Результат интеллектуальной деятельности: Способ очистки скважины от песчаной пробки и гидромониторная насадка для его осуществления

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам и устройствам для очистки и промывки скважины от песчаной пробки.

Известен способ очистки скважины (патент RU № 2541984, МПК E21B 21/00, E21B 37/00, E21B 31/03, опубл. 20.02.2015 в Бюл. № 5), включающий спуск в скважину до забоя колонны насосно-компрессорных труб с патрубком диаметром больше диаметра колонны насосно-компрессорных 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 насосно-компрессорных труб через желобную емкость в объеме не менее объема скважины и подъем из скважины колонны насосно-компрессорных труб с патрубком.

Недостатками данного способа являются узкая область применения, так как предназначен только для рыхлых отложений, не требующих механического разрушения, и большие затраты промывочной жидкости для промывки ствола скважины, так как патрубок имеет большое количество окон на больших длине и диаметре.

Наиболее близким по технической сущности является способ промывки песчаной пробки в скважине (патент RU № 2541984, МПК E21B 21/00, E21B 37/00, E21B 31/03, опубл. 20.02.2015 в Бюл. № 5), оборудованной эксплуатационной и лифтовой колоннами, включающий спуск в скважину колонны промывочных труб до кровли песчаной пробки, нагнетание в них промывочного раствора, разрушение и вымыв песчаной пробки, извлечение колонны промывочных труб из скважины, причем колонну промывочных труб оборудуют гидравлическим циркуляционным клапаном, открытием которого осуществляют сообщение кольцевого пространства, образованного между внутренней полостью лифтовой колонны и промывочными трубами, и замещают утяжеленный раствор, раннее находившийся в лифтовой колонне, на промывочный раствор, в качестве которого используют облегченную жидкость, затем разобщают кольцевое пространство между внутренней полостью лифтовой колонны и промывочными трубами закрытием циркуляционного клапана и проводят промывку песчаной пробки через колонну промывочных труб.

Недостатками данного способа являются необходимость больших расходов жидкости для вымывания песка с забоя из-за наличия циркуляционного клапана и нет возможности изменения режимов работы гидромониторных насадок в процессе очистки без извлечения из скважины, перенастройки и повторного спуска оборудования.

Технической задачей предполагаемого изобретения является создание способа очистки скважины от песчаной пробки в скважине, позволяющего снизить расход жидкости за счет направления всей струи промывочной жидкости на забой и менять скорость струи в процессе работы без извлечения оборудования из скважины.

Известна насадка гидромониторная (патент на ПМ RU № 178909, МПК Е21В 37/04, опубл. 23.04.2018 в Бюл. № 12) выполнена из монолитного корпуса, внутренняя часть которого образована трехступенчатой цилиндрической полостью разного диаметра, предназначенной для прохода промывочной жидкости, отличающаяся тем, что в нижней части полости корпуса меньшего диаметра размещен поршень, содержащий промывочный канал, нижняя часть штока поршня выполнена под углом к горизонтали, в верхней части полости корпуса меньшего диаметра размещена упорная шайба, ограничивающая движение поршня внутри корпуса, на боковой поверхности нижней части корпуса имеются, по меньшей мере, три отверстия, расположенные под углом 45° к оси корпуса.

Недостатками данной насадки являются узкая область применения, так как предназначен только для рыхлых отложений из-за отсутствия механического разрушающего элемента, и высокая металлоемкость и сложность изготовления и обслуживания, так как насадка имеет большое количество сложных точно сопрягаемых деталей.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для промывки забоя скважины (патент RU № 2529067, МПК E21B 21/00, опубл. 27.09.2014 в Бюл. № 27), содержащее цилиндрический корпус с полостью, упорным кольцом и клапаном, причем цилиндрический корпус имеет возможность присоединения к трубной колонне, при этом в упорном кольце цилиндрического корпуса выполнены гидромониторные каналы для гидравлического сообщения полости цилиндрического корпуса с затрубным пространством, причем половина окружности нижнего торца цилиндрического корпуса выполнена в виде пилообразного рыхлителя, а другая половина нижнего торца цилиндрического корпуса оснащена косым срезом, при этом в упорном кольце цилиндрического корпуса со стороны пилообразного рыхлителя эксцентрично оси цилиндрического корпуса по окружности выполнены не менее двух гидромониторных каналов, а в упорном кольце цилиндрического корпуса со стороны косого среза эксцентрично оси цилиндрического корпуса выполнено отверстие, причем в полости цилиндрического корпуса напротив отверстия установлен клапан, пропускающий снизу вверх и выполненный в виде клапанной клетки с шаром, установленным в отверстие упорного кольца, причем клапанная клетка жестко закреплена к упорному кольцу.

Недостатками данного устройства сложность изготовления и обслуживания являются необходимость больших расходов жидкости для вымывания песка с забоя из-за наличия циркуляционного клапана и нет возможности изменения режимов работы гидромониторных насадок в процессе очистки без извлечения из скважины, перенастройки и повторного спуска оборудования.

Технической задачей предполагаемого изобретения является создание способа очистки скважины от песчаной пробки, позволяющего снизить расход жидкости за счет направления всей струи промывочной жидкости на забой и менять скорость струи в процессе работы без извлечения оборудования из скважины.

Технической задачей предлагаемого изобретения также является создание конструкции гидромониторной насадки для очистки скважины от песчаной пробки, позволяющей экономить промывочную жидкость за счет изменения режима работы благодаря перенастройке скорости истечения из насадки в процессе работы без снижения эффективности.

