Устройство, система и способ для очистки скважины
Формула / Реферат
1. Устройство для очистки скважины, приспособленное для введения в очищаемую скважину на рабочей колонне и содержащее по меньшей мере один очищающий элемент для очистки стенки ствола скважины и осциллятор, соединенный по меньшей мере с одним очищающим элементом для создания его колебательного движения относительно рабочей колонны посредством элемента передачи усилия, расположенного между осциллятором и по меньшей мере одним очищающим элементом, для передачи пульсирующей силы на очищающий элемент, при этом осциллятор представляет собой приводимое в действие текучей средой приспособление для пульсации потока, содержащее клапан, предназначенный для изменения потока текучей среды через корпус приспособления для обеспечения пульсирующего потока текучей среды через корус приспособления.
2. Устройство по п.1, в котором осциллятор способен создавать колебательное движение по меньшей мере одного очищающего элемента относительно рабочей колонны, выбранное из осевого колебательного движения, радиального колебательного движения и кругового колебательного движения.
3. Устройство по п.2, в котором осциллятор способен создавать совокупность колебательных движений по меньшей мере одного очищающего элемента относительно рабочей колонны, выбранных из осевого колебательного движения, радиального колебательного движения и кругового колебательного движения.
4. Устройство по п.1, в котором приспособление для пульсации потока содержит гидравлический двигатель, подключенный к клапану для изменения клапаном потока текучей среды через корпус приспособления.
5. Устройство по любому из пп.1 или 4, в котором клапан расположен в сквозном канале корпуса приспособления и содержит клапанный элемент, способный перемещаться для изменения потока текучей среды через корпус приспособления.
6. Устройство по п.5, в котором клапанный элемент подсоединен к ротору двигателя и приводится им в действие.
7. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором осциллятор способен создавать колебательное движение по меньшей мере одного очищающего элемента относительно рабочей колонны, причем колебательное движение имеет амплитуду, равную по меньшей мере 1 см от одного крайнего положения движения до другого крайнего положения, и предпочтительно изменяется в диапазоне от 5 до 100 см от одного крайнего положения движения до другого.
8. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором осциллятор способен избирательно активироваться при продвижении устройства внутрь и вдоль скважины.
9. Устройство по п.1, содержащее обходной канал для направления потока текучей среды для избирательного обхода осциллятора.
10. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором элемент передачи усилия имеет форму гидравлического поршня, способного совершать возвратно-поступательное движение относительно канала устройства и передавать пульсирующую силу на очищающий элемент в ответ на приложение давления текучей среды.
11. Устройство по п.10, в котором поршень способен смещаться к положению покоя и отталкиваться от положения покоя против силы смещения в ответ на приложение силы давления текучей среды.
12. Устройство по п.11, в котором поршень способен смещаться пружиной, и сила упругости пружины выбрана для обеспечения определенной степени перемещения по меньшей мере одного очищающего элемента относительно рабочей колонны в ответ на силу давления текучей среды, приложенную к поршню.
13. Устройство по п.11 или 12, в котором поршень является полым поршнем, содержащим проточный канал текучей среды и кольцевую поверхность поршня, при этом при использовании сила давления текучей среды действует на поршень для его перемещения относительно канала от положения покоя в ответ на приложенное давление текучей среды.
14. Устройство по любому из предыдущих пунктов, содержащее множество очищающих приспособлений, каждое из которых имеет по меньшей мере один очищающий элемент, при этом осциллятор способен одновременно приводить в колебательное движение очищающие элементы каждого очищающего приспособления.
15. Система для очистки скважины, содержащая рабочую колонну и устройство для очистки скважины, соединенное с рабочей колонной и выполненное по одному из пп.1-14.
16. Способ очистки скважины, содержащий следующие этапы:
установку на рабочей колонне устройства для очистки скважины, выполненного согласно одному из пп.1-14;
перемещение на рабочей колонне устройства для очистки скважины в очищаемую скважину для очистки стенки ствола скважины по меньшей мере одним очищающим элементом устройства;
активацию осциллятора, соединенного по меньшей мере с одним очищающим элементом посредством элемента передачи усилия, расположенного между осциллятором и по меньшей мере одним очищающим элементом, для передачи пульсирующей силы на очищающий элемент;
осуществление колебательного движения по меньшей мере одного очищающего элемента относительно рабочей колонны для усиления его очищающего действия.
17. Способ по п.16, содержащий этапы перемещения устройства для очистки скважины относительно стенки ствола скважины и осуществления колебательного движения по меньшей мере одним очищающим элементом относительно рабочей колонны для очистки стенки ствола скважины.
