Многофункциональный модуль подземного скважинного оборудования

Модуль относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использован в составе подземного оборудования в глубоких горизонтальных скважинах. Модуль содержит компенсатор длины лифта, верхний 2 и нижний 3 патрубки и разъединитель колонны. Компенсатор и разъединитель выполнены в одном устройстве. Устройство включает плунжер 1, размещенный в цилиндре 6. Цилиндр 6 снабжен кольцевой проточкой 10 и выполнен в корпусе 7 с втулкой 8 и срезным кольцом 9. Плунжер 1 содержит верхние узлы уплотнений 4, установленные между 2 и 3 патрубками. В нижней части патрубка 3 установлен нижний уплотнительный узел 5. Над узлом 5 расположена цилиндрическая пружина 18 с продольными пазами. Пружина 18 выполнена с уступом 19. Выше пружины 18 установлена неподвижно относительно нее центрирующая втулка 11 с пазом 15 и со срезными винтами 12. Втулка 11 содержит верхний 16 и нижний 17 уступы и снабжена пружиной 13 с уступом 14. Уступы 16 и 17 имеют возможность взаимодействия с кольцом 9. Пружина 13 посредством своего уступа 14 имеет возможность выхода из проточки 10, с возможностью разъединения цилиндра 6 и подъема плунжера 1 из скважины. Втулка 11 имеет возможности фиксирования в проточке 10 и расположения неподвижной. Пружина 18 имеет возможности перемещения относительно втулки 11, срезания винтов 12 со смещением узла 5 при сопряжении хотя бы одного из узлов 4 с цилиндром 6 и обеспечением компенсирования тепловых колебаний в скважине. Техническое решение позволяет повысить и расширить эксплуатационные возможности, 7 ил.

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначена для работы в глубоких горизонтальных скважинах.

Известен комплекс для механической добычи нефти и газа с повышенным содержанием сероводорода, включающий насосно-компрессорные трубы, пакер, клапан-отсекатель, разъединитель, пенал, насосную установку и тепловой компенсатор, RU 95355 U1, E21B 43/00, 27.06.2010.

Известен комплекс для добычи нефти из двух горизонтов, спускаемый в скважину на колонне труб, состоящей из верхней и нижней колонн труб, и включающий нижний и верхний пакеры, разъединитель, расположенный на нижней колонне труб и имеющий возможность отсоединения и подъема верхней колонны труб, насос и тепловой компенсатор, размещенный между нижним пакером и разъединителем, RU 85546 U1, E21B 43/00, E21B 34/06, 10.08.2009.

Известно оборудование для эксплуатации многозабойной скважины, включающее лифтовую колонну, снабженную компенсатором температурных изменений длины лифтовой колонны, циркуляционным клапаном, разъединителем колонны, эксплуатационным пакером, RU 80196 U1, E21B 43/25, 27.01.2009.

Известна установка для эксплуатации верхнего и нижнего пластов в одной скважине, включающая колонну труб, насос, пакер, расположенный между верхним и нижним пластами, при этом установка содержит два циркуляционных клапана, установленные на нижней и верхней колоннах труб, образованных при разъединении колонны труб посредством разъединителя, расположенного над пакером, один тепловой компенсатор, расположенный на верхней колонне труб, RU 76968 U1, E21B 43/14, 10.10.2008.

Известна конструкция газовой и газоконденсатной скважины для пакерной эксплуатации в зоне многолетнемерзлых пород, включающая техническую и эксплуатационную колонны, лифтовую колонну, концентрично установленную в эксплуатационной колонне, с пакером, при этом лифтовая колонна дополнительно снабжена компенсатором температурных изменений длины лифтовой колонны, ингибиторным клапаном и разъединителем лифтовой колонны, RU 62982 U1, E21B 43/25, 10.05.2007.

В известных установках тепловые компенсаторы и разъединители входят в состав подземного оборудования и имеют индивидуальное конструктивное выполнение.

Известен комплекс для механической добычи нефти с повышенным содержанием сероводорода, включающий насосно-компрессорные трубы, пакер, съемный обратный клапан, насосную установку, циркуляционный клапан и тепловой компенсатор, RU 84457 U1, E21B 43/00, 10.07.2009.

