накопитель шлама

Формула изобретения

1. Накопитель шлама, включающий корпус, выполненный в виде цилиндрического стакана, состоящий из труб, соединенных муфтами, при этом нижняя труба корпуса заканчивается заглушкой, отличающийся тем, что верхняя труба корпуса закреплена в опоре, в нижней части которой для свободного прохода жидкости выполнены фигурные конусные пазы, равномерно расположенные по окружности опоры, при этом внутренняя полость опоры выполнена в виде воронки, для обеспечения фиксации опоры ее нижний торец выполнен ступенчатым, кольцевой площадкой опирающимся на основание переходного участка ступенчатой скважины.

2. Накопитель шлама по п.1, отличающийся тем, что длина корпуса определяется концентрацией шлама или песка и продолжительностью работы насоса.

3. Накопитель шлама по п.1, отличающийся тем, что площадь сечения фигурных конусных пазов и их количество подбираются в зависимости от производительности насоса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при освоении и эксплуатации нефтяных и водозаборных скважин в составе скважинного оборудования для очистки скважинной жидкости от механических примесей (песка, шлама) в скважинах ступенчатой формы.

Известно устройство для улавливания шлама, включающее секции шламосборника, установленные одна над другой, подводящий патрубок, установленный в секции шламосборника с возможностью расположения входного отверстия соосно и выходного отверстия - эксцентрично с продольной осью шламосборника, отсекающий клапан, установленный в выходном отверстии подводящего патрубка, и отводящий канал с входным отверстием, расположенным ниже выходного отверстия подводящего патрубка, которое снабжено противосифонным клапаном и узлом интенсификации улавливания шлама, отводящий канал выполнен в виде патрубка, установленного нижним концом в верхней части одной секции шламосборника соосно с ней, пропущенного через дно вышерасположенной секции шламосборника и переходящего в подводящий патрубок для вышерасположенной секции шламосборника, при этом секции шламосборника жестко связаны с упомянутым патрубком, противосифонный клапан установлен в боковом отверстии, выполненном между секциями шламосборника в связывающем их патрубке, узел интенсификации улавливания шлама выполнен в виде насосного элемента с лопастями, циклонной камеры и разделенных перегородкой приемной и входной кольцевых камер, причем входная камера изолирована от циклонной камеры и сообщена с выходным отверстием подводящего патрубка и с приемной камерой через отверстия, выполненные в разделяющей их перегородке, а циклонная камера сообщена с приемной камерой продольно вытянутыми вертикальными тангенциальными щелями, образованными жестко закрепленными в верхней части секции шламосборника лопастями насосного элемента, и имеет выход в полость секции шламосборника. Патент РФ № 2011785, МПК Е21В 21/00, Е21В 37/00, опубликовано 30.04.1994.

Известно устройство для шламопескоулавливания, содержащее цилиндрический корпус, соосно установленные внутри него шламопескоподводящую трубку с обратным клапаном в своей верхней части и выводной патрубок с переходником для присоединения к трубной колонне, закрепленный в верхней части корпуса, и обратный клапан излива для сообщения шламопескоприемной зоны с внешним пространством при шламопескоулавливании и ее изолировании при подъеме устройства из скважины, при этом оно снабжено фильтрующим узлом, в полости корпуса концентрично выводному патрубку выполнена кольцевая полость, гидравлически связанная через фильтрующий узел с шламоприемной зоной и с внешним пространством через обратный клапан излива, при этом запорные органы отсекающего обратного клапана и обратного клапана излива выполнены подпружиненными.

А.С. СССР № 2007544, МПК⁷ Е21В 21/00, В 37/00, опубликовано 15.02.1994 г.

Известны защитные приспособления для скважинных штанговых насосов (СШН), содержащие автоматическое сцепное устройство (автосцеп) и ловитель механических примесей (шламоуловитель).

