Устройство для гидравлического разрыва пласта газовой скважины

Авторы патента:

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для гидравлического разрыва пласта в газовых и газоконденсатных скважинах.

Технический результат состоит в возможности сохранения фонтанной арматуры в работоспособном состоянии при возникновении в процессе гидравлического разрыва пласта больших величин рабочего давления и обеспечении безопасного демонтажа устройства с устья скважины в случае преждевременного проявления скважины после гидравлического разрыва пласта.

Устройство для гидравлического разрыва пласта газовой скважины содержит фонтанную арматуру, опорный фланец для соединения с фонтанной арматурой, опорную плиту с гидроприводом, состоящего из пары гидроцилиндров и штоков с поршнями. Устройство снабжено протектором, включающим цилиндрическую втулку с переводником, размещенной во внутренней полости цилиндрического патрубка с возможностью осевого перемещения относительно цилиндрического патрубка, поджимную втулку, закрепленную на наружной поверхности переводника, уплотнительных манжет, размещенных на наружной поверхности цилиндрической втулки с возможностью сжатия при взаимодействии с поджимной, промежуточной и упорной втулками, размещенными соответственно между уплотнительными манжетами и между верхней уплотнительной манжетой и цилиндрическим патрубком. Устройство снабжено головкой, размещенной на наружной поверхности цилиндрической втулки и закрепленной на опорном фланце, при этом головка соединена с цилиндрическим патрубком, а к верхнему концу цилиндрической втулки присоединена стволовая втулка с быстроразъемным соединением, жестко закрепленная с опорной плитой гидропривода.

Устройство относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для гидравлического разрыва пласта в газовых и газоконденсатных скважинах.

При гидравлическом разрыве пласта газовых и газоконденсатных скважин применяется специальная фонтанная арматура, рассчитанная на высокое давление в 2 раза, как минимум, превышающее давление предполагаемого разрыва, а также колонна насосно-компрессорных труб, оборудованная пакером высокого давления. Перед гидравлическим разрывом пласта скважина глушится, с устья скважины демонтируется установленная фонтанная арматура, монтируется превенторная установка, извлекается лифтовая колонна, находящаяся в скважине, спускается колонна насосно-компрессорных труб с пакером высокого давления, демонтируется превенторная установка, монтируется специальная фонтанная арматура высокого давления. Только после этого проводится гидравлический разрыв пласта. Затем демонтируется специальная фонтанная арматура высокого давления, монтируется превенторная установка, из скважины извлекается колонна насосно-компрессорных труб с пакером высокого давления, в скважину спускается лифтовая колонна, с устья скважины демонтируется превенторная установка и монтируется фонтанная арматура в нормальном исполнении, то есть рассчитанная на рабочее давление, необходимое при эксплуатации скважины. После чего скважина осваивается.

Опыт проведения гидравлического разрыва пласта в газовых и газоконденсатных скважинах на месторождениях севера Тюменской области, в частности на Ямбургском месторождении, показывает, что после проведения разрыва горных пород, особенно в скважинах простаивающего фонда, нередки случаи получения притока сразу после завершения разрыва. Это влечет за собой необходимость повторного глушения скважины для извлечения колонны насосно-компрессорных труб с пакером высокого давления, а значит происходит повторное загрязнение призабойной зоны пласта, негативно влияющая на полученный положительный эффект от гидравлического разрыва пласта.

отверстием, обвязывающие трубопроводы [Освоение и ремонт нефтяных и газовых скважин под давлением / Ю.В.Зайцев и др. - М.: Недра, 1982. - С.180].

Недостаток устройства заключается в том, что оно не обеспечивает защиту фонтанной арматуры от высокого давления, возникающего при гидравлическом разрыве пласта.

Известно устройство, включающее колонну насосно-компрессорных труб с пакером высокого давления, фонтанную арматуру, опорный фланец для соединения с фонтанной арматурой, опорную плиту с гидроприводом, состоящего из пары гидроцилиндров и штоков с поршнями, цилиндрический патрубок со сквозным осевым отверстием, обвязывающие трубопроводы [Освоение и ремонт нефтяных и газовых скважин под давлением / Ю.В.Зайцев и др. - М.: Недра, 1982. - С.15].

