Способ очистки скважины от отложений и устройство для его осуществления
Владельцы патента RU 2572399:
Общество с ограниченной ответственностью "КАСКАД" (RU)
Группа изобретений относится к области нефтегазодобычи и может быть использована в обслуживании эксплуатационных скважинах. При осуществлении способа спускают в колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) очистное устройство, смонтированное на подающей трубе. Подают с поверхности очистной агент, разрушают отложения, расположенные на внутренней поверхности колонны НКТ и/или представляющие собой глухую пробку, гидромониторным воздействием прямого потока очистного агента и гидромеханическим воздействием с использованием прямого потока. Удаляют разрушенные отложения с одновременным гидромеханическим воздействием на них с использованием обратного потока очистного агента. Сначала разрушенные отложения направляют в пространство, изолированное от пространства, в котором их разрушают гидромеханическим воздействием с использованием прямого потока очистного агента, а затем по кольцевому пространству, образованному внутренней поверхностью колонны НКТ и наружной поверхностью подающей трубы. Механическое воздействие осуществляют вращающимися под действием потока очистного агента рабочими головками, оснащенными режущими элементами, а гидравлическое воздействие - сначала прямым потоком очистного агента, затем его обратным потоком. Очистное устройство включает корпус, присоединенный снизу к пакерующему элементу, имеющему каналы для связи внутреннего пространства входного патрубка с внешним пространством корпуса ниже пакерующего элемента, каналы для связи кольцевого пространства с внешним пространством входного патрубка выше пакерующего элемента. Повышается качество очистки. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к области нефтегазодобычи и может быть использовано в обслуживании эксплуатационных скважинах.
В процессе нефтегазодобычи на стенках трубных колонн скважин, по которым движется добываемая продукция, отлагается слой отложений, которые называют обычно АСПО (асфальтены, смолы, парафины, гидраты и их смеси и т.д.), при этом сужается проходное сечение трубных колонн вплоть до полного его перекрытия, что приводит к снижению объема добываемой продукции или к полному прекращению дебита скважины.
В нефтегазодобывающих скважинах с высоким содержанием АСПО возникает необходимость проводить очистку внутренней поверхности насосно-компрессорных труб (НКТ) очистными устройствами той или иной конструкции обычно на тяговом органе (проволока, кабель и др.) путем перемещения очистного устройства сверху - вниз и обратно на глубину отложений до 1000 метров и более, что по ряду причин может приводить к обрыву тягового органа, застреванию очистного устройства в колонне НКТ, осложнению дальнейшего процесса очистки скважины и как следствие уменьшению потока добываемой жидкости вплоть до образования глухой пробки и остановке скважины.
Известен способ восстановления циркуляции в нефтегазоконденсатодобывающей скважине, включающий спуск в скважину на колонне труб гидромеханического очистителя, гидромониторное воздействие на пробку прямым потоком промывочной жидкости, прокачиваемой по колонне труб через гидромеханический очиститель, продвижение последнего по мере размыва пробки, механическое снятие отложений со стенок скважины вращением скребковых элементов гидромеханического очистителя и удаление из скважины продуктов разрушения восходящим потоком промывочной жидкости, при этом вращение скребковых элементов гидромеханического очистителя для механического снятия со стенок скважины отложений осуществляют восходящим потоком промывочной жидкости, а процесс механического снятия со стенок скважины отложений осуществляют как в процессе спуска в скважину гидромеханического очистителя, так и в процессе его подъема из скважины (RU 2010944, 1994).
Известно устройство для восстановления циркуляции в нефтегазоконденсатодобывающей скважине, содержащее корпус с осевым каналом и резьбовым элементом в верхней части для соединения с колонной труб и гидромеханический очиститель, выполненный в виде скребковых элементов, установленных на корпусе, при этом скребковые элементы выполнены в виде по меньшей мере двух очистных головок с режущими ножами на наружной поверхности, установленных с возможностью свободного вращения в противоположные стороны одна относительно другой в потоке жидкости, режущие ножи имеют эвольвентный профиль, а в верхней части очистной головки и в нижней части нижней очистной головки - режущие буртики (RU 2010944, 1994).
Недостатком известных способа и устройства для его осуществления является низкое качество очистки скважины, поскольку часть отложений остается на внутренней поверхности НКТ вследствие того, что энергия обратного потока очистного агента, вращающего рабочие (очистные) головки, оснащенные режущими элементами, ниже, чем энергия прямого потока очистного агента, и, как следствие, частота вращения рабочих головок снижается, так как обратный поток обогащен разрушенными отложениями, которые препятствуют нормальному вращению рабочих головок, забивая зазоры между режущими элементами.
