Устройство для регулирования закачки жидкости по пластам

Предложение найдет применение при закачке воды в нагнетательные скважины преимущественно для ограничения закачки воды в нижний пласт. Устройство для регулирования закачки жидкости по пластам состоит из посадочного инструмента, выполненного из патрубка, который сверху соединен с колонной труб, а снизу посредством срезных элементов с насадкой дросселирующего узла. Насадка дросселирующего узла навернута на верхний конец опорного патрубка. Насадка дросселирующего узла снабжена центральным каналом. Центральный канал дросселирующего узла снизу перекрыт обратным клапаном, выполненным в виде шарика, установленного на подпружиненном вверх посредством пружины от упорного патрубка штуцере. Опорный патрубок снабжен фиксатором положения пакера. Фиксатор положения пакера выполнен в виде полой вставки, установленной выше пакера и оснащенной подпружиненными внутрь посредством пружин шлипсами, выполненными в виде поршней с возможностью радиального перемещения наружу при избыточном давлении внутри упорного патрубка. Опорный патрубок снизу соединен с дорном, под которым на пакере размещена эластичная манжета, опирающаяся снизу на верхний торец конуса, которым сверху оснащена нижняя труба, причем конус сужается сверху вниз. Дорн пакера кольцевым уступом размещен внутри конуса и зафиксирован с ним посредством срезных элементов. Ниже конуса на наружной поверхности нижней трубы выполнен замкнутый фигурный паз с продольными коротким и длинным участками. На нижней трубе установлена обойма с пружинными центраторами и направляющим штифтом, который размещен в фигурном пазе, причем на обойме по ее окружности установлены шлипсы подпружиненные посредством пластин в радиальном направлении внутрь, и имеющие возможность взаимодействия с конусом нижней трубы в рабочем положении. Предлагаемое устройство для регулирования закачки жидкости по пластам обладает повышенной надежностью и герметичностью в эксплуатации при возобновлении его работы после остановки закачки жидкости, поскольку устройство оснащено обратным клапаном, предотвращающим отток жидкости из нижнего пласта и фиксатором положения пакера, обеспечивающим динамическую фиксацию устройства в скважине.

3 илл. на 1 л.

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 (авторское свидетельство №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 РФ №43909, МПК 7 Е 21 В 43/20, опубл. в бюл. №4 от 10.02.2005 г.), содержащее пакер, включающий дорн и эластичную манжету, соединенную с пакером нижнюю трубу и дросселирующий узел, при этом устройство снабжено посадочным инструментом в виде патрубка и опорным патрубком, соединенным снизу с дорном и заканчивающимся сверху муфтой с резьбой, патрубки между собой связаны срезными элементами, дросселирующий узел установлен в муфте опорного 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 пластом, причем каналы направлены вверх к оси устройства; нижняя труба снабжена жестко закрепленным на ней конусом, ниже которого на наружной поверхности нижней трубы выполнен замкнутый фигурный паз с продольными коротким и длинным участками, при этом на нижней трубе установлена обойма с направляющим штифтом, который размещен в фигурном пазе, причем на обойме по ее окружности установлены шлипсы подпружиненные в радиальном направлении.

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, а поскольку дросселирующий узел не снабжен обратным клапаном, то происходит попадание жидкости из нижнего пласта, как в верхний пласт, так и во внутреннее пространство скважины выше пакера, а это может вызвать сдвиг пакера с установленного места, а при возобновлении закачки он уже не обеспечит надежной герметизации.

Задачей полезной модели является повышение надежности и герметичности устройства в эксплуатации при возобновлении его работы после остановки закачки жидкости.

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, опорный патрубок, соединенный снизу с дорном, имеющим кольцевой уступ внизу, нижнюю трубу, снабженную жестко закрепленным на ней конусом, сужающимся сверху вниз, ниже которого на наружной поверхности нижней трубы выполнен замкнутый фигурный паз с продольными коротким и длинным участками, при этом на нижней трубе установлена обойма с пружинными центраторами и направляющим штифтом, который размещен в фигурном пазе, причем на обойме по ее окружности установлены шлипсы подпружиненные в радиальном направлении, срезные элементы.

Новым является то, что насадка дросселирующего узла, навернутая на верхний конец опорного патрубка снабжена центральным каналом, который перекрыт снизу обратным клапаном, выполненным в виде шарика, установленного на подпружиненном вверх от упорного патрубка штуцере, при этом патрубок посадочного инструмента соединен посредством срезных элементов с насадкой дросселирующего узла, а дорн пакера кольцевым уступом размещен внутри конуса зафиксирован с ним посредством срезных элементов, причем опорный патрубок снабжен фиксатором положения пакера, выполненным в виде полой вставки, установленной выше пакера и оснащенной подпружиненными внутрь шлипсами, выполненными в виде поршней с возможностью радиального перемещения наружу при избыточном давлении внутри опорного патрубка.

