Устройство для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовой скважины

 

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при эксплуатации многопластовых скважин, как для раздельной выработки пластов, так и для одновременной.

Устройство для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовой скважины, содержащее патрубок с отверстиями, размещенными напротив каждого из продуктивных пластов, герметично разделенных между собой пакерами.

Снаружи патрубка напротив каждого из его отверстий размещены клапана, каждый из которых состоит из корпуса с боковым каналом, подпружиненного снизу седла, герметично размещенного в корпусе, направляющего штифта и шарика, установленного на седле, а также дросселя жестко установленного внутри седла.

Дроссели клапанов позволяют регулировать отбор скважинной жидкости из соответствующих им продуктивных пластов.

На наружной поверхности седла выполнен замкнутый паз, состоящий из чередующихся между собой коротких и длинных проточек, а направляющий штифт с одной стороны жестко соединен с корпусом, а с другой стороны размещен в замкнутом пазу седла с возможностью перемещения по траектории чередующихся между собой коротких и длинных проточек под действием гидравлического давления сверху, при этом при расположении направляющего штифта в короткой проточке замкнутого паза седла клапан закрыт, а при размещении направляющего штифта в длинной проточке замкнутого паза седла клапан открыт.

Предлагаемое устройство для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовой скважины имеет простую конструкцию, а использование насоса, размещенного на устье скважины, для открытия-закрытия клапанов сокращает затраты на управление клапанами, то есть исключаются спуско-подьемные операции механизма управления в скважину с привлечением ремонтной или геофизической бригады, при этом отсутствие обратного поступления скважинной жидкости в пласт в период остановки скважины исключает кольматацию призабойной зоны пластов и не снижает планируемый общий дебит скважины по нефти. Кроме того, установка дросселей внутри клапанов позволяет регулировать объемы добываемой скважинной жидкости по продуктивным пластам.

3 илл. на 1 л.

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при эксплуатации многопластовых скважин, как для раздельной выработки пластов, так и для одновременной.

Известен способ одновременно-раздельной эксплуатации многопластовой скважины и приемный клапан для периодического перекрывания потока из пластов (патент РФ на изобретение №2161698, МПК 7 Е21В 43/14; Е21В 34/06, опубл. в бюл. №1 от 10.01.2001 г.) состоящий из корпуса, являющегося частью эксплуатационной колонны, золотника с приемными отверстиями и пружины, установленной под торцем золотника, при этом на торцах золотника выполнены упоры, один из которых в устойчивом положении клапана входит в пазовый венец в корпусе с двумя последовательно чередующимися по глубине видами пазов, что и определяет состояние смещения золотниковых отверстий по отношению к отверстиям в корпусе, а упор другого торца золотника при переключении клапана входит в пазовый венец с криволинейными пазами в корпусе с другой стороны, обеспечивающий при движении золотника в осевом направлении его разворот.

Недостатками данного устройства являются:

во-первых, для перевода приемных клапанов из одного устойчивого положения в другое, то есть для открытия или наоборот закрытия приемных клапанов необходим размещенный на поверхности земли гидронасос с рабочей средой, что требует дополнительных затрат на осуществление этого способа;

во-вторых, открывание-закрывание приемных клапанов происходит при подаче импульса давления гидронасосом, нагнетающим в эксплуатационную колонну рабочую жидкость, причем каждый приемный клапан имеет индивидуальный элемент, определяющий порог его срабатывания и имеют определенную последовательность, нарушение которой, например, при резком скачке импульса давления может привести к сбою в работе приемных клапанов, то есть будет не определенно в каком из устойчивых положений «открыто» или «закрыто» находится каждый приемный клапан.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для одновременной эксплуатации нескольких продуктивных

