устройство для очистки и сохранения продуктивности пласта

Формула изобретения

Устройство для очистки и сохранения продуктивности пласта, содержащее забойный отсекатель, включающий корпус с обратным клапаном, соединенный с перфорированным хвостовиком, пакер и посадочный инструмент, включающий полый шток, заглушенный снизу, с радиальными каналами выше заглушки, отличающееся тем, что пакер выполнен сборным в виде подвижного цилиндра, уплотнительного элемента и втулки, на наружной поверхности которой расположен вышеупомянутый уплотнительный элемент, выполненный сборным в виде чередующихся эластичных и жестких колец, имеющих возможность фиксации от смещения вверх относительно корпуса в рабочем положении, причем втулка и корпус соединены срезными элементами, а нижний конец полого штока установлен телескопически во втулке, при этом посадочный инструмент снабжен нижним корпусом, установленным телескопически на штоке и соединенным с подвижным цилиндром срезными элементами, в наружном пазу нижнего корпуса по периметру установлена самоуплотняющаяся манжета с упором, снабжен также соединенным с полым штоком и колонной насосно-компрессорных труб - (НКТ) верхним корпусом, на уступе которого жестко установлен расширитель самоуплотняющейся манжеты с продольными пазами, причем колонна НКТ посредством муфты соединена с цилиндром сбросового клапана, шток которого, снабженный верхним и нижним уступами, связан с цилиндром через срезные элементы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в качестве оборудования для очистки призабойной зоны продуктивного пласта от шлама, песка, парафина, смол и других трудноизвлекаемых промывкой отложений.

Известно устройство для очистки скважины, содержащее полый шток с кольцевым выступом и установленными на нем сбивным клапаном и пружиной сжатия, корпус с обратным клапаном, соединенный с хвостовиком и пакером, причем шток и хвостовик выполнены с радиальными каналами, срезные и уплотнительные элементы (см. патент РФ №2068079, МКИ 6 Е 21 В 37/00, 21/00, 1996 г.).

Недостатки устройства:

- низкая эффективность очистки скважины, обусловленная тем, что сообщение подпакерного пространства с внутренним пространством НКТ (насосно-компрессорных труб) произойдет раньше, чем будет достигнута окончательная залакеровка скважины, в результате этого НКТ будут заполнены скважинной жидкостью, а не загрязнениями пласта и пластовой жидкостью;

- сложность конструкции и недостаточная ее жесткость;

- устройство позволяет достичь временный эффект, т.к. после его подъема вместе с пакером загрязнения, находящиеся в стволе скважины, будут опять входить в поры и каналы продуктивного пласта и снижать его проницаемость.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для очистки скважины, содержащее забойный отсекатель, включающий корпус с обратным клапаном, соединенный с перфорированным хвостовиком, и пакер, состоящий из манжеты и расширяющего конуса, посадочный инструмент, включающий полый шток, заглушенный снизу, с радиальными каналами выше заглушки, расширяющий конус и корпус соединены срезными элементами, а нижний конец полого штока установлен телескопически в расширяющем конусе (см. патент РФ №2186947, МКИ 7 Е 21 В 38/00, 2002 г.).

Применение известного устройства приводит к значительным эксплуатационным затратам, обусловленным тем, что его спускают в скважину на НКТ, а этот процесс является трудоемким и продолжительным во времени.

Другим существенным недостатком этого устройства является то, что при спуске устройства в скважину манжета пакера из-за своей трубчатой фигурной формы может быть повреждена или сорвана при контакте со стенками скважины, особенно это касается старых скважин, где стенки имеют наросты в виде твердых отложений. В результате негерметичная посадка пакера значительно снижает эффективность очистки скважины.

Задачей изобретения является создание устройства, обладающего надежной герметичной посадкой пакера особенно в старых скважинах, в сочетании с относительно низкими эксплуатационными затратами.

Указанная задача решается предлагаемым устройством, содержащим забойный отсекатель, включающий корпус с обратным клапаном, соединенный с перфорированным хвостовиком, пакер и посадочный инструмент, включающий полый шток, заглушенный снизу, с радиальными каналами выше заглушки.

Новым является то, что пакер выполнен сборным в виде подвижного цилиндра, уплотнительного элемента и втулки, на наружной поверхности которой расположен вышеупомянутый уплотнительный элемент, выполненный сборным в виде чередующихся эластичных и жестких колец, имеющих возможность фиксации от смещения вверх относительно корпуса в любом рабочем положении, причем втулка и корпус соединены срезными элементами, а нижний конец полого штока установлен телескопически во втулке, при этом посадочный инструмент снабжен нижним корпусом, установленным телескопически на штоке и соединенным с подвижным цилиндром срезными элементами, в наружном пазу нижнего корпуса по периметру установлена самоуплотняющаяся манжета с упором, снабжен также соединенным с полым штоком и колонной НКТ ограниченного объема верхним корпусом, на уступе которого жестко установлен расширитель самоуплотняющейся манжеты с продольными пазами, причем колонна НКТ посредством муфты соединена с цилиндром сбросового клапана, шток которого, снабженный верхним и нижним уступами, связан с цилиндром через срезные элементы.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе, спущенное в скважину.

На фиг.2 - то же самое, в запакерованном состоянии.

На фиг.3 - забойный отсекатель, который остается в скважине после подъема посадочного инструмента.

На фиг.4 - узел устройства со стопором.

Устройство состоит из двух узлов: забойного отсекателя и посадочного инструмента.

Забойный отсекатель (фиг.1) состоит из корпуса 1 с внутренним уступом 2, на котором установлен обратный клапан 3 перфорированного хвостовика 4, пакер 5 выполнен сборным в виде подвижного цилиндра 6, уплотнительного элемента 7 и втулки 8. На наружной поверхности втулки 8 расположен уплотнительный элемент 7, который выполнен сборным в виде чередующихся эластичных колец 9 и жестких колец 10.

