Бурильна установка для вилучення піщаної пробки з вибою нафтової свердловини

Бурильна роторно-струминна установка для вилучення піщаної пробки із вибою нафтової свердловини, яка містить встановлену в експлуатаційній колоні труб колону нагнітальних труб, закріплений на ній турбобур, у корпусі якого розміщений порожнистий привідний вал з закріпленими у його верхній частині турбіною і у нижній частині бурильним долотом з циркуляційними каналами, причому верхня частина порожнини привідного вала заглушена і у його СТІНЦІ безпосередньо нижче турбіни виконано гідравлічний канал, а привідний вал встановлений з можливістю зворотнопоступального і гідравлічно-щільного переміщення у герметизуючому пристрої, який закріплений на нижньому КІНЦІ корпусу турбобура, який відрізняється тим, що між турбобуром та колоною нагнітальних труб встановлений струминний насос і над ним в колоні нагнітальних труб концентрично встановлена колона підіймальних труб, а вхід активного сопла струминного насоса гідравлічно сполучений з порожниною зовнішньої нагнітальної колони труб та проточним каналом турбіни Винахід відноситься до нафтовидобувної промисловості і призначений для очищення вибоїв нафтових свердловин від піску, породи та інших аналогічних субстанцій переважно в експлуатаційних умовах можливого поглинання продуктивним пластом промивочної робочої рідини Найбільш близькою за технічною суттю до заявленої установки є бурильна установка для вилучення піщаних пробок з вибоїв нафтових свердловин, яка містить закріплений на колоні підіймальних труб корпус, встановлений у ньому привідний вал, у верхній частині якого закріплена турбіна, а у нижній частині - бурильне долото, проточний канал турбіни гідравлічно сполучений з проточними каналами бурильного долота і через них з порожниною свердловини, причому привідний вал турбіни виконаний трубовидним і заглушеним зверху, а його порожнина гідравлічно сполучена з порожниною підіймальної труби каналом, який виконаний у СТІНЦІ вала і встановлений з можливістю зворотнопоступального і гідравлічно-щільного переміщення у сальниковому пристрої, який закріплений на нижньому КІНЦІ підіймальної колони труб ("Бурильна установка для вилучення піщаних пробок з вибоїв нафтових свердловин", патент України на винахід №39938А МПК6 Е21В43/00, бюлетень №5,2001 р ) Недоліком відомої установки є те, що у свердловинах з пластовим тиском, який є меншим від гідростатичного тиску і становить, наприклад, 2050мПа при глибині свердловин 1000-1500м, проходить поглинання пластом робочої рідини, яке обумовлене перевищенням гідростатичного тиску вихідного циркуляційного потоку над пластовим тиском, в результаті чого вилучення піщаних пробок із свердловин при вказаних умовах є практично неможливим Суть винаходу полягає в тому, щоб створити таку бурильну роторно-струминну установку для вилучення піщаної пробки із нафтової свердловини, в якій введення нових конструктивних елементів і їх взаємне розміщення дало б можливість суттєво розширити її експлуатаційні можливості Суттю винаходу є те, що бурильна роторноструминна установка для вилучення піщаної пробки із вибою нафтової свердловини, яка містить встановлену в експлуатаційній колоні труб колону нагнітальних труб, закріплений на ній турбобур, у корпусі якого розміщений порожнистий привідний вал з закріпленими у його верхній частині турбіною і у нижній частині бурильним долотом з циркуляційними каналами, причому верхня частина порожнини привідного вала заглушена і у його СТІНЦІ СО 1943 безпосередньо нижче турбіни виконано гідравлічний канал, а привідний вал встановлений з можливістю зворотно-поступального і гідравлічнощільного переміщення у герметизуючому пристрої, який закріплений на нижньому КІНЦІ корпуса турбобура, який відрізняється тим, що між турбобуром та колоною нагнітальних труб встановлений струминний насос і над ним в колоні нагнітальних труб концентрично встановлена внутрішня колона підіймальних труб, а вхід активного сопла струминного насоса гідравлічно сполучений з порожниною зовнішньої нагнітальної колони труб та проточним каналом турбіни На рисунку представлена принципова конструктивно-технологічна схема заявленої установки, де на фіг 1 показана її принципова конструктивна схема у статичному стані, а на фіг 2 - конструктивно-технологічна схема у функціональному стані Бурильна роторно-струминна установка (БРСУ) для вилучення піщаної пробки із вибою нафтової свердловини містить турбобур, у якому розміщений порожнинний привідний вал 1, у верхній частині якого ззовні закріплена турбіна 2, а у нижній частині - бурильне долото, яке виконане, наприклад, у вигляді конусоподібного прохідного корпуса 3 із зовнішньо розміщеними поздовжніми ребрами 4, у СТІНЦІ якого виконані центральний осьовий канал 5 та ряд циркуляційних радіальних каналів 6, 7, які направлені тангенціально по відношенню до осьового каналу 5 долота У верхній частині привідний вал 1 є заглушений заглушкою 8, а безпосередньо під нею у його СТІНЦІ виконано проточний канал 9 Привідний вал 1 встановлений у корпусі 10 турбобура, в