Известна трехпакерная установка для одновременно раздельной закачки рабочего агента в три пласта, содержащая смонтированное в эксплуатационной колонне скважины на колонне насосно-компрессорных труб оборудование, включающее пакеры, циркуляционные клапаны, между которыми размещены по одному механическому тепловому компенсатору, RU 77899 U1, E21B 43/14, E21B 33/12, 10.11.2008.

Известно оборудование для эксплуатации верхнего и нижнего пластов в одной скважине, включающее колонну труб, насос, пакеры, разделяющие эксплуатационную колонну на надпакерную зону и подпакерную зону, при этом оборудование содержит, по крайней мере, два тепловых компенсатора, RU 76964 U1, E21B 43/00, 10.10.2008.

Известна скважинная штанговая насосная установка, содержащая насос, колонны насосных труб и штанг, компенсатор, выполненный в виде патрубка, коаксиально установленного относительно колонны насосных труб и образующего с ней камеру, сообщенную с внутренней полостью насосных труб через отверстия в насосной трубе, RU 2418941 C1, E21B 43/00, 20.05.2010.

Известна конструкция многозабойной скважины для эксплуатации в зоне многолетнемерзлых пород, включающая основной и боковые стволы, лифтовую колонну, снабженную в интервале выше верхнего бокового ствола компенсатором температурных изменений длины лифтовой колонны и другим оборудованием, RU 2379487 C1, E21B 43/14, 20.01.2010; RU 2379496 C1, E21B 43/24, 20.01.2010.

Известна система отсекателя, спускаемая в скважину на колонне труб, состоящей из верхней и нижней колонн, содержащая пакер, насос, разъединитель, расположенный над пакером, имеющий возможности размещения в скважине на глубину установки пакера нижней колонны труб и замены верхней колонны труб, и ниппель, выполненный на разъединителе, RU 84456 U1, E21B 43/00, 10.07.2009.

Известна скважинная насосная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов в скважине, содержащая колонну труб, пакер, разъединитель колонны, кабель, погружной электродвигатель, колонну штанг, RU 2464413 C1, E21B 43/14, 20.10.2012.

Известен способ добычи флюида из пластов одной скважины электроприводным насосом, включающий спуск в скважину компоновки, состоящей из колонны труб, оснащенной, по крайней мере, одним пакером для разобщения объектов с разъединителем-соединителем, RU 2385409 C2, E21B 43/00, E21B 47/12, 27.03.2010.

Известные тепловые компенсаторы и/или разъединители не предназначены для работы в составе подземного оборудования при эксплуатации горизонтальных скважин.

Известен комплект подземного оборудования для добычи газа, включающий функциональное и вспомогательное оборудование, содержащий компенсатор длины лифта, верхний и нижний патрубки и разъединитель колонны, RU 92461 U1, E21B 43/00, E21B 43/14, 20.03.2010.

Данное техническое решение принято в качестве «ближайшего аналога» настоящей полезной модели.

Комплект подземного оборудования «ближайшего аналога» содержит модуль компенсационный, включающий тепловой компенсатор (телескопическое соединение двух труб), предназначенный для компенсации температурных расширений колонны труб и для защиты пакера от воздействия высоких температур, а также модуль, разделяющий затрубное пространство с разъединителем колонны.

Тепловой компенсатор и разъединитель в составе комплекта «ближайшего аналога» представляют собой два отдельных модуля.

Кроме того, для разъединения колонны в «ближайшем аналоге» необходимо вращение инструмента, что не позволяет использовать модули в горизонтальных скважинах.

В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей повысить и расширить эксплуатационные возможности.

Технический результат настоящей полезной модели заключается в возможности использования модуля в составе подземного оборудования в глубоких горизонтальных скважинах, там, где вращение инструмента в процессе выполнения технологических операций не допускается, в возможности разъединения (соединения) осевым движением (механически) колонны труб от пакера при необходимости замены оборудования без съема последнего и в осуществлении, кроме функций соединения или разъединения, функций по компенсации тепловых колебаний лифтовой колонны труб одним модулем.

Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что многофункциональный модуль подземного скважинного оборудования, включающего функциональное и вспомогательное оборудование, содержит компенсатор длины лифта, верхний и нижний патрубки и разъединитель колонны.