18. Способ по любому из пп.16 или 17, использующий систему для очистки скважины по п.15.
Текст
Дата публикации и выдачи патента Номер заявки УСТРОЙСТВО, СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ОЧИСТКИ СКВАЖИНЫ Изобретение относится к устройству для очистки скважины, системе для очистки скважины,содержащей устройство для очистки скважины, и к способу очистки скважины. Согласно варианту осуществления изобретения раскрыто устройство (10) для очистки скважины, которое продвигается в скважину (14), подлежащую очистке, на рабочей колонне (20). Устройство (10) для очистки содержит ряд очищающих элементов (24, 26, 28, 30) для очистки стенки (22) ствола скважины (14) и осциллятор (36), подключенный по меньшей мере к одному очищающему элементу(24, 26, 28, 30), для создания его колебательного движения относительно рабочей колонны (20).(71)(73) Заявитель и патентовладелец: СПЕШИЛАЙЗД ПЕТРОЛЕУМ СЕРВИСИЗ ГРУП ЛИМИТЕД (GB) 015554 Настоящее изобретение относится к устройству для очистки скважины, системе для очистки скважины, содержащей устройство для очистки скважины, и к способу очистки скважины. В частности, но не исключительно, настоящее изобретение относится к системе для очистки скважины, содержащей по меньшей мере один очищающий элемент для очистки стенки скважины, к системе для очистки скважины, содержащей такое устройство для очистки скважины, и к способу очистки скважины с использованием такого устройства для очистки. В отрасли разведки и добычи нефти и газа ствол скважины нефтяной или газовой скважины обычно бурят от поверхности до первой глубины и обсаживают стальной обсадной колонной. Обсадную колонну размещают в скважине от устья скважины, расположенного на поверхности или на уровне морского дна,и затем цементируют на месте. После тестирования и других скважинных операций ствол скважины доводят до второй глубины и дополнительную секцию обсадной колонны меньшего диаметра устанавливают и цементируют на месте. Этот процесс, при необходимости, повторяют, пока ствол скважины не достигнет продуктивного пласта. Альтернативно, последнюю секцию колонны, которую называют хвостовиком, можно размещать в скважине от самой нижней секции обсадной колонны или башмака обсадной колонны до продуктивного пласта и также цементировать на месте. Затем скважину заканчивают,размещая эксплуатационную насосно-компрессорную колонну, проходящую от поверхности через обсадную колонну/хвостовик до продуктивного пласта. Затем скважинные текучие среды извлекают на поверхность через эксплуатационную насосно-компрессорную колонну. Однако прежде чем закончить скважину и извлекать скважинные текучие среды на поверхность,необходимо очистить обсаженную скважину и заменить текучие среды, присутствующие в скважине,текучей средой заканчивания, например соляным раствором. Процесс очистки служит, помимо прочего,для удаления твердых частиц, прилипших к стенке обсадной колонны или хвостовика; для циркуляции остаточного бурового раствора и других текучих сред из ствола скважины и для фильтрации твердых частиц, присутствующих в скважинной текучей среде. Большинство твердых частиц, присутствующих в скважине, находятся на поверхности обсадной колонны/хвостовика и могут представлять собой частицы ржавчины и металлическую стружку или опилки, вырабатываемые оборудованием, используемым в скважине, и самой обсадной колонной/хвостовиком. Известны различные типы инструментов для очистки, включающие в себя инструменты для механической очистки, которые физически вытирают или скребут поверхность обсадной колонны/хвостовика. Один тип инструмента для механической очистки обычно называется колонным скребком. Колонные скребки обычно включают в себя скребковые лезвия, приспособленные скрести по внутренней поверхности обсадной колонны/хвостовика, для удаления сравнительно крупных обломков с поверхности насосно-компрессорной колонны. Другие типы инструментов для механической очистки включают в себя щетки или другие трущие элементы или поверхности. Публикация WO 0118351 раскрывает инструмент для очистки скважины, установленный на наклонной вращательной опоре для обеспечения колебательных движений очищающих элементов при вращении инструмента. Хотя указанные инструменты для механической очистки продемонстрировали свою эффективность при очистке скважины, в целом, желательно улучшить очищающее действие такого типа инструментов. Поэтому цель настоящего изобретения состоит в обеспечении усовершенствованного устройства для очистки скважины. Согласно первому аспекту настоящего изобретения создано устройство для очистки скважины,приспособленное для введения в скважину, подлежащую очистке, на рабочей колонне и содержащее по меньшей мере один очищающий элемент для очистки стенки ствола скважины и осциллятор, соединенный по меньшей мере с одним