Устройство для обработки пластов в скважине

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для разобщения пластов в скважине при раздельной закачке в них различных реагентов. Устройство состоит из пакера, содержащего корпус, заглушенный снизу с замкнутым фигурным пазом на наружной поверхности, выполненным в виде длинной и короткой продольных проточек, соединенных сложной замкнутой проточкой, установленный на корпусе, шлипсовый узел, состоящий из подпружиненных шлипсов и обоймы, в которой жестко установлен направляющий штифт, размещенным в фигурном пазе. При осевом перемещении корпуса относительно шлипсового узла направляющий штифт поочередно перемещается, то в короткую продольную проточку - транспортное положение, то в длинную продольную проточку - рабочее положение. На корпусе находится нижняя опора с возможностью ограниченного осевого перемещения вверх, эластичная манжета и верхняя опора жестко соединенная с корпусом. С верхней опорой пакера соединен ствол разобщителя, снабженный радиальными каналами. Устройство на расстоянии выше пакера, превышающем толщину любого из обрабатываемых пластов снабжено дополнительным пакером, состоящим из телескопически соединенных между собой нижнего и верхнего упоров и зафиксированных в транспортном положении срезным элементом, а также дополнительной эластичной манжеты, размещенной на наружной поверхности нижнего упора. Нижний упор снизу соединен со стволом разобщителя. Верхний упор имеет возможность осевого перемещения вниз, сжимая дополнительную эластичную манжету. Верхний упор сверху снабжен якорным узлом, состоящим из цилиндра гидравлически связанного с внутренним пространством колонны насосно-компрессорных труб (НКТ). В цилиндре размещены якоря, поджатые внутрь посредством пружин и взаимодействующие с обсадной колонной под давлением, создаваемым во внутреннем пространстве колонны НКТ. Предлагаемое устройство обладает простой конструкцией и позволяет за один спуск оборудования в скважину без риска нарушения целостности обсадной колонны произвести избирательную обработку любого из пластов, герметично изолировав пласт от межколонного пространства как сверху, так и снизу обработать его, при необходимом давлении, в связи с чем исключаются дополнительные работы по отсечению обсадной колонны выше пласта, что безусловно позволит сэкономить материальные и финансовые средства.

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

Известно «Устройство для обработки пластов в скважине» (см. патент на полезную модель №37140 МПК 7 Е 21 В 33/12, опубл. БИ №10 от 10.04.2004г.), содержащее пакер, включающий корпус и эластичную манжету, разобщитель, включающий ствол и золотник, снабженные радиальными каналами, при этом корпус пакера выполнен в осевом направлении проходньм, а золотник установлен внутри ствола, при этом сверху внутри золотника установлена втулка, оснащенная посадочным седлом для шара, сбрасываемого внутрь устройства перед обработкой второго пласта, причем ствол, золотник и втулка соединены между собой дифференциальными срезными элементами, при этом в стволе выполнена внутренняя цилиндрическая выборка, против которой расположен золотник, разделенный глухой поперечной перегородкой, при этом в теле золотника выполнены два ряда радиальных каналов, один из которых выполнен над вышеупомянутой глухой перегородкой, а другой под ней, причем перед обработкой первого пласта верхний ряд радиальных каналов находится напротив радиальных каналов ствола, а перед обработкой второго пласта верхние и нижние ряды радиальных каналов сообщаются между собой посредством внутренней цилиндрической выборки ствола, гидравлически соединяя внутреннее пространство колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) с внутренним пространством пакера.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Устройство для обработки пластов в скважине» (см. патент RU №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.

Как аналогу, так и прототипу присущи общие недостатки:

во-первых, при обработке верхнего пласта необходимо герметизировать устье скважины с помощью устьевого сальника или планшайбы, поскольку верхняя часть обсадной колонны подвержена давлению обработки (закачки);

во-вторых, давление обработки верхнего пласта, при котором он принимает, может быть гораздо выше допустимого на обсадную колонну, особенно в старых скважинах, срок эксплуатации которых превышает 20 лет, что может привести к нарушению обсадной колонны выше верхнего пласта, а следовательно, к капитальному ремонту скважины, выражающемуся в дополнительных вложениях материальных и финансовых средств;

в-третьих, устройство содержит разобщитель сложной конструкции, обусловленный наличием срезных элементов, стопорного кольца, уплотнительных элементов, шара сбрасываемого с устья скважины, кроме того, при раздельной обработке каждого пласта, после срабатывания разобщителя (после обработки второго пласта), в случае необходимости обработки третьего пласта необходимо распакеровывать устройство и вновь сажать его в новом месте.