Компенсатор и разъединитель выполнены в виде единого устройства.

Устройство включает плунжер.

Плунжер размещен в цилиндре.

Цилиндр снабжен кольцевой проточкой и выполнен в корпусе с втулкой и срезным кольцом.

Плунжер содержит верхние узлы уплотнений, установленные между верхним и нижним патрубками.

В нижней части нижнего патрубка установлен нижний уплотнительный узел.

Над нижним уплотнительным узлом расположена цилиндрическая пружина с продольными пазами.

Цилиндрическая пружина с продольными пазами выполнена с уступом.

Выше цилиндрической пружины с продольными пазами установлена неподвижно относительно нее центрирующая втулка с пазом и со срезными винтами.

Центрирующая втулка имеет возможность взаимодействия со срезными винтами.

Центрирующая втулка содержит верхний и нижний уступы.

Центрирующая втулка снабжена пружиной.

Пружина выполнена цилиндрической с продольными пазами.

Пружина имеет уступ.

Верхний и нижний уступы центрирующей втулки имеют возможность взаимодействия со срезным кольцом цилиндра.

Пружина посредством своего уступа имеет возможность выхода из кольцевой проточки цилиндра, с возможностью разъединения цилиндра и подъема плунжера из скважины.

При спуске плунжера в скважину центрирующая втулка выполняет роль центратора.

Центрирующая втулка имеет возможность фиксирования в кольцевой проточке цилиндра уступом ее пружины и расположения неподвижной.

Цилиндрическая пружина с продольными пазами имеет возможность перемещения относительно центрирующей втулки.

Цилиндрическая пружина с продольными пазами имеет возможность срезания срезных винтов центрирующей втулки со смещением нижнего уплотнительного узла в цилиндре при сопряжении хотя бы одного из верхних узлов уплотнений с цилиндром и обеспечением компенсирования тепловых колебаний в скважине.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о техническом решении, идентичном признакам, приведенным в формуле настоящей полезной модели, это определяет, по мнению заявителя, соответствие полезной модели критерию «новизна».

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображены:

на фиг. 1 - Многофункциональный модуль, разрез;

на фиг. 2 - Вид А на фиг. 1, разрез;

на фиг. 3 - Вид Б на фиг. 1, разрез;

на фиг. 4 - Вид В на фиг. 3, разрез;

на фиг. 5 - Вид Г на фиг. 3, разрез.

на фиг. 6 - Многофункциональный модуль при использовании в качестве разъединителя, разрез;

на фиг. 7 - Многофункциональный модуль при использовании в качестве компенсатора, разрез.

Модуль содержит:

Плунжер - 1,

верхний патрубок (плунжера 1) - 2,

нижний патрубок (плунжера 1) - 3,

верхние узлы уплотнений (между патрубками 2 и 3) - 4,

нижний уплотнительный узел (патрубка 3) - 5.

Цилиндр (для плунжера 1) - 6,

корпус (цилиндра 6) - 7,

втулку (цилиндра 6) - 8,

срезное кольцо (цилиндра 6) - 9,

кольцевую проточку (цилиндра 6) - 10.

Центрирующую втулку (над узлом 5) - 11,

срезные винты (для втулки 11) - 12,

пружину (втулки 11) - 13,

уступ (пружины 13) - 14,

паз (втулки 11) - 15,

верхний уступ (втулки 11) - 16,

нижний уступ (втулки 11) - 17.

Цилиндрическую пружину с продольными пазами (над узлом 5) - 18,

уступ (пружины 18) - 19.

Многофункциональный модуль подземного скважинного оборудования, включающего функциональное и вспомогательное оборудование, содержит компенсатор длины лифта, верхний 2 и нижний 3 патрубки и разъединитель колонны.

Компенсатор и разъединитель выполнены в виде единого устройства.

Устройство включает плунжер 1.

Плунжер 1 размещен в цилиндре 6.

Цилиндр 6 снабжен кольцевой проточкой 10 и выполнен в корпусе 7 с втулкой 8 и срезным кольцом 9.

Плунжер 1 содержит верхние узлы уплотнений 4, установленные между верхним 2 и нижним 3 патрубками.