Задача, стоящая при создании устройства, состоит в обеспечении сохранности фонтанной арматуры в работоспособном состоянии при возникновении в процессе гидравлического разрыва пласта больших величин рабочего давления, а также в обеспечении надежности и безопасности проведения работ по гидравлическому разрыву пласта и снижении затрат на монтажные работы.

Достигаемый технический результат состоит в возможности сохранить фонтанную арматуру в работоспособном состоянии при возникновении в процессе гидравлического разрыва пласта больших величин рабочего давления и обеспечить безопасный демонтаж устройства с устья скважины в случае преждевременного проявления скважины после гидравлического разрыва пласта.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что известное устройстве, содержащее фонтанную арматуру, опорный фланец для соединения с фонтанной арматурой, опорную плиту с гидроприводом, состоящего из пары гидроцилиндров и штоков с поршнями, в отличие от прототипа оно дополнительно снабжено цилиндрической втулкой с переводником, размещенной во внутренней полости цилиндрического патрубка с возможностью осевого перемещения относительно цилиндрического патрубка, поджимной втулки, закрепленной на наружной поверхности переводника, уплотнительных манжет - верхней и нижней, размещенных на наружной поверхности цилиндрической втулки с возможностью сжатия при взаимодействии с поджимной, промежуточной и упорной втулками, размещенными соответственно между уплотнительными манжетами и между уплотнительной манжетой верхней и

цилиндрическим патрубком, и головкой, размещенной на наружной поверхности цилиндрической втулки и закрепленной на опорном фланце, при этом головка соединена с цилиндрическим патрубком, а к верхнему концу цилиндрической втулки присоединена стволовая втулка с быстроразъемным соединением, жестко закрепленная с опорной плитой гидропривода.

На фиг.1 показано заявляемое устройство в компоновке с НКТ, на фиг.2 - то же, без НКТ.

Общая компоновка для проведения гидравлического разрыва пласта состоит из колонны насосно-компрессорных труб 1 с пакером высокого давления (не показано), закрепленной в трубной подвеске 2 трубной головки 3 фонтанной арматуры 4, опорного фланца 5 для соединения с буферным фланцем 6 фонтанной арматуры 4, опорной плиты 7 с гидроприводом, состоящего из пары гидроцилиндров 8 и штоков 9 с поршнями, протектора, включающим цилиндрическую втулку 10 с переводником 11, размещенной во внутренней полости цилиндрического патрубка 12, поджимной втулки 13, закрепленной на наружной поверхности переводника 11, уплотнительных манжет 14 - верхней и нижней, размещенных на наружной поверхности цилиндрической втулки 10, промежуточной 15 и упорной 16 втулками, размещенными соответственно между уплотнительными манжетами 14 и между уплотнительной манжетой верхней и цилиндрическим патрубком 12, головки 17, размещенной на наружной поверхности цилиндрической втулки 10, соединенной с цилиндрическим патрубком 12 и закрепленной на опорном фланце 5, стволовой втулки 18 с быстроразъемным соединением 19, жестко закрепленной с опорной плитой 7 гидропривода.

Устройство работает следующим образом.

В заглушенную скважину спускают колонну насосно-компрессорных труб 1 с пакером высокого давления (не показано), которую подвешивают в трубной подвеске 2 трубной головки 3 фонтанной арматуры 4. Во внутреннюю полость колонны насосно-компрессорных труб 1 сбрасывают шар, который садится в срезное седло пакера (не показано). На трубную головку 3 монтируют елку фонтанной арматуры 4. Во внутреннюю полость фонтанной арматуры 4 спускают протектор, состоящий из цилиндрической втулки 10, переводника 11, поджимной 13, промежуточной 15, упорной 16 втулок, уплотнительных манжет 14, цилиндрического патрубка 12. На буферный фланец 6 фонтанной арматуры 4 устанавливают опорный фланец 5 и закрепляют его шпильками, пропуская через него цилиндрическую втулку 10 с надетым на нее цилиндрическим патрубком 12. Наворачивают цилиндрический патрубок 12 на головку 17, не закрепляя ее на опорном фланце 5. К верхнему концу цилиндрической втулки 12 присоединяют

