устройство депрессионной очистки забоя скважин

Формула изобретения

Устройство депрессионной очистки забоя скважин, включающее депрессионную камеру с разделительным поршнем, гидравлически связанную с шламоприемной камерой, и средством перекрытия, выполненным в виде клапана-затвора, размещенного в нижней ее части, отличающееся тем, что оно снабжено устройством гидродинамического воздействия, выполненным в виде диффузора-конфузора и эластичного шара, установленного между разделительным поршнем, выполненным дифференциальным, и шламоприемной камерой с торцевой приемной частью, выполненной в виде трубного паука, при этом выше разделительного поршня, дополнительно, встроен клапан-пробка для сообщения внутренней полости насосно-компрессорных труб с затрубным пространством скважины при извлечении устройства на поверхность.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в качестве технологического оборудования для очистки забоя (зумпфа) скважин от шлама, песка, парафина и других посторонних и трудно извлекаемых отложений.

Известно устройство для депрессионной очистки скважины от песчаной пробки, спускаемое на забой скважины на канате (см. А.С. 1186787, Е 21 В 37/00; Б.И. 39; 1984 г.). Содержит толстостенный полый корпус с подпружиненным башмаком. В течение всего времени спуска и до момента контакта с песчаной пробкой внутри корпуса устройства сохраняется атмосферное давление.

Недостатком известного устройства является низкая наполняемость его рабочей полости шламом, так как вследствие высокой текучести и меньшей плотности скважинная жидкость под статическим напором столба жидкости заполняет рабочую полость устройства раньше, чем продукты очистки.

По этой причине, чтобы обеспечить полную очистку скважины требуется увеличить количество спускоподъемных операций с устройством. Кроме того, известное устройство не обеспечивает защиту обсадных труб от отрицательного воздействия гидроудара в момент создания депрессии в скважине. Все это снижает эффективность применения устройства в глубоких скважинах.

Наиболее близким техническим решением является устройство для очистки забоя скважины, содержащее корпус с депрессионной камерой и клапаном-заглушкой, шлакоприемную камеру с разделительным поршнем, ударным штоком со срезным штифтом и выдвижным фиксатором поршня (см. А.С. 2099506, Е 21 В 37/00; Б.И. 22, 1995) - прототип.

Недостатком известного устройства является низкая наполняемость его шламоприемной камеры продуктами очистки скважины из-за влияния напора столба жидкости в эксплуатационной колонне. Устройство не обеспечивает в условиях глубоких скважин защиту обсадных труб и цементного кольца в заколонном пространстве от гидроудара в момент создания депрессии в зоне очистки. В итоге при разрушении цементного кольца ослабляется крепление ствола скважины, что приводит к осложнениям, например заколонным перетокам жидкости и загрязнению пресноводных горизонтов.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки глубоких скважин и снижение отрицательного воздействия гидравлического удара на конструкцию скважины с одновременным упрощением конструкции устройства за счет исключения пакера.

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее депрессионную камеру с разделительным поршнем, гидравлически связанную с шламоприемной камерой, и средством перекрытия, выполненным в виде клапана-затвора, размещенного в нижней его части, согласно изобретению снабжено устройством гидродинамического воздействия, выполненным в виде диффузора-конфузора и эластичного шара, устанавленного между разделительным поршнем и шламоприемной камерой с торцевой приемной частью, выполненной в виде трубного паука, при этом выше разделительного поршня дополнительно встроен клапан-пробка для сообщения внутренней полости колонны НКТ с затрубным пространством скважины при извлечении устройства на поверхность.

Устройство (чертеж) содержит переводник 1, установленный в корпусе 2, внутри которого размещен полый разделительный (дифференциальный) поршень 3 с окнами 4 и уплотнительными кольцами 5 и 6. Корпус 2 через соединительную муфту 7 свинчен с корпусом 8, внутри которого размещено устройство гидродинамического воздействия 9, выполненное в виде диффузора-конфузора с эластичным шаром 10, верхней и нижней решетками 11 и 12. Через соединительную муфту 13 корпус 8 гидродинамического устройства 9 соединен с шламоприемной камерой 14. Посредством муфты 15 шламоприемная камера 14 свинчена с клапаном-затвором 16, состоящим из седла 17, затвора 18 и соединенного через муфту 19 с трубой 20, имеющей зубья 21. В переводнике 1 установлен клапан-пробка 22, состоящий из пробки 23 и уплотнительной диафрагмы 24. Устройство до контакта с забоем спускают на насосно-компрессорных трубах (НКТ) 25, являющихся депрессионной камерой.

Устройство работает следующим образом.

Устройство спускают на пустых НКТ 25 до упора на забой скважины с созданием осевой и вращательной нагрузки на забой. Предварительно объем рабочей полости пустых НКТ (депрессионной камеры) рассчитывают с учетом требуемой депрессии на пласт. После завершения спуска устройства производят долив расчетного количества воды в колонну НКТ до срабатывания разделительного поршня 3 и сообщения депрессионной камеры с шламоприемной 14 через окна 4. Под действием перепада давления над и под разделительным поршнем 3 в депрессионной камере происходит имплозионный эффект и всасывание в шламоприемную камеру 14 продуктов отложений с забоя (зумпфа) скважины. Под их напором клапан-затвор 17 открывается, причем для гарантированного закрытия и снижения гидравлического сопротивления его затвор 18 выполнен со смещенной относительно центра тяжести осью вращения, пропуская в шламоприемную камеру 14 продукты очистки. Размещенное между разделительным поршнем 3 и шламоприемной камерой 14 устройство гидродинамического воздействия 9 с шаром 10 под действием созданного перепада давления создает воздействие, способствующее дополнительному выносу продуктов кольматации с забоя скважины. Клапан-пробка 22 предназначен для осуществления гидравлической связи затрубного пространства с колонным пространством НКТ. При создании избыточного давления в колонне НКТ на устье скважины, например, с помощью цементировочного агрегата происходит открытие клапана-пробки 22 и вынос его деталей - пробки 23 и диафрагмы 24 - в затрубное пространство скважины, предотвращая перелив скважинной жидкости на устье при подъеме устройства на поверхность.

После извлечения устройства производят очистку депрессионной 25 и шламоприемной 14 камер, разделительного поршня 3, гидродинамического устройства 9, клапана-затвора 16 от шлама с продуктами очистки скважины, перемещение разделительного поршня 3 в верхнее положение, установку шара 10 в нижнюю часть гидродинамического устройства 9 и восстановление конструкции клапана-пробки 22.

При необходимости процесс депрессионной очистки повторяют.

Предлагаемая конструкция исключает влияние столба жидкости в обсадной колонне на состав и характер продукта в шламоприемной камере, не требует использования пакерирующего устройства, снижает отрицательное воздействие гидравлического удара на конструкцию устройства, обсадную колонну, целостность цементного камня, повышает эффективность воздействия и исключает перелив скважинной жидкости через устье при подъеме устройства на дневную поверхность, обеспечивая экологическую чистоту и безопасность проведения работ.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. А.с. 1186787, Е 21 В 37/00, 1984. Б.И. 39.

2. А.с. 2099506, Е 21 В 37/00, 1995. Б.И. 22.