очищающим элементом, для создания его колебательного движения относительно рабочей колонны посредством элемента передачи усилия, расположенного между осциллятором и по меньшей мере одним очищающим элементом для передачи пульсирующей силы на очищающий элемент. Колебание по меньшей мере одного очищающего элемента относительно рабочей колонны обеспечивает улучшенное очищающее действие за счет эффективного колебания очищающего элемента относительно стенки ствола скважины в ходе операции очистки при перемещении устройства для очистки относительно и скважины, и вдоль нее. Следует понимать, что насосно-компрессорная колонна обычно расположена в скважине, и, таким образом, устройство для очистки можно продвигать в обсаженную скважину для очистки стенки насосно-компрессорной колонны. Обычно насосно-компрессорная колонна имеет форму обсадной колонны и/или хвостовика, но в принципе устройство для очистки скважины можно использовать для очистки любой скважинной насосно-компрессорной колонны. Предпочтительно осциллятор способен создавать осевое колебательное движение по меньшей мере одного очищающего элемента относительно рабочей колонны. Соответственно, осциллятор может приводить в осевое колебательное движение по меньшей мере один очищающий элемент относительно рабочей колонны. Поэтому следует понимать, что при использовании осевое колебание по меньшей мере одного очищающего элемента относительно рабочей колонны может обеспечить скребущее действие по меньшей мере одного очищающего элемента относительно стенки ствола скважины и, таким образом, в-1 015554 необязательном порядке, вверх и вниз относительно стенки ствола скважины. Альтернативно, осциллятор способен создавать радиальное колебательное движение по меньшей мере одного очищающего элемента относительно рабочей колонны. Соответственно, осциллятор может приводить в радиальное колебательное движение по меньшей мере один очищающий элемент относительно рабочей колонны. Поэтому следует понимать, что при использовании осциллятор может приводить в колебательное движение по меньшей мере один очищающий элемент к стенке ствола скважины и от нее. Согласно дополнительной альтернативе осциллятор может создавать круговое колебательное движение по меньшей мере одного очищающего элемента относительно рабочей колонны. Поэтому осциллятор может приводить в круговое колебательное движение по меньшей мере один очищающий элемент относительно рабочей колонны. Согласно еще одной дополнительной альтернативе осциллятор может создавать совокупность колебательных движений по меньшей мере одного очищающего элемента относительно рабочей колонны,причем колебательные движения выбраны из группы, содержащей осевое колебательное движение, радиальное колебательное движение, круговое колебательное движение. Осциллятор может приводиться в действие или активироваться текучей средой и может представлять собой приспособление для пульсации потока. Приспособление для пульсации потока может содержать клапан, предназначенный для изменения потока текучей среды через корпус приспособления, для обеспечения, таким образом, пульсирующего потока текучей среды через приспособление. Приспособление для пульсации потока также может содержать двигатель, который может представлять собой гидравлический двигатель, например объемный двигатель или двигатель Муано, причем двигатель подключен к клапану, чтобы клапан изменял поток текучей среды через корпус. Клапан может располагаться в сквозном канале корпуса приспособления и может содержать клапанный элемент, способный двигаться для изменения потока текучей среды через приспособление. Клапанный элемент может быть подключен к двигателю и приводиться им в движение и, в частности, может быть подключен к ротору двигателя. Осциллятор может создавать колебательное движение по меньшей мере одного очищающего элемента относительно рабочей колонны, имеющее амплитуду по меньшей мере 1 см от одного крайнего положения движения до другого крайнего положения. Однако предпочтительно осциллятор создает колебательное движение по меньшей мере одного очищающего элемента в диапазоне от 5 до 100 см от одного крайнего положения до другого относительно рабочей колонны. Однако следует понимать, что устройство можно настроить так, чтобы оно создавало большие колебания очищающего элемента. Осциллятор можно избирательно активировать при продвижении устройства для очистки вдоль скважины. Когда осциллятор приводится в действие текучей средой, устройство может содержать группу клапанов для избирательного направления потока текучей среды через осциллятор. Поэтому следует понимать, что группу клапанов можно использовать для избирательной активации осциллятора и, таким образом, для избирательного приведения в колебательное движение по меньшей мере одного очищающего элемента. Осциллятор может содержать обходной канал, проход и т.