Задачей полезной модели является разработка простой конструкции устройства, которое позволяет за один спуск оборудования в скважину, без риска повреждения обсадной колонны, избирательно обработать требуемое количество пластов в скважине, при необходимых давлениях закачки в каждый из пластов, вне зависимости от допустимого давления на обсадную колонну.

Устройство для обработки пластов в скважине, содержащее пакер, включающий корпус с фигурным пазом на наружной поверхности и расположенный на нем шлипсовый узел, жестко соединенный с направляющим штифтом, эластичную манжету, разобщитель, включающий ствол с радиальными каналами.

Новым является то, что корпус заглушен снизу, а фигурный паз выполнен замкнутым в виде длинной и короткой продольных проточек, соединенных между собой сложной замкнутой проточкой, так что при осевом перемещении корпуса относительно шлипсового узла направляющий штифт поочередно перемещается, то в короткую продольную проточку - транспортное положение, то в длинную продольную проточку - рабочее положение, при этом устройство на расстоянии выше пакера, превышающем толщину любого из обрабатываемых пластов, снабжено дополнительным пакером, состоящим из телескопически соединенных и зафиксированных между собой в транспортном положении срезным элементом нижнего и верхнего упоров, а также дополнительной эластичной

манжеты, размещенной на наружной поверхности нижнего упора, причем в рабочем положении верхний упор имеет возможность осевого перемещения вниз относительно нижнего упора, сжимая при этом дополнительную эластичную манжету, кроме того верхний упор сверху посредством переходника снабжен якорным узлом, состоящим из цилиндра гидравлически связанного с внутренним пространством колонны насосно-компрессорных труб (НКТ), при этом в цилиндре размещены якоря поджатые внутрь и взаимодействующие с обсадной колонной под давлением, создаваемым во внутреннем пространстве колонны НКТ.

На фиг.1 изображена нижняя часть предлагаемого устройства, устанавливаемая под обрабатываемым пластом в продольном разрезе.

На фиг.2 изображена верхняя часть предлагаемого устройства, устанавливаемая над обрабатываемым пластом в продольном разрезе.

На фиг.3 развертка замкнутого фигурного паза, выполненного на корпусе пакера.

Устройство состоит из пакера 1, содержащего корпус 2, заглушенный снизу с замкнутым фигурным пазом 3 (фиг.1) на наружной поверхности, выполненным в виде длинной 4 (см фиг.3) и короткой 5 продольных проточек, соединенных сложной замкнутой проточкой 6, а также установленный на корпусе 2, шлипсовый узел 7 (см. фиг.1), состоящий из подпружиненных шлипсов 8 и обоймы 9, в которой жестко установлен направляющий штифт 10 (см. фиг.1 и 3), размещенный в замкнутом фигурном пазе 3.

При осевом перемещении корпуса 2 относительно шлипсового узла 7 направляющий штифт 10 (см. фиг.3) поочередно перемещается, то в короткую продольную проточку 5 - транспортное положение, то в длинную продольную проточку 4 - рабочее положение.

На корпусе 2 находится нижняя опора 11 с возможностью ограниченного осевого перемещения вверх (см. фиг.1), эластичная манжета 12 и верхняя опора 13 жестко соединенная с корпусом 2.

С верхней опорой 13 пакера 1 соединен ствол 14 разобщителя (см. фиг.1 и 2), снабженный радиальными каналами 15.

Устройство на расстоянии выше пакера 1, превышающем толщину любого из обрабатываемых пластов (на фиг.1, 2 и 3 не показано), снабжено дополнительным пакером 16 (см. фиг.2), состоящим из нижнего 17 и верхнего 18 упоров телескопически соединенных между собой. Нижний 17 и верхний 18 упоры зафиксированы между собой в транспортном положении срезным элементом 19, а на наружной поверхности нижнего упора 17 размещена дополнительная эластичная манжета 20.