Задачей предложенной группы технических решений, объединенных единым изобретательским замыслом, является получение технического результата, выражающегося в повышении качества очистки скважины за счет максимального использования энергии прямого потока очистного агента.
Технический результат в отношении объекта изобретения - способа достигается тем, что способ очистки скважины от отложений включает спуск в колонну НКТ скважины очистного устройства, смонтированного на подающей трубе, с подачей по ней с поверхности очистного агента, разрушение отложений, расположенных на внутренней поверхности колонны НКТ и/или представляющих собой глухую пробку в упомянутой колонне НКТ, гидромониторным воздействием прямого потока очистного агента и гидромеханическим воздействием с использованием упомянутого прямого потока очистного агента, удаление разрушенных отложений осуществляют сначала направлением их в пространство, изолированное от пространства, в котором осуществляют их разрушение гидромеханическим воздействием на них с использованием прямого потока очистного агента, а затем по кольцевому пространству, образованному внутренней поверхностью колонны НКТ и наружной поверхностью подающей трубы, с одновременным гидромеханическим воздействием на них с использованием обратного потока очистного агента, при этом в процессе гидромеханического воздействия на отложения механическое воздействие осуществляют вращающимися под действием потока очистного агента рабочими головками, оснащенными режущими элементами, а гидравлическое воздействие - сначала прямым потоком очистного агента, затем обратным потоком очистного агента.
В частных случаях предпочтительно использование в качестве подающей трубы колонны непрерывных труб (колтюбинг).
Очистку скважины от отложений предложенным способом с использованием устройства для его осуществления целесообразно осуществлять также перед подъемом колонны НКТ из скважины при проведении подземного ремонта скважины (ПРС) или капитального ремонта скважины (КРС).
Технический результат в отношении объекта изобретения - устройства достигается тем, что очистное устройство включает корпус, присоединенный снизу к пакерующему элементу, оснащенному сопловым выходом, размещенным внутри упомянутого корпуса и сообщенным с пространством входного патрубка, присоединенного сверху к упомянутому пакерующему элементу и предназначенного для соединения с подающей трубой, по крайней мере одну рабочую головку, оснащенную режущими элементами, установленную на корпусе, и по крайней мере одну рабочую головку, оснащенную также режущими элементами, установленную на входном патрубке, при этом пакерующий элемент имеет каналы для связи внутреннего пространства входного патрубка с внешним пространством корпуса ниже пакерующего элемента, каналы для связи кольцевого пространства, образованного внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью соплового выхода, с внешним пространством входного патрубка выше пакерующего элемента, а рабочие головки, оснащенные режущими элементами, установлены с возможностью свободного вращения и под действием потока очистного агента - с возможностью принудительного вращения.
В одном из частных случаев на корпусе очистного устройства установлены две рабочие головки, оснащенные режущими элементами, с возможностью свободного вращения и под действием прямого потока очистного агента - с возможностью принудительного вращения в противоположные стороны (разнонаправлено).
Также на входном патрубке могут быть установлены две рабочие головки, оснащенные режущими элементами, с возможностью свободного вращения и под действием обратного потока очистного агента - с возможностью принудительного вращения в противоположные стороны (разнонаправлено).
В другом частном случае на корпусе очистного устройства могут быть установлены две рабочие головки, оснащенные режущими элементами, с возможностью свободного вращения и под действием прямого потока очистного агента - с возможностью принудительного вращения в одну сторону.
Также на входном патрубке очистного устройства могут быть установлены две рабочие головки, оснащенные режущими элементами, с возможностью свободного вращения и под действием обратного потока очистного агента - с возможностью принудительного вращения в одну сторону.
На фиг. 1 представлено устройство с двумя рабочими головками, установленными на корпусе, и одной рабочей головкой, установленной на входном патрубке, продольный разрез по Г-Г; на фиг. 2-4 показаны соответственно сечения по А-А, Б-Б и В-В на фиг. 1; на фиг. 5, 6 показаны возможные варианты компоновки устройства в рабочем положении, продольный разрез по Г-Г.