п. для направления потока текучей среды в обход осциллятора. Элемент передачи усилия может иметь форму гидравлического средства и может представлять собой поршень, способный совершать возвратно-поступательное движение (прямолинейное) относительно канала устройства, причем поршень передает пульсирующую силу на очищающий элемент в ответ на приложение давления текучей среды. Поршень может смещаться к положению покоя и может перемещаться от положения покоя против силы смещения в ответ на силу давления текучей среды, регулируемую осциллятором. Поршень может смещаться пружиной, и силу упругости пружины можно выбирать для обеспечения определенной степени движения по меньшей мере одного очищающего элемента относительно рабочей колонны в ответ на указанную силу давления текучей среды, приложенную к поршню. Поршень может быть кольцевым или полым поршнем, содержащим проточный канал для текучей среды и кольцевую поверхность. При использовании поршня сила давления текучей среды может действовать на поршень для перемещения поршня относительно канала компоновки, чтобы поршень перемещался от положения покоя в ответ на приложенное давление текучей среды. Предпочтительно устройство для очистки содержит множество очищающих элементов. По меньшей мере один очищающий элемент можно выбирать из группы, содержащей скребок, резиновый диск,щетку, щетину или любой другой подходящий механический/трущий элемент. Когда обеспечено множество очищающих элементов, устройство для очистки может содержать по меньшей мере два типа очищающих элементов, выбранных из вышеупомянутой группы. Предпочтительно также устройство для очистки содержит приспособление для очистки, имеющее по меньшей мере один очищающий элемент. Приспособление для очистки может представлять собой любое из механических приспособлений для очистки скважины, коммерчески доступных от заявителя. Устройство для очистки может содержать совокупность приспособлений для очистки, причем каждое приспособление для очистки включает в себя по меньшей мере один очищающий элемент. Соответственно, можно использовать единый осциллятор для приведения в колебательное движение очищающих элементов двух или более приспособлений для очистки.-2 015554 Осциллятор можно выполнить как отдельное приспособление, подключенное к приспособлению для очистки. Приспособление для очистки может быть подключено к осциллятору таким образом, чтобы все приспособление для очистки колебалось. Альтернативно, по меньшей мере один очищающий элемент может быть способен двигаться относительно корпуса приспособления для очистки, чтобы корпус был неподвижен относительно рабочей колонны, и колебался только по меньшей мере один очищающий элемент. Альтернативно, по меньшей мере один очищающий элемент можно выполнить совместно с осциллятором. Например, очищающий элемент может быть подвижно установлен относительно корпуса, вмещающего в себе осциллятор. Согласно второму аспекту настоящего изобретения предусмотрена система для очистки скважины,содержащая рабочую колонну и вышеописанное устройство для очистки скважины, соединенное с рабочей колонной. Согласно третьему аспекту настоящего изобретения создан способ очистки скважины, содержащий следующие этапы: установку устройства для очистки скважины на рабочей колонне; перемещение устройства для очистки скважины в скважину, подлежащую очистке, на рабочей колонне, чтобы по меньшей мере один очищающий элемент устройства для очистки очищал стенку ствола скважины; активацию осциллятора, соединенного по меньшей мере с одним очищающим элементом посредством элемента передачи усилия, расположенного между осциллятором и по меньшей мере одним очищающим элементом, для передачи пульсирующей силы на очищающий элемент; осуществление колебательного движения по меньшей мере одного очищающего элемента относительно рабочей колонны для усиления его очищающего действия. Способ может содержать этапы, на которых перемещают устройство для очистки относительно стенки ствола скважины и осуществляют колебательное движение по меньшей мере одним очищающим элементом относительно рабочей колонны для очистки стенки ствола скважины. Способ может использовать вышеописанную систему для очистки скважины. Вариант осуществления настоящего изобретения будет описан ниже исключительно в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее: фиг. 1 - частичный вид в продольном разрезе системы для очистки скважины, содержащей устройство для очистки скважины согласно варианту осуществления настоящего изобретения, система показана в ходе очистки скважины; фиг. 2 - увеличенный частичный вид в продольном разрезе осциллятора, который составляет часть устройства для очистки, показанного на фиг. 1; фиг. 3 - вид в продольном разрезе элемента передачи