Устройство для декольматации фильтров и прифильтровой зоны пласта

(51) 21 37/00 (2009.01) 21 37/08 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ сокращение времени проведения РВР, увеличение дебита откачных скважин, снижение материальных и энергетических затрат. Способ включает проведение декольматации фильтров и прифильтровой зоны скважины подачей технической воды или специальной промывочной жидкости с помощью устройства гидродинамического типа действия. Отличие предлагаемого способа заключается в том, что устройство выполнено с переменным сечением с конфузором на входе,переходящим в цилиндрическую часть, которая переходит в диффузор, в цилиндрической части закреплен активный элемент,выполненный в виде цилиндрической трубки конусообразной конечной частью с выходом в диффузор, вдоль поверхности активного элемента выполнены выступы,образующие винтовые или тангенциально направленные каналы, с зазором между ними и внутренней поверхностью цилиндрической части корпуса, относительно выходного сечения корпуса на определенном (регулируемом) расстоянии закреплен экран.(76) Мамытбеков Галымжан Куламкадырович Даулбаев Салауат Муратович(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕКОЛЬМАТАЦИИ ФИЛЬТРОВ И ПРИФИЛЬТРОВОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА(57) Изобретение относится к добыче полезных ископаемых методом подземного выщелачивания(ПВ) и может быть использовано для освоения новых скважин и проведения ремонтновосстановительных работ (РВР) фильтров и прифильтровой зоны пласта малодебитных закольматированных скважин. Техническим результатом является повышение надежности и эффективности обработки скважин при низких расходах декольматирующих агентов, за счет создания непрерывной гидромониторной пара(газо)-жидкостной струи устройством, снабженным направляющими экранами различной геометрии, 23883 Изобретение относится к добыче полезных ископаемых методом подземного выщелачивания(ПВ) и может быть использовано для освоения новых скважин и проведения ремонтновосстановительных работ (РВР) фильтров и прифильтровой зоны пласта малодебитных закольматированных скважин. Известно устройство для декольматации фильтров и прифильтровой зоны пласта,представляющее собой гидроударник двойного действия. Оно содержит поршневый верхний клапан, размещенный в клапанной коробке, в верхней части которой выполнено отверстие,ограничитель хода клапана,дроссельное устройство, дифференциальный поршень-боек и наковальню (Предварительный патент 15614,МПК Е 21 В 6/02, публ. 15.04.2005, бюл. 4). Недостатком этого устройства является его низкая эффективность для диспергации кольматирующих образований, находящихся в прифильтровой зоне пласта. Известно устройство для декольматации фильтров скважин и прифильтровых зон (А.с. СССР 487229, МПК Е 21 В 43/00, публ. 1972). Оно состоит из трубчатого корпуса с оголовком для присоединения к воздухопроводу высокого давления и камеры. В корпусе имеются радиальные отверстия для выхлопа сжатого воздуха и поршневая система для управления выхлопом. Недостатком устройства является то, что оно не обеспечивает получение достаточно мощных импульсов,способствующих разрушению и удалению крепкосцементрированных кольматирующих осадков. Известно устройство для декольматации фильтров и призабойной зоны пласта (Патент Российской Федерации 2121568, МПК Е 21 В 43/25, Е 21 В 28/00 опубл. 10.11.1998 г.) Он содержит цилиндрический корпус с вертикальным центральным каналом, соединенный посредством резьбы с вышерасположенной цилиндрической обечайкой, имеющей внешнюю резьбу. Внутри обечайки установлен активный элемент,выполненный в виде шнека с перфорированной винтовой поверхностью,образованной металлической перфорированной полосой,скрученной вокруг продольной оси корпуса установки. Недостатком устройства является то, что на относительно больших глубинах требуется обеспечить высокое давление перед входом в устройство, что вызывает необходимость подачи большего количества жидкого рабочего агента. Это приводит к росту гидравлического сопротивления в подводящем трубопроводе и соответствующему повышению затрат мощности. Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для декольматации фильтров и прифильтровой зоны пласта (Патент Российской Федерации 2281389, МПК Е 21 В 43/25, Е 21 В 37/08,опубл. 10.08.2006 г.). Оно содержит корпус со сквозным продольным отверстием, имеющим входную цилиндрическую часть, переходящую в диффузор с углом раскрытия более 15,переходящим в выходную цилиндрическую часть,диаметр которой превышает диаметр входной цилиндрической части не менее чем в 4 раза. Переходная кромка между входной цилиндрической частью и диффузором выполнена по радиусу, не превышающему 200 мкм. Недостатком известного устройства является то,что оно ненадежно при выполнении работ в загрязненной жидкости (механические примеси,твердые выносы из ствола скважины) и недостаточно эффективно работает и не позволяет достаточно повысить дебет скважин. Кроме того устройство не позволяет обрабатывать непрерывно,что повышает время обработки скважин. Задачей изобретения является создание устройства для декольматации фильтров и прифильтровой зоны пласта,позволяющего повысить надежность работы в загрязненной жидкости,эффективность