Результат интеллектуальной деятельности: Способ механической очистки стенок скважинной колонны

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к способам механической очистки стенок скважиной колонны скребками.

Известен способ очистки скважины (патент RU № 2541984, МПК Е21В 21/00, Е21В 37/00, Е21В 31/03, опубл. 20.02.2015 в Бюл. № 5), включающий спуск в скважину до забоя колонны насоснокомпрессорных труб с патрубком диаметром больше диаметра колонны насоснокомпрессорных труб, имеющим треугольные окна и внутри острые язычки, обращенные вверх под углом 25 – 30° к вертикали, циркуляцию скважинной жидкости с расходом в пределах от 3,5 до 8 л/с по межтрубному пространству, патрубку и колонне насоснокомпрессорных труб через желобную емкость в объеме не менее объема скважины и подъем из скважины колонны насоснокомпрессорных труб с патрубком.

Известный способ позволяет очистить скважину от скважинного мусора скапливающегося в процессе эксплуатации скважины, но не позволяет очищать стенки эксплуатационной колонны от различных солеотложений, коррозионных отложений, а также смолопарафинистых отложений. При этом отсутствует защита от заклинивания инструмента и работать необходимо только с промывкой.

Известен способ удаления слоя АСПО с внутренней поверхности колонны лифтовых труб нефтяной скважины, основанный на спуске и подъеме скребка с помощью стальной (скребковой) проволоки и стационарной лебедки с электроприводом (Качмар Ю.Д. О депарафинизации нефтепромыслового оборудования на промыслах объединения УКРЗАПНЕФТЕГАЗ / Сб. статей УфНИИ -М.: Недра, 1965. - С.328-333).

Известный способ позволяет очистить колонну насосно-компрессорных труб от асфальтосмолопарафиновых отложений, но не позволяет очищать стенки эксплуатационной колонны от различных солеотложений и коррозионных отложений.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для очистки нефтепромысловых труб от парафина (патент RU № 2396421, МПК Е21В 31/02, опубл. 10.08.2010 в Бюл. № 22), содержащее связанные с приводом подъема и опускания скребки, развернутые вокруг продольной оси относительно друг друга на 90°, включающие корпус с узлами присоединения, шипами, два подвижных подпружиненных элемента с ножами, причем скребки устройства снабжены продольными ребрами, контактирующими с внутренней поверхностью очищаемых труб, имеющими на концах скосы для прохождения препятствий и жестко соединенными с ножами в виде кольцевых секторов с заточенными торцами, причем ножи между заточенными торцами имеют по длине сектора диаметральную расточку, создающую контактный зазор между внутренней поверхностью очищаемой трубы и ножами.

Устройством реализуется способ очистки стенок скважины, в котором с помощью привода подъема и опускания, внутри НКТ происходит перемещение гибкой тяге скребков, снабженных ножами, которые срезают заточенными торцами отложения парафина с внутренней стороны очищаемых труб в любом направлении: вперед или назад и в диаметральном, так как скребки развернуты вокруг продольной оси относительно друг друга на 90°.

Известный способ позволяет очистить колонну насосно-компрессорных труб от асфальтосмолопарафиновых отложений, но не позволяет очищать стенки эксплуатационной колонны от различных солеотложений и коррозионных отложений. При этом отсутствует защита от заклинивания инструмента и сама поверхность колонны не подготавливается.

Технической задачей предполагаемого изобретения является создание способа механической очистки стенок скважинной колонны позволяющего расширить функциональные возможности за счет использования специальных резцов скребка для очистки стенок скважины от отложений любого состава с защитой от заклинивания за счет использования необходимых режимов спуска и подъема.

Техническая задача решается способом механической очистки стенок скважинной колонны, включающим спуск и подъем с помощью привода на трубах или на гибкой тяге механического скребка с заточенными ножами в скважину с очисткой необходимого интервала стенок скважинной колонны.

Новым является то, что предварительно исследованиями определяют для данного месторождения виды отложений и их пропорциональное содержание, осаждающиеся на стенках скважинной колонны, исходя из этих исследований изготавливают скребок с ножами, выполненными в виде режущих зубцов равномерно располагаемых по периметру и по высоте скребка, причем зубцы затачивают в соответствии с видом отложений, а их количество выбирают пропорционально количеству соответствующих отложений, причем крайние зубцы изготавливают для обработки металла, из которого выполнена скважинная колонна, с возможностью снятия металла колонны не более 1 мм за всю операцию очистки, при этом спуск скребка в скважину производят с контролем спускаемого веса и со скоростью, исключающей возникновение посадок, очистку необходимого интервала стенок скважинной колонны осуществляют с поддержанием уровня жидкости в скважине выше интервала обработки, а подъем скребка производят со скоростью, исключающей возникновение затяжек и/или способствующей свободному протеканию скважинной жидкости между скребком и стенками скважины без эффекта поршневания, при этом нагрузку, контролируемую по спускаемому весу, выбирают в зависимости от допустимой нагрузки на скребок, транспортировочные трубы или гибкую тягу.

Способ осуществляется в следующей последовательности.

