Имплозионное устройство для очистки скважин (варианты)

 

Изобретение относится к эксплуатации и ремонту скважин, может быть использовано для очистки скважин от шлама, кольматационных отложений и шламовых пробок. Устройство по первому варианту содержит пакерное устройство, размещенное на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) между кожухом-ловушкой и очистным клапаном и выполненное со сквозным каналом и с глухим осевым каналом, в котором расположен конец трубы для подачи реагента и который сообщен с затрубным пространством. Устройство по второму варианту содержит очистной клапан в виде полого плунжера с радиальными окнами, заглушенный конец которого размещен в цилиндре. Открытый конец плунжера закреплен на кожухе-ловушке. Устройство по третьему варианту содержит очистной клапан, включающий фиксатор, выполненный в виде отдельных подвижных в осевом и радиальном направлениях сегментов, взаимодействующих с запорным шаром и с упором, закрепленным на корпусе очистного клапана с помощью срезных штифтов. Седло очистного клапана подпружинено и подвижно в осевом направлении. Внутренняя поверхность корпуса выполнена с расточкой, обеспечивающей возможность радиального перемещения сегментов фиксатора. Использование изобретения позволяет обеспечить поступление больших объемов шламовых отложений, проведение комплексных работ при одном спуске подвески НКТ, упрощает конструкцию, повышает эффективность и скорость очистки. 3 с. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к эксплуатации и ремонту скважин и может быть использовано для очистки скважин от шлама, кольматационных отложений и шлаковых пробок, металлических предметов и др.

Известно устройство для очистки скважин (RU, патент 2061174, кл. E 21 B 37/00, 1996). Известное устройство не обеспечивает поступление в него большого объема шламовых и кольматационных отложений.

Наиболее близким аналогом является имплозионное устройство для очистки скважины, содержащее установленные на колонне насосно-компрессионных труб пакерное устройство, обратный клапан и очистной клапан, выполненный в виде полого плунжера, заглушенный конец которого имеет радиальные окна и размещен в цилиндре (RU, патент 2083805, кл. E 21 B 37/00, 1997).

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает проведения комплексных работ при одном спуске подвески насосно-компрессорных труб, химическую обработку пласта и очистку от продуктов реакции, а также оно не обеспечивает поступления больших объемов шламовых отложений.

Техническим результатом изобретения является обеспечение поступления больших объемов шламовых отложений, проведение комплексных работ при одном спуске подвески насосно-компрессорных труб, упрощение конструкции и повышение эффективности и скорости очистки.

Технический результат достигается с помощью нескольких вариантов выполнения имплозионного устройства.

В первом варианте выполнения технический результат достигается тем, что имплозионное устройство для очистки скважин, содержащее установленное на колонне насосно-компрессорных труб пакерное устройство, обратный клапан и очистной клапан, снабжено кожухом-ловушкой, установленным на колонне насосно-компрессорных труб, так что пакерное устройство размещено между кожухом-ловушкой и очистным клапаном и выполнено со сквозным клапаном, 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.

Кроме того, глухой осевой канал может быть сообщен с затрубным пространством через фильтр.

Кроме того, между пакерным устройством и очистным клапаном может быть расположен телескопический переходник.

Кроме того, оно может быть снабжено циркуляционным клапаном для стравливания давления, установленным выше кожуха-ловушки.

Технический результат во втором варианте достигается тем, что имплозионное устройство для очистки скважин, содержащее установленные на колонне насосно-компрессорных труб обратный клапан и очистной клапан, выполненный в виде полого плунжера, заглушенный конец которого имеет радиальные окна и размещен в цилиндре, снабжено кожухом-ловушкой, на котором закреплен открытый конец плунжера, так что герметичная полость кожуха-ловушки сообщена с полостью плунжера, а плунжер закреплен на цилиндре при помощи срезных винтов.

Кроме того, оно может быть снабжено уплотнением, расположенным между концом плунжера и цилиндром.

Технический результат в третьем варианте выполнения достигается тем, что имплозионное устройство для очистки скважин содержит установленные на колонке насосно-компрессорных труб обратный и очистной клапаны и упор, закрепленный с одной стороны на корпусе очистного клапана, который включает фиксатор, выполненный в виде отдельных подвижных в осевом и радиальном направлениях сегментов, установленных с возможностью взаимодействия с запорным шаром и упором, закрепленным на корпусе очистного клапана с помощью срезных штифтов, причем седло очистного клапана выполнено подпружиненным и подвижным в осевом направлении, а внутренняя поверхность корпуса выполнена с расточкой, обеспечивающей возможность радиального перемещения сегментов фиксатора.