Техническая задача решается способом очистки скважины от песчаной пробки, включающим спуск в скважину на колонне промывочных труб корпуса с гидромониторным каналом и торцовым режущим инструментом до кровли песчаной пробки, нагнетание в них промывочного раствора, разрушение режущим торцевым инструментом и вымыв струями промывочной жидкости песчаной пробки, извлечение колонны промывочных труб из скважины.

Новым является то, что перед спуском полый цилиндрический корпус оснащают конусным сужением, играющим роль гидромониторного канала, после спуска которой в скважину верхний более мягкий слой песчаной пробки вымывают с меньшей скоростью струи промывочной жидкости направленной в сторону пробки, а низкие более плотные слои – с более высокой, за счет сброса с устья гидромониторного вкладыша с конусным участком, выполненным с возможностью взаимодействия с конусным сужением корпуса, и центральным гидромониторным отверстием, через которое прокачивают промывочную жидкость.

Техническая задача также решается гидромониторной насадкой для очистки скважины от песчаной пробки в скважине, включающей цилиндрический корпус с полостью, торцовым режущим инструментом и упорным кольцом под клапан, причем цилиндрический корпус изготовлен с возможностью присоединения к колонне промывочных труб, при этом упорное кольцо цилиндрического корпуса снабжено гидромониторным каналом для гидравлического сообщения полости цилиндрического корпуса со скважинным пространством.

Новым является то, что упорное кольцо изготовлено в виде конусного сужения внутренней полости, играющего роль гидромониторного канала, клапан выполнен в виде бросового с устья скважины гидромониторного вкладыша с конусным участком под конусное сужение корпуса и центральным гидромониторным отверстием, причем длина гидромониторного вкладыша для исключения вращения при спуске выполнена больше внутреннего диаметра колоны промывочных труб.

На чертеже изображена схема гидромониторной насадки для реализации способа.

Гидромониторная насадка для очистки скважины от песчаной пробки (не показаны) включает цилиндрический корпус 1 с полостью 2, торцовым режущим инструментом 3 и упорным кольцом 4 под клапан 5. Цилиндрический корпус 1 изготовлен с возможностью присоединения к колонне промывочных труб 6. Упорное кольцо 4 цилиндрического корпуса 1 снабжено гидромониторным каналом 7 для гидравлического сообщения полости цилиндрического корпуса 1 со скважинным пространством (не показано). Упорное кольцо 4 изготовлено в виде конусного сужения внутренней полости, играющего роль гидромониторного канала 7. Клапан 5 выполнен в виде бросового с устья (не показано) скважины гидромониторного вкладыша с конусным участком 8 под гидромониторный канал 7 корпуса 1 и центральным гидромониторным отверстием 9. Длина L клапана 5 для исключения вращения при спуске выполнена больше внутреннего диаметра D колоны промывочных труб 6. Режущий инструмент 3 может быть изготовлен с возможностью отсоединения, например, по резьбе 10 от корпуса 1 в случае выхода из строя или необходимости замены на режущий инструмент 3 другой конструкции (не показан).

Способ очистки скважины от песчаной пробки осуществляется в следующей последовательности.

Перед спуском полый цилиндрический корпус 1 оснащают конусным сужением, играющим роль гидромониторного канала 7. Цилиндрический корпус 1 с режущим торцевым инструментом 3 присоединяют колонне промывочных труб 6, на которых спускают в скважину до кровли песчаной пробки. Проводят разрушение песчаной пробки режущим инструментом 3 и гидромониторной струей, нагнетаемой по колонне промывочных труб 6 гидромониторный канал 7 и полость 2 корпуса 1. Причем верхний более мягкий слой песчаной пробки вымывают с меньшей скоростью струи промывочной жидкости, направленной через гидромониторный канал 7 в сторону пробки. При этом сопротивление потоку промывочной жидкости незначительное из-за большого диаметра гидромониторного канала 7, что позволяет нагнетать жидкость в необходимом для вымывания разрушенного материала песчаной пробки при более низком давлении, что экономит энергию. По мере увеличения уплотнения нижних слоев пробки (из-за гравитационного спрессованания их) падает скорость разрушения. Для увеличения скорости разрушения с устья в колонну промывочных труб 6 сбрасывают клапан 5, который своим конусным участком 8 садится в гидромониторный канал 7 упорного кольца 4. В результате скорость струи промывочной жидкости, направленной через гидромониторное отверстие 9 в сторону пробки резко возрастает при том же расходе жидкости, увеличивая разрушающий эффект этой струи и скорость разрушения песчаной пробки без подъема корпуса 1 на поверхность. Так как длина L клапана 5 превосходит внутренний диаметр D колонны промывочных труб 6, то исключается возможность разворота клапана 5 другой стороной к кольцу 4 и возникновения аварийных ситуаций, требующих подъёма корпуса 1 на поверхность, также ускоряя тем самым время разрушения песчаной пробки.

Предлагаемые способ очистки скважины от песчаной пробки и гидромониторная насадка для реализации способа позволяют снизить расход жидкости за счет направления всей струи промывочной жидкости на забой и менять скорость струи в процессе работы без извлечения оборудования из скважины, экономить промывочную жидкость за счет изменения режима работы благодаря перенастройке скорости истечения из насадки в процессе работы без снижения эффективности, что в совокупности приводит к росту эффективности при выполнении работы.