декольматации и увеличить дебет обработанных скважин, снизить время обработки. Технический результат, на достижение которого направлено данное техническое решение,заключается в повышении надежности и эффективности декольматации, повышении дебета обработанных скважин и снижении их времени обработки. Достижение технического решения по повышению эффективности обработки фильтров скважины и прифильтровой зоны пласта обеспечивается за счет выбора оптимальных параметров работы устройства в непрерывном режиме, снижения гидравлического сопротивления при течении промывочной жидкости в колонне труб или шланге. Для достижения технического результата в устройство для декольматации фильтров и прифильтровой зоны пласта, содержащем корпус со сквозным продольным отверстием, имеющим цилиндрическую часть, переходящую в диффузор, в соответствии с изобретением, сквозное отверстие корпуса выполнено с конфузором на входе,переходящим в цилиндрическую часть,переходящим в диффузор на выходе, в корпусе вдоль его продольной оси и с зазором относительно его стенок закреплен активный элемент, имеющий цилиндрическую часть,переходящую в конусообразную конечную часть, заканчивающуюся в диффузоре, на цилиндрической части активного элемента выполнены, по меньшей мере, два выступа с образованием канала между ними, причм за выходным сечением корпуса с зазором относительно него закреплен экран. Экран может быть выполнен круглого или треугольного или крестообразного сечений. Кроме того, экран может быть выполнен с, по меньшей мере, одним сквозным отверстием, в частности имеющим диаметр 3-5 мм. В предпочтительном варианте выполнения экран закреплен с возможностью регулирования зазора между ним и выходным сечением корпуса. 23883 Экран закреплен на корпусе посредством шпилек. Диаметр выходного отверстия корпуса больше диаметра цилиндрической части активного элемента в 44,7 раза. Выступы на цилиндрической части активного элемента выполнены перпендикулярными к поверхности активного элемента или наклонными в направлении выходного отверстия корпуса. Ширина канала между выступами составляет 23 мм. В предпочтительном варианте осуществления активный элемент установлен в корпусе возможностью вращения. Помимо этого,цилиндрическая часть продольного отверстия корпуса может быть выполнена длиной 25 - 100 мм, а часть корпуса с цилиндрическим отверстием выполнена из секций,соединенных между посредством резьбы. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем проводится механическая обработка скважинных фильтров и прифильтровой зоны скважины путем подачи насосом 1 потока от устья скважины (фиг. 1) до фильтровой зоны скважины 2 технической воды или жидкого промывающего агента на основе поверхностно-активных веществ через размещенную в скважине либо колонну труб(длина которого не меньше глубины забоя скважины) и преобразование данного потока в непрерывный поток пара-жидкостной смеси с помощью устройства 4, выполненного в виде полой трубки со входящим конфузором, поточной камерой, переходящей в диффузор, где создается высокое давление за счет схлопывания кавитационных пузырьков. Этот поток паражидкостной смеси направляется на фильтры с помощью съемного направляющего экрана 5,изготовленного из нержавеющей стали различной геометрической формы и прикрепленный к диффузору устройства с помощью ввинченных шпилек. Изобретение иллюстрируется следующими чертежами на фиг 1 изображен продольный разрез скважины с размещенным в ней устройством для декольматации фильтров и прифильтровой зоны пласта на фиг 2 устройство для декольматации фильтров и прифильтровой зоны пласта,продольный разрез, на фиг. 3 - активный элемент,вариант на фиг. 4 - активный элемент, вариант на фиг. 5-8 приведены варианты выполнения экрана. Устройство для декольматации фильтров и прифильтровой зоны пласта содержит корпус 1 со сквозным продольным отверстием. Сквозное отверстие корпуса выполнено с конфузором 2 на входе, переходящим в цилиндрическую часть 3,переходящую в диффузор 4 на выходе. Активный элемент 4 установлен внутри корпуса и закреплен на его входной части и выполнен в виде полой трубки с расширяющимся выходным сечением, диаметркоторого меньше диаметра выходной части диффузора 7 в 4 -4,7 раза, а отношение расстояния сквозного участка между активным элементом и цилиндрическим участком 2 к выходной части диффузора 4 составляет не менее 4,5. Устройство (фиг. 2) снабжено металлическим экраном 9, имеющим различные геометрические формы (фиг. 3 - 6), закрепленным на диффузорной части корпуса с помощью металлических шпилек 10(фиг.2, фиг. 5, 13) . Экраны могут содержать от 1 до 3 (фиг.5, 14) отверстий для создания опережающей гидромониторной струи вдоль направления потока при глубокой очистки скважины, включающая отстойник. Активный элемент 4 (фиг. 3, 4) с тангенциально направленными шнеками на поверхности и внутренней полостью диаметром 4 мм крепится в корпусе с помощью крыльчатки 11 (фиг.2) и может быть стационарным или вращающимся. Угол раскрытия диффузора 3 может изменяться от 7 до 30, угол сужения конфузора 1 составляет 30, а длина цилиндрического участка 2 (фиг.2) может изменяться от 25 мм до 100 мм за счет секций,соединенных между собой резьбой 12. Устройство работает следующим образом. Техническая вода или