В нижней части нижнего патрубка 3 установлен нижний уплотнительный узел 5.

Над нижним уплотнительным узлом 5 расположена цилиндрическая пружина 18 с продольными пазами.

Цилиндрическая пружина 18 с продольными пазами выполнена с уступом 19.

Выше цилиндрической пружины 18 с продольными пазами установлена неподвижно относительно нее центрирующая втулка 11 с пазом 15 и со срезными винтами 12.

Центрирующая втулка 11 имеет возможность взаимодействия со срезными винтами 12.

Центрирующая втулка 11 содержит верхний 16 и нижний 17 уступы.

Центрирующая втулка 11 снабжена пружиной 13.

Пружина 13 выполнена цилиндрической с продольными пазами.

Пружина 13 имеет уступ 14.

Верхний 16 и нижний 17 уступы центрирующей втулки 11 имеют возможность взаимодействия со срезным кольцом 9 цилиндра 6.

Пружина 13 посредством своего уступа 14 имеет возможность выхода из кольцевой проточки 10 цилиндра 6, с возможностью разъединения цилиндра 6 и подъема плунжера 1 из скважины.

При спуске плунжера 1 в скважину центрирующая втулка 11 выполняет роль центратора.

Центрирующая втулка 11 имеет возможность фиксирования в кольцевой проточке 10 цилиндра 6 уступом 14 ее пружины 13 и расположения неподвижной.

Цилиндрическая пружина с продольными пазами 18 имеет возможность перемещения относительно центрирующей втулки 11.

Цилиндрическая пружина с продольными пазами 18 имеет возможность срезания срезных винтов 12 центрирующей втулки 11 со смещением нижнего уплотнительного узла 5 в цилиндре 6 при сопряжении хотя бы одного из верхних узлов уплотнений 4 с цилиндром 6 и обеспечением компенсирования тепловых колебаний в скважине.

Эксплуатацию модуля осуществляют следующим образом.

Модуль нижней резьбой цилиндра 6 свинчивают с пакером (не показан), а верхней резьбой плунжера 1 с технологической колонной труб (не показана). Гидравлический пакер с хвостовиком спускают в скважину на технологической колонне труб. Устанавливают на нужной глубине давлением жидкости по трубному пространству и испытывают на герметичность, при этом работает нижний уплотнительный узел 5, обеспечивая герметичность между трубным и затрубным пространством.

Затем заменяют технологическую колонну труб на лифтовую с подземным оборудованием (циркуляционный клапан, клапан-отсекатель и др.) (не показано), для чего натяжением технологической колонны труб поднимают плунжер 1, который в процессе подъема, уступом 16 центрирующей втулки 11 срезает срезное кольцо 9, а пружина 13, своим уступом 14 (при сжимании) выходит из кольцевой проточки 10 цилиндра 6.

Плунжер 1 в собранном виде поднимают из скважины.

Удаляют с плунжера 1 остатки кольца 9 и плунжер 1 вновь спускают в скважину, но на лифтовой колонне, причем центрирующая втулка 11 при спуске выполняет роль центратора.

Когда плунжер 1 займет свое первоначальное место, лифтовую колонну труб разгружают на плунжер 1. Центрирующая втулка 11 перемещаться по цилиндру 6 вниз не может, поскольку она фиксируется в кольцевой проточке 10 уступом 14.

Плунжер 1 вместе с цилиндрической пружиной с продольными пазами 18 начнет перемещаться относительно центрирующей втулки 11. Вначале срезаются срезные винты 12, а затем сжимается цилиндрическая пружина с продольными пазами 18, после чего в цилиндр 6 заходят верхние узлы уплотнений 4 плунжера 1.

Сместив нижний уплотнительный узел 5 в цилиндре 6 плунжера 1, при сопряжении, хотя бы одного из верхних узлов уплотнений 4 с цилиндром 6, можно компенсировать тепловые колебания в скважине.

При этом перемещение плунжера 1 вверх относительно цилиндра 6 никак не повлияет на центрирующую втулку 11, которая пружиной 13 удерживается в первоначальном положении.

В случае повторного подъема лифтовой колонны труб центрирующую втулку 11 извлекают и в процессе подъема-спуска она будет служить центратором.