усилия, составляющего часть устройства, показанного на фиг. 1. На фиг. 1 показан частичный вид в продольном разрезе устройства 10 для очистки скважины, содержащего устройство 12 для очистки скважины, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство 10 очистки скважины показано на фиг. 1 в ходе очистки скважины 14, которая была обсажена металлической обсадной колонной 16 и зацементирована цементом 18, известным в технике способом. Устройство 10 очистки содержит рабочую колонну 20, на которой установлено устройство 12 для очистки скважины, посредством которой устройство 12 продвигается внутрь и вдоль скважины 14 для очистки внутренней стенки 22 обсадной колонны 16. Специалистам в данной области очевидно, что рабочая колонна 20 может быть сформирована в виде отрезков насосно-компрессорной колонны, соединенных друг с другом, или может представлять собой гибкую насосно-компрессорную колонну. Устройство 12 для очистки содержит по меньшей мере один очищающий элемент для очистки внутренней стенки обсадной колонны 22 и в проиллюстрированном варианте осуществления устройство 12 для очистки содержит ряд очищающих элементов очистки в форме скребков обсадной колонны 24, 26 и ряд комплектов 28, 30 щетинок, которые размещены по кругу вокруг внешней поверхности 32 корпуса 34. Устройство 12 для очистки также содержит осциллятор в форме приспособления 36 для пульсации потока, которое подключено к скребкам 24, 26 и комплектам 28, 30 щетинок, для создания колебательного движения скребков и щетинистых пакетов относительно рабочей колонны 20. Скребки 24, 26 обсадной колонны и комплекты 28, 30 щетинок фактически выполнены как часть приспособления 38 для очистки, которое в проиллюстрированном варианте осуществления принимает форму BRISTLE BACK RISER BRUSH TOOL, коммерчески доступного от заявителя. Однако специалистам в данной области очевидно, что можно использовать много разных типов механических приспособлений для очистки, в необязательном порядке включающих в себя альтернативные типы очищающих элементов, например скребки или щетки. Как будет описано подробнее ниже, очищающее действие скребков 24, 26 обсадной колонны и комплектов 28, 30 щетинок улучшается за счет колебания скребков и комплектов с использованием приспособления 36 для пульсации потока. Приспособление 36 для пульсации потока в ходе работы аксиаль-3 015554 но колеблет скребки 24, 26 обсадной колонны и комплекты 28, 30 щетинок в направлении стрелок Y-Y' относительно рабочей колонны 20. Это движение скребков 24, 26 и комплектов 28, 30 щетинок улучшает очищающее действие на стенке 22 обсадной колонны при прохождении устройства 10 очистки по скважине 14 за счет приложения скребущего действия к стенке обсадной колонны. При использовании устройство 12 для очистки скважины собирается на поверхности и подключается к секции технологической насосно-компрессорной колонны, которая будет образовывать нижний конец рабочей колонны 20. Затем устройство 10 очистки продвигается в обсадную колонну 16 скважины, и последовательные отрезки технологической насосно-компрессорной колонны соединяются друг с другом с образованием законченной колонны известным в технике способом, чтобы скребки 24, 26 и комплекты 28, 30 щетинок совместно очищали стенку 22 обсадной колонны с улучшенным очищающим действием благодаря колебанию очищающих элементов. Обломки породы, удаленные с внутренней стенки 22 обсадной колонны, можно собирать пауком и т.п., предусмотренным в составе устройства 10 очистки. Приспособление 36 для пульсации потока остается активным в ходе подъема устройства 12 для очистки, для дополнительной очистки стенки 22 обсадной колонны при возвращении на поверхность. Затем все оставшиеся обломки смываются путем циркуляции текучей среды заканчивания в ствол скважины 14. Теперь опишем более подробно приспособление 36 для пульсации потока со ссылкой на увеличенный частично вид в продольном разрезе, показанный на фиг. 2, и на вид в продольном разрезе, показанный на фиг. 3. Согласно фиг. 2 приспособление 36 для пульсации потока включает в себя двигатель в виде объемного двигателя 40 и клапан 42. Двигатель 40 относится к типу, известному в технике, и включает в себя ротор 44 и статор 46. Ротор 44 приводится в действие и вращается текучей средой, протекающей вниз через полости, образованные между ротором 44 и статором 46 в направлении стрелки А, причем текучая среда выходит из нижнего конца статора 46, что указано стрелкой В. Клапан 42 установлен в канале 48 приспособления 36 и включает в себя вращающий клапанный элемент 50. Элемент 50 образует секцию 51 внутреннего проточного канала 52 и имеет ряд отверстий 54 (показано одно отверстие). Отверстия 54 проходят между каналом 48 и секцией 51 внутреннего проточного канала. Элемент 50 подключен к и приводится во вращение ротором 