Устройство для очистки и виброобработки стенок скважины

 

Использование: в нефтяной промышленности для очистки и виброобработки призабойной зоны скважин. Цель обеспечение при упрощенной конструкции повышенной степени очистки. Устройство генерирует импульсы давления ультразвуковой частоты, что совместно с вращательно-поступательным потоком жидкости способствует эффективной очистке стенок скважин от смолистых и парафинистых отложений, отслоившихся от обсадной колонны прокорродировавших металлических чешуек, а также виброобработке призабойной зоны пластов, эффективному удалению из скважины крупных твердых частиц как металлического, так и неметаллического происхождения без использования промывочных жидкостей с высокими удерживающими свойствами. Устройство состоит из корпуса с эксцентрично установленными в нем трубками, оси которых параллельны продольной оси корпуса. Трубки выполнены с тангенциальными входными отверстиями в средней части, гидравлически связанными с внутренней полостью корпуса, а выходные отверстия по торцам трубок гидравлически связаны с наружным пространством корпуса. Снизу к корпусу концентрично приклеплен магнитный патрубок с седлом под бросовый шар, а сверху - патрубок с кожухом шламометаллоуловителя. 3 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройства для очистки стенок скважины и вибрационной обработки призабойной зоны пласта (ПЗП).

Известно устройство для очистки и виброобработки стенок скважины, включающее полый корпус и завихритель потока жидкости [1] Недостатками этого устройства являются сложность конструкции гидравлического вибратора, недостаточная надежность работы ввиду наличия вращающихся деталей, поскольку возможна подклинка шиберного затвора-прерывателя частицами плохо отфильтрованного промывочного раствора, многократно применяемого при круговой циркуляции, и устройство полностью утрачивает свою работоспособность по виброобработке ПЗП. Кроме того устройство не предусматривает удаления с забоя скважины крупного шлама и осадков техногенного происхождения (соединения железа, являющиеся продуктом коррозии обсадной колонны и подземного оборудования), что в последующем снижает эффективность обработок.

Известно также устройство для очистки и виброобработки стенок скважины, включающее полый корпус и завихрители потока жидкости с тангенциальными входными отверстиями, гидравлически связанными с полостью корпуса (2).

Недостатком этого устройства является то, что оно не позволяет создать необходимый высокоскоростной вращающийся поток в незамкнутых цилиндрах промывочных проемов, в результате чего происходило бы генерирование ультразвуковых импульсов давления, существенно улучшающих обработку.

Кроме того, устройство не предусматривает применения дополнительного комплекса средств, позволяющих максимально увеличить степень очистки скважин от крупных обломков и железа постоянных представителей забойных осадков.

Сущность изобретения заключается в том, что в отличие от последнего, предлагаемое устройство для очистки и виброобработки стенок скважины снабжено шламометаллоулавливателем и магнитным патрубком с седлом под бросовый шар, завихрители потока жидкости выполнены в виде трубок, установленных в корпусе вертикально и эксцентрично его продольной оси, при этом тангенциальное входное отверстие каждого завихрителя потока жидкости расположено в средней части трубки, выходные отверстия по ее торцам, а шламометаллоулавливатель и магнитный патрубок концентрично прикреплены сверху и снизу корпуса соответственно.

Цель изобретения упрощение устройства при отсутствии в конструкции вращающихся деталей, что облегчает сборку и разборку для замены изношенных деталей; комплексный подход к решению проблем очистки скважин (струйной, волновой, виброэжектирущей, магнитной, улавливающей).

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 трубка, сечение в средней части.

Устройство для очистки и виброобработки стенок скважины состоит из полого цилиндрического корпуса 1 с резьбами 2 и 3. В корпусе 1 параллельно его продольной оси, но эксцентрично выполнены сквозные отверстия 4, куда вертикально установлены трубки 5 с тангенциальными отверстиями 6 в средней части. Внутренняя полость корпуса 1 гидравлически связана с тангенциальными отверстиями 6 трубок 5, а выходные отверстия 7 и 8 последних по торцам направлены наружу. Трубки 5 в корпусе 1 зафиксированы с обеих сторон ввертышами 9 и уплотнены кольцами 10. Снизу в резьбу 2 корпуса 1 концентрично ввернут магнитный патрубок 11 с осевым каналом 12 и седлом 13 под бросовый шар 14. Сверху в резьбу 3 также концентрично ввернут патрубок 15, на котором крепится болтами 16 кожух 17, что представляет собой шламометаллоулавливатель. Для подсоединения к насосно-компрессорным трубам (НКТ), на которых устройство спускают в скважину, патрубок 15 шламоулавливателя снабжен муфтой 18.

