Устройство для обработки призабойной зоны скважины

 

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для обработки призабойной зоны скважины, очистки ее мгновенными импульсами давления при освоении нефтяных и газовых скважин. Устройство содержит полый корпус с выхлопными каналами, подпружиненную втулку, подпружиненный обратный клапан и седло клапана. Выхлопные каналы выполнены в виде узких щелей. Втулка в нижней части выполнена с кольцевым выступом. Клапан выполнен с осевым каналом. Седло клапана выполнено в виде шайбы с осевыми продольными каналами и наружной резьбовой поверхностью с возможностью взаимодействия с корпусом. В осевом канале седла клапана размещен толкатель и выполнен в виде стержня с кольцевым выступом в верхней части и двумя кольцевыми выступами в нижней части. На втулке закреплен штифт с возможностью продольного перемещения в выхлопном канале корпуса. Клапан подпружинен относительно толкателя. Применение изобретения позволит проводить более качественную очистку продуктивного пласта за счет импульсов давления повышенной мощности. 1 ил.

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для обработки призабойной зоны скважины, очистки ее, мгновенными импульсами давления при освоении нефтяных и газовых скважин.

Известно "Устройство для обработки призабойной зоны скважины" (см. авт. св. СССР N 173678, МКИ E 21 B 43/117, 22.06.64 г.), включающее корпус с приводными и выхлопными каналами, концентрично установленный в корпусе подпружиненный дифференциальный поршень и обратный клапан.

Это устройство имеет следующий недостаток: для осуществления обработки необходима компрессорная установка высокого давления, что снижает эффективность обработки.

Более близко по технической сущности к предлагаемому "Устройство для обработки призабойной зоны скважины" (см. авт. св. N 794199, МКИ³ E 21 B 43/18, 26.12.78 г. ), включающее корпус с каналами, концентрично установленные в нем дифференциальную втулку и подпружиненные дифференциальный поршень и обратный клапан.

Это устройство имеет следующие недостатки: - наличие дифференциальной втулки, вводя дополнительный подвижный элемент, усложняет конструкцию, снижая тем самым надежность всего устройства; - большое количество уплотнений разных типоразмеров требует постоянной ревизии и замены при износе; - устройство требует тщательной взаимофиксации составляющих его деталей, что в полевых условиях сложно выполнить, так как все детали представляют собой концентрические тела вращения; - установочные пружины устройства работают на растяжение, что неконструктивно; - процесс спуска устройства нетехнологичен, так как требует постоянной дозаливки жидкости внутрь колонны насосно-компрессорных труб (НКТ).

Задачей изобретения является упрощение конструкции устройства и повышение надежности его работы.

Поставленная задача решается описываемым устройством для обработки призабойной зоны скважины, содержащим полый корпус с выхлопными каналами, подпружиненную втулку, подпружиненный обратный клапан, седло клапана. Новым является то, что с целью упрощения конструкции устройства и повышения надежности его работы оно снабжено толкателем и штифтом, причем выхлопные каналы корпуса выполнены в виде узких щелей, втулка в нижней части выполнена с кольцевым выступом, клапан выполнен с осевым каналом, седло клапана выполнено в виде шайбы с осевым и продольными каналами и наружной резьбовой поверхностью с возможностью взаимодействия с корпусом, толкатель размещен в осевом канале седла клапана и выполнен в виде стержня с кольцевым выступом в верхней части и двумя кольцевыми выступами в нижней части, штифт закреплен на втулке с возможностью продольного перемещения в выхлопном канале корпуса, клапан подпружинен относительно толкателя.

Анализ патентной и научно-технической литературы не выявил технических решений с подобной совокупностью существенных признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии критериям "новизна" и "существенные отличия" предлагаемого решения.

На чертеже схематично представлено предлагаемое устройство в исходном состоянии.

Устройстве спускают в скважину на колонне труб (на чертеже не показано). Оно содержит полый корпус 1 с выхлопными каналами 2, выполненными в виде продольных щелей. На внутренней поверхности корпуса 1 выполнены кольцевые выступы 3 и 4, ограничивающие длину выхлопных каналов 2. В нижней части, корпуса в осевом канале выполнена резьбовая поверхность 5. В осевом канале корпуса 1 на кольцевых выступах 3 и 4 размещена втулка 6, подпружиненная пружиной 7, на нижней торцовой поверхности втулки 6 выполнен кольцевой выступ 8, к цилиндрической поверхности втулки 6 прикреплен штифт 9, головная часть которого размещена в выхлопном канале 2 корпуса 1 с возможностью продольного перемещения. В осевом канале корпуса 1 резьбовой поверхностью 10 закреплено седло клапана 11, выполненное в виде шайбы с осевым 12 и продольными каналами 13. В осевом канале 12 седла клапана размещен толкатель 14, выполненный в виде штанги с верхним кольцевым выступом 15 и нижними кольцевыми выступами 16 и 17. На толкателе между седлом клапана 11 и кольцевым выступом 16 размещена пружина 18 и клапан 19 с осевым каналом 20.