Кроме того, сегменты фиксатора могут быть выполнены в виде разрезного кольца либо состоять из шести сегментов, образующих кольцо.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1а, 1б представлен вариант выполнения с пакерным устройством, верхняя и нижняя части соответственно; на фиг. 2 представлен вариант выполнения с очистным клапаном в виде полого цилиндра; на фиг. 3 - вид А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - вариант выполнения с очистным клапаном и фиксатором; на фиг. 5 - продолжение вида на фиг. 4; на фиг. 6 - вид В-В на фиг. 5.

Имплозионное устройство по первому варианту (фиг. 1) содержит колонну 1 насосно-компрессорных труб (НКТ), соединенную переходником 2 с уплотнительными элементами 3 с трубой 4 для подачи реагента и с кожухом-ловушкой 5 колонны 1 насосно-компрессорных труб. Муфта 6 соединяет трубы, составляющие кожух-ловушку 5. Резиновые уплотнения 7 герметизируют трубу 4 в специальном пакерном устройстве 8, выполненном с глухим осевым каналом 9 и сквозным каналом 10. Далее установлены телескопический переходник 11, очистной клапан 12, кожух-шламоулавливатель 13, обратный клапан 14, переходник 15, хвостовик или фильтр 17. Глухой осевой канал 9 соединен с затрубным пространством через фильтр 18. В переходнике 2 выполнен циркуляционный клапан 19 для стравливания давления.

Имплозионное устройство (фиг. 1) спускается на стандартных НКТ-2,5'' или 3'', если требуется обработка пласта кислотой, ПАФ и другими химическими методами. После очистки продуктов реакции возможно проведение плавного вызова притока методом свабирования. Все это выполняется при одном спуске НКТ с имплозионным устройством на забой.

Устройство работает следующим образом.

Нижняя часть - хвостовик или фильтр 17 - через переходник 15 соединяется с кожухом-шламоулавливателем 13, внутри которого расположен обратный клапан 14; далее идет очистной клапан 12, который может быть выполнен, например, так же, как на фиг. 2 или фиг. 4 (по очистке забоя).

В глухой осевой канал 10 спускают конец трубы, внутренний выход которой совмещен с затрубным пространством скважины. Через трубу 4 подается реагент с устья в пласт. Герметизация трубы 4, кожуха-ловушки 5 и колонны 1 полностью достигается при спуске и в верхней части дополняется резиновыми уплотнительными элементами 3. Выше кожуха-ловушки 5 идет циркуляционный клапан 19 и подвеска НКТ до устья.

Устройство спускается до пласта. Закачивается необходимый реагент по трубам 1 и через трубу 4 в пласт, выдерживается на реакции, затем производится разгрузка подвески на забой, срабатывает телескопический переходник 11, срезаются штифты очистного клапана 12 и кожух-ловушка 5 заполняется за счет перепада давления продуктами реакции. Не поднимая подвеску НКТ, производится свабирование, через циркуляционный клапан 19 отбирается жидкость в скважине, создается плавный переход давления на пласт, вызов притока и подвеска с имплозионным устройством поднимается на устье.

Таким образом, особенность установки такого вида заключается в том, что при одной операции спуска НКТ выполняется ряд технологических операций - обработка пласта, механическая очистка от продуктов реакции, плавный вызов притока методом свабирования.

Имплозионное устройство по второму варианту (фиг. 2) содержит колонну 20 насосно-компрессорных труб с кожухом-ловушкой 21. В хвостовике установлен клапан 22. Кожух-ловушка 21 имеет сливные отверстия 23. Очистной клапан выполнен в виде полого плунжера 24 с заглушенным концом 25, размещенным в цилиндре 26 на срезных винтах 27. Между цилиндром 26 и плунжером 24 установлено уплотнение 28. Со стороны заглушенного конца 25 на плунжере 24 выполнены радиальные окна 29. Обратный клапан 30 установлен в верхней части кожуха-ловушки 21. Между кожухом-ловушкой 21 и плунжером 24 установлен переходник 31.

Устройство, показанное на фиг. 2, спускается в скважину на стандартных НКТ - 2,5'' или 3''.

Имплозионное устройство спускается на забой, и медленно производится разгрузка подвески НКТ, в этот момент срезаются срезные винты 27, плунжер 24 движется с подвеской НКТ и кожухом-ловушкой 21 вниз, и в этот момент открываются радиальные окна 29, производится разгерметизация полости кожуха-ловушки 21. Скважинная жидкость, содержащая механические примеси, под воздействием мгновенно созданного перепада давления с высокой скоростью проникает в кожух-ловушку 21, заполняя ее объем. Затем подвеска поднимается и обратный клапан 22 предотвращает сброс грязи или шлама обратно на забой, все уловленное поднимается на устье. При демонтаже установки кожух-ловушка 21, обеспечивающая прием большого объема шламовых отложений, очищается от грязи и шлама.

Устройство по третьему варианту (фиг. 4) состоит из колонны 32 НКТ, кожуха-ловушки 33, соединенного с ней переходником 34, с циркуляционным клапаном 35 сброса давления. В хвостовике установлен обратный клапан 36 со стопором 37.