пластов одной скважины (авторское свидетельство SU №907225, МПК 7 Е21В 43/14; опубл. в бюл. №7 от 23.02.1982 г.), выполненное в виде, расположенных в корпусной детали, регулирующих клапанных втулок, снабженных проходными каналами и захватными элементами и управляемых с дневной поверхности при помощи механизма управления, снабженного ответным захватным элементом, при этом захватные элементы клапанных втулок расположены выше проходных каналов, а механизм управления выполнен в виде двух радиально подпружиненных и кинематически связанных между собой полувтулок, на которых расположен захватный элемент механизма управления. Недостатками данной конструкции являются:

- во-первых, сложность конструкции устройства, связанная с большим количеством узлов и деталей, в частности сложна конструкция клапанных втулок и механизма управления, а это ведет к удорожанию изготовления устройства и стоимости его в целом;

- во-вторых, для открытия-закрытия клапанных втулок клапанов в скважине необходимо производить спуско-подъемные операции механизма управления, для чего необходимо привлечь ремонтную или геофизическую бригады, а это требует дополнительных затрат;

- в-третьих, после остановки эксплуатации скважины добываемая скважинная жидкость, находящаяся в скважине произвольно возвращается обратно через отверстия корпуса в продуктивные пласты, клапанные втулки которых открыты, при этом происходит кольматация призабойной зоны пластов, что снижает общий дебит скважины по нефти;

- в-четвертых, процесс отбора скважинной жидкости не регулируется по пластам.

Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции устройства и снижение затрат на открытие-закрытие клапанов, а также исключение обратного поступления скважинной жидкости в пласт в период остановки скважины и регулируемый отбор скважинной жидкости по пластам.

Поставленная техническая задача решается устройством для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовой скважины, содержащим патрубок с отверстиями, размещенными напротив каждого из продуктивных пластов, герметично разделенных между собой пакерами.

Новым является то, что снаружи патрубка напротив каждого из его отверстий размещены клапана, каждый из которых состоит из корпуса с боковым каналом, подпружиненного снизу седла, герметично размещенного в корпусе, направляющего штифта и шарика, установленного на седле, а также дросселя жестко установленного внутри седла, причем дроссели клапанов позволяют регулировать отбор скважинной жидкости из соответствующих им продуктивных пластов, при этом на наружной поверхности седла выполнен

замкнутый паз, состоящий из чередующихся между собой коротких и длинных проточек, а направляющий штифт с одной стороны жестко соединен с корпусом, а с другой стороны размещен в замкнутом пазу седла с возможностью перемещения по траектории чередующихся между собой коротких и длинных проточек под действием гидравлического давления сверху, причем при расположении направляющего штифта в короткой проточке замкнутого паза седла клапан закрыт, а при размещении направляющего штифта в длинной проточке замкнутого паза седла клапан открыт.

На фигуре 1 изображено предлагаемое устройство для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовой скважины.

На фигуре 2 изображен обратный клапан в открытом положении.

На фигуре 3 изображен замкнутый паз, выполненный на наружной поверхности седла в виде чередующихся между собой коротких и длинных проточек.

Устройство для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовой скважины (в данном примере на фигуре 1 изображена скважина с тремя продуктивными пластами) содержит парубок 1 с отверстиями 2; 2'; 2'', выполненными напротив каждого продуктивного пласта 3; 3'; 3''. Патрубок 1 может состоять из колонны труб, например, колонны насосно-компрессорных труб (НКТ). Каждый из продуктивных пластов 3; 3'; 3'' в скважине 4 герметично разделен друг от друга, соответственно, пакерами 5; 5'; 5''. Снаружи патрубка 1 напротив каждого из его отверстий 2; 2'; 2'', установлены, соответственно, клапана 6; 6'; 6''. Каждый из клапанов 6; 6'; 6'', например, клапан 6 (см. фиг.2) состоит из корпуса 7 с боковым каналом 8, подпружиненного снизу посредством пружины 9 седла 10 и дросселя 11 жестко установленного внутри седла 10, причем седло 10 герметично посредством уплотнительных элементов 12, размещено в корпусе 7. Также клапан 6 состоит из направляющего штифта 13 и шарика 14, установленного на седле 10. Дросселя 11 (см. фиг.2); 11'; 11'' (на фиг.1 показано условно), соответственно клапанов, 6; 6'; 6'' (см. фиг.1) и позволяют регулировать отбор скважинной жидкости отдельно из каждого продуктивного пласта 3; 3'; 3'', соответственно, в процессе эксплуатации скважины 4.

