Устройство для обработки пластов в скважине

Устройство для обработки пластов в скважине

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для разобщения пластов в скважине при раздельной закачке в них различных реагентов.

Известно «Устройство для закачки реагентов в скважину» (см. а.с. SU №1714080, МПК 7 Е 21 В 33/12, опубл. БИ №7 от 23.02.1992 г.), содержащее пакер, включающий корпус и эластичную манжету, разобщитель, включающий ствол и золотник, снабженный радиальными каналами.

Недостатками этого устройства являются, во-первых, сложность конструкции, обусловленная наличием большого количества узлов и деталей; во-вторых, закачка реагента за один спуск оборудования возможна только в один пласт, а при необходимости закачки в другой пласт надо распакеровать оборудование и снова установить его в новом месте, затем пласты очищают от продуктов реакции, для чего производят обычно свабирование (снижение уровня). Для проведения данной операции необходимо спускать и поднимать колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) со свабом.

Таким образом, для обработки двух пластов надо четыре раза спускать оборудование, на что затрачивается большое количество времени и материальных средств.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Устройство для обработки пластов в скважине» (см. патент РФ №2234589, МПК 7 Е 21 В 33/12, опубл. БИ №23 от 20.08.2004 г.), содержащее пакер, включающий корпус и эластичную манжету, разобщитель, включающий ствол и золотник, снабженные радиальными каналами, при этом корпус пакера выполнен проходным в осевом направлении, а золотник разобщителя расположен внутри его ствола, соединен с ним срезными элементами, заглушен снизу и имеет по наружной поверхности выше заглушенного участка меньший диаметр, образующий со стволом полость, сообщающуюся через радиальные каналы с внутренним пространством разобщителя, снабжен конусной расточкой, в которой установлено стопорное кольцо, взаимодействующее с кольцевой проточкой, расположенной в нижней части ствола, и посадочным седлом для шара, сбрасываемого во внутрь устройства перед обработкой второго пласта.

Недостатками данного устройства является то, что при обработке верхнего пласта давление закачки, при котором принимает верхний пласт, может быть гораздо выше допустимого на эксплуатационную колонну, особенно в старых скважинах, срок эксплуатации которых превышает 20 лет, в таком случае может произойти нарушение обсадной колонны выше верхнего пласта, а это капитальный ремонт скважины, выражающийся в дополнительных материальных и финансовых средствах; кроме того, при работе данного устройства обязательно на устье скважины наличие устьевого сальника или планшайбы, поскольку верхняя часть эксплуатационной колонны подвержена давлению закачки (приема) верхнего пласта, поэтому устье должно быть надежно загерметизировано.

Задачей изобретения является разработка такого устройства, которое позволяет за один спуск оборудования в скважину без риска нарушения целостности эксплуатационной колонны обработать два пласта при необходимых давлениях закачки в каждый из пластов.

Указанная задача решается предлагаемым устройством для обработки пластов в скважине, содержащим пакер, включающий проходной корпус и эластичную манжету, разобщитель, включающий ствол, снабженный радиальными каналами, золотник, вставленный в ствол и соединенный с ним срезными элементами, также золотник снабжен сверху седлом для шара, сбрасываемого во внутрь устройства перед обработкой второго пласта, и конусной расточкой, в которой установлено стопорное кольцо, взаимодействующее с кольцевой проточкой, выполненной в нижней части ствола.

Новым является то, что устройство на расстоянии выше пакера, превышающем толщину верхнего пласта, снабжено дополнительным пакером, состоящим из дополнительной эластичной манжеты, расположенной между упором разобщителя снизу и цилиндром сверху, при этом ствол разобщителя оснащен сверху поршнем, который телескопически установлен с возможностью осевого перемещения вверх в цилиндр, образующий с поршнем полость, гидравлически соединенную с внутренним пространством колонны НКТ сквозными отверстиями, которые герметично перекрыты до сброса шара золотником, причем цилиндр выполнен с возможностью взаимодействия с дополнительной эластичной манжетой.

На фиг.1 изображена нижняя часть предлагаемого устройства, устанавливаемая над верхним пластом в продольном разрезе.

