Устройство для очистки призабойной зоны скважины

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и предназначено для обработки призабойных зон скважин методом создания мгновенных перепадов давления. Устройство содержит два ряда концентрично расположенных труб, наружный и внутренний, и пакер. К наружному ряду труб присоединен цилиндр с радиальными окнами. В цилиндре размещен подпружиненный полый поршень. Внутренний ряд труб оборудован глубинным насосом. На приеме насоса установлен полый шток с радиальными отверстиями, взаимодействующий с поршнем. В исходном положении поршня окна перекрыты телом поршня, и подпакерное пространство скважины изолировано от внутренней полости труб. При крайнем нижнем положении поршня подпакерное пространство через окна сообщается с полостью труб. Изобретение позволяет осуществлять многократное воздействие на призабойную зону скважины путем создания мгновенных перепадов давления на забое и проводить исследование скважин для проверки эффективности мероприятия, не меняя подземного оборудования. 2 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, конкретно к устройствам для обработки призабойных зон скважин методом создания мгновенных депрессий на призабойную зону пласта.

Известно устройство для обработки призабойной зоны скважины методом имплозии, содержащее пакер, корпус с радиальными каналами, размещенный в корпусе подпружиненный дифференциальный поршень с радиальными отверстиями, цилиндр с установленным в нем двухступенчатым поршнем и шаровой клапан, размещенный между поршнями (а.с. 721524, E 21 B 43/26).

Это устройство имеет недостаток, заключающийся в том, что оно по своим конструктивным особенностям не может обеспечить создания резкого перепада давления на призабойную зону пласта.

По мере откачки жидкости из пространства А растет перепад давления между пространствами А и Б. Когда этот перепад давления достигнет величины, достаточной для преодоления давления в пространстве А, передающегося на поршень через отверстия, и усилия пружины и при дальнейшем росте этого перепада давления шар будет отдавливаться от поршня давлением снизу через центральный канал в поршне, а поршень будет оставаться на месте в нижнем исходном положении за счет собственного веса и сил трения, а жидкость из пространства Б по каналу в поршне и каналу в корпусе перетекает в пространство А по мере откачки ее из пространства А, и не обеспечивается необходимый резкий перепад давления в призабойной зоне скважины.

Известно также устройство для обработки призабойной зоны скважины методом имплозии, состоящее из корпуса с радиальными каналами, нижнего ступенчатого поршня с осевым каналом, верхнего подпружиненного поршня с осевым каналом, шарового клапана, установленного между поршнями, пакера (см. а.с. 1004624, E 21 B 43/26).

Это устройство имеет недостаток, аналогичный недостатку устройства по а. с. 721524.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является "Устройство для очистки призабойной зоны скважины", состоящее из концентрично размещенных относительно друг друга колонн внешнего ряда труб и внутреннего, присоединенного к внешнему ряду труб цилиндра с окнами, внутри которого помещен подпружиненный со стороны забоя поршень с каналами, пакера, полого штока с клапаном, соединенного с внутренним рядом труб и взаимодействующего с поршнем (см. а.с. 540029, E 21 B 24/00).

Работает устройство следующим образом.

Под действием части веса пустых труб внутреннего ряда полый шток перемещает поршень вниз до упора конца труб в верхнюю крышку цилиндра. При этом каналы в поршне совпадут с окнами в цилиндре, происходит депрессия давления и жидкость из скважины устремляется через окна и канал, полый шток в свободную часть труб. Затем создают вторую депрессию.

Для этого на клапан дается с поверхности дополнительное давление, под действием которого клапан закрывается и поршень перемещается вниз до совмещения каналов с окнами. При этом создается вторая депрессия и пластовый флюид устремляется через каналы, окна и отверстия в верхней крышке цилиндра в свободную полость труб.

Для повторения цикла жидкость в трубах заменяют на воздух с помощью компрессора.

Это устройство имеет существенные недостатки, заключающиеся в следующем: во-первых, для проведения исследовательских работ по проверке эффективности воздействия на пласт необходимо менять подземное оборудование - поднимать устройство и спускать глубинный насос, и в случае необходимости повторения операций по воздействию на пласт (по результатам замеров дебита скважины) - снова менять подземное оборудование. Все это связано с затратой труда и средств; во-вторых, для достижения второй депрессии на пласт необходимо иметь на скважине агрегат, с помощью которого создается необходимое давление на клапан и шток, что также требует дополнительных затрат; в-третьих, для повторения цикла работ по воздействию на пласт жидкость в трубах заменяют на воздух, что также связано с дополнительными затратами (использование компрессора); в-четвертых, цилиндр со стороны забоя заглушен и в случае попадания в полость цилиндра под поршнем жидкости последняя препятствует перемещению поршня вниз, и устройство не срабатывает; в-пятых, устройство сложно в изготовлении из-за наличия радиальных и вертикальных каналов и отверстия в крышке цилиндра, упорных колец и клапана.

Цель изобретения - упрощение конструкции устройства, повышение надежности его работы, обеспечение возможности многократного повторения циклов по воздействию на призабойную зону пласта без дополнительного использования техники (агрегата для закачки жидкости и компрессора) и проведения исследований скважины по проверке эффективности цикла работ по воздействию на пласт без смены подземного оборудования.