Устройство работает следующим образом.

В положении, показанном на чертеже, устройство на колонне труб спускается в скважину на заданную глубину. Устье оборудуется фонтанной арматурой, насосный агрегат обвязывается для обратной промывки скважины. Мерная емкость насосного агрегата соединяется с полостью труб для сбора выходящей из скважины жидкости и последующей закачки ее насосным агрегатом в скважину.

В исходном состоянии выхлопные окна 2 корпуса 1 перекрыты втулкой 6, которая с одинаковым зазором лежит на кольцевых выступах 3 и 4 одинаковой длины. При нагнетании жидкости в затрубное пространство скважины при перепаде давления между затрубным пространством и полостью труб жидкость через кольцевые зазоры между втулкой 6 и кольцевыми выступами 3 и 4 будет попадать в корпус 1 в полости над и под втулкой 6. Благодаря тому, что во втулке имеется осевой канал, обе полости сообщаются с полостью труб, на основании вышеописанного можно сделать вывод, что втулка 6, подпружиненная пружиной 7, находится в нижнем положении независимо от перепада давлений между затрубным пространством и полостью труб из-за равенства сил, действующих на втулку. Размещенный в осевом канале седла клапана 11 толкатель 15 под действием пружины 18 находится в нижнем положении. При закачке жидкости в затрубное пространство с ростом давления нагнетания растет сила, действующая на толкатель прямо пропорционально величине перепада давления. При определенном перепаде давления между затрубным пространством и полостью труб сила, действующая на толкатель 15, превысит силу сопротивления сжатой пружины 18 и толкатель начинает движение вверх. С повышением давления в затрубном пространстве толкатель 15 перемещается все дальше от седла клапана 11 и в определенный момент времени толкатель 15 своей верхней торцовой поверхностью перекрывает осевой канал втулки 6 в нижней части, и в полости под втулкой 6 происходит накопление жидкости, проникшей в корпус через кольцевой зазор между втулкой 6 и кольцевым выступом 4. При этом появляется дополнительная рабочая поверхность - кольцевой выступ 8 на втулке 6, т.е. резко изменяется сила, стремящаяся переместить втулку 6 с толкателем 15 вверх с перемещением нижней торцовой поверхности втулки 6 между кольцевыми выступами 3 и 4. При этом движении в некоторый момент времени толкатель 15 кольцевым выступом 16 упирается о нижнюю торцовую поверхность клапана 19. Движение толкателя вверх прекращается. С ростом давления перепад давления воспринимает только кольцевой выступ 8 на втулке, и в определенный момент времени втулка перемещается вверх, появляется зазор между нижней торцовой поверхностью втулки и верхней торцовой поверхностью толкателя. При этом появится новая рабочая кольцевая поверхность, ранее закрытая толкателем. Происходит резкое увеличение силы, действующей на втулку 6, направленной вверх. Втулка резко перемещается вверх, открывая осевой канал втулки для прохода жидкости из затрубного пространства в полость труб. При движении втулки вверх толкатель 15 под действием возвратной пружины 18 устремляется вниз. При определенном перепаде давления между затрубным пространством и полостью труб пружина 7, преодолевая скоростной напор жидкости, возвращает втулку 6 в нижнее положение, ограниченное штифтом. При закачке жидкости в полость труб перепад давления, действуя на верхнюю торцовую поверхность клапана 19, преодолевая силу сопротивления пружины 18, перемещает клапан вниз, обеспечивая слив жидкости через нижнюю торцовую поверхность корпуса 1.

Технико-экономические преимущества устройства в следующем: - применение изобретения позволит проводить более качественную очистку продуктивного пласта за счет импульсов давления повышенной мощности, что в свою очередь предотвратит последующий выход из строя глубинно-насосного оборудования и уменьшит количество подземных ремонтов, связанных с некачественной очисткой пласта, то есть не потребуется никаких дополнительных, преждевременных спускоподъемных операций; - при изготовлении устройства снижаются материальные затраты за счет уменьшения количества деталей, возрастает надежность устройства за счет уменьшения подвижных частей и уплотнений.

Формула изобретения

Устройство для обработки призабойной зоны скважины, содержащее полый корпус с выхлопными клапанами, подпружиненную втулку, подпружиненный обратный клапан, седло клапана, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции устройства и повышения надежности его работы, оно снабжено толкателем и штифтом, причем выхлопные каналы корпуса выполнены в виде узких щелей, втулка в нижней части выполнена с кольцевым выступом, клапан выполнен с осевым каналом, седло клапана выполнено в виде шайбы с осевым и продольными каналами и наружной резьбовой поверхностью с возможностью взаимодействия с корпусом, толкатель размещен в осевом канале седла клапана и выполнен в виде стержня с кольцевым выступом в верхней части и двумя кольцевыми выступами в нижней части, штифт закреплен на втулке с возможностью продольного перемещения в выхлопном канале корпуса, клапан подпружинен относительно толкателя.

РИСУНКИ

Рисунок 1