Втулка 8 и корпус 1 соединены срезными элементами 11. На наружной поверхности втулки 8 выполнены зубчатые насечки 12, а в верхней части корпуса 1 на его внутренней поверхности расположено стопорное кольцо 13 (фиг.4).

Посадочный инструмент включает полый шток 14 с заглушкой 15 и радиальными каналами 16. На полом штоке 14 телескопически установлен нижний корпус 17, в наружном пазу которого по периметру установлена самоуплотняющаяся манжета 18 с упором 19.

Подвижный цилиндр 6 соединен с нижним корпусом 17 посадочного инструмента срезными элементами 20.

Верхний конец полого штока 14 соединен с верхним корпусом 21, на уступе 22 которого установлен расширитель 23 для самоуплотняющейся манжеты 18 с продольными пазами, поджатый гайкой 24. Верхний корпус 21 соединен с колонной насосно-компрессорных труб 25, состоящей из трех - четырех труб, которая в свою очередь через муфту 26 соединена с цилиндром 27 сбросового клапана 28, внутри которого установлен шток 29 с нижним 30 и верхним 31 уступами, соединенный с цилиндром срезными элементами 32.

Устройство спускают в скважину на канате 33, который крепится к штоку 29. Сопрягаемые поверхности деталей снабжены уплотнительными кольцами 34.

Полый шток 14 с колонной насосно-компрессорных труб 25 образуют депрессионную камеру 35, находящуюся под атмосферным давлением.

Нижний корпус 17 имеет торец 36, расположенный с возможностью контактирования с подвижным цилиндром 6.

Все устройство размещено внутри обсадной колонны 37 скважины. Длину хвостовика 4 берут из расчета, чтобы его верхние отверстия находились на расстоянии 5-10 м ниже подошвы продуктивного пласта, а нижний конец пакера 5 - на расстоянии 5-10 м выше кровли продуктивного пласта.

Работает устройство следующим образом.

Устройство в сборе на канате 33 спускают в скважину до упора на забой и разгружают. При этом верхняя часть посадочного инструмента с полым штоком продолжает двигаться вниз до того момента, когда нижний торец верхнего корпуса 21 с уступом 22 сядет на верхний торец упора 19, а расширитель 23, поджатый гайкой 24, войдет во внутрь самоуплотняющейся манжеты 18. После этого герметизируют устье скважины и внутри обсадной колонны 37 скважины создают избыточное давление, под воздействием которого разрушаются срезные элементы 20. Посадочный инструмент опускается вниз, торец 36 нижнего корпуса 17 садится на подвижный цилиндр 6. Давление внутри обсадной колонны продолжают поднимать, вследствие этого нагрузка от подвижного цилиндра 6 передается на втулку 8, под воздействием которой разрушаются срезные элементы 11. Подвижный цилиндр 6 двигается вниз, воздействует на уплотнительный элемент 7 и плотно прижимает эластичные кольца 9 (см. фиг.2), находящиеся между жесткими кольцами 10 к стенкам обсадной колонны 36, разобщая тем самым внутрискважинное пространство от продуктивного пласта.

Одновременно с подвижным цилиндром 6 двигается вниз и полый шток 14, радиальные каналы 16 которого в процессе запакеровки выходят из расширяющего конуса (фиг.2). при этом стопорное кольцо 13 попадает в зубчатые насечки 12 (фиг.4) втулки 8 и фиксирует пакер 5 в рабочем положении. Также в этот момент происходит соединение внутреннего пространства полого штока 14 с заглушкой 15 и НКТ 25 с внутренним пространством под пакером. При этом уплотнительные кольца 34 исключают несанкционированные перетоки рабочей жидкости. Так как внутри полого штока 14 и колонны насосно-компрессорных труб 25 давление атмосферное, на продуктивный пласт создается значительная депрессия, которая позволяет очистить и в последующем сохранить продуктивность пласта. Под воздействием разницы давлений загрязнения и шлам из пласта через хвостовик 4, корпус 1 с внутренним уступом 2 и радиальные каналы 16 попадают в депрессионную камеру 35.

После завершения операции по очистке продуктивного пласта производят натяжку каната 33, при этом срезные элементы 32 клапана 28, соединенного с устройством посредством муфты 26, разрушаются, шток 29 приподнимается в цилиндре 27 от своего верхнего уступа 31, в котором он находится в транспортном положении, до тех пор пока своим нижним уступом 30 не упрется в верхний внутренний торец клапана 28, при этом происходит сообщение внутрискважинного пространства с пространством внутри устройства и уравнивание давлений. При дальнейшей натяжке каната происходит подъем верхней части посадочного инструмента, благодаря чему расширитель 23 выходит из зацепления с самоуплотняющейся манжетой 18, после чего посадочный инструмент поднимают из скважины. В скважине остаются пакер 5, корпус 1 с хвостовиком 4 и обратным клапаном 3 (фиг.3).

Затем в скважину спускают насос и производят освоение и эксплуатацию в обычном порядке.

Предлагаемое устройство благодаря сборной конструкции пакера обладает повышенной герметичностью посадки особенно в старых скважинах.

Благодаря тому что устройство обладает сборной конструкцией пакера, которая позволяет надежно и герметично запакероваться, особенно в старых скважинах, и тем самым повысить эффективность очистки скважины, и так как оно спускается в скважину на канате, то исключается необходимость в использовании НКТ на всю глубину скважины, кроме того, ускоряется процесс по спуску и подъему устройства, что в конечном счете позволит сэкономить значительные материальные средства.