44 и проходит по эксцентрическому пути вокруг канала 48. Нижний конец секции 51 проточного канала образует выпускное отверстие 56 и при использовании текучая среда, протекающая в канале 48 приспособления, поступает в отверстия 54,втекает во внутренний проточный канал 52 и вытекает из элемента 50 через выпускное отверстие 56. Затем текучая среда втекает в корпус 58 через впускное отверстие 60 и течет вдоль секции 62 проточного канала, покидая клапан 42 в направлении стрелки С. При использовании вращение клапанного элемента 50 ротором 44 приводит к изменению области потока, образованной между элементом 50 и корпусом 58, которая проходит через выпускное отверстие 56 и впускное отверстие 60. В результате, в текучей среде, текущей через клапан 42, создаются флуктуации давления, используемые для создания колебательного движения скребков 24, 26 и комплектов 28, 30 щетинок за счет колебания приспособления 38 для очистки, как описано ниже со ссылкой на фиг. 3. Соответственно, на фиг. 3 показан элемент передачи усилия в виде поршня 64, снабженный амортизирующим переводником 66. Поршень 64 содержит оправку 65 и головку 67 поршня, навинченную на верхний конец оправки. Амортизирующий переводник 66 подключен к нижнему концу 68 двигателя 40(фиг. 2), и текучая среда, покидающая клапан 42 в направлении стрелки С, втекает во внутренний канал 70 амортизирующего переводника 66. Амортизирующий переводник 66 включает в себя верхнее тело 69 и нижнее тело 71, которое навинчено на верхнее тело 69 и проходит в камеру 73 между верхним телом 69 и оправкой 65 и образует уступ 75. Оправка 65 поршня выполнена пустотелой и образует внутренний канал 74 и способна двигаться в секции 72 канала 70. Головка 67 поршня образует верхнюю поверхность 76, и тарельчатые пружины 78 расположены в камере 73 между головкой 67 поршня и уступом 75 нижнего тела 71 переводника. При использовании текучая среда, поступающая в увеличенную нижнюю секцию 72 канала 70, действует силой давления текучей среды на поверхность 76 поршня вследствие разности в площади увеличенной нижней секции 72 относительно верхней секции 79 канала 70. В результате, головка 67 поршня сдвигается вниз, против силы смещения тарельчатых пружин 78, которые сжаты между нижней кромкой 81 головки 67 поршня и уступом 75. При вращении клапанного элемента 50, приводящего к уменьшению площади проточного канала и,таким образом, увеличению давления текучей среды, поступающей в амортизирующий переводник 66,тарельчатые пружины 78 действуют на головку 65 поршня для возвратного движения поршня 64 вверх. Поршень 64 колеблется вперед-назад в направлении стрелок Y-Y' (фиг. 1) в зависимости от давления текучей среды, поступающей в амортизирующий переводник 66. Частота этих колебаний определяется частотой вращения клапанного элемента 50, которая, в конечном итоге, зависит от частоты вращения ротора 44 и, таким образом, расхода текучей среды через двигатель 40. Поршень 64 соединен с оправкой 80 приспособления для очистки 38, и, таким образом, колебательное движение поршня 64 передается приспособлению 38 для очистки, чтобы приводить в колебательное движение скребки 24, 26 и комплекты 28, 30 щетинок, как описано выше. Максимальный размер осевого-4 015554 колебания скребков 24, 26 и комплектов 28, 30 щетинок относительно рабочей колонны 20 определяется рядом факторов, включая размеры поршня 64, амортизирующего переводника 66 и тарельчатых пружин 78, собственную силу упругости тарельчатых пружин 78 и силу давления текучей среды, действующую на поршень 64 (и, таким образом, давление текучей среды, проходящей через двигатель 40 в амортизирующий переводник 66). Типичные колебания скребков 24, 26 и комплектов 28, 30 щетинок относительно рабочей колонны 20 будут составлять порядка нескольких сантиметров от одного крайнего положения или степени движения до другого. Однако устанавливая надлежащие размеры и регулируя давление,можно обеспечить широкий диапазон амплитуды колебаний. Вышеизложенные варианты осуществления допускают различные модификации, не выходящие за рамки сущности и объема настоящего изобретения. Например, специалистам в данной области очевидно, что можно обеспечить альтернативные конструкции осциллятора. Для этого можно обеспечить различные конструкции или типы скважинного двигателя и различные конструкции и конфигурации клапанов. Осциллятор может альтернативно создавать радиальное колебательное движение по меньшей мере одного очищающего элемента относительно рабочей колонны. Соответственно, осциллятор может приводить в радиальное колебательное движение по меньшей мере один очищающий элемент относительно рабочей колонны. Таким образом, при использовании осциллятор может приводить в колебательное движение по меньшей мере один очищающий элемент к стенке ствола скважины и от