На наружной поверхности седла 10 выполнен замкнутый паз 15 (см. фиг.2 и 3), состоящий из чередующихся между собой коротких 16 и длинных 17 проточек (см. фиг.3), а направляющий штифт 13 с одной стороны жестко соединен с корпусом 7, а с другой стороны размещен в замкнутом пазу 15 седла 10 с возможностью перемещения по траектории чередующихся между собой коротких 16 и длинных 17 проточек по действием гидравлического давления сверху, создаваемого в скважине и соответственно в клапанах 6; 6'; 6'' посредством насоса (например, насосного агрегата ЦА-320 широко используемого при ремонте скважин).

Устройство для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовой скважины работает следующим образом.

Устройство для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовой скважины монтируют в скважине 4, как показано на фигуре 1, причем каждый из клапанов 6; 6'; 6'' открыт, то есть внутреннее пространство скважины 4 сообщается с продуктивными пластами 3; 3'; 3''. К примеру, направляющий штифт 13 клапан 6 размещен в длинной проточке 17 замкнутого паза 15 седла 10 (см. фиг.3), то есть боковой канал 8 (см. фиг.2) корпуса 7 клапана 6 сообщается с внутренним пространством патрубка 1 и соответственно скважины 4 (см. фиг.1).

Кроме того, для регулирования отбора добываемой скважинной жидкости по продуктивным пластам 3; 3'; 3'' в клапанах 6; 6'; 6'' установлены дроссели 11; 11'; 11'', проходное сечение которых подобрано под определенный дебит, исходя из геолого-технических характеристик пластов 3; 3'; 3''.

Далее в скважину 4 на колонне труб 18 спускают насос 19 любой известной конструкции (например, электроцентробежный насос). После чего запускают скважину 4 в эксплуатацию. При этом происходит одновременная эксплуатация всех трех пластов 3; 3'; 3'', то есть насос 18 перекачивает добываемую скважинную жидкость из скважины 4 на дневную поверхность. Допустим, что в процессе эксплуатации обводняется один пласт, например продуктивный пласт 3, что резко увеличивает обводненность добываемой скважинной жидкости. С целью снижения обводненности добываемой скважинной жидкости возникает необходимость отключения продуктивного пласта 3.

Для этого останавливают скважину 4 и извлекают из нее колонну труб 18 с насосом 19, при этом клапана 6; 6'; 6'' (см. фиг.1 и 2) благодаря шарикам 14 (см. фиг.1 и 2) и шарикам 14'; 14'' (см. фиг.1) исключают обратное поступление скважинной жидкости в соответствующие продуктивные пласты 3; 3'; 3'', при этом не происходит кольматация призабойной зоны пластов и не снижается планируемый общий дебит скважины по нефти. Затем обвязывают устье скважины 4 с насосом (на фиг.1, 2, 3 не показано) и создают в скважине 4 (см. фиг.1 и 2) гидравлическое давление, например 13,0 МПа, соответствующее порогу его срабатывания (сжатию пружины 9 с возможностью перемещения направляющего штифта из длинной проточки замкнутого паза 15 (см. фиг.3) в короткую проточку 16 замкнутого паза 15 седла 10 клапана 6), то есть закрытию клапана 6, при этом данное гидравлическое давление воздействует сквозь патрубок 2 на клапана 6; 6'; 6'', и в частности на клапан 6.