Предложенный способ осуществляется с помощью очистного устройства, которое включает корпус 1, присоединенный снизу к пакерующему элементу (переходнику) 2. Корпус 1 оснащен сопловым выходом 3, размещенным внутри корпуса 1. К упомянутому пакерующему элементу (переходнику) 2 сверху присоединен входной патрубок 4, который предназначен для соединения с подающей трубой (не показана). Сопловый выход 3 сообщен с пространством входного патрубка 4. На корпусе 1 установлена по крайней мере одна рабочая головка 5, оснащенная режущими элементами. На входном патрубке 4 также установлена по крайней мере одна рабочая головка 5, оснащенная также режущими элементами. Пакерующий переходник 2 имеет каналы 6 для связи внутреннего пространства входного патрубка 4 с внешним пространством корпуса 1 ниже пакерующего элемента (переходника) 2, а также каналы 7 для связи кольцевого пространства, образованного внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью соплового выхода 3, с внешним пространством входного патрубка выше пакерующего элемента (переходника) 2. Рабочие головки 5, оснащенные режущими элементами, установлены с возможностью свободного вращения и под действием потока очистного агента - с возможностью принудительного вращения. Соединение пакерующего элемента (переходника) 2 с корпусом 1, входным патрубком 4 и сопловым выходом 3 выполнено резьбовым. Каждая рабочая головка 5 установлена в определенном положении на корпусе 1 и на входном патрубке 4 с использованием, в частности, упоров, выполненных на наружной поверхности корпуса 1 и входного патрубка 4, а также стопорных колец. Свободному вращению рабочих головок 5 способствует наличие в них подшипников, например, в виде бронзовых втулок (не показаны).
На корпусе 1 очистного устройства могут быть установлены одна или две рабочие головки 5. Также на входном патрубке 4 может находиться одна или две рабочие головки 5. В случае наличия двух рабочих головок 5, установленных на корпусе 1, они могут быть выполнены таким образом, что их принудительное вращение под действием прямого потока очистного агента осуществляется в одну сторону, либо в другом случае - в противоположные стороны (разнонаправлено). Примером возможности реального воплощения предложения в части использования рабочих головок может служить информация, раскрытая в RU 2147064, 2000.
Аналогично в случае наличия на входном патрубке 4 двух рабочих головок 5 они могут быть выполнены таким образом, что их принудительное вращение под действием обратного потока очистного агента может осуществляется в одну сторону, либо в другом случае - в противоположные стороны (разнонаправлено). Разнонаправленное вращение рабочих головок 5 обеспечивается за счет соответствующего расположения на них режущих элементов, например, как описано в RU 2010944, 1994.
Способ очистки скважины от отложений осуществляется следующим образом. Присоединяют входной патрубок 4 очистного устройства, например, к колонне непрерывных труб и осуществляют спуск смонтированного таким образом на подающей трубе очистного устройства в колонну НКТ 8 скважины через оборудованное соответствующим образом ее устье. В данном случае используется колтюбинговая установка.
Одновременно в подающую трубу (колонну непрерывных труб) нагнетают с поверхности прямой поток очистного агента, который направляется в сопловый выход 3 и осуществляет гидромониторное воздействие на отложения 9, расположенные на внутренней поверхности колонны насосно-компрессорных труб 8 и/или представляющие собой глухую пробку, при этом разрушая их.
Прямой поток очистного агента направляется также через каналы 6 во внешнее пространство корпуса 1 ниже пакерующего элемента (переходника) 2 и осуществляет гидромеханическое воздействие на отложения, при этом механическое воздействие осуществляется вращающимися под действием прямого потока очистного агента рабочими головками 5, оснащенными режущими элементами, а гидравлическое воздействие - этим же прямым потоком очистного агента. Вращение рабочих головок 5 в зависимости от того или иного расположения режущих элементов на них осуществляется в одну сторону или разнонаправлено.
