гидравлический комплекс для очистки глубинных скважин

Формула изобретения

Гидравлический комплекс для очистки глубинных скважин, содержащий желонку, в корпусе которой размещен полый шток, плунжерный насос, имеющие нагнетательные полости и образующие единый нагнетательный канал, сообщенный с колонной насосно-компрессорных труб, и приемную камеру, включающую приемную полость и клапан в виде заслонки, отличающийся тем, что комплекс дополнительно содержит контейнер со шламосборной полостью, соединенный с приемной камерой и с плунжерным насосом, образующей с всасывающей и межклапанной полостями насоса единый сборный канал, сообщенный с приемной камерой при закрытом нагнетательном клапане насоса и открытых всасывающем клапане насоса и заслонке клапана приемной камеры, и сообщенный с нагнетательным каналом, полым штоком желонки и колонной насосно-компрессорных труб при открытых нагнетательном и всасывающем клапанах насоса, клапане желонки и заслонке клапана приемной камеры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике добычи нефти, газа и воды и предназначено для очистки скважин, в частности глубинных, от песка, шлама, механических примесей при их строительстве, ремонте и эксплуатации.

Известна желонка для очистки скважины от выбуренного шлама, имеющая шламосборную камеру, расположенную в нижней части корпуса и выполненную конусной формы, см. авторское свидетельство СССР N 1 078 027 по кл. E 21 В 27/00, опубл. 1984 г.

Недостатком этой желонки является конструктивная особенность. Шламосборная камера является одновременно и приемной камерой, что снижает производительность очистных работ.

Известен шламоуловитель для удаления шлама из забоя скважины, имеющий шламоприемную камеру с поршнем, передающую камеру и струйный насос, расположенный между ними, при этом струйный насос обеспечивает создание разрежения в приемной камере, см. авторское свидетельство СССР N 1 035 190 по кл. E 21 В 27/00, опубл. 1983 г.

Недостатком шламоуловителя является то, что эксплуатационный режим ограничен только работой насоса и поршня.

Известно устройство для очистки скважины, включающее желонку с поршнем двойного действия, с нагнетательным каналом, снабженным клапанами, см. патент США N 5 095 976 по кл. Е 21 В 37/00, опубл. 1993 г.

Эксплуатационные режимы этого устройства ограничены.

Известно устройство для очистки скважин, содержащее всасывающую и нагнетательную камеры, поршневой насос и регулирующие клапаны, см. патент США N 4 924 940 по кл. E 21 В 37/00, опубл. 1990 г.

Это устройство не надежно при очистке сильнозагрязненных скважин.

Известна желонка для очистки забоя скважины, в корпусе которой размещены полый шток, плунжер, имеющие нагнетательную полость и образующие единый нагнетательный канал, сообщенный с колонной насосно-компрессорных труб, и приемная полость с клапаном в виде заслонки, см. патент Российской Федерации N 2060356 по кл. E 21 В 27/00, опубл. 1996 г. Желонка обеспечивает очистку скважины при касании приемной камеры с дном за счет разности давлений в скважине и желонке.

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.

Однако оно обладает рядом недостатков.

Конструктивное выполнение комплекса- прототипа не обеспечивает дополнительные эксплуатационные режимы работы, позволяющие провести дочистку скважины от шлама и механических примесей на дне скважины. Эксплуатационный режим ограничен только разностью уровней в скважине и желонке.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи создания гидравлического комплекса, позволяющего повысить качество очистки скважины путем расширения очистных режимов.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в гидравлическом комплексе для очистки глубинных скважин, содержащем желонку, в корпусе которой размещен полый шток, плунжерный насос, имеющие нагнетательные полости и образующие единый нагнетательный канал, сообщенный с колонной насосно-компрессорных труб, и приемную камеру, включающую приемную полость и клапан в виде заслонки; комплекс дополнительно содержит контейнер со шламосборной полостью, соединенный с приемной камерой и с плунжерным насосом, образующей с всасывающей и межклапанной полостями насоса единый сборный канал, сообщенный с приемной камерой при закрытом нагнетательном клапане насоса и открытых всасывающем клапане насоса и заслонке клапана приемной камеры, и сообщенный с нагнетательным клапаном, полым штоком желонки и колонной насосно-компрессорных труб при открытых нагнетательном и всасывающем клапанах насоса, клапане желонки и заслонке клапана приемной камеры.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.

Наличие контейнера, соединенного с приемной камерой и насосом, которые образуют единый сборный канал, позволяет увеличить производительность очистных работ в глубинных скважинах, обеспечить последующую дочистку и накопление шлама и механических примесей в сборном канале контейнера при циклических режимах работы комплекса.

Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен гидравлический комплекс для очистки глубинных скважин.

