Устройство для гидроразрыва пласта

Полезная модель относится к области горного дела, а именно к устройствам для гидроударного воздействия на призабойные зоны добывающих и нагнетательных скважин с целью улучшения их коллекторских свойств. Устройство содержит колонну труб с седлом в нижней части, выполненным в виде разрезного пружинного металлического кольца, и, сбрасываемые в колонну труб клапаны, выполненные в виде цилиндров с кольцевыми канавками на внешней цилиндрической поверхности. Для обеспечения герметичности при прохождении клапанов через седло, сочленяемые торцы последнего по высоте выполнены ступенчатыми.

Полезная модель относится к области горного дела, а именно к устройствам для гидроударного воздействия на призабойные зоны добывающих и нагнетательных скважин с целью улучшения их коллекторских свойств.

Известно устройство для многократного гидроударного воздействия на призабойную зону скважин, включающее колонну труб с установленным в нижней части ее седлами одного диаметра проходных отверстий и сбрасываемые шаровые клапаны, изготовленные из эластичного материала [А.С., №94007525, кл. Е 21 В 43/26].

Недостатком устройства является то, что при прохождении шаров через верхние седла создаются кратковременные гидравлические импульсы на пласт с незначительным объемом поступления в него жидкости, что недостаточно для гидроразрыва пласта.

Известно устройство для гидроразрыва пласта, включающее колонну труб, в нижней части которой устанавливаются седла, на которые сбрасываются клапаны, причем диаметр вышестоящего седла больше предыдущего [А.С. №956766, кл. Е 21 В 43/26].

Недостатком устройства является сложность его изготовления, т.к. требуется изготовить несколько седел одноразового применения с заданными усилиями разрушения и набор шаров различного диаметра.

Количество предварительно установленных седел лимитирует максимальное количество проводимых в скважине циклов.

Технической задачей, решаемой полезной моделью, является упрощение конструкции устройства, обеспечение проведения им неограниченного количества циклов в скважине и многоразовое применение для обработок нескольких скважин.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для гидроразрыва пласта, содержащее колонну труб с седлом в нижней части и сбрасываемые в колонну труб клапаны, согласно модели, седло выполнено в виде разрезного пружинного металлического кольца, а сбрасываемый клапан выполнен в виде цилиндра, причем внешний диаметр цилиндра больше внутреннего диаметра седла. Для снижения перетока жидкости в зазоре клапана и внутренней поверхности труб на поверхности клапана выполнены кольцевые канавки, а сочленяемые торцы разреза седла по высоте могут быть выполнены ступенчатыми.

Сущность полезной модели заключается в том, что при достижении расчетного давления жидкости в колонне труб над сброшенным на седло клапаном, последний разжимает пружинное седло и проходит через него. Избыточное давление надклапанного столба жидкости мгновенно передается на призабойную зону скважин, образуя трещины в пласте. Повторным сбрасыванием комплектующих установку клапанов неограниченно проводятся циклы воздействия на пласт в скважине. Не разрушаемое в процессе работы устройство позволяет многократно применять его в других скважинах. Исполнение клапана в виде удлиненного

цилиндра с нормированными диаметральными размерами позволяет практически исключить утечки рабочей жидкости в зазоре «клапан - колонна труб». Дополнительно утечки могут быть уменьшены: специальными уплотняющими кольцами или кольцевыми канавками на поверхности клапана, ступенчатым изготовлением торцов разреза клапана.

В кольцевых канавках создаются гидравлические сопротивления, препятствующие интенсивным утечкам жидкости в зазоре. При спуске клапана на седло в канавках собираются механические примеси, чем исключаются его заклинивание.

Выполнением торцов разреза седла ступенчатым по высоте и сочленения их в нахлест, сохраняют сплошность поверхности контакта седла под клапаном, что также снижает утечки при создании избыточного давления над клапаном.

На чертеже схематично представлено устройство для гидроразрыва пласта, спущенное в скважину.

Устройство содержит колонну труб 1, спускаемую в скважину 2 до пласта 3. На заданной глубине в нижней части колонны труб 1 устанавливается разрезное пружинное седло 4 с нормированным усилием разжатия. Напротив пласта колонна труб 1 имеет отверстия и направляющие 5 потока жидкости. Ниже на колонне труб 1 подвешена корзина 6 для накопления падающих клапанов 7. После сброса в колонну труб 1 клапана 7 перекрывают канал в седле 4. Клапан 7 имеет уплотняющие канавки 8. В обрабатываемую скважину 2 спускают колонну труб 1 с седлом 4, направляющими потока жидкости 5 и корзиной 6.

Подачей рабочей жидкости в полость колонны труб 1 и изливом по затрубью между колонной труб 1 и стенкой скважины 2 восстанавливают циркуляцию жидкости. Бросают, например через устьевой лубрикатор, в колонну труб 1 клапан 7. После посадки клапана 7 на седло 4, поверхностным насосом создается с устья в колонне труб избыточное расчетное давление (30,0-45,0 МПа), при котором седло 4 разжимается, пропуская клапан 7. Надклапанный столб жидкости через седло 4 под высоким давлением импульсом поступает в пласт 3 призабойной зоны скважин. Происходит гидроразрыв пласта 3 с образованием трещин. Беспрерывным нагнетанием рабочей жидкости в колонну труб трещины удерживаются «в раскрытом» состоянии. Вновь через лубрикатор в трубы 1 сбрасывается следующий клапан, процесс повторяется. Многократный сброс клапанов и создание гидроимпульсов на пласт усиливают интенсивность и глубину его разрыва. Клапан 7 после прохождения через седло 4 падает в корзину 6. После окончания работ устройство извлекается из скважины, а в нее спускают добывающий насос. Извлекаются из корзины б клапаны 7. Устройство готово для проведения работ в других скважинах. Технико-экономическая или иная эффективность:

1. Устройство позволяет проводить сколь угодно много циклов воздействия на пласт без дополнительного его подъема.

2. Многократное применение устройства в скважинах.

3. Изделие несложно в изготовлении и обслуживании.

1. Устройство для гидроразрыва пласта, содержащее колонну труб с седлом в нижней части и сбрасываемые в нее клапаны, отличающееся тем, что седло выполнено в виде разрезного пружинного металлического кольца, а сбрасываемые клапаны выполнены в виде цилиндра.

2. Устройство для гидроразрыва пласта по п.1, отличающееся тем, что на внешней цилиндрической поверхности клапанов выполнены кольцевые канавки.

3. Устройство для гидроразрыва пласта по п.1, отличающееся тем, что сочленяемые торцы разрезного пружинного металлического седла по высоте выполнены ступенчатыми.