В ходе исследований природы отложений на стенках скважинных труб при помощи анализа материала, вымываемого при очистки стенок скважины материала, или при извлечении колонны труб из скважины определяют для данного месторождения виды отложений и их пропорциональное содержание, осаждающиеся на стенках скважинной колонны. Исходя из этих исследований изготавливают или подбирают скребок с ножами, выполненными в виде режущих зубцов, равномерно располагаемых по периметру и по высоте скребка. Зубцы затачивают в соответствии с видом отложений, а их количество выбирают пропорционально количеству соответствующих отложений. Причем крайние зубцы затачивают для обработки металла, из которого выполнена скважинная труба, с возможностью снятия металла трубы не более 1 мм за всю операцию очистки. Углы заточки зубцов выбираются исходя из твердости и количества соответствующего вида отложений или материала скважинной трубы (обычно из справочных руководств по резанью и обработке материалов). Крайние зубцы скребка изготавливают для обработки металла, из которого выполнена скважинная колонна, с возможностью снятия металла колонны не более 1 мм (например, за счет ограничителей сверх и/или снизу зубцов) за всю операцию очистки, чтобы не нарушить целостность скважинной колонны и подготовить поверхность к установке, например, якоря и/или пакера. В ходе стендовых испытаний определяют допустимую нагрузку на скребок, транспортировочные трубы или гибкую тягу. Подготовленный и собранный механический скребок на трубах или на гибкой тяге с помощью привода спускают в скважинную колонну с контролем спускаемого веса и со скоростью, исключающей возникновение посадок (определяют эмпирическим путем). Как правило, для месторождений Республики Татарстан скорость спуска устанавливают в интервале от 0,01 до 5,0 м/с. Очистку необходимого интервала стенок скважинной колонны осуществляют с поддержанием уровня жидкости в скважине выше интервала обработки для охлаждения и отвода снимаемого со стенок скважинной колонны зубцами материала. Подъем скребка производят со скоростью, исключающей возникновение затяжек и/или способствующей свободному протеканию скважинной жидкости между скребком и стенками скважины без эффекта поршневания (определяют опытным путем). Нагрузку, контролируемую по спускаемому весу, выбирают в зависимости от допустимой нагрузки на скребок, транспортировочные трубы или гибкую тягу.

Конструкция механического скребка может быть любой (например, см. патенты на ПМ RU №№ 29,743, 55022, 56942, 60130 или т.п.). На конструкцию скребка авторы не претендуют, а только на углы резания применяемых зубцов (ножей, резцов или т.п.).

Пример конкретного выполнения

В скважине, которая имеет глубину 1658 м, диаметр эксплуатационной колонны 146 мм, необходима подготовка внутренней поверхности стенок эксплуатационной колонны, для установки пакера типа ПРО-ЯМО2-ЯГ1-122. Предполагаемый интервал установки пакерующего оборудования 1567 – 1583 м. Скважина заполнена жидкостью нефтяной эмульсией с вязкостью 29 мПа·с. Согласно предварительным исследованиям статический уровень жидкости в скважине составляет 700 м. Из опыта эксплуатации скважин и анализа отложений лабораторными исследованиями на данном месторождении определили, что отложений АСПО составил 70 %, неорганических солей – 15 %, парафина – 15 %. Резцы механического скребка (см. аналогичный патенту RU № 55021) равномерно по периметру и высоте заточили в соотношении 14:3:3 для соответствующих отложений. Крайние (верхние и нижние) зубцы скребка заточили для обработки металла, из которого выполнена скважинная колонна, с возможностью снятия металла колонны не более 0,2 мм за всю операцию очистки. Спустили в скважину на насосно-компрессорных трубах диаметром 73 мм скребок с установленным снизу патрубком оснащенным пером до глубины 1567 м со скоростью 0,8 м/с. Спуско-подъемными операциями со скоростью 0,2 м/с и с контролем произвели очистку стенок эксплуатационной колонны скребком в интервале 1567-1575 м. После второго спуско-подъема вес компоновки пришел в соответствие с первоначальным весом транспортировочной колонны. Произвели наращивание трубы и аналогично приступили к проработке следующего нижнего интервала 1575-1583 м. После шестого спуско-подъема вес скребка перестал изменяться. Далее произвели подъем скребка на поверхность со скоростью 0,8 м/с. В ходе проведения работ затяжки скребка и поршневание отсутствовали. После извлечения произведен визуальный осмотр скребка и резцов, зафиксирован незначительный налет АСПО и металлической окалины. Механических повреждений и задиров на резцах не обнаружено. В интервал 1567 – 1583 м установили пакер ПРО-ЯМО2-ЯГ1-122. Опрессовка пакера на 12 МПа показала надежную герметизацию внутрискважинного пространства, что свидетельствует о качественной очистки поверхности от всех видов отложений.

Предлагаемый способ механической очистки стенок скважинной колонны позволяет расширить функциональные возможности за счет использования специальных резцов скребка для очистки стенок скважины от отложений любого состава с защитой от заклинивания за счет использования необходимых режимов спуска и подъема.