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

На фиг.2 - тоже самое после запакеровки пакера.

На фиг.3 - развертка фигурного паза.

Устройство для регулирования закачки жидкости по пластам состоит (фиг.1) из посадочного инструмента, выполненного из патрубка 1, который сверху соединен с колонной труб 2, а снизу посредством срезных элементов 3 с насадкой 4 дросселирующего узла. Насадка 4 дросселирующего узла навернута на верхний конец опорного патрубка 5. Насадка 4 дросселирующего узла снабжена центральным каналом 6. Центральный канал 6 дросселирующего узла снизу перекрыт обратным клапаном, выполненным в виде шарика 7, установленного на подпружиненном вверх посредством пружины 8 от упорного патрубка 5 штуцере 9.

Опорный патрубок 5 снабжен фиксатором положения 10 пакера 11. Фиксатор положения 10 пакера 11 выполнен в виде полой вставки 12, установленной выше пакера 11 и оснащенной подпружиненными внутрь посредством пружин 13 шлипсами, выполненными в виде поршней 14 с возможностью радиального перемещения наружу при избыточном давлении внутри упорного патрубка 5.

Опорный патрубок 5 снизу соединен с дорном 15, под которым на пакере 11 размещена эластичная манжета 16, опирающаяся снизу на верхний торец конуса 17, которым сверху оснащена нижняя труба 18, причем конус 17 сужается сверху вниз. Конус 17 и нижняя труба 18 выполнены в виде единой детали.

Дорн 15 пакера 11 кольцевым уступом 19 размещен внутри конуса 17 и зафиксирован с ним посредством срезных элементов 20.

Ниже конуса 17 на наружной поверхности нижней трубы 18 выполнен замкнутый фигурный паз 21 (см. фиг.3) с продольными коротким 22 и длинным 23 участками.

На нижней трубе 18 установлена обойма 24 с пружинными центраторами 25 и направляющим штифтом 26, который размещен в фигурном пазе 21, причем на обойме 24 по ее окружности установлены шлипсы 27 подпружиненные посредством пластин 28 в радиальном направлении внутрь, и имеющие возможность взаимодействия с конусом 17 нижней трубы 18 в рабочем положении.

29 - высокопроницаемый пласт, 30 - низкопроницаемый пласт (см. фиг.1 и 2).

Несанкционированные перетоки жидкости в фиксаторе положения 10 пакера 11 исключаются уплотнительными элементами 31.

Устройство для регулирования закачки жидкости по пластам работает следующим образом.

Перед спуском устройства в скважину 32 (см. фиг.1 и 2) устанавливают направляющий штифт 26 в продольный короткий участок 22 (см. фиг.3) замкнутого фигурного паза 21 - транспортное положение.

После этого устройство на колонне труб 2 (см. фиг.1) спускают в скважину 31 в заданный интервал так, чтобы пакер 11 устройства находился между высокопроницаемым 29 и низкопроницаемым 30 пластами, при этом устройство посредством пружинных центраторов 25, установленных на обойме 24 центрируется относительно оси скважины 32.

Достигнув заданного интервала установки устройство посредством колонны труб 2 с устья скважины приподнимают на 1 метр и опускают, при этом направляющий штифт 26 перемещается сначала (при подъеме) из верхней части короткого участка 22 (см. фиг.3) в нижнюю часть длинного участка 23, а оттуда (при спуске) направляющий штифт 26 перемещается в верхнюю часть длинного участка 23 замкнутого фигурного паза 21.

В результате обойма 24 (см. фиг.1), оснащенная пружинными центраторами 25, и шлипсами 27, подпружиненными в радиальном направлении посредством пружинных пластин 28 остаются на месте, а все остальные детали устройства совершают осевое возвратно-поступательное движение, при этом в процесс движения устройства вниз конус 17 нижней трубы 18 вступает во взаимодействие со шлипсами 27, которые прижимаются к внутренней стенке скважины 32, жестко фиксируя устройство в рабочем положении.

Далее колонну труб 2 частично разгружают, срезные элементы 20 разрушаются и дорн 15 под воздействием нагрузки (веса колонны труб 2) опускается вниз до упора своим кольцевым уступом 18 во внутренний торец 33 конуса 17, при этом дорн 15 расширяет и плотно прижимает эластичную манжету 16 к внутренним стенкам скважины 32 (см. фиг.2).

Затем разгрузку колонны труб 2 (см. фиг.1) продолжают, в результате чего разрушаются срезные элементы 3 и посадочный инструмент, выполненный в виде патрубка 1, опускается вниз до упора в насадку 4 дросселирующего узла, навернутую на верхний конец упорного патрубка 4.

Далее колонну труб 2 вместе с патрубком 1 посадочного инструмента извлекают на поверхность.