промывочная жидкость(ПЖ), которая готовится заранее, подается в фильтровую зону скважины с помощью бурового насоса под давлением поступает в устройство посредством буровых снарядов или пластикового шланга, опускаемых в скважину до фильтровой зоны (фиг. 1). Вода или ПЖ проходит через сужающуюся часть кавитатора конфузор 1 и через цилиндрическую часть 2 направляется в диффузор 3, обтекая активный элемент 4. При этом суперкаверна,образованная в диффузорной части 3 устройства при смыкании создает зону схлопывающихся микропузырьков,оказывающих направленное кавитационно-кумулятивное воздействие на твердые химические или механические отложения за счет дополнительной активации посредством активного элемента 4 непрерывное. Вода или ПЖ кроме передачи гидродинамических колебаний в прифильтровой зоне удаляет разрушенные кольматанты (песок, глина, гипс) из зоны воздействия, а также, при наличии растворяющего компонента в составе ПЖ, растворяет гипсовые отложения. Во время обработки скважины установку перемещают вдоль длины всего фильтра и отстойника с остановкой через каждые 20 см на 1015 минут при работающем режиме насоса. Время обработки зависит от длины фильтра и отстойника,природы кольматантов (песок, глина, гипс) и их количества. Это позволяет обрабатывать значительную часть объема фильтра, отстойника и призабойной зоны пласта. После обработки скважины устройство поднимается на высоту 140 м и проводится освоение скважины компрессорной установкой-346 в течение 1 часа с проведением, при необходимости, гидроударов. Пример 1. В откачной скважине (ОС) 6-4-1 была проведена предварительная очистка от бурового шлама технической водой на УОС (установка очистка песка). Дебит освоения составил 3 - 5 м 3/ч. 3 23883 Затем скважина была обработана кавитационным способом при давлении 20 атм с помощью ПЖ,содержащей 0,01 вес. (300 гр/скваж) ПАВ сульфанола. Устройство спускалась в скважину с помощью шланга ПВХ. После обработки и освоения скважины компрессорной установкой-346 дебит составил 20 м 3/час. Время обработки - 30 мин. Пример 2. Дебит скважины до освоения 1,5 м 3 ч. Раскольматация скважины проводилась следующим образом. Буровой снаряд с устройством погружался на глубину 208 м, затем подавалась техническая вода при давлении от бурового насоса 10 атм в течении 20 мин. После выноса мех-взвесей (песок) буровой снаряд погружался в забой скважины, где проводилась обработка фильтра и отстойника скважина в течении 40 мин при давлении 30 атм. Общее время обработки всего ствола скважины технической водой составила 60 мин. При освоении обработанной скважины компрессорной установкой-346 дебит составил 17 м 3/час. Из приведенных примеров видно, что заявляемое устройство гидромеханической обработки скважин позволяет увеличить дебит скважины в среднем от 4 до 10 раз, упростить схему проведения РВР за счет проведения отдельных последовательных операций промывки, очистки и освоения в одну стадию. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1.Устройство для декольматации фильтров и прифильтровой зоны пласта, содержащее корпус со сквозным продольным отверстием, имеющим цилиндрическую часть, переходящую в диффузор,отличающееся тем, что сквозное отверстие корпуса выполнено с конфузором на входе, переходящим в цилиндрическую часть, переходящим в диффузор на выходе, в корпусе вдоль его продольной оси и с зазором относительно его стенок закреплен активный элемент, имеющий цилиндрическую часть, переходящую в конусообразную конечную часть, заканчивающуюся в диффузоре, на цилиндрической части активного элемента выполнены, по меньшей мере, два выступа с образованием каналов между ними, причм за выходным сечением корпуса с зазором относительно него закреплен экран. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что экран выполнен круглого, треугольного или крестообразного сечения. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем,что экран выполнен с, по меньшей мере, одним сквозным отверстием. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что,по меньшей мере, одно сквозное отверстие в экране выполнено диаметром 3-5 мм. 5. Устройство по любому из пп.1-4,отличающееся тем, что экран закреплен с возможностью регулирования зазора между ним и выходным сечением корпуса. 6. Устройство по любому из пп.1-5,отличающееся тем, что экран закреплен на корпусе посредством шпилек. 7. Устройство по любому из пп.1-6,отличающееся тем, что диаметр выходного отверстия корпуса больше диаметра цилиндрической части активного элемента в 44,7 раза. 8. Устройство по любому из пп.1-7,отличающееся тем, выступы на цилиндрической части активного элемента выполнены перпендикулярными к поверхности активного элемента или наклонными в направлении выходного отверстия корпуса. 9. Устройство по любому из пп.1-8,отличающееся тем, что ширина канала между выступами составляет 2-3 мм. 10. Устройство по любому из пп.1-8,отличающееся тем, что активный элемент установлен в корпусе возможностью вращения. 11. Устройство по любому из пп.1-9,отличающееся тем, что цилиндрическая часть продольного отверстия корпуса выполнена длиной 25 - 100 мм. 12. Устройство по любому из пп.1-10 отличающееся тем, что часть корпуса с цилиндрическим отверстием выполнена из секций,соединенных между посредством резьбы.