и исключает перелив скважинной жидкости через устье при подъеме устройства на поверхность, обеспечивая экологическую чистоту и безопасность проведения работ. При этом в процессе очистки зумпфа происходит очистка призабойной зоны скважины, освобождение от шлама перфорационных отверстий. А наличие автономного регистратора позволяет точно определять степень воздействия устройства на скважину и продуктивный пласт, получить необходимую информацию для построения кривой восстановления давления (КВД).