Патент на изобретение №2398957

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ОЧИСТКИ СКВАЖИНЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при эксплуатации скважины и очистке призабойной зоны пласта и забоя скважины от шлама, песка и грязи. Устройство содержит полый шток, обратный клапан, корпус, соединенный с хвостовиком, оснащенным снизу фильтром и пакером, включающим вставленный в него и соединенный с полым штоком расширяющий конус с цилиндрической нижней частью, которая телескопически вставлена в корпус с возможностью ограниченного перемещения вниз и зафиксирована относительно корпуса срезным элементом. Обратный клапан установлен в хвостовике ниже фильтра и выполнен в виде тарельчатого клапана. Седло клапана выполнено с возможностью герметичного взаимодействия с концевым ниппелем, спускаемым на колонне технологических труб внутрь устройства. Ниже клапана хвостовик оснащен технологическими каналами. Корпус зафиксирован относительно хвостовика разрушаемыми элементами. Упрощается конструкция, расширяются технологические возможности. 1 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при эксплуатации скважины и очистке призабойной зоны пласта и забоя скважины от шлама, песка и грязи.

Известно устройство для очистки пластов скважины (патент РФ 2201496, МПК 8 Е21В 37/00; 43/25, опубл. в бюл. 9 от 27 03.2003 г.), включающее корпус, связанный с опорным элементом в виде патрубка с проходными отверстиями, и установленный внутри корпуса полый шток с радиальными каналами, пакер и уплотнения, отличающееся тем, что корпус изнутри выполнен с кольцевой проточкой и сферической кольцевой выборкой и имеет в нижней части глухое днище и радиальные каналы, в транспортном положении перекрытые опорным элементом, снабженным пружинным фиксатором, а на корпусе – соответствующей насечкой под него, при этом шток имеет радиальный паз, кольцевой внутренний выступ, расположенный ниже радиальных каналов, и двусторонний кольцевой выступ, наружный из которых входит в кольцевую проточку корпуса, а на внутренний опирается фиксирующая втулка с радиальным пазом, расположенным напротив радиального паза штока, причем последний и фиксирующая втулка соединены срезным элементом, ниже которого в штоке выполнены цилиндрические гнезда с установленными в них шариками-фиксаторами, входящими в сферическую кольцевую выборку корпуса и взаимодействующими с фиксирующей втулкой, снабженной вверху подвижной глухой пробкой, при этом корпус в нижней части снабжен срезающей воронкой для взаимодействия с полыми заглушками, установленными на обсадной колонне, при этом радиальные пазы штока и фиксирующей втулки расположены напротив кольцевой расточки корпуса, причем цилиндрические гнезда штока выполнены с уступом со стороны его внутренней поверхности, при этом наружная поверхность нижней части фиксирующей втулки выполнена конусной. Недостатками данного устройства являются:

– во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;

– во-вторых, сложность изготовления, связанная с рядом технологически сложных деталей (шарики-фиксаторы, сферическая кольцевая выборка, двусторонний кольцевой выступ и т.д.);

– в-третьих, невозможно осуществить промывку хвостовика, который в процессе эксплуатации скважины засоряется (забивается) шламом, песком, грязью, что приводит к снижению дебита скважины.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для очистки скважины (патент РФ 2186947, МПК 8 Е21В 37/00, опубл. в бюл. 22 от 10 08.2002 г.), содержащее полый шток с кольцевым выступом и установленными на нем сбивным клапаном и пружиной сжатия, корпус с обратным клапаном, соединенный с хвостовиком и пакером, включающим расширяющий конус, причем шток и хвостовик выполнены с радиальными каналами, срезные и уплотнительные элементы, отличающееся тем, что радиальные каналы в полом штоке располагаются двумя рядами, разделенными между собой глухой поперечной перегородкой, в исходном положении перекрытыми втулкой, установленной на полом штоке с возможностью продольного перемещения и взаимодействия с пружиной сжатия и расширяющим конусом и выполненной с цилиндрической выборкой на внутренней поверхности, причем в исходном положении расширяющий конус соединен с корпусом и полым штоком с помощью срезаемых элементов, а в рабочем положении взаимодействует с выступом корпуса, а полый шток – с выступом расширяющего конуса.

Недостатками данного устройства являются:

– во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством подвижных деталей;

– во-вторых, невозможность воздействия на продуктивный пласт (например, закачки химического реагента в пласт) без извлечения устройства;

– в-третьих, невозможность осуществления промывки фильтра хвостовика, который в процессе эксплуатации скважины засоряется шламом, песком, грязью, что приводит к снижению дебита скважины;

– в-четвертых, при потере герметичности пакера (для ревизии и замены) его необходимо извлекать из скважины вместе с хвостовиком.

Задачей изобретения является создание устройства, обладающего более простой конструкцией с возможностью промывки фильтра хвостовика и забоя скважины в процессе эксплуатации скважины и воздействия на продуктивный пласт при необходимости, а также позволяющего при потере герметичности пакера извлекать и спускать пакер отдельно от хвостовика.

Указанная задача решается устройством для эксплуатации и очистки скважины, содержащим полый шток, обратный клапан, уплотнительные элементы, корпус, соединенный с хвостовиком, оснащенным фильтром и пакером, включающим вставленный в него и соединенный с полым штоком расширяющий конус с цилиндрической нижней частью, которая телескопически вставлена в корпус с возможностью ограниченного перемещения вниз и зафиксирована относительно корпуса срезным элементом, причем хвостовик выполнен с возможностью опоры на забой, а шток соединен с конусом телескопически с возможностью ограниченного перемещения вниз и зафиксирован относительно конуса срезным элементом.

Новым является то, что обратный клапан установлен в хвостовике ниже фильтра и выполнен в виде тарельчатого клапана, седло которого выполнено с возможностью герметичного взаимодействия с концевым ниппелем, спускаемым на колонне технологических труб внутрь устройства, причем ниже клапана хвостовик оснащен технологическими каналами, при этом корпус зафиксирован относительно хвостовика разрушаемыми элементами.

На чертеже изображено предлагаемое устройство для эксплуатации и очистки скважины в рабочем положении в продольном разрезе.

Устройство для эксплуатации и очистки скважины состоит из полого штока 1, обратного клапана 2, корпуса 3, соединенного с хвостовиком 4, оснащенным снизу фильтром 5 и пакером 6, включающим вставленный в него и соединенный с полым штоком 1 расширяющий конус 7 с цилиндрической нижней частью 8, которая телескопически вставлена в корпус 3 с возможностью ограниченного перемещения вниз и зафиксирована относительно корпуса 3 срезным элементом 9.

Хвостовик 4 выполнен с возможностью опоры на забой 10, а полый шток 1 соединен с конусом 7 телескопически с возможностью ограниченного перемещения вниз и зафиксирован относительно конуса 7 срезным элементом 11.

Обратный клапан 2 установлен в хвостовике 4 ниже фильтра 5 и выполнен в виде тарельчатого клапана 12, седло 13 которого выполнено с возможностью герметичного взаимодействия с концевым ниппелем, спускаемым на дополнительных трубах (не показано) внутрь устройства.

Ниже обратного клапана 12 хвостовик 4 оснащен технологическими каналами 14, корпус 3 зафиксирован относительно хвостовика 4 разрушаемыми элементами 15.

Несанкционированные перетоки жидкости в процессе работы устройства исключаются уплотнительным элементом 16.

Длину хвостовика 4 и фильтра 5 берут из расчета, чтобы фильтр 5 находился напротив перфорационных отверстий 17 продуктивного пласта 18, а пакер 6 – выше перфорационных отверстий 17 продуктивного пласта 18.

Работает устройство следующим образом.

Устройство для эксплуатации и очистки скважины на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) спускают в скважину 19 до упора на забой 10 (см. чертеж). Затем производят полную разгрузку колонны НКТ, в результате чего последовательно разрушаются сначала срезной элемент 11 (например, при нагрузке 20 кН), а затем срезной элемент 9 (например, при нагрузке 60 кН), при этом расширяющий конус 7 опускается вниз, растягивает и прижимает уплотнительный элемент пакера 6 к стенкам скважины 19, разобщая тем самым внутрискважинное пространство 20 продуктивного пласта 18, при этом расширяющий конус 7 своей цилиндрической нижней частью 8 упирается в торец 21 корпуса 3. Процесс посадки пакера 6 в скважине 19 окончен.

Далее из скважины 19 извлекают колонну НКТ с полым штоком 1. В скважине остаются конус 7, пакер 6, корпус 3 с хвостовиком 4, фильтром 5 и обратным клапаном 2.

Затем спускают в скважину 19 на колонне эксплуатационных труб любое известное насосное оборудование, после чего запускают скважину 19 в эксплуатацию. При необходимости закачать химический реагент в продуктивный пласт 18, скважину 19 останавливают и по межколонному пространству производят закачку химического реагента (например, соляную кислоту) в продуктивный пласт 18. Это по сравнению с прототипом можно осуществить благодаря тому, что обратный клапан 2 расположен ниже фильтра 5 хвостовика 4.

В процессе эксплуатации скважины фильтр 5 хвостовика 4 забивается грязью, песком, шламом, а забой 10 засыпается песком, что приводит к снижению дебита скважины 19. С целью очистки фильтра 5 хвостовика 4 и забоя 10 скважины 19 извлекают из скважины 19 эксплуатационную колонну труб с насосным оборудованием и спускают в скважину 19 колонну технологических труб (например, колтюбинговой трубы диаметром 38 мм) с концевым ниппелем (не показано), который проходит сквозь конус 7, корпус 3, хвостовик 4 с фильтром 5 и герметично вступает во взаимодействие с седлом 13 тарельчатого клапана 12, который открывается.

Подачей промывочной жидкости в межколонное пространство (не показано) между скважиной 19 и колонной технологических труб через внутрискважинное пространство 20, через технологические каналы 14 хвостовика 4, открытый обратный клапан 2 внутрь колонны технологических труб производят промывку фильтра 5 и забоя 10 скважины 19 от грязи, песка и шлама. По окончании очистки фильтра 5 хвостовика 4 и забоя 10 скважины 19 извлекают колонну технологических труб из устройства и скважины 19, при этом обратный клапан 2, выполненный в виде тарельчатого клапана 12, закрывается, то есть тарелка герметично садится на седло 13.

Далее спускают в скважину 19 на колонне эксплуатационных труб любое известное насосное оборудование, после чего запускают скважину 19 в эксплуатацию.

В процессе длительной эксплуатации устройства возможна потеря герметичности пакера 6. В этом случае извлекают из скважины 19 технологическую колонну труб с насосным оборудованием и спускают ловитель любой известной конструкции (например, наружную труболовку), после чего производят захват под муфту или за тело в верхней части конуса 7. Производят разгрузку технологической колонны труб на устройство, при этом срезаются разрушаемые элементы 15, и корпус 3 отсоединяется от хвостовика 4, который вместе с фильтром 5 и обратным клапаном 2 остаются в скважине 19, а корпус 3, конус 7 и пакер 6 извлекаются из скважины. После ревизии пакера 6 вновь собирают верхнюю часть устройства выше хвостовика 4 так, как показано на чертеже, и спускают в скважину 19 до упора корпуса 3 в хвостовик 4, после чего производят посадку пакера 6, как описано выше.

Предложенное устройство для эксплуатации и очистки скважины обладает простой конструкцией и имеет возможность промывки фильтра хвостовика и забоя скважины в процессе эксплуатации скважины. Кроме того, устройство позволяет производить воздействие на продуктивный пласт, а в случае потери герметичности пакера позволяет извлекать и спускать пакер отдельно от хвостовика. Все это позволяет снизить расходы на обслуживание скважины, а значит сэкономить материальные и финансовые средства.

Формула изобретения

Устройство для эксплуатации и очистки скважины, содержащее полый шток, обратный клапан, уплотнительные элементы, корпус, соединенный с хвостовиком, оснащенным фильтром, и пакером, включающим вставленный в него и соединенный с полым штоком расширяющий конус с цилиндрической нижней частью, которая телескопически вставлена в корпус с возможностью ограниченного перемещения вниз и зафиксирована относительно корпуса срезным элементом, причем хвостовик выполнен с возможностью опоры на забой, а шток соединен с конусом телескопически с возможностью ограниченного перемещения вниз и зафиксирован относительно конуса срезным элементом, отличающееся тем, что обратный клапан установлен в хвостовике ниже фильтра и выполнен в виде тарельчатого клапана, седло которого выполнено с возможностью герметичного взаимодействия с концевым ниппелем, спускаемым на колонне технологических труб внутрь устройства, причем ниже клапана хвостовик оснащен технологическими каналами, при этом корпус зафиксирован относительно хвостовика разрушаемыми элементами.

РИСУНКИ