Разрушенные отложения обратным потоком очистного агента сначала направляются в пространство (кольцевой зазор между наружной поверхностью соплового выхода 3 и внутренней поверхностью корпуса 1), изолированное от пространства, в котором осуществляют их разрушение гидромеханическим воздействием на них с использованием прямого потока очистного агента (внешнее пространство корпуса 1). Из кольцевого зазора между наружной поверхностью соплового выхода 3 и внутренней поверхностью корпуса 1 разрушенные отложения (по сути, смесь очистного агента с разрушенными отложениями) направляются через каналы 7 во внешнее пространство входного патрубка 4 выше пакерующего элемента 2 и удаляются по кольцевому пространству, образованному внутренней поверхностью колонны НКТ 8 и наружной поверхностью подающей трубы 4. Этот процесс сопровождается одновременным гидромеханическим воздействием на уже разрушенные отложения, представляющие собой уже некую смесь, и позволяет произвести чистовую обработку внутренней поверхности колонны НКТ 8 с использованием обратного потока очистного агента. При этом в процессе гидромеханического воздействия на отложения механическое воздействие осуществляют вращающимися под действием обратного потока очистного агента рабочими головками 5, оснащенными режущими элементами, а гидравлическое воздействие - обратным потоком очистного агента.
После окончания процесса очистки скважины устройство извлекают на поверхность известным образом.
Использование предложенной группы изобретений позволяет повысить качество очистки скважины за счет максимального использования энергии прямого потока очистного агента.
Предложенный способ с использованием устройства для его осуществления рекомендуется включать в план мероприятий, осуществляемых, в частности, при проведении ПРС, КРС, перед подъемом колонны НКТ из скважины.
1. Способ очистки скважины от отложений, включающий спуск в колонну насосно-компрессорных труб скважины очистного устройства, смонтированного на подающей трубе, с подачей по ней с поверхности очистного агента, разрушение отложений, расположенных на внутренней поверхности колонны насосно-компрессорных труб и/или представляющих собой глухую пробку в упомянутой колонне насосно-компрессорных труб, гидромониторным воздействием прямого потока очистного агента и гидромеханическим воздействием с использованием упомянутого прямого потока очистного агента, удаление разрушенных отложений осуществляют сначала направлением их в пространство, изолированное от пространства, в котором осуществляют их разрушение гидромеханическим воздействием на них с использованием прямого потока очистного агента, а затем по кольцевому пространству, образованному внутренней поверхностью колонны насосно-компрессорных труб и наружной поверхностью подающей трубы, с одновременным гидромеханическим воздействием на них с использованием обратного потока очистного агента, при этом в процессе гидромеханического воздействия на отложения механическое воздействие осуществляют вращающимися под действием потока очистного агента рабочими головками, оснащенными режущими элементами, а гидравлическое воздействие - сначала прямым потоком очистного агента, затем обратным потоком очистного агента.
2. Способ по п. 1, в котором используют в качестве подающей трубы колонну непрерывных труб.
3. Способ по п. 1 или 2, в котором очистку скважины от отложений осуществляют перед подъемом колонны насосно-компрессорных труб из скважины при проведении профилактического ремонта скважины или капитального ремонта скважины.
4. Очистное устройство, включающее корпус, присоединенный снизу к пакерующему элементу, оснащенному сопловым выходом, размещенным внутри упомянутого корпуса и сообщенным с пространством входного патрубка, присоединенного сверху к упомянутому пакерующему элементу и предназначенного для соединения с подающей трубой, по крайней мере одну рабочую головку, оснащенную режущими элементами, установленную на корпусе, и по крайней мере одну рабочую головку, оснащенную также режущими элементами, установленную на входном патрубке, при этом пакерующий элемент имеет каналы для связи внутреннего пространства входного патрубка с внешним пространством корпуса ниже пакерующего элемента, каналы для связи кольцевого пространства, образованного внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью соплового выхода, с внешним пространством входного патрубка выше пакерующего элемента, а рабочие головки, оснащенные режущими элементами, установлены с возможностью свободного вращения и под действием потока очистного агента - с возможностью принудительного вращения.
5. Устройство по п. 4, в котором на корпусе установлены две рабочие головки, оснащенные режущими элементами, с возможностью свободного вращения и под действием прямого потока очистного агента - с возможностью принудительного вращения в противоположные стороны.
6. Устройство по п. 4, в котором на входном патрубке установлены две рабочие головки, оснащенные режущими элементами, с возможностью свободного вращения и под действием обратного потока очистного агента - с возможностью принудительного вращения в противоположные стороны.
7. Устройство по п. 4, в котором на корпусе установлены две рабочие головки, оснащенные режущими элементами, с возможностью свободного вращения и под действием прямого потока очистного агента - с возможностью принудительного вращения в одну сторону.
8. Устройство по п. 4, в котором на входном патрубке установлены две рабочие головки, оснащенные режущими элементами, с возможностью свободного вращения и под действием обратного потока очистного агента - с возможностью принудительного вращения в одну сторону.