В результате шарик 14 (см. фиг.2) и седло 10 клапана 6 перемещают вниз относительно корпуса 7, жестко соединенного к патрубку 1, сжимая пружину 9, в этот момент

направляющий штифт 13 из длинной проточки 17 (см. фиг.3) замкнутого паза 15 перемещается в короткую проточку 16 замкнутого паза 15 седла 10 клапана 6, при этом боковой канал 8 корпуса 7 клапана 6 герметично перекрывается седлом 10 и клапан 6 закрывается. В итоге, продуктивный пласт 3 отключен от сообщения с внутренним пространством скважины 4, а продуктивные пласты 3'; 3'' продолжают сообщаться с внутренним пространством скважины 4.

Далее вновь в скважину 4 (см. фиг.1) на колонне труб 18 спускают насос 19 любой известной конструкции, например штанговый глубинный насос и продолжают эксплуатацию скважины 4. При необходимости открытия клапана 6 в процессе последующей эксплуатации, вышеописанные операции повторяют.

При необходимости закрытия других клапанов 6'; 6'', вышеописанные операции повторяют, но при этом создаваемое в скважине 4 гидравлическое давление должно быть больше гидравлического давления равного 13,0 МПа, и соответствующего порогу срабатывания клапана 6, например, для клапана 6' - 15,0 МПа, а для клапана 6'' - 17, МПа.

Предлагаемое устройство для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовой скважины имеет простую конструкцию, а использование насоса, размещенного на устье скважины, для открытия-закрытия клапанов сокращает затраты на управление клапанами, то есть исключаются спуско-подъемные операции механизма управления в скважину с привлечением ремонтной или геофизической бригады, при этом отсутствие обратного поступления скважинной жидкости в пласт в период остановки скважины исключает кольматацию призабойной зоны пластов и не снижает планируемый общий дебит скважины по нефти. Кроме того, установка дросселей внутри клапанов позволяет регулировать объемы добываемой скважинной жидкости по продуктивным пластам.

Устройство для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовой скважины, содержащее патрубок с отверстиями, размещенными напротив каждого из продуктивных пластов, герметично разделенных между собой пакерами, отличающееся тем, что снаружи патрубка напротив каждого из его отверстий размещены клапаны, каждый из которых состоит из корпуса с боковым каналом, подпружиненного снизу седла, герметично размещенного в корпусе, направляющего штифта и шарика, установленного на седле, а также дросселя, жестко установленного внутри седла, причем дроссели клапанов позволяют регулировать отбор скважинной жидкости из соответствующих им продуктивных пластов, при этом на наружной поверхности седла выполнен замкнутый паз, состоящий из чередующихся между собой коротких и длинных проточек, а направляющий штифт с одной стороны жестко соединен с корпусом, а с другой стороны размещен в замкнутом пазу седла с возможностью перемещения по траектории чередующихся между собой коротких и длинных проточек под действием гидравлического давления сверху, причем при расположении направляющего штифта в короткой проточке замкнутого паза седла клапан закрыт, а при размещении направляющего штифта в длинной проточке замкнутого паза седла клапан открыт.



 

Похожие патенты:

Погружной глубинный насос для скважины относится к нефтяной промышленности, а именно к оборудованию для закачки жидкости из водоносного пласта в нефтеносный пласт с целью поддержания пластового давления.

Полезная модель относится к области добычи газа, нефти, газоконденсата, газогидрата и прочих углеводородов и поддержания пластового давления на многопластовых месторождениях. Область применения установки насосного оборудования- одновременно-раздельная либо поочередная эксплуатация нескольких эксплуатационных объектов (продуктивных пластов или пропластков) одной (фонтанной, газлифтной, насосной, нагнетательной и пр.) скважины. Устройство обеспечивает повышение эффективности технологии и надежности установки как при одновременно-раздельной, так и при поочередной эксплуатации (в том числе включая исследование) нескольких либо добывающих (нефтяных, газовых, газоконденсатных), либо нагнетательных скважин на многопластовом месторождении.

Изобретение относится к скважинной разработке и эксплуатации многопластовых месторождений углеводородов, а именно к технологии и технике одновременно - раздельной эксплуатации нескольких эксплуатационных объектов одной скважиной

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно: к разработке многопластовой залежи через одну скважину
Наверх