Нижний упор 17 снизу посредством муфты 21 соединен со стволом 14 разобщителя. Верхний упор 18 в рабочем положении имеет возможность осевого перемещения вниз относительно нижнего упора 17, сжимая при этом дополнительную эластичную манжету 20.

Верхний упор 18 сверху посредством переходника 22 снабжен якорным узлом 23, состоящим из цилиндра 24 гидравлически связанного с внутренним пространством колонны НКТ 25. В цилиндре 24 герметично размещены якоря 26, поджатые внутрь посредством пружин 27, и взаимодействующие с обсадной колонной (на фиг.1, 2 и 3 не показано) под давлением, создаваемым во внутреннем пространстве колонны НКТ 25.

Устройство работает следующим образом.

Перед спуском устройства в скважину направляющий штифт 10 (см. фиг.3) устанавливают в короткую продольную проточку 5 замкнутого фигурного паза 3 - транспортное положение.

Устройство в собранном виде на колонне НКТ 25 (см. фиг.2) спускают в скважину на необходимую глубину и устанавливают таким образом, чтобы нижняя часть устройства находилась ниже пласта на 3-5 метров, а верхняя - выше пласта на то же расстояние.

Затем устройство посредством колонны НКТ 25 (см. фиг.2) приподнимают примерно на 1 метр вверх, в результате чего направляющий штифт 10 (см. фиг.3), находящийся в транспортном положении в верхней части короткой продольной проточки 5 замкнутого фигурного паза 3, благодаря контакту подпружиненных шлипсов 8 шлипсового узла 7 (см. фиг.1) с внутренними стенками обсадной колонны, перемещается вниз по короткой продольной проточке 5 и попадает в нижнюю часть длинной продольной проточки 4 замкнутого фигурного паза 3 (см. фиг.3) - рабочее положение, при этом шлипсовый узел 7 находится в неподвижном положении, а корпус 2 пакера 1 (см. фиг.1) перемещается вверх относительно вышеупомянутого шлипсового узла 7.

Далее устройство посредством колонны НКТ 25 опускают вниз, при этом направляющий штифт 10 (см. фиг.3) перемещается из нижней части длинной продольной проточки 4 замкнутого фигурного паза 3 в ее верхнюю часть, а корпус 2 перемещается вниз относительно шлипсового узла 7 до тех пор, пока конусная часть нижней опоры 11 (см. фиг.1) не упрется изнутри в подпружиненные шлипсы 8 шлипсового узла 7. Под действием веса колонны НКТ 25 подпружиненные шлипсы 8 расходятся в радиальном направлении до соприкосновения их зубчатой части с внутренними стенками обсадной колонной, в результате устройство фиксируется на внутренних стенках обсадной колонны.

Колонну НКТ 25 (см. фиг.2) продолжают разгружать на устройство, при этом под действием веса колонны НКТ 25, передающегося через подпружиненные шлипсы 8 шлипсового узла 7 (см. фиг.1) на нижнюю опору 11, последняя перемещается вверх, сжимая эластичную манжету 12, упертую сверху в верхнюю опору 13 пакера 1, надежно перекрывая межколонное пространство скважины (на фиг.1, 2, 3 не показано) ниже пласта, о чем свидетельствует снижение веса на индикаторе веса (на фиг.1, 2, 3 не показано), установленного на устье скважины.

Далее колонну НКТ 25 продолжают разгружать, в результате чего разрушается срезной элемент 19 (см. фиг.2), фиксирующий между собой в транспортном положении нижний 17 и верхний 18 упоры дополнительного пакера 16. В итоге верхний упор 18 опускаются вниз, относительно нижнего упора 17 телескопически установленного в верхнем упоре 18, сжимая дополнительную эластичную манжету 20.

Дополнительная эластичная манжета 20 под весом колонны НКТ 25 сжимается и надежно прижимается к стенкам обсадной колонны скважины выше пласта, надежно отекая верхнюю часть обсадной колонны и предохраняя ее от воздействия высоких давлений, которые могут возникнуть при обработке пласта.

После этого верхняя часть колонны НКТ 25 крепится на опорном фланце устьевой арматуры (на фиг.1, 2, 3 не показано).

В результате пласт оказывается полностью изолированным от межколонного пространства скважины как снизу, так и сверху, после этого приступают к обработке пласта.

Для этого реагент по внутреннему пространству колонны НКТ 25 и цилиндра 24 якорного узла 23 через радиальные каналы 15 ствола 14 разобщителя (см.фиг.1 и 2) закачивают в пласт под давлением, с которым он принимает, при этом обсадная колонна, ниже и выше пласта герметично отсечена соответственно с помощью пакера 1 и дополнительного пакера 16.

Кроме того, в процессе закачки реагента в пласт давление закачки воздействует на якоря 26 (см. фиг.2), установленные в цилиндре 24, которые в зависимости от создаваемого в процессе закачки давления сжимают пружину 27 и плотно врезаются во внутренние стенки обсадной колонны, при этом гарантировано исключается осевое перемещение устройства вверх или вниз и обеспечивается герметичность устройства вне зависимости от величины давления.

Закачивают запланированный объем реагента в пласт и оставляют на реакцию.

По прошествии времени реакцию, производят очистку пласта, например, свабирование путем снижения уровня.

После проведения запланированных работ с пластом производят распакеровку устройства. С этой целью колонну НКТ 25 приподнимают вверх примерно на 1 метр и опускают.

В результате чего, при подъеме вверх нагрузка (вес колонны НКТ 25) снимается с эластичной манжеты 12 и дополнительной эластичной манжеты 20, соответственно пакера 1 и дополнительного пакера 16 и они отходят от внутренних стенок обсадной колонны, принимая транспортное положение (первоначальную форму), при этом направляющий штифт 10, находящийся в рабочем положении в длиной продольной проточке 4 замкнутого фигурного паза 3 (см. фиг.3) попадает в сложную замкнутую проточку 6, и при последующем опускании направляющий штифт 10 перемещается из сложной замкнутой проточки 6 в короткую продольную проточку 5 - транспортное положение, при этом корпус 2 пакера 1 (см. фиг.1) сначала поднимается вверх, относительно находящегося в неподвижным положении шлипсового узла 7, благодаря контакту его подпружиненных шлипсов 8 с внутренними стенками обсадной колонны, а затем опускается вниз.

В результате устройство заняло транспортное положение и может быть переведено в следующий интервал скважины для обработки следующего пласта, где все вышеописанные операции необходимо повторить, причем работы можно проводить с пластами избирательно вне зависимости от интервалов их расположения в скважине в любой последовательности.

По окончании запланированных работ с пластами устройство извлекается на поверхность.

Предлагаемое устройство обладает простой конструкцией и позволяет за один спуск оборудования в скважину без риска нарушения целостности обсадной колонны произвести избирательную обработку любого из пластов, герметично изолировав пласт от межколонного пространства как сверху, так и снизу обработать его, при необходимом давлении, в связи с чем исключаются дополнительные работы по отсечению обсадной колонны выше пласта, что безусловно позволит сэкономить материальные и финансовые средства.

Устройство для обработки пластов в скважине, содержащее пакер, включающий корпус с фигурным пазом на наружной поверхности и расположенный на нем шлипсовый узел, жестко соединенный с направляющим штифтом, эластичную манжету, разобщитель, включающий ствол с радиальными каналами, отличающееся тем, что корпус заглушен снизу, а фигурный паз выполнен замкнутым в виде длинной и короткой продольных проточек, соединенных между собой сложной замкнутой проточкой, так что при осевом перемещении корпуса относительно шлипсового узла направляющий штифт поочередно перемещается то в короткую продольную проточку - транспортное положение, то в длинную продольную проточку - рабочее положение, при этом устройство на расстоянии выше пакера, превышающем толщину любого из обрабатываемых пластов, снабжено дополнительным пакером, состоящим из телескопически соединенных и зафиксированных между собой в транспортном положении срезным элементом нижнего и верхнего упоров, а также дополнительной эластичной манжеты, размещенной на наружной поверхности нижнего упора, причем в рабочем положении верхний упор имеет возможность осевого перемещения вниз относительно нижнего упора, сжимая при этом дополнительную эластичную манжету, кроме того, верхний упор сверху посредством переходника снабжен якорным узлом, состоящим из цилиндра, гидравлически связанного с внутренним пространством колонны насосно-компрессорных труб (НКТ), при этом в цилиндре размещены якоря, поджатые внутрь и взаимодействующие с обсадной колонной под давлением, создаваемым во внутреннем пространстве колонны НКТ.