Устройство для регулирования закачки жидкости по пластам

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при закачке воды в нагнетательные скважины преимущественно для ограничения закачки воды в нижний пласт. Технический эффект заключается в повышении надежности в работе. Сущность предложения. Устройство состоит из посадочного инструмента, пакера и дросселирующего узла, который представляет из себя насадку со штуцером и уплотнительной манжетой, установленную свободно в пустотелой головке упорного патрубка, снабженной продольными пазами и конусной опорной поверхностью. Насадка также имеет аналогичную конусную опорную поверхность. Упорный патрубок соединен с дорном, а последний - с корпусом пакера, на который надета эластичная манжета. Корпус пакера связан с опорным патрубком с помощью срезных элементов. Колонна труб на нижнем конце снабжена клапаном, соединенным в транспортном положении посредством срезных винтов с посадочным инструментом. Опорный патрубок внутри оснащен кольцевым выступом, ограничивающим осевое перемещения корпуса пакера, а сверху на наружной поверхности оснащен конусом, сужающимся сверху вниз, а снизу снабжен замкнутым фигурным пазом с продольными коротким и длинным участками. На опорном патрубке установлена обойма с пружинными центраторами и направляющим штифтом, размещенным в замкнутом фигурном пазе, при этом на обойме по ее окружности установлены шлипсы, подпружиненные в радиальном направлении. В случае прекращения закачки воды (авария, отключение электроэнергии и т.д.), жидкость из нижнего пласта будет воздействовать на насадку со штуцером, поднимет ее и откроет продольные пазы. В результате перепад давления в стволе скважины над и под пакером будет минимальным, что предотвратит его страгивание с места и тем самым обеспечит его надежную эксплуатацию при дальнейшей закачке воды. Предлагаемое устройство исключает опору на забой скважины, в связи с чем уменьшается металлоемкость конструкции, особенно в скважинах, где нижний пласт находится на значительном расстоянии от забоя, что ведет к экономии труб, а значит позволяет избежать дополнительных материальных затрат. Кроме того, устройство обеспечивает депрессионную очистку пласта в процессе посадки, очищая поры пласта от грязи и шлама, в следствии чего улучшаются коллекторские свойства пласта и повышается эффективность закачки воды.

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при закачке воды в нагнетательные скважины преимущественно для ограничения закачки воды в нижний пласт.

Известно устройство (ав. св. №909134, МПК 7 Е 21 В 43/20), содержащее пакер, включающий дорн и эластичную манжету, соединенную с пакером нижнюю трубу и дросселирующий узел. В качестве последнего используется турбодвигатель.

Недостатком устройства является то, что турбодвигатель является сложной и дорогостоящей машиной, к тому же отличается низкой надежностью и работоспособностью.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для регулирования закачки жидкости по пластам (патент на полезную модель №42858, МПК 7 Е 21 В 43/20, опубл. в бюл. №35 от 20.12.2004 г.), содержащее пакер, включающий корпус, дорн и эластичную манжету, соединенную с пакером нижнюю трубу и дросселирующий узел, при этом устройство снабжено посадочным инструментом в виде патрубка и упорным патрубком, соединенным снизу с дорном и заканчивающимся сверху муфтой с резьбой, патрубки, между собой связанные срезными элементами, дросселирующий узел установлен в муфте упорного патрубка и выполнен в виде заглушенной сверху насадки, в нижней части которой жестко установлен штуцер, а ниже заглушки по периметру насадки выполнены каналы, соединяющие ее внутреннее пространство с зоной скважины, причем каналы направлены вверх к оси устройства, нижняя труба является опорной трубой и снабжена фильтром.

Недостатком устройства является его низкая надежность в работе. Объясняется это тем, что при остановке закачки жидкости, вызванной аварийной ситуацией или другими причинами, происходит обратный отток жидкости из нижнего пласта, под воздействием которого пакер сдвигается с установленного места, а при возобновлении закачки он уже не обеспечивает надежной герметизации, в связи с чем снижается надежность работы устройства, при этом устройство не обеспечивает депрессионную очистку пласта в процессе посадки, в связи с чем пласт остается не очищенным, что ограничивает эффективность закачки воды.

Кроме того, когда нижний пласт находится на значительном расстоянии от забоя, то увеличивается металлоемкость нижней трубы, являющейся опорной трубой, а следовательно и всей конструкции в целом, что ведет к дополнительным материальным затратам.

Задачей полезной модели является создание устройства, обеспечивающего регулируемую депрессионную очистку пласта в процессе посадки и обладающего высокой надежностью с возможностью установки в любом заданном интервале скважины без увеличения металлоемкости конструкции.

Указанная задача решается предлагаемым устройством, содержащим посадочный инструмент в виде патрубка, спускаемого на колонне труб, пакер, включающий дорн и эластичную манжету, дросселирующий узел, включающий насадку со штуцером, упорный патрубок и корпус пакера, жестко соединенные с дорном соответственно сверху и снизу, а также опорный патрубок, связанный срезными элементами с корпусом пакера.