Устройство для очистки и виброобработки стенок скважины работает следующим образом.

В скважину устройство спускают на НКТ без шара 14. Последние метры устройство доводят до забоя с промывкой, при этом часть жидкости поступает через осевой канал 12, а часть жидкости через тангенциальные отверстия 6 в трубки 5 завихрителей, где приобретает вращательно-поступательное движение в обе стороны (вверх и вниз). Вращательно-поступательное движение потока из трубок 5 вызывает сильную турбулизацию жидкости, что способствует эффективному отмыву стенок скважины и забоя.

После проведения предварительной промывки забоя в НКТ бросают шар 14. При посадке шара 14 на седло 13 повышается рабочее давление промывки. Жидкость, поступая через тангенциальные отверстия 6 внутpь трубок 5, получает ускоренное вращение. В результате в осевых зонах раздвоенного потока образуются области разрежения с парогазовой фазой. Вращательное движение неоднородной среды становится неустойчивым, поскольку часть кавитационных пузырьков схлопывается и жидкость устремляется в их центр, при этом скорость вращения на мгновение снижается, после чего вновь образуется вихрь с осевой областью пониженного давления и процесс повторяется образуется режим течения с периодической срывной кавитацией. После выхода из отверстий 7 и 8 (в области повышенного давления) все кавитационные полости и кольцевые каверны схлопываются, при этом генерируются пульсации давления ультразвуковой частоты. Кавитационные потоки выстреливаемых из трубок 5 вихрей схлопываются на некотором удалении от их среза, поэтому при виброообработке напротив зоны перфорации возникают волновые потоки, направленные не только из скважины в продуктивные пласты, но и из коллекторов в скважину при устремлении жидкости внутрь кавитационных пузырьков в процессе их схлопывания, даже при наличии превышения скважинного давления столба жидкости над пластовым давлением, когда же давление в скважине меньше пластового давления, волновой поток флюидов направлен только в скважину. А касательное направление вихревых струй жидкости по отношению к стенкам скважины способствует эффективной очистке при малом угле атаки и предупреждает направленную струйную кольматацию перфорационных каналов взвешенными частицами. Ультразвуковое поле способствует разрушению структуры смолистых и парафинистых отложений, снижению вязкости нефти и межфазного натяжения на границе нефть вода в прискважинной зоне.

Наряду с этим импульсный эжектирующий эффект при истечении потока жидкости из верхних выходных отверстий 8 трубок 5 способствует подъему крупных частиц осадка, металла и др. даже при использовании технологической жидкости с невысокими пескоудерживающими свойствами (малой вязкости и отсутствии структуры) и последующему их осаждению при снижении скорости движения жидкости выше среза кожуха 17 в пространство между последним и патрубком 15.

Уже в процессе циркуляции жидкости к магнитному патрубку 11 приливают металлические кусочки и чешуйки, а по окончании виброобработки на протяжении всего подъема НКТ к патрубку 11 примагничиваются и остальные оседающие частички железа, для выноса которых из скважины не хватило скоростного напора маловязкого промывочного раствора.

Эффективность предлагаемого устройства, излучающего ультразвуковые импульсы давления, заключается в простоте конструкции и высокой работоспособности даже в случае выхода из строя одной из завихряющих трубок, например, в результате забивки входных тангенциальных отверстий частицами нефильтрованного промывочного раствора, поскольку другие трубки, хотя и на повышенном режиме, будут выполнять свои функции. Кроме того устройство предусматривает эффективную очистку стенок скважины и забоя от крупных частиц осадка, особенно из соединений железа, которые невозможно доставить на поверхность, не применив специальные жидкости, и повышенный скоростной режим течения жидкости в кольцевом пространстве между НКТ и обсадной колонной, упрощает технологию и уменьшает себестоимость работ.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ И ВИБРООБРАБОТКИ СТЕНОК СКВАЖИНЫ, включающее полый корпус и завихрители потока жидкости с тангенциальными входными отверстиями, гидравлически связанным с полостью корпуса, отличающееся тем, что оно снабжено шламометаллоуловителем и магнитным патрубком с седлом под бросовый шар, завихрители потока жидкости выполнены в виде трубок, установленных в корпусе вертикально и эксцентрично его продольной оси, при этом тангенциальное входное отверстие каждого завихрителя потока жидкости расположено в средней части трубки, выходные отверстия по ее торцам, а шламометаллоуловитель и магнитный патрубок концентрично прикреплены сверху и снизу корпуса соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3