На фиг.2 изображена верхняя часть предлагаемого устройства, устанавливаемая между верхним и нижним пластами в продольном разрезе.

На фиг.3 - развертка формы и направления фигурного паза проходного корпуса пакера.

Устройство состоит из пакера 1, разобщителя 2 и дополнительного пакера 3.

Пакер 1 (фиг.1) содержит проходной корпус 4 с фигурным пазом 5 на наружной поверхности (фиг.3), с равномерно расположенными чередующимися продольными короткими и длинными участками. На проходном корпусе 1 (фиг.1) с возможностью осевого перемещения установлена обойма 6, связанная снизу кольцом 7, соединенным с направляющим штифтом 8, размещенным в фигурном пазе 5. В верхней части обоймы 6 установлены подпружиненные шлипсы 9 со стопорным элементом 10. На проходном корпусе 4 находится нижняя опора 11, эластичная манжета 12 и верхняя опора 13, жестко соединенная с проходным корпусом 4.

С верхней опорой 13 пакера соединен ствол 14 разобщителя 2, снабженный радиальными каналами 15 (фиг.2), а внутри ствола напротив радиальных каналов 15 установлен золотник 16, соединенный со стволом 14 срезными элементами 17 и имеющий на наружной поверхности конусную расточку 18, в которой находится стопорное кольцо 19. В верхней части золотника 13 расположено посадочное седло 20.

В нижней части ствола 14 выполнена конусная проточка 21. Сопрягаемые поверхности золотника снабжены уплотнительными кольцами 22.

Устройство выше пакера 1 в верхней части ствола 14 разобщителя 2 снабжено дополнительным пакером 3, состоящим из дополнительной эластичной манжеты 23, расположенной между упором 24, установленным на наружной цилиндрической выборе в верхней части ствола 14 разобщителя 2, снизу и цилиндром 25 сверху. Ствол 14 разобщителя 2 оснащен сверху поршнем 26, который герметично телескопически установлен с возможностью осевого перемещения вверх в цилиндр 25, образующий с поршнем 26 полость 27, гидравлически соединенную с внутренним пространством колонны НКТ 28 сквозными отверстиями 29, выполненными в верхней части ствола 1. Радиальные каналы 15 и сквозные отверстия 29 ствола 14 герметично перекрыты до сброса шара 30 на посадочное седло 20 золотником 16. Цилиндр 25 выполнен с возможностью взаимодействия с дополнительной эластичной манжетой 23 под весом колонны НКТ 28.

Устройство работает следующим образом.

Устройство в собранном виде на колонне НКТ 28 (фиг.2) спускают в скважину на необходимую глубину и устанавливают таким образом, чтобы нижняя часть устройства находилась между верхним и нижним пластами (на фиг.1, 2, 3 не показано), которые необходимо обработать, а верхняя часть устройства выше верхнего пласта на 3-5 метров, при этом вышеуказанное расстояние подбирается изменением длины ствола 14.

Затем устройство приподнимают примерно на 1 метр вверх и опускают. В результате этого штифт 8 из короткого участка фигурного паза 5 перемещается в длинный участок (перед спуском устройства в скважину штифт 8 устанавливается в коротком участке фигурного паза 5 так, как показано на фиг.3).

При дальнейшем перемещении вниз детали 6-10 (фиг.1) остаются на месте, так как пружины 31 прижимают гладкую часть шлипсов 9 к стенкам эксплуатационной колонны (на фиг.1,2,3 не показано), а остальные детали устройства двигаются вниз до тех пор, пока конусная часть нижнего упора 11 не упрется в шлипсы 9. Под действием веса колонны НКТ 28 шлипсы 9 разойдутся в радиальном направлении до соприкосновения зубчатой части с эксплуатационной колонной, а эластичная манжета 12 под действием нагрузки сожмется, надежно перекрывая заколонное пространство скважины между верхним и нижним пластами.

После этого приступают к обработке нижнего пласта. Для этого реагент через внутренние пространства колонны НКТ 28, золотника 16, ствола 14, проходного корпуса 4 закачивают в нижний пласт и оставляют на реакцию. По прошествии времени реагирования проводят свабирование путем снижения уровня.