Очистной клапан включает фиксатор 38, состоящий из отдельных подвижных в осевом и радиальном направлении сегментов 39, запорный шар 40, упор 41, закрепленный на корпусе 42 срезным штифтом 43 и на кожухе-ловушке 33. Седло 44 очистного клапана выполнено подвижным и поджато регулируемой пружиной 45. Пружина 45 регулируется поджимной гайкой 46. Герметичность элементов обеспечивается уплотнениями 47. На корпусе 42 выполнена расточка 48, обеспечивающая радиальное перемещение сегментов 39.

Устройство по третьему варианту работает следующим образом.

Производится разгрузка подвески НКТ на забой, срезаются штифты 43, упор 41 движется вниз, двигая фиксатор 38 вниз вместе с шаром 40. Доходя до расточки 48, сегменты 39 фиксатора 38 расходятся, освобождая шар 40, и за счет перепада давления от забоя скважины на кожух-ловушку 33 шар 40 устремляется вверх, освобождая проход для жидкости с пласта.

В конструкции данного устройства нет места для штуцирования, поток жидкости прямоточный, сопротивления минимальные, жидкость плавно обтекает шар 40 со всех сторон, тем самым плотнее заполняя всю камеру кожуха-ловушки 33.

Для снижения гидравлического удара на стенки НКТ кожуха-ловушки 33 сверху открывается клапан 35, стравливается давление, и при выравнивании давления кожуха-ловушки 33 и забоя скважины шарик клапана 35 и шар 40 падают в свои седла, предотвращая вытекание грязи, шлама, раствора из кожуха-ловушки 33.

Затем подвеска поднимается на устье.

Преимущество данного устройства заключается в том, что здесь сопротивление потоку жидкости при разгерметизации кожуха-ловушки 33 минимальное по сравнению с другими подобными устройствами. Это достигается за счет использования шарового клапана с седлом и прямоточных проходных каналов для жидкости. Направленный поток жидкости при перепаде давления не меняет своего направления. Устройство с таким принципом работы может использоваться при извлечении аварийных труб, насоса, кабеля, шланг и т.д. На конце установки ниже обратного клапан 36 для этого следует устанавливать спецловители. За счет резкого перепада давления спецловители захватывают аварийное оборудование и извлекаются на устье.

Можно проводить работы с этим устройством по очистке пласта, регулирование депрессии на пласт производится объемом кожуха-ловушки. Для эффективности работ по очистке пласта, если при этом позволяет кривизна скважины, могут совместно с имплозионной установкой использовать простые пакера, которые герметируются от разгрузки подвески НКТ на забой.

Отличительной особенностью всех представленных вариантов имплозионных устройств от существующих подобных устройств является то, что можно проводить на скважине комплекс работ по повышению ее производительности. Это - обработка пласта и очистка забоя, вынос продуктов реакции от обработок, вызов плавного притока методом свабирования. За счет этого почти в 3-4 раза сокращается время работ на скважине.

Формула изобретения

1. Имплозионное устройство для очистки скважин, содержащее установленное на колонне насосно-компрессорных труб пакерное устройство, обратный клапан и очистной клапан, отличающееся тем, что 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.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что глухой осевой канал сообщен с затрубным пространством через фильтр.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что между пакерным устройством и очистным клапаном расположен телескопический переходник.

4. Устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что оно снабжено циркуляционным клапаном для стравливания давления, установленным выше кожуха-ловушки.

5. Имплозионное устройство для очистки скважин, содержащее установленные на колонне насосно-компрессорных труб обратный клапан и очистной клапан, выполненный в виде полого плунжера, заглушенный конец которого имеет радиальные окна и размещен в цилиндре, отличающееся тем, что оно снабжено кожухом-ловушкой, на котором закреплен открытый конец плунжера, так, что герметичная полость кожуха-ловушки сообщена с полостью плунжера, а плунжер закреплен на цилиндре при помощи срезных винтов.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что оно снабжено уплотнением, расположенным между концом плунжера и цилиндром.

7. Имплозионное устройство для очистки скважин, содержащее установленные на колонке насосно-компрессорных труб обратный и очистной клапаны и упор, закрепленный с одной стороны на корпусе очистного клапана, отличающееся тем, что очистной клапан включает фиксатор, выполненный в виде отдельных подвижных в осевом и радиальном направлениях сегментов, установленных с возможностью взаимодействия с запорным шаром и упором, закрепленным на корпусе очистного клапана с помощью срезных штифтов, причем седло очистного клапана выполнено подпружиненным и подвижным в осевом направлении, а внутренняя поверхность корпуса выполнена с расточкой, обеспечивающей возможность радиального перемещения сегментов фиксатора.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что сегменты фиксатора выполнены в виде разрезного кольца.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что фиксатор состоит из шести сегментов, образующих кольцо.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6