Новым является то, что упорный патрубок сверху снабжен пустотелой головкой с продольными пазами на боковых стенках, соединяющими пространства скважины над и под пакером во время отсутствия закачки жидкости, в которой насадка со штуцером установлена с возможностью продольного перемещения, причем насадка в нижней части снабжена конусной поверхностью с уплотнительной манжетой, взаимодействующей с адекватной конусной поверхностью упорного патрубка, расположенной ниже продольных пазов, при этом колонна труб на нижнем конце снабжена клапаном, соединенным в транспортном положении посредством срезных винтов в рабочем положении при разгрузке посадочного инструмента в следствии воздействия пустотелой головки упорного патрубка с клапаном, при этом опорный патрубок внутри оснащен кольцевым выступом, ограничивающим осевое перемещения корпуса пакера, а сверху на наружной поверхности опорный патрубок снабжен конусом, сужающимся сверху вниз, а снизу замкнутым фигурным пазом с продольными коротким и длинным участками, причем на опорном патрубке установлена обойма с пружинными центраторами и направляющим штифтом, размещенным в замкнутом фигурном пазе, при этом на обойме по ее окружности установлены шлипсы, подпружиненные в радиальном направлении, и имеющие возможность взаимодействия с конусом опорного патрубка при нахождении штифта в длинном участке замкнутого фигурного паза.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе, спущенное в скважину.

На фиг.2 - тоже самое, в процессе закачки жидкости в скважину.

На фиг.3 - развертка замкнутого фигурного паза.

Устройство состоит из посадочного инструмента, дросселирующего узла и пакера.

Посадочным инструментом является патрубок 1 (фиг.1), который сверху соединен с колонной труб 2, а снизу - с упорным патрубком 3 и с пустотелой головкой 4, снабженной продольными пазами 5 и конусной опорной поверхностью 6. Внутри головки 4 находится дросселирующий узел, выполненной в виде насадки 7 со штуцером 8 и уплотнительной манжетой 9. Нижняя часть насадки имеет конусную поверхность 10, адекватную конусной поверхности 6 пустотелой головки 4. Упорный патрубок 3 соединен с дорном 11, а последний - с корпусом пакера 12, на который надета эластичная манжета 13. Корпус пакера 12 с кольцевым уступом 14 входят в опорный патрубок 15. Патрубок 1 с упорным патрубком 3 и кольцевой уступ 14 корпуса пакера 12 с опорным патрубком 15 соединены соответственно срезными элементами 17 и 18.

Опорный патрубок 15 внутри оснащен кольцевым выступом 16, ограничивающим осевое перемещения корпуса пакера 12, а сверху на наружной поверхности оснащен конусом 19, сужающимся сверху вниз, а снизу снабжен замкнутым фигурным пазом 20 с продольными коротким 21 и длинным 22 участками.

На опорном патрубке 15 установлена обойма 23 с пружинными центраторами 24 и направляющим штифтом 25, размещенным в замкнутом фигурном пазе 20.

На обойме 23 по ее окружности установлены шлипсы 26, подпружиненные в радиальном направлении посредством пружинных пластин 27, и имеющие возможность взаимодействия с конусом 19 опорного патрубка 15 в рабочем положении.

Колонна труб 2 на нижнем конце снабжена клапаном 28, соединенным в транспортном положении посредством срезных винтов 29 с патрубком 1, выполняющим роль посадочного инструмента. Патрубок 1 имеет возможность разрушения срезных винтов 29 в рабочем положении при его разгрузке в следствии взаимодействия пустотелой головки 4 с клапаном 28. Клапан 28 имеет снизу ограничитель 30, исключающий попадание клапана 28 в колонну труб 2; 31 - высокопроницаемый пласт, 32 - низкопроницаемым пласт.

Несанкционированные перетоки жидкости исключаются уплотнительными элементами 33.

Устройство работает следующим образом.

Перед спуском устройства в скважину 34 (см. фиг.1) устанавливают направляющий штифт 25 в короткий участок 21 (см. фиг.3) замкнутого фигурного паза 20 - транспортное положение.

После этого устройство на колонне труб 2 (см. фиг.1) спускают в заданный интервал скважины 34 между высокопроницаемым 31 и низкопроницаемым 32 пластами, при этом устройство посредством пружинных центраторов 24, установленных на обойме 23 центрируется относительно оси скважины 34.

Достигнув заданного интервала установки, устройство посредством колонны труб 2 с устья скважины приподнимают на 1 метр и опускают, при этом направляющий штифт 25 перемещается сначала (при подъеме) из верхней части кроткого участка 21 в нижнюю часть длинного участка 22, а оттуда (при спуске) направляющий штифт 25 перемещается в верхнюю часть длинного участка 22 замкнутого фигурного паза 20 (см. фиг.3). В результате обойма 23 (см. фиг.1), оснащенная пружинными центраторами 24 и шлипсами 26, подпружиненными в радиальном направлении посредством пружинных пластин 27, остаются на месте, а все остальные детали устройства совершают осевое возвратно-поступательное движение, при этом в процесс движения устройства вниз конус 19 опорного патрубка 15 вступает во взаимодействие со шлипсами 26, которые прижимаются ко внутренней стенке скважины 34, жестко фиксируя устройство в рабочем положении.

