УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАВНИВАНИЯ ПРИТОКА НЕФТЯНОЙ СКВАЖИНЫ

Полезная модель относится к области добычи углеводородов и может быть применено для эксплуатации скважин, в частности для выравнивания профиля притока флюида по длине горизонтальной скважины.
Известно автономное устройство регулирования потока флюида в горизонтальной скважине по патенту РФ на изобретение №2558083. Устройство содержит входное и выходное устройства, между которыми последовательно размещены, по меньшей мере, две последовательно размещенных регулирующих ступени, состоящие из нормально открытого клапана и гидравлического сопротивления, и/или отсечная ступень, содержащая один или несколько клапанов, установленных параллельно, с фиксированным положением затвора. Кроме того, устройство содержит наружный кожух, в котором, по меньшей мере, частично размещены указанные элементы устройства. При этом клапаны в регулирующей и/или отсечной ступени содержат средства настройки для удержания и переключения затвора. Гидравлическое сопротивление в регулирующей ступени содержит средства настройки своей величины. Недостатком автономного устройства регулирования потока флюида в горизонтальной скважине является сложность конструкции.
Известно устройство для регулирования притока в эксплуатационной обсадной трубе по патенту РФ на изобретение №2551599. Группа изобретений относится к системе регулирования притока в скважину, обеспечивающей регулирование притока в обсадную трубу жидкости, поступающей снаружи обсадной трубы, например, из продуктивного пласта или промежуточной обсадной трубы. Система содержит обсадную трубу с осевым направлением и стенку, имеющую толщину, клапан-регулятор притока, имеющий корпус, содержащий упор с длиной, заданной продольной осью корпуса, и пружинный элемент, подвижный относительно корпуса и тем самым регулирующий приток жидкости, проходящей через клапан от входного отверстия корпуса к выходному отверстию корпуса. При этом клапан расположен таким образом, что осевое направление клапана перпендикулярно осевому направлению обсадной трубы. Причем пружинный элемент выполнен с возможностью проявления своих упругих свойств в направлении указанной оси клапана и перпендикулярно осевому направлению обсадной трубы, с созданием упругой силы, обеспечивающей возможность регулирования потока жидкости через клапан от входного отверстия к выходному отверстию корпуса. При этом пружинный элемент выполнен с возможностью работы как диафрагма в направлении указанного упора с обеспечением закрывания отверстия. Недостатком регулятора притока является низкая долговечность его фильтрующего элемента, размер которого меньше размера клапана, что приведет к его быстрой кольматации.
Известен клапан с фиксированным положением затвора, применяемый при добыче жидких полезных ископаемых по патенту РФ на полезную модель №124759. Работа клапана разработанной конструкции основана на взаимодействии двух разных физических явлений - магнетизм и гидродинамика. Для нормально открытого клапана указанное взаимодействие происходит следующим образом. При движении потока через проточный тракт, образованный элементами конструкции клапана, из-за существующего гидравлического сопротивления и скоростного напора текучей среды происходит изменение давления на поверхности затвора. В результате на затвор клапана начинает действовать сила, которую компенсирует коэрцитивная сила, по меньшей мере, одного постоянного магнита, входящего в состав клапана. Величина указанной коэрцитивной силы постоянна. Ее рассчитывают на стадии проектирования клапана, исходя из условий его дальнейшей эксплуатации. При возрастании расхода сила, воздействующая на затвор со стороны текущей среды, становится больше магнитной и изменяет состояние клапана. Затвор садится на седло и клапан закрывается. При этом поток направляется по другому тракту течения. Аналогично идет взаимодействие сил и при уменьшении расхода текучей среды - перепад давления на затворе уменьшается, и магнитная сила возвращает клапан в исходное состояние. Недостатком клапана с фиксированным положением затвора является низкая надежность его конструкции.
Известен клапан с фиксированным положением затвора по патенту РФ на полезную модель №96208. Разработанный клапан с фиксированным положением затвора, применяемый при добыче жидких полезных ископаемых, содержит седло, затвор, упругий элемент с отверстием в центральной части, крышку и штифт с головкой, причем упругий элемент расположен между затвором и крышкой, в затворе со стороны крышки выполнено несквозное отверстие для размещения штифта с головкой. Упругий элемент предпочтительно выполнен пружинным или тарельчатым с окнами для прохода потока среды. Посадочная поверхность седла клапана может иметь форму конуса, сферы, плоскости или состоять из нескольких выше перечисленных форм. Соответственно посадочная поверхность затвора клапана также может иметь форму конуса, сферы, плоскости или состоять из нескольких выше перечисленных форм. Упругий элемент может быть выполнен из одной и более пластин или одного и более лепестков. Наружная поверхность головки штифта выполнена с плоской, сферической или скругленной поверхностью. В одном из вариантов реализации затвор клапана в открытом положении может быть зафиксирован за счет упора головки штифта в крышку, пружинными пластинами, прижатия затвора к пружинным пластинам, а также за счет любого сочетания указанных действий. Поверхность касания затвора и упругого элемента может иметь форму конуса, сферы или скругленную форму. Затвор клапана в закрытом положении может быть зафиксирован за счет поджатия упругим элементом. Плоскость расположения упругого элемента по отношению к оси клапана может быть ориентирована под углом до 90°. В некоторых вариантах реализации разработанного устройства упругий элемент может быть прикреплен к крышке или седлу клапана, или зажат между крышкой и седлом клапана. В некоторых вариантах реализации крепление крышки к седлу клапана может быть осуществлено дополнительными штифтами с головкой. Предпочтительно крепление клапана к другим элементам скважинного оборудования осуществляют с использованием седла как элемента крепления. Недостатком клапана с фиксированным положением затвора является то, что клапан может быть закрыт или открыт и не обеспечивает регулировку притока.
Известно устройство для управления потоком жидкости, поступающим в добывающую или нагнетающую колонну скважины по патенту РФ на полезную модель №92905 (прототип). Технический результат, получаемый при реализации разработанной конструкции, состоит в повышении нефтеотдачи пласта. Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанное устройство для управления потоком жидкости, поступающим в добывающую или нагнетающую колонну скважины. Разработанное устройство для управления потоком жидкости, поступающим в добывающую или нагнетающую колонну скважины, содержит корпус, предпочтительно цилиндрический, со средствами ввода и вывода потока жидкости, подключенные к сети каналов для протока жидкости, расположенными между указанными средствами ввода и вывода потока жидкости, при этом сеть каналов выполнена с обеспечением возможности плавного увеличения гидравлического сопротивления движущемуся потоку жидкости. