Способ обработки призабойной зоны технологических скважин и установка для его осуществления

(51) 21 37/08 (2009.01) 21 37/00 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ добычи жидких и газообразных полезных ископаемых. Технический результат изобретения повышение эффективности освоения и восстановления технологических скважин. Для этого используют установку для обработки призабойной зоны технологических скважин,содержащую транспортную базу,гидре пневмосиловые установки с средствами управления,подачей и отводом текучей среды, трубопровод,намотанный на барабан, снабженные средствами ввода текучей среды в трубопровод, привода и управления спуско-подъемом трубопровода,снабженного преобразователем потока выполненным в виде струйного аппарата,формирующего поток текучей среды тороидальной формы на обрабатываемом участке.(72) Сушко Сергей Михайлович Бегун Анатолий Данилович Повелицын Владимир Михайлович Латыпов Авис Самигуллинович Абдильдин Гарыш Надырович Пшеницын Александр Станиславович(56) Предварительный патент РК 18719, кл. Е 21 В 37/00, 15.08.07(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СКВАЖИН И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Группа изобретений относится к горной промышленности и может быть использована при освоении и ремонтно-восстановительных работах технологических скважин, предназначенных для Группа изобретений относится к горной промышленности и может быть использована при освоении и ремонтно-восстановительных работах технологических скважин, используемых при добыче жидких и газообразных полезных ископаемых. Известен способ обработки призабойной зоны технологических скважин (, предварительный патент 18644, кл. Е 21 В 37/08, опубл. 16.07.07,бюл.7), заключающийся в формировании гидроимпульсов в пределах фильтровой части скважины с поочередным перемещением источника гидроимпульсов вверх и вниз при обработке и последующей подаче сжатого воздуха через него при извлечении к устью скважины. Основным недостатком известного способа является то обстоятельство, что эффективность применения его снижается за счет того что поток текучей среды воздействует в перпендикулярном направлении к стенкам скважины, как бы вдавливая частицы бурового раствора и продукты кольматации в стенки ствола скважины. Известна установка для комплексной обработки призабойной зоны технологических скважин (,предварительный патент 18719, кл. Е 21 В 37/00,опубл. 15.08.07, бюл.8), содержащая транспортную базу, гидропневмосиловые узлы с средствами управления, гибкую колонну труб,намотанную на барабан, снабженный средствами ввода текучих сред в гибкую колонну, привода и управления спуско-подъемом гибкой колонны,имеющей на нижнем конце преобразователь потока в виде возбудителя гидроимпульсов высокой частоты. Основным недостатком известной установки комплексной обработки призабойной зоны технологических скважин является снижение эффективности применения за счет того, что гидроимпульсы, формируемые им воздействуют преимущественно в направлении забоя скважины. Кроме того, в ней не предусмотрены средства,разрушающие слежавшиеся песчаные пробки внутри фильтровых труб. Задачей изобретения является разработка способа обработки призабойной зоны технологических скважин и установки для ее осуществления, позволяющих более эффективно разрушать глинистую корку и продукты кольматации на стенках скважины и поверхностях фильтровых труб. Для этого в способе обработки призабойной зоны технологических скважин, включающем воздействие потока текучей среды на глинистую корку и продукты кольматации в пределах фильтровой части скважин при поочередном перемещении преобразователя потока возвратнопоступательно и последующую подачу сжатого воздуха через него при извлечении из ствола скважины, формируют через каналы фильтровых труб поток жидкости тороидальной формы,воздействуя на упомянутые отложения смежных участков фильтровых труб и стенок скважин депрессионным и напорным потоками. 2 Для осуществления способа используют установку для обработки призабойной зоны технологических скважин,содержащую транспортную базу,гидро-пневмосиловые установки с средствами управления подачей и отводом рабочих сред, трубопровод, намотанный на барабан, снабженный средствами привода и управления спуско-подъемом трубопровода и преобразователь потока, расположенный на нижнем конце трубопровода, в котором преобразователь потока выполнен в виде, по меньшей мере, одного струйного аппарата с центральным или кольцевым соплом, расположенного соосно фильтровым трубам, депрессионные и напорные каналы которого расположены перпендикулярно оси фильтровых труб с возможностью формирования потока жидкости тороидальной формы. В частных случаях исполнения- струйный аппарат установлен с возможностью вращения относительно трубопровода и имеет на наружной поверхности лопатки, формирующие с внутренней поверхностью фильтровой трубы проточную турбину- донная часть струйного аппарата имеет выпускной канал, выполненный с возможностью перекрытия клапаном предельного расхода или забрасываемым в трубопровод по мере надобности шаровым клапаном, поверхность ее, обращенная в сторону забоя скважины имеет фрезерную конструкцию. Изобретение поясняется графическими приложениями, где на фиг.1 представлена установка для обработки призабойной зоны технологических скважин на фиг.2 - конструкция струйного аппарата с центральным соплом на фиг.3 - конструкция соединения трубопровода с струйным аппаратом на фиг.4 - часть конструкции струйного аппарата с кольцевым соплом. Установка состоит из транспортного средства 1(фиг.1), на шасси которого закреплено основание 2,на котором смонтированы основные элементы гидросиловой узел 3 с средствами управлении (не указанными на фи.) пневмосиловой узел 4 с средствами управления (не указанными на фиг.) переключатель 5 для изменения вида рабочей среды,подаваемой в скважину барабан 6 с средствами управления (не указанными на фиг.) направляющая штанга 7 и шкив 8 для центрации трубопровода 9 над устьем 10 скважины, в которую опущена эксплуатационная колонна 11, оканчивающаяся в призабойной зоне 12 фильтровым участком 13. На верхнем конце эксплуатационной колонны 11 установлен оголовок 14, имеющий сальник, через который пропущен трубопровод 9 и штуцер для крепления гибкого трубопровода 15,предназначенного для перепуска обратного потока текущей среды в гидроциклон 16, установленный на передвижной емкости 17, соединенной гибким трубопроводом 18 с насосом гидросилового узла 3. Выкидная труба 19 гидроциклона соединена с передвижной емкостью 17, а иловыпускное сопло 20 расположено над сменной емкостью 21 для сбора продуктов кольматации. Струйный аппарат 22 с центральным соплом закреплен на нижнем конце трубопровода 9 и состоит (фиг.2) из корпуса 23,внутри которого имеется смесительная камера 24 с центральным соплом 25,каналами 26 инжектирования, создающие депрессионный поток текучей среды, конфузорное сопло 27 и диффузорную часть 28, над поддоном 29 которой имеются щели 30, создающие напорный поток. Нижняя плоскость 31 поддона 29 имеет зубки 32,превращающие эту плоскость во фрезерную конструкцию. В центре поддона 30 имеется выпускной канал 33, перекрываемый шаровым клапаном 34, забрасываемым в трубопровод 9 (см. левую сторону фиг.2) или подпружиненным клапаном 3 5 предельного расхода (см. правую сторону фиг.2). На корпусе имеются продольные каналы 36 для перепуска избыточного количества текучей среды из полости 37, образующейся между внутренней поверхностью фильтровой трубы 38 и наружной поверхностью стенок щелей 31. Каналы 26 расположены в полостях 39, расположенных между продольными каналами 36 и внутренней поверхностью фильтровой трубы 38. На перефериной части поддона 29 имеются продольные каналы 39. Соединение струйного аппарата с трубопроводом 15 по п.2 формулы изобретения осуществлено жестко непосредственно на нижнем конце его (фиг.1), а по п.3 формулы изобретения,как показано на фиг.3, с возможностью вращения относительно трубопровода 9. Для этого конец трубопровода 9 закрепляют на штуцере 40,фланцевая часть 41 которого размещена в верхнем гнезде 42 корпуса 23 между двумя подшипниками, а корпус 23 на верхнем торце имеет лопатки 43, ниже которых имеется кольцевая наружная расточка 44,предназначенная для выравнивания скорости восходящего потока текучей среды по всему сечению росточки 44. Конструктивное отличие в устройстве струйного аппарата с кольцевым соплом состоит в том (фиг.4), что кольцевое сопло 45 располагается снизу, над которым расположена смесительная камера 46 с радиально расположенными каналами 47 инжектирования, а выше расположено конфузорный канал 48 кольцевой конструкции, плавно переходящее в диффузорную часть 49 кольцевого типа,оканчивающегося щелями 50 для создания напорного потока. На фиг. штриховыми линиями показано движение депрессионного потока штрихпунктирными линиями - напорного потока сплошными линиями - тороидальную конструкцию потока. Способ восстановления продуктивности скважин реализуется за счет использования установки в нижеописанной последовательности. Восстановление продуктивности скважин может осуществляться сразу перед начальным этапом эксплуатации, то есть на стадии освоения ее за счет удаления глинистой корки на стенках скважины, на стадии длительней эксплуатации при удалении продуктов кольматации на фильтре и ликвидации песчаных пробок внутри фильтровой колонны. Для этого к обслуживаемой скважине устанавливают элементы установки в соответствии с фиг.1,опускают к призабойной зоне 12 внутрь фильтрового участка 13 эксплуатационной колонны 11, перекрывают устье скважины 10 оголовком 14,соединяемым гибким трубопроводом 15 с гидроциклоном 16. Перед постановкой оголовка 14 на устье скважины 10, через сальник его пропускают конец трубопровода 9, на котором закрепляют струйный аппарат 22, опускают в ствол скважины до уровня фильтрового участка 13 ,закрепляют оголовок 14 на верхнем торце эксплуатационной колонны 1 1 , опускают гибкий трубопровод 18 в передвижную емкость 17, которую заполняют рабочей жидкостью. По мере включения гидросилового узла 3 при установке переключателя 5 в положение подачижидкой среды, последняя поступает через осевой сальник барабана 6 во внутреннюю полость трубопровода 9, на нижнем конце которого расположен струйный аппарат 22. Первоначально осуществляют замену бурового раствора на воду при открытом канале 33. В дальнейшем перекрывают канал 33 забрасыванием шарового клапан 34 или увеличением расхода,приводящим к поджатию пружины и посадке клапана 35 на седло. При открытом канале - 13 напорный поток не формируется, а создается только депрессионный поток, который совместно с нагнетаемой текучей средой по продольным каналам 36 возвращается вверх и после гидроциклона 16 поступает в передвижную емкость 17. По мере перекрытия канала 33 вся жидкость из смесительной камеры 24 начнет поступать в горизонтальном направлении через щели 31 в сторону на стенки скважины не перпендикулярно к поверхности стенки, так как на этот же участок стенки скважины воздействует депрессионное усилие струйного аппарата 22. Вследствие этого возникает тороидальная конструкция потока,воздействуя на участке между каналами 1,6 инжектирования и щелями 31 не только перпендикулярно к стенкам скважины, но и вдоль них. При этом при обходе перемычек фильтровой трубы и дипрессионным и напорным потоками будут возникать кавитационные полости, при захлопывании которых будут возникать гидравлические удары,способствующие эффективному разрушению глинистой корки и материалов кольматации. Благодаря возможности вращения корпуса 23 струйного аппарата под воздействием суммарного напора обратного потока текучей среды и скорости перемещения вниз-вверх на лопатки 43 форма движения потока будет приближаться к пространственной тороидальной,что способствует более эффективной гидродинамической очистке. При наличии песчаных пробок в фильтровых трубах в результате воздействия крутящего момента зубков 32 поддона 39 и прямого потока текучей среды, поступающей через канал 33 будет повышаться эффективность восстановления скважности фильтровых труб. При использовании струйного аппарата с кольцевым соплом направление потоке в текучей среды будет 3 противоположным, но положительный фактор этих аппаратов заключается в том, что можно осуществлять более интенсивную замену бурового раствора и разрушение песчаных пробок, так как величина канала 33 может быть увеличена за счет расположения его до кольцевого сопла. При необходимости создания более интенсивной очистки призабойной зоны технологической скважины можно установить последовательно более одного струйного аппарата, что позволит при меньшей подаче текучей среды увеличить интенсивность призабойной циркуляции. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ обработки призабойной зоны технологических скважин включающий воздействие потока текучей среды на глинистую корку и продукты кольматации в пределах фильтровой части скважин при поочередном перемещении преобразователя потока возвратно-поступательно и последующую подачу сжатого воздуха через него при извлечении из ствола скважины,отличающийся тем, что формируют через каналы фильтровых труб поток жидкости тороидальной формы, воздействуя на упомянутые отложения смежных участков фильтровых труб и стенок скважин депрессионным и напорным потоками. 2. Установка для обработки призабойной зоны технологических скважин,содержащая транспортную базу,гидро-пневмосиловые установки средствами управления подачей и отводом текучей среды, трубопровод намотанный на барабан, снабженный средствами ввода рабочей жидкости в трубопровод, привода и управления спуско-подъемом трубопровода, и преобразователь потока, расположенный на нижнем конце трубопроводе отличающийся тем,что преобразователь потока выполнен в виде, по меньшей мере, одного струйного аппарата с центральным или кольцевым соплом,расположенного соосно фильтровым трубам,депрессионные и напорные каналы которого расположены перпендикулярно оси фильтровых труб с возможностью формирования потока жидкости тороидальной формы. 3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что струйный аппарат установлен с возможностью вращения относительно трубопровода и имеет на наружной поверхности лопатки, образующие с внутренней поверхность о фильтровой трубы проточную турбину. 4. Установка по п.п.2 и 3, отличающаяся тем,что донная часть струйного аппарата имеет выпускной канал,снабженной клапаном предельного расхода или клапаном, забрасываемым через трубопровод, поверхность ее, обращенная в сторону забоя скважины имеет зубки,преобразующую ее во фрезерную конструкцию.