стволовую втулку 18 с быстроразъемным соединением 19. Наводят на нее опорную плиту 7 гидропривода и жестко крепят шпильками, присоединяют к гидроцилиндрам 8 трубки управления (не показаны). Закрепляют головку 17 на опорном фланце 5 шпильками 20. Подачей рабочей жидкости гидропривода в нижние камеры гидроцилиндров 8, перемещают опорную плиту 7 и стволовую втулку 18 вверх. При этом цилиндрическая втулка 10, соединенная со стволовой втулкой 18, также перемещается вверх вместе с закрепленными на ней переводником 11 и поджимной втулкой 13. Перемещаясь вверх, поджимная втулка 13 своим верхним торцем давит на торец уплотнительной манжеты 14 нижней, заставляя ее сжиматься и расширяться в радиальном направлении. Осевое усилие от уплотнительной манжеты 14 нижней передается на промежуточную втулку 15, уплотнительную манжету 14 верхнюю и цилиндрический патрубок 12, закрепленный в головке 17, и заставляет уплотнительную манжету 14 верхнюю также сжиматься и расширяться в радиальном направлении. Сжав уплотнительные манжеты 14 и загерметизировав ствол фонтанной арматуры 4, фиксируют давление в гидроцилиндрах 8. Затем к быстроразъемному соединению 19 подсоединяют нагнетательный трубопровод 21 и через него подают рабочую жидкость в полость насосно-компрессорных труб 1. При создании давления заданной величины над ранее сброшенным в скважину шаром приводят пакер в рабочее состояние, при котором он перекрывает кольцевое пространство между колонной насосно-компрессорных труб 1 и эксплуатационной колонной (не показано), тем самым защищая устье скважины от высокого давления, возникающего в процессе гидравлического разрыва пласта. После этого через нагнетательный трубопровод 21 закачивают в скважину технологические растворы для проведения гидравлического разрыва пласта и проппант для закрепления образовавшихся в процессе гидравлического разрыва пласта трещин. Создаваемое в процессе гидравлического разрыва пласта большое давление не оказывает вредного воздействия на устье скважины и фонтанную арматуру 4, так как кольцевое пространство между колонной насосно-компрессорных труб 1 и эксплуатационной колонной перекрыто пакером высокого давления, а ствол фонтанной арматуры 4 перекрыт протектором, сохраняя ее в работоспособном состоянии.

После завершения гидравлического разрыва пласта подачей рабочей жидкости гидропривода в верхние камеры гидроцилиндров 8, перемещают опорную плиту 7 и стволовую втулку 18 вниз, приводя уплотнительные манжеты 14 в транспортное положение. От стволовой втулки 18 отсоединяют нагнетательный трубопровод 21, раскрепляют опорный фланец 5 от буферного фланца 6 фонтанной арматуры 4. Поднимают гидропривод с протектором на талевой системе вверх выше надкоренной

задвижки 22 фонтанной арматуры 4. Затем закрывают надкоренную задвижку 22 фонтанной арматуры 4 и извлекают протектор из внутренней полости фонтанной арматуры 4.

В случае ожидания возможного проявления скважины сразу после проведения гидравлического разрыва пласта в составе устройства на переводник 11 с целью предотвращения выброса и возникновения открытого фонтана необходимо устанавливать обратный клапан (не показан).

Предлагаемое устройство позволяет сократить время на монтажные работы перед и после гидравлического разрыва пласта за счет устранения операций по переобвязке устья скважины при обеспечении безопасности проведения работ и сохранении фонтанной арматуры в работоспособном состоянии, уменьшить время нахождения скважины в бездействующем фонде.

Устройство для гидравлического разрыва пласта газовой скважины, содержащее фонтанную арматуру, опорный фланец для соединения с фонтанной арматурой, опорную плиту с гидроприводом, состоящего из пары гидроцилиндров и штоков с поршнями, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено цилиндрической втулкой с переводником, размещенной во внутренней полости цилиндрического патрубка с возможностью осевого перемещения относительно цилиндрического патрубка, поджимной втулкой, закрепленной на наружной поверхности переводника, уплотнительных манжет - верхней и нижней, размещенных на наружной поверхности цилиндрической втулки с возможностью сжатия при взаимодействии с поджимной, промежуточной и упорной втулками, размещенными соответственно между уплотнительными манжетами и между уплотнительной манжетой верхней и цилиндрическим патрубком, и головкой, размещенной на наружной поверхности цилиндрической втулки и закрепленной на опорном фланце, при этом головка соединена с цилиндрическим патрубком, а к верхнему концу цилиндрической втулки присоединена стволовая втулка с быстроразъемным соединением, жестко закрепленная с опорной плитой гидропривода.