МОДУЛЬ МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ГИДРОИМПУЛЬСНЫЙ

Полезная модель относится к области нефтедобычи, а именно к очистке призабойной зоны нефтяного пласта или подготовки последнего к гидроразрыву.
Известно устройство для интенсификации добычи нефти из скважин: пакер разбуриваемый, содержащий посадочный инструмент, пакер, включающий полый цилиндрический корпус, установленные на корпусе уплотнительный элемент с верхним и нижним упорами и опорами под шлипсы, верхний и нижний толкатели, верхний из которых, взаимодействующий с нижним цилиндром, выполнен с возможностью перемещения вниз относительно корпуса с фиксацией в нижнем положении, а нижний толкатель жестко соединен со штоком нижнего поршня с возможностью отсоединения после установки пакера в скважине. При этом полый шток нижнего поршня оснащен радиальными каналами, выполненными ниже переточных, и заглушкой, перекрывающей полость штока. Верхняя часть полого штока верхнего поршня оснащена выступом, верхний цилиндр сверху оснащен замковым механизмом, выполненным с возможностью взаимодействия с выступом и фиксацией поршней в верхнем положении (Пат. РФ №107821, Е21В 33/1295, 2011).
Данный пакер извлекается разбуриванием, т.е. является устройством одноразового действия, это естественно является его недостатком, требующим повторных затрат для изготовления нового пакера.
Известен, также для интенсификации добычи нефти из скважин, гидравлически-устанавливаемый разбуриваемый пакер, содержащий пакерное устройство и установочное устройство. Пакер состоит из полого вала, на котором установлены плашки, клинья, уплотнитель и в нижней части которого размещено запорное устройство. Установочное - гидравлический якорный узел с поршнем и фиксирующим элементом (Пат. на полезную модель №84913, Е21В 33/12, 20.07.2009).
Конструкция прототипа исключает возможность промывки скважины, вследствие глухого разобщения внутрипакерного пространства и подпакерной зоны.
Известно техническое решение для использования полого активационного шара содержащее трубчатую колонну скважины, включающую в себя седло для размещения активационного шара, предназначенного для активации внутрискважинного оборудования (Пат. РФ №2542022 Е21В 34/06, Е21В 43/26, 2015).
Конструкция аналога снижает эффективность работы внутрискважинного оборудования, так как запуск активационного шара в скважину возможен только при отсутствии избыточного давления в скважине.
Наиболее близким по технической сущности является устройство, состоящее из цилиндрического корпуса, диафрагм, шаров, пакера и манометра. Стальные диафрагмы выполнены в виде конусов и имеют ослабляющие их прочность кольцевые проточки одинаковой толщины. Причем диаметры кольцевых проточек уменьшаются снизу вверх. Диафрагмы разделены между собой распорными втулками. Имеется ниппель, на котором установлена корзина для улавливания шаров, падающих после разрыва диафрагмы (Сучков Б.М. «Интенсификация работы скважин, Изд-во: Москва-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика»; Институт компьютерных исследований, 2007. - 612 с., С. 286-287).
Однако, используемые в данном устройстве шары, выполнены монолитными, что существенно увеличивает их вес и риск преждевременного срыва стальных диафрагм во время встречи шаров с диафрагмой при падении. Сложен контроль изготовления кольцевых проточек разного диаметра на стальных диафрагмах, что существенно снижает надежность устройства. Манометр установлен на ниппеле, что подвергает его положение смещению относительно вертикальной оси и может привести к искажению результатов измерения давления. Конструкция для сброса шаров в скважину предусматривает разряжение скважины (снижение давления внутри скважины) перед каждым запуском шара в скважину.
Решаемая задача и ожидаемый технический результат заключаются в обеспечении высокого уровня надежности устройства: исключение преждевременного срыва удерживающих элементов, выполнением шаров пустотелыми, заполненными жидкостью, заданной плотности и упрощение конструкции устройства, путем альтернативного замещения высокоточных операций по изготовлению деталей и использованием устройства, установленного на устье скважины, включающего магазин для размещения шаров с увеличивающимися диаметрами в направлении от устья, резьбовой кран для выдавливания шаров в скважину, через уплотнительное кольцо.
Поставленная задача решается тем, что модуль многоступенчатый гидроимпульсный, состоящий из цилиндрического корпуса, срезных стальных седел, выполненных в виде конусов с диаметрами, уменьшающимися снизу вверх, штифтов, удерживающих срезные стальные седла, шаров, возрастающих диаметров, корзины для их улавливания, пакера и манометра, отличается тем, что шары возрастающих диаметров размещены в магазине, выполнены полыми: из двух половин, соединенных резьбовым соединением с резиновым уплотнителем и заполнены жидкостью, заданной плотности; резьбовой кран позволяет выдавливать указанные шары в скважину; штифты установлены переменного диаметра, увеличивающегося от нижнего к верхнему; манометр удерживается резиновыми центраторами.
Конструкция устройства поясняется чертежами, где:
Фиг. 1. Схема установки модуля многоступенчатого гидроимпульсного:
1 - цилиндрический корпус,
2 – пласт,
3 – пакер,
4 - магазин для подачи шаров,
10 – НКТ.