Автосцеп позволяет соединять колонну штанг с плунжером СШН непосредственно в скважине. Это дает возможность осуществить спуск цилиндра и плунжера трубного насоса совместно и исключить загрязнение цилиндра механическими примесями (окалина, грязь и т.п.), происходящее при раздельном спуске. Ловитель механических примесей защищает насос со стороны трубного пространства НКТ. Механические примеси (окалина, грязь и т.п.), оседающие вниз при спуске колонны штанг, накапливаются в полости ловителя и не попадают в насос. Буровой портал Drillings.ru, раздел Буровые установки.

Известно устройство для отделения песка от пластовой жидкости в скважине при ее эксплуатации, включающее подъемную колонну, размещенную под приемом глубинного насоса, и последовательно установленные по длине подъемной колонны песочные карманы. Каждый из песочных карманов образован внутренней поверхностью подъемной колонны, внешней поверхностью втулки, размещенной внутри подъемной колонны, и перемычкой. Последняя жестко связывает нижнюю часть внешней поверхности втулки с внутренней поверхностью подъемной колонны. Длина каждой из втулок составляет 0,3-0,75 расстояния между перемычками. Проходной канал каждой из втулок больше приемного канала глубинного скважинного насоса и составляет 0,2-0,8 внутреннего диаметра подъемной колонны. Патент РФ № 2217587, МПК Е21В 43/38, опубликовано 27.11.2003.

Известно устройство для удаления механических примесей из ствола скважины, которое выполнено в виде заглушенного в нижней части патрубка, к верхнему концу которого присоединен конический раструб. На верхнем торце раструба закреплена эластичная уплотнительная манжета. С помощью захватного узла, спускаемого в ствол скважины на тросе, устройство размещается на забое перед началом эксплуатации скважины. Различные механические примеси, поступающие из продуктивного пласта вместе с флюидом, постепенно скапливаются внутри устройства. После заполнения устройства механическими примесями оно извлекается на поверхность для очистки [А.С. СССР № 137851, 1961].

Недостатки известного устройства заключаются в сложности его установки и подъема с помощью канатной техники, поскольку при перемещении устройства внутри эксплуатационной колонны возникает эффект поршневания.

Известно подземное оборудование, включающее компоновку погружного насоса, спускаемого в скважину на лифтовой колонне. В эксплуатационной колонне ниже зоны перфорации расположена опорная втулка. Механизм компенсации осевого перемещения компоновки погружного насоса связан нижним концом со шламоуловителем, а верхним концом - с упомянутой компоновкой через фильтр-хвостовик. Шламоуловитель в виде открытого сверху полого корпуса с дном устанавливают герметично своей верхней частью на опорную втулку. Подземное оборудование размещают в эксплуатационной колонне ниже зоны перфорации после спуска в скважину и герметичной установки шламоуловителя своей верхней частью на опорную втулку. Патент РФ № 2382176, МПК Е21В 37/00, опубликовано 20.02.2010.

Известно устройство, состоящее из цилиндрического корпуса насоса с днищем и приемными перфорационными отверстиями, плунжера с нагнетательным клапаном, соединенного с колонной штанг, кожуха, навинченного на муфту, которая, в свою очередь, навинчена на колонну насосно-компрессорных труб и корпус насоса, хвостовика, соединенного посредством муфты с кожухом насоса и имеющего в нижней части заглушку и приемные перфорационные отверстия. При этом устройство дополнительно снабжено съемным накопителем шлама (отстойником), установленным в отверстии днища цилиндра корпуса насоса и выполненным в виде цилиндрического металлического стакана.

Патент РФ на полезную модель № 88733, МПК Е21В 43/00, опубликовано 20.11.2009.

Известно устройство для очистки забоя скважины во время эксплуатации, включающее шламоуловитель, манжету и подъемное средство, согласно изобретению шламоуловитель закреплен посадочной муфтой в обсадной колонне, которая герметизирует пространство между обсадной колонной и шламоуловителем, а манжета размещена в верхней части хвостовых труб с фильтром, гидравлически связанных с электроцентробежным насосом, причем в качестве подъемного средства используется ловильный инструмент.

Патент РФ № 2212521, МПК Е21В 37/00, Е21В 43/00, опубликовано 20.09.2003.