Указанная цель достигается тем, что устройство для очистки призабойной зоны, состоящее из концентрично размещенных относительно друг друга внешнего и внутреннего рядов насосно-компрессорных труб, присоединенного к концу внешнего ряда труб цилиндра с радиальными окнами, внутри которого размещен подпружиненный со стороны забоя поршень, пакера, полого штока, соединенного с внутренним рядом труб и взаимодействующего с поршнем, перекачивающим в крайнем верхнем положении окна в цилиндре и открывающим их в крайнем нижнем положении для сообщения с внутренней полостью внешнего ряда труб, усовершенствовано тем, что полый шток выполнен с радиальными отверстиями и размещен на приеме глубинного насоса, установленного на конце внутреннего ряда труб, а в цилиндре в нижнем торце выполнен продольный канал.

Устройство изображено на чертеже: фиг. 1 - устройство в исходном положении; фиг. 2 - устройство в рабочем положении.

Предлагаемое устройство для очистки призабойной зоны скважины состоит из наружного ряда труб 1 с пакером 2, цилиндра 3 с радиальными каналами 4, поршня 5, подпружиненного снизу пружиной 6. В наружный ряд труб спущен внутренний ряд труб 7 с глубоким насосом 8, под которым размещен полый шток 9 с радиальными отверстиями 10, взаимодействующий с поршнем 5. На полом штоке 9 установлен центрирующий фонарь 11.

Для ограничения хода поршня 5 вверх и вниз и фиксирования его в крайнем верхнем и нижнем положении в цилиндре 3 выполнены выступы 12 и 13. В цилиндре 3 в нижнем торце выполнен продольный канал 14.

Работает устройство следующим образом.

При спуске устройства на трубах 1 в скважину на заданную глубину затрубное пространство герметизируется с помощью пакера 2.

Пакер при этом располагается выше пласта, выбранного для воздействия непосредственно над интервалом перфорации, а само устройство - против пласта. Затем спускает внутренний ряд труб 7 с глубинным насосом 8, над которым размещается полый шток 9 с радиальными отверстиями 10 и центратором 11, до глубины на 2-3 м выше подпружиненного поршня 5. Поршень 5 под действием пружины 6 находится в крайнем верхнем положении и канал 4 в цилиндре 3 устройства перекрыт телом поршня 5. Скважинное пространство изолировано от внутренней полости труб 1 и 7.

Устройство в исходном положении.

Насосом 8 откачивают жидкость из труб 1. При этом межтрубное пространство (между трубами 1 и 7) заполняется газом (воздухом).

Жидкость откачивают до уровня в межтрубном пространстве, обеспечивающего необходимый перепад на призабойную зону скважины. После этого допускают трубы 7. При этом патрубок 9 садится на поршень 5 и, преодолевая усилия пружины 6, перемещает его вниз до упора.

При посадке поршня 5 на выступ 13 канал 4 открывается и сообщает подпакерное пространство скважины с межтрубным пространством (между трубами 1 и 7), создается резкий перепад давления на пласт и флюид из скважины через канал 4 с большой скоростью устремляется из пласта в пространство между трубами 1 и 7 и выносит из призабойной части пласта механические примеси, засоряющие поры пласта.

При необходимости повторения операции приподнимают трубы 7 в исходное положение. При этом патрубок 9 освобождает поршень 5 и последний под действием пружины 6 возвращается в исходное положение. Затем операцию по воздействию на призабойную зону повторяют в описанной последовательности. После окончания процесса воздействия на пласт внутренний ряд труб 7 с насосом 8 остается в допущенном (рабочем) положении. При этом подпакерное пространство скважины сообщено через канал 4 с межтрубным пространством. В таком положении запускают насос 8 в работу и проводят необходимые работы по исследованию скважины и определению эффективности мероприятия, не производя переоборудования скважины. В случае, если не достигнута нужная эффективность, при необходимости цикл работы по воздействию на призабойную зону скважины может повторяться в указанной выше последовательности сколько угодно раз, пока не будет достигнут эффект. При этом не требуется привлечения к этой работе дополнительной техники (агрегата, компрессора и т.д.). По окончании всех работ устройство извлекают из скважины, спускают глубинный насос и запускают скважину в работу. Дальнейшую эксплуатацию можно осуществлять и не извлекая устройство из скважины и в любое время при необходимости осуществлять воздействие на призабойную зону, что не обеспечивается другими известными устройствами.

Использование предлагаемого устройства для очистки призабойной зоны скважины обеспечивает многократность воздействия на призабойную зону скважины, дает возможность проведения исследования скважины и проверки эффективности мероприятия, не меняя подземного оборудования после операции или серии операций по воздействию на пласт, исключает необходимость привлечения к проведению операции дополнительной техники (агрегата откачивающего, компрессора).

Формула изобретения

Устройство для очистки призабойной зоны, состоящее из концентрично размещенных относительно друг друга внешнего и внутреннего рядов насосно-компрессорных труб, присоединенного к концу внешнего ряда труб цилиндра с радиальными окнами, внутри которого размещен подпружиненный со стороны забоя поршень, пакера, полого штока, соединенного с внутренним рядом труб и взаимодействующего с поршнем, перекрывающим в крайнем верхнем положении окна в цилиндре и открывающим их в крайнем нижнем положении для сообщения с внутренней полостью внешнего ряда труб, отличающееся тем, что полый шток выполнен с радиальными отверстиями и размещен на приеме глубинного насоса, установленного на конце внутреннего ряда труб, а в цилиндре в нижнем торце выполнен продольный канал.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2