Выполнение плунжера 1 с верхними узлами уплотнений 4 и нижним уплотнительным узлом 5, обеспечивающим герметичность между трубным и затрубным пространством в процессе запакеровки, и сопряжение хотя бы одного из верхних узлов уплотнений 4 с цилиндром 6 в процессе добычи повышает эксплуатационные возможности и позволяет использовать модуль в качестве компенсатора для компенсирования тепловых колебаний в скважине.

Размещение плунжера 1 в цилиндре 6 с кольцевой проточкой 10 и выполнение цилиндра 6 в корпусе 7 с втулкой 8 и срезным кольцом 9, срезаемым центрирующей втулкой 11 при подъеме плунжера 1, повышает эксплуатационные возможности, надежность удержания пакера в процессе спуска и позволяет использовать модуль в качестве разъединителя.

Наличие цилиндрической пружины 18 с продольными пазами, выполнение ее с уступом 19, имеющая возможность перемещения относительно центрирующей втулки 11 и срезания срезных винтов 12 центрирующей втулки 11 с размещением нижнего уплотнительного узла 5 в плунжере 1, позволяет завершить установку модуля после проведения операции по разъединению и использование его в качестве компенсатора, расширяя эксплуатационные возможности модуля.

Установка центрирующей втулки 11 с пазом 15 и со срезными винтами 12 неподвижно относительно цилиндрической пружины 18 посредством фиксирования центрирующей втулки 11 в кольцевой проточке 10 цилиндра 6 уступом 14 ее пружины 13 и выполнение центрирующей втулки 11 с верхним 16 и нижним 17 уступами, имеющая возможность взаимодействия со срезным кольцом 9 цилиндра 6 повышают эксплуатационные возможности модуля.

Снабжение центрирующей втулки 11 пружиной 13 с уступом 14, с помощью которого пружина 13 имеет возможность выхода из кольцевой проточки 10 цилиндра 6, с возможностью разъединения цилиндра 6 и подъема плунжера 1 из скважины позволяет использовать модуль в качестве разъединителя, повышает и расширяет эксплуатационные возможности модуля.

Предложенный многофункциональный модуль в составе подземного скважинного оборудования, включает узлы и детали, широко применяемые в нефтегазодобывающей промышленности, а изготовление его ООО «Научно-производственная фирма Завод «Измерон» и проведение опытных испытаний обусловливают, по мнению заявителя, соответствие модуля критерию «промышленная применимость».

Многофункциональный модуль подземного скважинного оборудования, включающего функциональное и вспомогательное оборудование, содержит компенсатор длины лифта, верхний и нижний патрубки и разъединитель колонны, отличающийся тем, что компенсатор и разъединитель выполнены в виде единого устройства, которое включает плунжер, размещенный в цилиндре, снабженном кольцевой проточкой и выполненном в корпусе с втулкой и срезным кольцом, и содержащий верхние узлы уплотнений, установленные между верхним и нижним патрубками, а в нижней части нижнего патрубка установлен нижний уплотнительный узел, над которым расположена цилиндрическая пружина с продольными пазами, выполненная с уступом, а выше нее установлена неподвижно относительно цилиндрической пружины с продольными пазами центрирующая втулка с пазом и со срезными винтами, имеющая возможность взаимодействия с ними, содержащая верхний и нижний уступы и снабженная пружиной, выполненной цилиндрической с продольными пазами и имеющей уступ, при этом верхний и нижний уступы центрирующей втулки имеют возможность взаимодействия со срезным кольцом цилиндра, а пружина посредством своего уступа имеет возможность выхода из кольцевой проточки цилиндра, с возможностью разъединения цилиндра и подъема плунжера из скважины, при спуске плунжера в скважину центрирующая втулка, выполняющая роль центратора, имеет возможность фиксирования в кольцевой проточке цилиндра уступом ее пружины и расположения неподвижной, а цилиндрическая пружина с продольными пазами имеет возможность перемещения относительно центрирующей втулки и срезания ее срезных винтов со смещением нижнего уплотнительного узла в цилиндре при сопряжении хотя бы одного из верхних узлов уплотнений с цилиндром и обеспечением компенсирования тепловых колебаний в скважине.