Недостатками данных изобретений являются сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей, низкий эффект очистки, который отрицательно влияет на надежность и долговечность скважинного насоса.

Техническая задача заключается в повышении эффективности работы скважины, увеличении межремонтного периода скважин, сокращении эксплуатационных затрат и продолжительности подземного ремонта.

Данная задача решается за счет того, что в накопителе шлама, включающем корпус, выполненный в виде цилиндрического стакана, состоящий из труб, соединенных муфтами, при этом нижняя труба корпуса заканчивается заглушкой, верхняя труба корпуса закреплена в опоре, в нижней части которой для свободного прохода жидкости выполнены фигурные конусные пазы, равномерно расположенные по окружности опоры, при этом внутренняя полость опоры выполнена в виде воронки, для обеспечения фиксации опоры ее нижний торец выполнен ступенчатым, кольцевой площадкой опирающимся на основание переходного участка ступенчатой скважины.

Кроме того, длина корпуса определяется концентрацией шлама (песка) и продолжительностью работы насоса.

Кроме того, площадь сечения фигурных конусных пазов и их количество подбираются в зависимости от производительности насоса.

Изобретение поясняется чертежами:

Фиг.1 - схема установки накопителя шлама в скважине.

Фиг.2 - накопитель шлама в разрезе.

Накопитель шлама, установленный в ступенчатой скважине, включает корпус 1, выполненный в виде цилиндрического стакана, состоящий из труб 2 диаметром d, соединенных муфтами 3, при этом нижняя труба корпуса 1 заканчивается заглушкой 4, а верхняя труба закреплена в опоре 5, в нижней части которой для свободного прохода жидкости выполнены фигурные конусные пазы 6, равномерно расположенные по окружности опоры, служащие для прохода жидкости из нижней обсадной колонны 7 диаметром D ₁ в верхнюю обсадную колонну 8 диаметром D₂. Внутренняя полость опоры 5 выполнена в виде воронки 9, являющейся направляющей для выпадающих осадков. Для обеспечения фиксации опоры 5 ее нижний торец выполнен ступенчатым, кольцевой площадкой 10 опирающимся на основание 11 переходного участка между обсадными колоннами. Накопитель шлама установлен на расстоянии L от нижнего торца насоса 12.

Длина L₁ корпуса накопителя шлама определяется концентрацией шлама (песка) и продолжительностью работы насоса 12.

Площадь сечения фигурных конусных пазов и их количество подбираются в зависимости от производительности насоса 12.

Принцип работы накопителя шлама заключается в следующем.

При работе насоса 12 частицы шлама поднимаются восходящим потоком жидкости в кольцевом зазоре с поперечным сечением (D₁ ²-d²)/4 между стенками нижней обсадной колонной 7 и корпусом 1 накопителя. После прохождения через фигурные конусные пазы 6 опоры 5 жидкость попадает в верхнюю обсадную колонну 8 с поперечным сечением D² ₂/A. Так как площадь поперечного сечения обсадной колонны 8 намного больше, чем площадь кольцевого сечения между стенками нижней обсадной колонной 7 и корпусом 1, то, учитывая принцип неразрывности струи и постоянство расходов в различных ее сечениях, очевидно, что скорость потока резко упадет. В этом случае частицы шлама (песка), имеющие большую плотность, начнут выпадать в осадок и, пройдя воронку 9 опоры 5, будут скапливаться в цилиндрическом стакане 1 накопителя.

При этом, чем больше расстояние L от опоры до насоса, тем большая часть шлама, содержащаяся в жидкости, выпадет в осадок. Очищенная жидкость поднимается вверх по верхней обсадной колонне 8, попадает в чистую область, из которой расположенный выше насос отсасывает отфильтрованную жидкость наверх.

Применение предложенного изобретения позволяет повысить эффективность работы скважины при эксплуатации электроцентробежными насосами, увеличить межремонтный период скважин, сократить эксплуатационные затраты и продолжительность подземного ремонта.