Гидравлический комплекс содержит: контейнер 1, приемную камеру 2, плунжерный насос 3, желонку 4, колонну труб 5.

Контейнер 1 соединен с приемной камерой 2. Контейнер имеет шламосборную полость 6.

Приемная камера имеет приемную полость 7 и клапан в виде заслонки 8.

Плунжерный насос имеет корпус 9, плунжер 10, всасывающий 11 и нагнетательный 13 клапаны и всасывающую 12 и нагнетательную 14 полости соответственно, между которыми образована межклапанная полость 15.

Желонка соединена с колонной насосно-компрессорных труб 5 в нижней их части, полым штоком 21 с отверстиями 22. Желонка имеет клапан 20, нагнетательную полость 19 и корпус 16 с отверстиями 17, которые закрыты наружной втулкой 18.

Нагнетательные полости насоса и желонки образуют нагнетательный канал 23.

Шламосборная полость контейнера, всасывающая и межклапанная полости насоса образуют единый сборный канал 24.

Гидравлический комплекс работает следующим образом.

Комплекс опускают в скважину, заполненную водой. По мере спуска комплекса вода в скважине открывает заслонку клапана 8 в приемной камере 2 и поступает в шламосборную полость 6 контейнера 1 и во всасывающую полость 12 насоса 3. Сборный канал 24 заполняется водой. Под весом колонны труб 5 комплекс продолжает движение вниз, и вода через всасывающий клапан 11 поступает в межклапанную полость 15, а из нее проталкивается через нагнетательный клапан 13 в нагнетательную полость 14 насоса 3, а затем в нагнетательную полость 19 желонки 4. Нагнетательный канал 23 заполняется водой. Воздух, находящийся в комплексе, выталкивается водой, по мере движения, через отверстия 17 в корпусе 16 желонки 4 в пространство скважины, при этом наружная втулка 18 поднимается.

Комплекс опускается до тех пор, пока приемная камера 2 не упрется в дно скважины. Шток 21 давит на клапан 20 желонки 4 и открывает его. Так как уровень воды в скважине намного выше уровня воды в желонке, вода с большой скоростью через клапан 8 приемной камеры 2, клапаны 11 и 13 насоса 3 и клапан 20 желонки 4, соответственно, по сборному каналу 24, нагнетательному каналу 23 и через отверстие 22 полого штока 21 желонки 4 поступает в колонну труб 5.

Как только уровень воды в скважине и в колонне труб 5 сравняются, ток прекратится, заслонка клапана 8 в приемной камере 2 закроется, а механические примеси займут часть шламосборной полости 6 контейнера 1.

Для продолжения очистки скважины от механических примесей и полного заполнения контейнера 1 проводят подъем колонны труб 5 вверх.

Полый шток 21 идет вверх, клапан 20 желонки 4 закрывается. Плунжер 10 перемещается вверх с закрытым нагнетательным клапаном 13 и чистая вода из нагнетательной полости 14 насоса 3 и нагнетательной полости 19 желонки 4 через отверстия 17 выходит в пространство скважины. По мере движения колонны труб 5 вверх заслонка клапана 8 открывается и следующая порция шлама и механических примесей поступает из приемной полости 7 в сборный канал 24.

При опускании колонны труб вниз всасывающий клапан 12 насоса 3 и клапан 8 приемной камеры 2 закрываются и пока еще чистая вода проталкивается плунжером 10 через нагнетательный клапан 13 в нагнетательную полость 14 насоса 3 и затем в нагнетательную полость 19 желонки 4 и через отверстия 17 выходит в пространство скважины.

Цикл повторяется. Подъем и спуск колонны труб 5 производят столько раз, на сколько была рассчитана по объему шламосборная полость 6 контейнера 1.

Комплекс работает не только на удаление песка, механических примесей из скважины, но одновременно осуществляет дочистку скважины. Дочистка проводится при подъеме колонны труб 5 вверх, когда заслонка клапана 8 и всасывающий клапан 11 открыты и механические примеси и шлам заполняют сборный канал 24. При движении колонны труб 5 как вверх, так и вниз, вода из нагнетательного канала 23 удаляется через отверстия 17 в пространство скважины.

Предложенное устройство может быть изготовлено промышленным способом, что подтверждается успешными испытаниями опытно-конструкторского образца, и обуславливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию "промышленная применимость".

Наличие в комплексе контейнера, расположение его и функциональная связь с другими элементами комплекса, а также образованный сборный канал позволяют:

- расширить эксплуатационные режимы, т.к. комплекс может работать как за счет разности давлений в скважине и комплексе, так и за счет последующего механического отбора шлама;

- повысить качество очистки скважины, т. к. комплекс осуществляет дочистку шлама со дна скважины при повторяющихся циклах;

- увеличить производительность очистных работ, т. к. комплекс может быть рассчитан на любой объем забираемого шлама.