Скважина готова к закачке воды и устройство запускают в эксплуатацию. Закачку воды осуществляют непосредственно в скважину 31 (см. фиг.1 и 2) или через колонну труб 2, спущенную до низкопроницаемого пласта 30.

В процессе закачки, поток жидкости под давлением по центральному каналу 6 насадки 4 дросселирующего узла воздействует на обратный клапан, выполненный в виде шарика 7, установленного на подпружиненном вверх посредством пружины 8 от

опорного патрубка 5 штуцере 9. В результате воздействия давления жидкости на шарик 7, последний вместе со штуцером 9 опускаются вниз, сжимая пружину 8.

Поток закачиваемой жидкости сквозь проходной канал штуцера 9 устремляется по опорному патрубку 5 сквозь внутренние пространства дорна 15 пакера 11, конуса 17 и нижнюю трубу 18 в высокопроницаемый пласт 29.

В процессе движения потока жидкости по опорному патрубку 5, поток жидкости попадает во внутреннее пространство полой вставки 12 фиксатора положения 10 пакера 11. В результате шлипсы, выполненные в виде поршней 14, радиально перемещаются наружу под действием давления закачки, сжимая пружины 13, и врезаются во внутренние стенки скважины 32, обеспечивая динамическую фиксацию эластичной манжеты 16 пакера 11 с внутренними стенками скважины 32.

Диаметр проходного канала штуцера 9 устанавливают таким, чтобы закачка воды в оба пласта 29 и 30 проходила в оптимальном режиме согласно их коллекторским характеристикам и состоянию выработки пластов.

В случае прекращения закачки воды (авария, отключение электроэнергии и т.д.) воздействие потока жидкости на шлипсы, выполненные в виде поршней 14, установленных в полой вставке 12 фиксатора положения 10 пакера 11 прекращается. Поршня 14 радиально за счет возвратной силы пружин 13 отходят от внутренних стенок скважины 32 и возвращаются в исходное положение. Кроме того, обратный клапан, выполненный в виде шарика 7, установленного на подпружиненном вверх посредством пружины 8 от упорного патрубка 5 штуцере 9 за счет возвратной силы пружины 8 возвращается также в исходное положение, перекрывая снизу центральный канал 6 насадки 4 дросселирующего узла, и предотвращая отток жидкости из высокопроницаемого пласта 29 во внутреннее пространство скважины выше пакера 11, а также исключает попадание жидкости из высокопроницаемого пласта 29 в низкопроницаемый пласт 30.

После остановки закачки жидкость из высокопроницаемого пласта 29 через внутренние пространства нижней трубы 18, конуса 17 и дорна 15 пакера 11 попадает в опорный патрубок 5, откуда под давлением высокопроницаемого пласта 24 устремляется во внутреннее пространство полой вставки 12 фиксатора положения 10 пакера 11, поскольку обратный клапан, выполненный в виде шарика 7 закрыт.

В результате шлипсы, выполненные в виде поршней 14, радиально перемещаются наружу под действием давления высокопроницаемого пласта 29, сжимая пружины 13, и врезаются во внутренние стенки скважины 32, обеспечивая динамическую фиксацию устройства в скважине 32.

В дальнейшем устройство вновь запускают в эксплуатацию (см. описание выше) и продолжают работу.

Предлагаемое устройство для регулирования закачки жидкости по пластам обладает повышенной надежностью и герметичностью в эксплуатации при возобновлении его работы после остановки закачки жидкости, поскольку устройство оснащено обратным клапаном, предотвращающим отток жидкости из нижнего пласта и фиксатором положения пакера, обеспечивающим динамическую фиксацию устройства в скважине.

Устройство для регулируемой 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, опорный патрубок, соединенный снизу с дорном, имеющим кольцевой уступ внизу, нижнюю трубу, снабженную жестко закрепленным на ней конусом, сужающимся сверху вниз, ниже которого на наружной поверхности нижней трубы выполнен замкнутый фигурный паз с продольными коротким и длинным участками, при этом на нижней трубе установлена обойма с пружинными центраторами и направляющим штифтом, который размещен в фигурном пазе, причем на обойме по ее окружности установлены шлипсы подпружиненные в радиальном направлении, срезные элементы, отличающееся тем, что насадка дросселирующего узла, навернутая на верхний конец опорного патрубка снабжена центральным каналом, который перекрыт снизу обратным клапаном, выполненным в виде шарика, установленного на подпружиненном вверх от упорного патрубка штуцере, при этом патрубок посадочного инструмента соединен посредством срезных элементов с насадкой дросселирующего узла, а дорн пакера кольцевым уступом размещен внутри конуса зафиксирован с ним посредством срезных элементов, причем опорный патрубок снабжен фиксатором положения пакера, выполненным в виде полой вставки, установленной выше пакера и оснащенной подпружиненными внутрь шлипсами, выполненными в виде поршней с возможностью радиального перемещения наружу при избыточном давлении внутри опорного патрубка.