нижній частині якого закріплений герметизуючий пристрій 11 Привідний вал 1 встановлений у корпусі 10 і герметизуючому пристрої 11 з можливістю зворотно-поступального переміщення у парі деталей 10-11 та гідравлічнощільного переміщення у герметизуючому пристрої 11 на віддаль, яка визначається відстанню від канапа 9 до герметизуючого пристрою 11 при крайньому верхньому положенні вала 1 Зверху на корпусі 1 закріплений струминний насос 72, який містить активне сопло 13, камеру зміщення 14, дифузор 15, прийом 16, викид 17 та додатково боковий осьовий проточний канал 18 і утворює з турбіною 2 порожнину 19 Струминний насос 12 зв'язаний з колоною нагнітальних труб 20 і концентрично встановленою у ній колоною підіймальних труб 21, які утворюють між собою кільцеву порожнину 22 і розміщені в експлуатаційній колоні труб 23, яка утворює порожнину 24 свердловини Активне сопло 13 гідравлічно сполучене з проточними каналами турбіни 2 та порожниною колони нагнітальних труб 20 через порожнину 19 і канал 18, прийом 16 гідравлічно сполучений з порожниною 24 свердловини, а викид 17-з кільцевою порожниною 22 Робота БРСУ полягає в наступному У статичному стані (фіг 1) вал 1 турбобура з долотом опирається на піщану пробку і займає при цьому крайнє верхнє положення у корпусі 1 турбобура, причому вал 1 свідомо виконаний з можливістю зворотно-поступального переміщення у корпусі 1 на відстань, наприклад, 8м Функціональна робота БРСУ (фіг 2) полягає у розбурюванні піщаної пробки і вимиванні її частинок на поверхню робочою рідиною (вода та ін ), яка нагнітається з поверхні у колону нагнітальних труб 20 під тиском, наприклад 15,0-20,0мПа, в залежності від глибини свердловини При нагнітанні робоча рідина через канал 18 та порожнину 19 поступає одночасно на турбіну 2 і активне сопло 13 струминного насоса, а після турбіни 2 через канал 9 вала 1 та його порожнину - на бурильне долото, із якого рідина через циркуляційні канали 5, 6, 7 виходить у порожнину 24 свердловини Під напором робочої рідини турбіна 2 через вал 1 обертає бурильне долото з обертовим моментом сил М (фіг 2), яке під дією маси турбобура постійно контактує з піщаною пробкою і з допомогою ребер 4 руйнує її, роздрібнюючи її на елементарні механічні частинки Ефект руйнування піщаної пробки підсилюється гідромоніторним ефектом високонапірного струменю рідини, яка витікає із каналів 3, 5, 7 При цьому за рахунок витікання рідини із тангенціально розміщених каналів 6, 7 створюється додатковий обертовий момент М 1 , який векторно співпадає з обертовим моментом сил М турбіни і, таким чином, підсилює його, тобто загальний обертовий момент сил дорівнює М+М1 Під ДІЄЮ напору вихідного потоку робочої рідини механічні частинки піщаної пробки піднімаються до рівня прийому 16 струминного насоса, через який проходить всмоктування струпним насосом рідини вихідного потоку та маси механічних домішок (пульпи) і подальше її нагнітання в колону підіймальних труб 21 та піднімання на поверхню Можливість відкачування пульпи із свердловини забезпечується функціональною роботою, струминного насоса, яка полягає в наступному при глибині свердловини, наприклад, 1000м і пластовому тиску 5,0мПа, робоча рідина під тиском, наприклад, 20,0мПа, поступає в активне сопло 13, із якого її високонапірний струмінь через приймальну камеру 16 поступає у камеру змішання 14 і із неї у дифузор 15 При проходженні високонапірного струменю рідини через камеру змішання 14 проходить захоплення (всмоктування) пульпи із приймальної камери 16, в результаті чого тиск у ній і порожнині свердловини 24 знижується і може бути знижений до значення, яке є меншим від пластового тиску (5,0мПа), внаслідок чого виключається можливість поглинання пластом відкачуваної рідини (пульпи) Завдяки тому, що відкачування пульпи проходить по колоні підіймальних труб 21, гідростатичний тиск якої не діє на пласт, виключається можливість її поглинання пластом Процес нагнітання пульпи струминним насосом функціонально полягає в наступному в результаті обміну енергіями високонапірного струменю робочої рідини та малонапірного струменю пульпи у камері змішання 14 та дифузорі 15 на виході із нього створюється тиск, який є більшим від гідростатичного тиску пульпи у її циркуляційному каналі - колоні підіймальних труб 21 і становить, наприклад, 15,0мПа при гідростатичному тиску пульпи Ю.ОмПа При цьому тиск на прийомі струминного насоса (свердловині) є меншим від пластового тиску (5,0мПа) і становить, наприклад, 5 1943 Таким чином, БРСУ виключає можливість по2,0-3,0мПа. глинання робочої рідини у свердловинах з пластоВнаслідок вказаного співвідношення тисків навим тиском, який є меншим від гідростатичного гнітання струминного насоса і у свердловині витиску, в зв'язку з чим розширюються її експлуатаключається можливість поглинання пластом робоційні можливості. чої рідини. Фіг. 2 Комп'ютерна верстка Е. Гапоненко Підписано до друку 05.09.2003 Тираж 39 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м. Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул. Артема, 77, м. Київ, 04050, Україна