нее. Вышеуказанного можно добиться, установив скребки 24, 26 и/или комплекты 28, 30 щетинок на наклонных плоскостях. Таким образом, фрикционный контакт между скребками 24, 26 и/или комплектами 28, 30 щетинок и стенкой 22 обсадной колонны совместно с колебательным движением корпуса 34 компоновки для очистки последовательно аксиально продвигает и отводит скребки 24, 26 и/или комплекты 28, 30 щетинок вдоль наклонных плоскостей, радиально колебля их к и от стенки 22 обсадной колонны. Альтернативно, скребки 24, 26 и/или комплекты 28, 30 щетинок могут быть установлены на прокладках, которые способны радиально двигаться относительно тела инструмента для очистки, причем прокладки образуют поршни, которые эффективно колеблются вследствие изменений давления текучей среды через канал компоновки. Альтернативно, оправка, имеющая наклонную плоскость, установлена в канале компоновки и колеблется вверх и вниз против смещающей пружины вследствие изменений давления текучей среды для вталкивания и выталкивания прокладок. Оправка может нести ключи, которые входят в каналы в прокладках, для активного переноса прокладок внутрь и наружу, когда оправка периодически смещается вверх и вниз. В обоих случаях прокладки могут первоначально удерживаться срезными штифтами, которые гарантируют, что они не освободятся, пока не будет приложено заранее определенное давление. Согласно дополнительной альтернативе, осциллятор может создавать круговое колебательное движение по меньшей мере одного очищающего элемента относительно рабочей колонны. Поэтому осциллятор может приводить в круговое колебательное движение по меньшей мере один очищающий элемент относительно рабочей колонны. Этого можно добиться, располагая кулачковое приспособление между поршнем 64 и верхним телом 69 амортизирующего переводника, чтобы осевое движение между поршнем 64 и верхним телом 69 также вращало поршень с телом 69. Соответственно, повторное осевое колебание поршня 64 в верхнем теле 69 также может вращать поршень. Альтернативно, круговое колебание можно обеспечить, установив скребки 24, 26 и/или комплекты 28, 30 щетинок на муфте вокруг тела инструмента. Можно обеспечить конфигурацию канала указателя и штифта указателя между муфтой и оправкой в канале компоновки. Штифты/пальцы указателя входят в канал указателя, и периодическое движение оправки вверх и вниз приводит к повороту муфты взад и вперед в скважине. Согласно еще одной дополнительной альтернативе осциллятор может создавать множество колебательных движений по меньшей мере одного очищающего элемента относительно рабочей колонны, причем колебательные движения выбираются из группы, содержащей осевое колебательное движение, радиальное колебательное движение и круговое колебательное движение. Этого можно добиться, обеспечив инструмент для очистки одним или несколькими из вышеописанных признаков. Когда осциллятор приводится в действие текучей средой, устройство может содержать группу клапанов для избирательного направления потока текучей среды через осциллятор. Группу клапанов можно использовать для избирательной активации осциллятора и, таким образом, для избирательного приведения в колебательное движение по меньшей мере одного очищающего элемента. Осциллятор может содержать обходной канал, проход и т.п. для направления потока текучей среды в обход осциллятора. По меньшей мере один очищающий элемент может быть установлен на или обеспечен совместно с элементом передачи усилия. Альтернативно, по меньшей мере один очищающий элемент может быть способен двигаться относительно корпуса приспособления для очистки, чтобы корпус был неподвижным относительно рабочей колонны и колебался только по меньшей мере один очищающий элемент. Альтернативно, по меньшей мере один очищающий элемент можно обеспечить совместно с осциллятором. Например, очищающий элемент может быть подвижно установлен относительно корпуса, вмещающего в себе осциллятор.-5 015554 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для очистки скважины, приспособленное для введения в очищаемую скважину на рабочей колонне и содержащее по меньшей мере один очищающий элемент для очистки стенки ствола скважины и осциллятор, соединенный по меньшей мере с одним очищающим элементом для создания его колебательного движения относительно рабочей колонны посредством элемента передачи усилия,расположенного между осциллятором и по меньшей мере одним очищающим элементом, для передачи пульсирующей силы на очищающий элемент, при этом осциллятор представляет собой приводимое в действие текучей средой приспособление для пульсации потока, содержащее клапан, предназначенный для изменения потока текучей среды через корпус приспособления для обеспечения пульсирующего потока текучей среды через корус приспособления. 