Фиг. 2. Модуль многоступенчатый гидроимпульсный:
1 - цилиндрический корпус,
5 – шары,
10 – НКТ,
11 – корзина,
12 - срезные седла,
13 – штифты,
15 – переводник,
16 – патрубок,
17 – манометр,
18 – центраторы,
19 – отверстия.
Фиг. 3. Срезное седло со штифтами и шаром:
5 – шары,
12 - срезные седла,
13 – штифты.
Фиг. 4. Полый шар:
14 – уплотнитель.
Фиг. 5. Модуль многоступенчатый гидроимпульсный в рабочем состоянии:
5 – шары,
11 – корзина,
12 - срезные седла,
13 – штифты.
Фиг. 6. Магазин для подачи шаров:
6 - кран-толкатель,
7 - сальниковая набивка,
5 – шары,
8 - уплотнительное кольцо,
9 - стопорный кран.
Модуль многоступенчатый гидроимпульсный состоит из цилиндрического корпуса 1, спущенного до уровня слабопроницаемого пласта 2 на насосно-компрессорных трубах (на чертеже не показаны) и отделенного от затрубного пространства герметично установленным пакером 3. Указанный модуль многоступенчатый гидроимпульсный на устье оснащен магазином 4 для подачи шаров 5, состоящим из крана-толкателя 6, сальниковой набивки 7, уплотнительного кольца 8, стопорного крана 9. Вышеупомянутый цилиндрический корпус 1 верхним концом свинчен с НКТ 10, а на нижнем закреплена корзина 11 для сбора шаров 5 и срезных седел 12, выполненных в виде конусов с диаметрами, увеличивающимися снизу вверх и удерживаемых штифтами 13, диаметры которых тоже увеличиваются снизу вверх, что повышает надежность крепления срезных седел 12 и исключает возможность самопроизвольного среза последних при сбрасывании шаров 5. С этой же целью: исключения случайного среза седел 12, шары 5 выполнены полыми, состоящими из двух половин, соединенных резьбовым соединением с резиновым уплотнителем 14 и заполненными жидкостью заданной плотности, что позволяет регулировать их вес. Корзина 11 снабжена отверстиями для обеспечения беспрепятственного перетока жидкости через устройство и с помощью переводника 15 соединена с патрубком 16, в котором размещен самопишущий манометр 17, причем его положение зафиксировано резиновыми центраторами 18, выполненными на внутренней стенке патрубка 16, что позволяет вести сбор достоверных данных давления, замеряемых манометром 17 через отверстия 19 патрубка 16.
Устройство работает следующим образом. Осуществляется спуск модуля многоступенчатого гидроимпульсного до уровня слабопроницаемого пласта 2. Производится герметизация скважины, путем установки пакеров 3. Заполняется подпакерная зона скважины реагентом, вращением крана-толкателя 6 через сальниковую набивку 7 выдавливается шар 5, при этом уплотнительное кольцо 8 расширяется и смыкается после выдавливания шара 5, открывается стопорный кран 9. После посадки шара 5 на срезное седло 12 создается давление, при котором происходит срез штифтов 8, причем, вследствие регулируемого веса шара 5 (он выполнен полым и заполненным жидкостью заданной плотности), малого диаметра нижних штифтов 13 и малого диаметра нижних срезных седел 12, происходит срезание именно нижних срезных седел 12, и впоследствии срезание штифтов 13 и срезных седел 12 осуществляется последовательно снизу вверх. При этом происходит продавливание реагента в пласт 2, сопровождающееся расширением и укрупнением существующих трещин пласта 2 и образованием новых. Шар 5, срезное седло 12 и штифты 13 собираются в корзину 11. Повторно закачивается реагент и сбрасывается шар 5, но уже большего, по сравнению с первым шаром, диаметра. Создается давление, достаточное для среза следующего срезного седла 12 с большим по сравнению с предыдущим диаметром и, удерживаемого штифтом 13 тоже большего по сравнению с предыдущим диаметром. Вновь реагент продавливается в пласт 2, увеличивая количество и размер трещин, а шары 5, срезные седла 12 и штифты 13 собираются в корзине 11. Количество повторяемых циклов соответствует количеству срезных седел 12, в процессе их осуществления самопишущий манометр 17 через отверстия 19 патрубка 16 производит замеры давления. Их достоверность гарантирована устойчивым положением манометра 17, зафиксированного резиновыми центраторами 18.
Таким образом, при использовании заявляемого устройства достигается многократное импульсное воздействие на продуктивный пласт с возрастающим давлением при каждом последующем воздействии за счет увеличивающихся диаметров штифтов снизу вверх, с контролируемым давлением для извлечения урока и контроля зависимости эффективности обработок от давления. При этом происходит развитие микротрещин в пласте и проникновение реагента в раскрытые трещины. Во время реакции реагента очищаются трещины, что приводит к возрастанию притока нефти из пласта и, в конечном счете, увеличению добычи нефти.