Затем приступают к обработке верхнего пласта. Для этого во внутрь колонны НКТ 28 бросают шар 30 (фиг.2), который садится на посадочное седло 20 золотника 16 и перекрывает его центральный канал. В колонне НКТ 28 повышают давление, в результате чего срезные элементы 17 разрушаются, золотник 16 перемещается вниз до тех пор, пока стопорное кольцо 19 войдет в конусную проточку 21 ствола 14, при этом открываются сквозные отверстия 29 и радиальные каналы 15 ствола 14.

После этого колонну НКТ 28 вновь разгружают на устройство, при этом воспринимающий вес колонны НКТ 28 цилиндр 25 воздействует на дополнительную эластичную манжету 23, прижимая ее к стенкам эксплуатационной колонны.

Далее через внутреннее пространство колонны НКТ 28 радиальные каналы 15 ствола 14 разобщителя 2 производят закачку реагента в верхний пласт под давлением, с которым он принимает, а поскольку реагент параллельно с закачкой в верхний пласт по радиальным каналам попадает в полость 27, где создается давление, действующее на поршень 26, жестко связанный со стволом 14 разобщителя 2, то последние перемещаются вверх относительно цилиндра 25, при этом происходит досжатие дополнительной эластичной манжеты 23 к стенкам эксплуатационной колонны. В результате эксплуатационная колонна (на фиг.1, 2, 3 не показано), находящаяся выше устройства, отсекается с помощью дополнительного пакера 3.

Закачивают запланированный объем реагента в верхний пласт и оставляют на реакцию.

По прошествии времени реагирования, так же как и в нижнем пласте, производят свабирование путем снижения уровня.

После этого приподнимают колонну НКТ 28 примерно на 1,5-2 метра, при этом снимается нагрузка (вес колонны НКТ 28) с дополнительной эластичной манжеты 23, благодаря тому, что цилиндр 25, жестко связанный с колонной НКТ 28, поднимается вверх относительно поршня 26.

В итоге цилиндр 25 перестает оказывать сжимающее воздействие на дополнительную эластичную манжету 23, которая отходит от стенок эксплуатационной колонны и принимает первоначальное состояние. НКТ 28 продолжают поднимать, и уже проходной корпус 4 пакера 1 (фиг.1) поднимается вверх, нижний упор 11 выходит из зацепления со шлипсами 9, нагрузка на эластичную манжету 13 снимается, и она принимает первоначальное положение.

Устройство опускают, штифт 8 (фиг.3) перемещается из длинного участка фигурного паза 5 в короткий, после чего устройство получает транспортное положение и может быть переведено в другой верхний интервал скважин или поднято на поверхность.

Благодаря тому, что устройство позволяет за один спуск оборудования в скважину без риска нарушения целостности эксплуатационной колонны обработать два пласта, при необходимых давлениях закачки в каждый из пластов, чем исключаются дополнительные работы по отсечению эксплуатационной колонны выше верхнего пласта, а это безусловно позволит сэкономить материальные и финансовые средства.

Устройство для обработки пластов в скважине, содержащее пакер, включающий проходной корпус и эластичную манжету, разобщитель, включающий ствол, снабженный радиальными каналами, золотник, вставленный в ствол и соединенный с ним срезными элементами, также золотник снабжен сверху седлом для шара, сбрасываемого во внутрь устройства перед обработкой второго пласта, и конусной расточкой, в которой установлено стопорное кольцо, взаимодействующее с кольцевой проточкой, выполненной в нижней части ствола, отличающееся тем, что устройство на расстоянии выше пакера, превышающем толщину верхнего пласта, снабжено дополнительным пакером, состоящим из дополнительной эластичной манжеты, расположенной между упором разобщителя снизу и цилиндром сверху, при этом ствол разобщителя оснащен сверху поршнем, который телескопически установлен с возможностью осевого перемещения вверх в цилиндр, образующий с поршнем полость, гидравлически соединенную с внутренним пространством колонны насосно-компрессорных труб сквозными отверстиями, которые герметично перекрыты до сброса шара золотником, причем цилиндр выполнен с возможностью взаимодействия с дополнительной эластичной манжетой.