Патент на изобретение №2264526

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕМОНТА НЕФТЯНЫХ И НАГНЕТАТЕЛЬНЫХ СКВАЖИН

(57) Реферат:

Настоящее изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно для проведения технологических операций и ремонтных работ на нефтяных и нагнетательных скважинах. Обеспечивает снижение затрат на ремонт, упрощение конструкции и защиту окружающей среды. Сущность изобретения: устройство, расположенное в скважине, содержит корпус, связано вверху с клапаном и насосно-компрессорными трубами – НКТ и представляет из себя домкрат-фиксатор. Последний выполнен с возможностью обеспечения приподнятия опрессовочного шара с седла клапана. Согласно изобретению устройство связано внизу с гидроскребком и выполнено с возможностью осуществления за один спуско-подъем двух технологических операций. Домкрат-фиксатор состоит из толкателя с фиксаторами, со стопорным кольцом и плунжерной парой, обеспечивающей движение толкателя и удерживаемой плунжерным стопором в гильзе. В нижнем положении плунжера и толкателя опрессовочный шар лежит на седле, а при верхнем – приподнят. Фиксаторы расположены в фиксаторной крышке. Гильза закреплена в седле, содержащем опорный палец и опорно-пропускной палец, которыми оно закреплено в корпусе. Опорно-пропускной палец выполнен с возможностью пропуска технологической жидкости при обратной промывке и создания повышенного давления в пространстве за НКТ по отношению к трубному при технологических операциях, препятствуя вымыву опрессовочного шара. 2 ил.

Настоящее изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к технике для добычи нефти, и применяется на поздней стадии разработки нефтяных пластов, в частности при проведении технологических операций ремонтных работ на нефтяных и нагнетательных скважинах.

Анализ существующего уровня показал следующее.

Известен скважинный штанговый вставной насос, в котором привод толкателя обратного клапана выполнен в виде плоского механизма, состоящего из коромысла, один конец которого соединен с толкателем, а другой – с приводным грузом посредством установленных на шарнире тяг, причем отверстие под срезной элемент в толкателе выполнено с переходом в продольный паз с наклонным к периферии основанием (1).

Его недостатки:

1. Действие приводного груза на толкатель постоянно, что не позволяет спрессовать насосно-компрессорные трубы (НКТ) по причине положения шара только в одной позиции.

2. Шар в узле находится постоянно, что не позволяет работать гидроскребком.

3. Боковые отверстия не позволяют провести опрессовку НКТ.

4. Сложность конструкции.

Таким образом, область применения и принцип действия скважинного штангового насоса и заявляемого устройства различны.

Существует устройство для соединения насосных штанг с плунжером трубного насоса, включающее узел захвата, выполненный в виде цанги, узел ловителя, включающий корпус, втулку ловителя, подпружиненный шток, захватное кольцо, причем для слива жидкости из насосно-компрессорных труб корпус и втулка ловителя выполнены с каналами, сообщающими полость НКТ с затрубным пространством (2).

Недостатками устройства являются:

1. Устройство имеет в своей конструкции элемент для слива жидкости. Его действие основано на давлении жидкости, находящейся в НКТ. В процессе опрессовки НКТ или работы гидроскребком создается давление в НКТ до 250 кгс/см² и 50 кгс/см² соответственно, что не позволит втулке оставаться в положении, при котором сливные каналы закрыты.

2. Сама конструкция должна находиться выше опрессовочного седла при необходимости слива выше клапана, поэтому на нее будет оказываться большое давление (опрессовка) и возникнет необходимость ее усиления. Опрессовочный шар после очистки колонны гидроскребком не попадает в седло, а при помещении шара сразу в седло невозможна очистка колонны.

3. Сложность конструкции.

4. При производстве ремонтных работ происходит загрязнение окружающей среды.

Известно устройство для ремонта скважины, принятое нами за наиболее близкий аналог-прототип, содержащее установленную на колонне труб насадку с посадочным седлом во внутренней полости, промывочный патрубок с наружной ответной поверхностью посадочного седла и ловильный узел с захватами. В промывочном патрубке размещен запорный узел в виде шарового клапана и двуплечного рычага, связанного в средней части шарниром со стенкой промывочного патрубка (3).