Колонну труб 2 с посадочным инструментом, выполненным в виде патрубка 1, частично разгружают, при этом срезные элементы 18 разрушаются и дорн 11 под воздействием нагрузки опускается вниз до упора кольцевого уступа 14 в кольцевой выступ 16 опорного патрубка 15, расширяет и плотно прижимает эластичную манжету 13 к внутренним стенкам скважины.

Производят дополнительную разгрузку инструмента, в результате чего разрушаются срезные элементы 17, и посадочный инструмент, выполненный в виде патрубка 1, опускается вниз, при этом пустотелая головка 4 упорного патрубка воздействует на клапан 28, в следствии чего разрушаются срезные винты 29. Клапан 28 за счет перепада давлений в колонне труб 2 и подпакерном пространстве 35 сдвигается вверх до тех пор, пока своим ограничителем 30 не упрется в нижний торец колонны труб 2. Происходит очистка пор пласта от грязи и шлама, в результате чего улучшаются коллекторские свойства пласта. Грязь и шлам сквозь клапан 28 устремляются в колонну труб 2. По мере поступления в колонну труб 2 грязи и шлама давление в колонне труб 2 и подпакерном пространстве 35 выравнивается и при

последующем подъеме колонны труб 2 клапан 28 под действием веса грязи и шлама, попавшего в колонну труб 2 из пласта, смещает клапан 28 вниз, который принимает транспортное положение и предотвращает обратное выпадение грязи и шлама в скважину. Далее колонну труб 2 с клапаном 28 на конце и посадочным инструментом полностью извлекают на поверхность.

Скважина готова к закачке воды. Диаметр проходного канала штуцера 8 (см. фиг.2) устанавливают таким, чтобы закачка воды в оба пласта 31 и 32 проходила в оптимальном режиме согласно их коллекторским характеристикам и состоянию выработки пластов.

В случае прекращения закачки воды (авария, отключение электроэнергии и т.д.), жидкость из нижнего пласта будет воздействовать на насадку со штуцером, поднимет ее и откроет продольные пазы 5. В результате перепад давления в стволе скважины над и под пакером будет минимальным, что предотвратит его страгивание с места и тем самым обеспечит его надежную эксплуатацию при дальнейшей закачке воды.

Предлагаемое устройство исключает опору на забой скважины, в связи с чем уменьшается металлоемкость конструкции, особенно в скважинах, где нижний пласт находится на значительном расстоянии от забоя, что ведет к экономии труб, а значит позволяет избежать дополнительных материальных затрат. Кроме того, устройство обеспечивает депрессионную очистку пласта в процессе посадки, очищая поры пласта от грязи и шлама, в следствии чего улучшаются коллекторские свойства пласта и повышается эффективность закачки воды.

Устройство для регулирования закачки жидкости по пластам, содержащее посадочный инструмент в виде патрубка, спускаемого на колонне труб, пакер, включающий дорн и эластичную манжету, дросселирующий узел, включающий насадку со штуцером, упорный патрубок и корпус пакера, жестко соединенные с дорном соответственно сверху и снизу, а также опорный патрубок, связанный срезными элементами с корпусом пакера, отличающееся тем, что упорный патрубок сверху снабжен пустотелой головкой с продольными пазами на боковых стенках, соединяющими пространства скважины над и под пакером во время отсутствия закачки жидкости, в которой насадка со штуцером установлена с возможностью продольного перемещения, причем насадка в нижней части снабжена конусной поверхностью с уплотнительной манжетой, взаимодействующей с адекватной конусной поверхностью упорного патрубка, расположенной ниже продольных пазов, при этом колонна труб на нижнем конце снабжена клапаном, соединенным в транспортном положении посредством срезных винтов в рабочем положении при разгрузке посадочного инструмента вследствие воздействия пустотелой головки упорного патрубка с клапаном, при этом опорный патрубок внутри оснащен кольцевым выступом, ограничивающим осевое перемещения корпуса пакера, а сверху на наружной поверхности опорный патрубок снабжен конусом, сужающимся сверху вниз, а снизу замкнутым фигурным пазом с продольными коротким и длинным участками, причем на опорном патрубке установлена обойма с пружинными центраторами и направляющим штифтом, размещенным в замкнутом фигурном пазе, при этом на обойме по ее окружности установлены шлипсы, подпружиненные в радиальном направлении, и имеющие возможность взаимодействия с конусом опорного патрубка при нахождении штифта в длинном участке замкнутого фигурного паза.