2. Устройство по п.1, в котором осциллятор способен создавать колебательное движение по меньшей мере одного очищающего элемента относительно рабочей колонны, выбранное из осевого колебательного движения, радиального колебательного движения и кругового колебательного движения. 3. Устройство по п.2, в котором осциллятор способен создавать совокупность колебательных движений по меньшей мере одного очищающего элемента относительно рабочей колонны, выбранных из осевого колебательного движения, радиального колебательного движения и кругового колебательного движения. 4. Устройство по п.1, в котором приспособление для пульсации потока содержит гидравлический двигатель, подключенный к клапану для изменения клапаном потока текучей среды через корпус приспособления. 5. Устройство по любому из пп.1 или 4, в котором клапан расположен в сквозном канале корпуса приспособления и содержит клапанный элемент, способный перемещаться для изменения потока текучей среды через корпус приспособления. 6. Устройство по п.5, в котором клапанный элемент подсоединен к ротору двигателя и приводится им в действие. 7. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором осциллятор способен создавать колебательное движение по меньшей мере одного очищающего элемента относительно рабочей колонны,причем колебательное движение имеет амплитуду, равную по меньшей мере 1 см от одного крайнего положения движения до другого крайнего положения, и предпочтительно изменяется в диапазоне от 5 до 100 см от одного крайнего положения движения до другого. 8. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором осциллятор способен избирательно активироваться при продвижении устройства внутрь и вдоль скважины. 9. Устройство по п.1, содержащее обходной канал для направления потока текучей среды для избирательного обхода осциллятора. 10. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором элемент передачи усилия имеет форму гидравлического поршня, способного совершать возвратно-поступательное движение относительно канала устройства и передавать пульсирующую силу на очищающий элемент в ответ на приложение давления текучей среды. 11. Устройство по п.10, в котором поршень способен смещаться к положению покоя и отталкиваться от положения покоя против силы смещения в ответ на приложение силы давления текучей среды. 12. Устройство по п.11, в котором поршень способен смещаться пружиной, и сила упругости пружины выбрана для обеспечения определенной степени перемещения по меньшей мере одного очищающего элемента относительно рабочей колонны в ответ на силу давления текучей среды, приложенную к поршню. 13. Устройство по п.11 или 12, в котором поршень является полым поршнем, содержащим проточный канал текучей среды и кольцевую поверхность поршня, при этом при использовании сила давления текучей среды действует на поршень для его перемещения относительно канала от положения покоя в ответ на приложенное давление текучей среды. 14. Устройство по любому из предыдущих пунктов, содержащее множество очищающих приспособлений, каждое из которых имеет по меньшей мере один очищающий элемент, при этом осциллятор способен одновременно приводить в колебательное движение очищающие элементы каждого очищающего приспособления. 15. Система для очистки скважины, содержащая рабочую колонну и устройство для очистки скважины, соединенное с рабочей колонной и выполненное по одному из пп.1-14. 16. Способ очистки скважины, содержащий следующие этапы: установку на рабочей колонне устройства для очистки скважины, выполненного согласно одному из пп.1-14; перемещение на рабочей колонне устройства для очистки скважины в очищаемую скважину для очистки стенки ствола скважины по меньшей мере одним очищающим элементом устройства; активацию осциллятора, соединенного по меньшей мере с одним очищающим элементом посредством элемента передачи усилия, расположенного между осциллятором и по меньшей мере одним очи-6 015554 щающим элементом, для передачи пульсирующей силы на очищающий элемент; осуществление колебательного движения по меньшей мере одного очищающего элемента относительно рабочей колонны для усиления его очищающего действия. 17. Способ по п.16, содержащий этапы перемещения устройства для очистки скважины относительно стенки ствола скважины и осуществления колебательного движения по меньшей мере одним очищающим элементом относительно рабочей колонны для очистки стенки ствола скважины. 18. Способ по любому из пп.16 или 17, использующий систему для очистки скважины по п.15.
МПК / Метки
МПК: E21B 37/02, E21B 37/04, E21B 37/00, E21B 28/00
Метки: скважины, очистки, система, способ, устройство
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/9-15554-ustrojjstvo-sistema-i-sposob-dlya-ochistki-skvazhiny.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Устройство, система и способ для очистки скважины</a>