Вышеуказанное изобретение по своему устройству и задачам имеет похожие свойства с заявляемым техническим решением, однако сама его конструкция не может быть применима при последовательной работе гидроскребка, а затем опрессовке НКТ и дальнейшем извлечении шара. Это невозможно по причинам:

1. Устройство заканчивается «пером», а не резьбовым соединением.

2. Малый диаметр канала не позволяет работать гидроскребку (меньшее давление по причине лишнего сопротивления).

3. Давление опрессовки НКТ перед заливкой обычно в пределах 150 кгс/см², а при опрессовке НКТ перед установкой пакер-гильзы в пределах 250 кгс/см², что может потребовать усиления конструкции устройства.

4. Устройство имеет 2 опрессовочных седла, что понижает его надежность.

5. Устройство имеет сложную конструкцию.

6. Для извлечения промывочного патрубка требуется лебедка, а значит дополнительная техника и время.

7. При необходимости повторения операции опрессовки (поинтервальная опрессовка при подъеме НКТ) необходимо повторение всей трудоемкой последовательности операций.

По существующей технологии установка пакер-гильзы требует отдельных спуско-подъемных операций для опрессовки НКТ и очистки колонны гидроскребком. Кроме того, после опрессовки НКТ на скважинах с сильно поглощающим интервалом перфорации необходимо оборудование против розлива технологической жидкости и дополнительные затраты на ее сбор.

Задачей изобретения является снижение затрат на ремонт нефтяных и нагнетательных скважин путем совмещения двух технологических операций в одну спуско-подъемную операцию, упрощение конструкции и защита окружающей среды.

Поставленная задача решается применением устройства для ремонта нефтяных и нагнетательных скважин, принцип действия которого основан на разнице давлений в трубном и затрубном пространстве при технологических операциях и предназначенным для приподнятия опрессовочного шара с седла вместо его вымыва.

Применяется в условиях невозможности вымыва шара из НКТ (низкое давление приемистости нефтяной скважины), чем облегчает выполнение требований охраны окружающей среды (подъем НКТ без «сифона»). Устройство может использоваться для одновременного спуска с гидроскребком и позволяет проводить за один спуско-подъем две технологические операции.

Устройство для ремонта нефтяных и нагнетательных скважин, расположенное в скважине, содержащее корпус, связанное вверху с клапаном и насосно-компрессорными трубами (НКТ) и представляющее из себя домкрат-фиксатор, выполненный с возможностью обеспечения приподнятия опрессовочного шара с седла клапана, отличающееся тем, что оно связано внизу с гидроскребком и выполнено с возможностью осуществления за один спуск-подъем двух технологических операций, домкрат-фиксатор состоит из толкателя с фиксаторами, со стопорным кольцом и плунжерной парой, обеспечивающей движение толкателя и удерживаемой плунжерным стопором в гильзе, причем в нижнем положении плунжера и толкателя опрессовочный шар лежит на седле, а при верхнем – приподнят, при этом фиксаторы расположены в фиксаторной крышке, гильза закреплена в седле, содержащем опорный палец и опорно-пропускной палец, которыми оно закреплено в корпусе, а опорно-пропускной палец выполнен с возможностью пропуска технологической жидкости при обратной промывке и создания повышенного давления в пространстве за НКТ по отношению к трубному пространству при технологических операциях, препятствуя вымыву опрессовочного шара.

На фиг.1 представлено устройство для ремонта нефтяных и нагнетательных скважин в разрезе.

На фиг.2 представлена схема работы устройства для ремонта нефтяных и нагнетательных скважин при спуско-подъемных операциях совместно с гидроскребком.

Устройство для ремонта нефтяных и нагнетательных скважин представляет из себя домкрат-фиксатор и содержит толкатель 1, который фиксируется при помощи стопорного кольца 2 и двух фиксаторов 3. Фиксаторы 3 находятся в фиксаторной крышке 4. Движение толкателя 1 обеспечивает плунжерная пара 5 и 6, которая удерживается плунжерным стопором 7 в гильзе 11. Гильза 11 вворачивается в седло 8, которое крепится опорным пальцем 9 и опорно-пропускным пальцем 10 в корпусе 12а. Устройство содержит также седло клапана 13 с опрессовочным шаром 14 и гидроскребок 15.

Предложенное устройство работает следующим образом.

После опрессовки НКТ при помощи обратной промывки создается разница давлений между пространством в НКТ и за НКТ. Эта разница достигается путем установки на «хвостовик» НКТ заглушки со штуцером (фиг.2). При прохождении через штуцер технологической жидкости создается повышенное давление в пространстве за НКТ по отношению к трубному, и через опорно-пропускной палец 10 технологическая жидкость воздействует на плунжер 5, который в свою очередь находится в контакте с толкателем 1 (фиг.1). Толкатель 1, имея ограниченное пространство хода, доходит до крайнего верхнего положения, где упирается в фиксаторную крышку 4, при этом в паз толкателя 1 входят фиксаторы 3, которые прижимаются стопорным кольцом 2. В таком положении устройство остается до извлечения его из скважины.

Седло клапана 13 и поверхность опрессовочного шара 14 (фиг.2) подогнаны с таким расчетом, чтобы при нижнем положении плунжера 5 и толкателя 1 опрессовочный шар 14 лежал на седле клапана 13, а при верхнем – был приподнят с него примерно на 10 мм. Технологическая жидкость свободно проходит при подъеме НКТ через этот зазор и через штуцер.

Точно также происходит процесс при работе с домкратом-фиксатором 12 в паре с гидроскребком 15, устанавливаемым ниже устройства домкрата-фиксатора 12 и играющего роль заглушки со штуцером (фиг.2). После очистки эксплуатационной колонны в НКТ кидается опрессовочный шар 14, НКТ опрессовывается, далее производится обратная промывка для срабатывания домкрата-фиксатора 12.

Для защиты плунжерной пары 5 и 6 от коррозии внутреннее пространство всего устройства заполняется смазкой. После каждого применения проводится ревизия устройства и замена смазки. Для более совершенной конструкции устройства для ремонта нефтяных и нагнетательных скважин и повышения его долговечности можно применять антикоррозийное исполнение. Устройство действующее, проходит опытные испытания в ЦКРС НГДУ «Прикамнефть».

Преимущества: предлагаемая конструкция устройства для ремонта нефтяных и нагнетательных скважин проста в исполнении и обслуживании, надежна и эффективна в работе и влечет за собой снижение затрат на уборку территории от скважинной жидкости, способствуя тем самым защите окружающей среды.

Таким образом, изобретение существенно сокращает затраты на ремонт нефтяных и нагнетательных скважин.

Источники информации

1. Патент РФ №2187701, F 04 В 47/00, «Скважинный штанговый вставной насос».

2. Авт.св. СССР №332197, Е 21 В 17/06, «Устройство для соединения насосных штанг с плунжером трубного насоса».

3. Авт.св. СССР №1406337, Е 21 В 21/00, «Устройство для ремонта скважины» – прототип.

Формула изобретения

Устройство для ремонта нефтяных и нагнетательных скважин, расположенное в скважине, содержащее корпус, связанное вверху с клапаном и насосно-компрессорными трубами (НКТ) и представляющее из себя домкрат-фиксатор, выполненный с возможностью обеспечения приподнятия опрессовочного шара с седла клапана, отличающееся тем, что оно связано внизу с гидроскребком и выполнено с возможностью осуществления за один спуско-подъем двух технологических операций, домкрат-фиксатор состоит из толкателя с фиксаторами, со стопорным кольцом и плунжерной парой, обеспечивающей движение толкателя и удерживаемой плунжерным стопором в гильзе, причем в нижнем положении плунжера и толкателя опрессовочный шар лежит на седле, а при верхнем – приподнят, при этом фиксаторы расположены в фиксаторной крышке, гильза закреплена в седле, содержащем опорный палец и опорно-пропускной палец, которыми оно закреплено в корпусе, а опорно-пропускной палец выполнен с возможностью пропуска технологической жидкости при обратной промывке и создания повышенного давления в пространстве за НКТ по отношению к трубному при технологических операциях, препятствуя вымыву опрессовочного шара.

РИСУНКИ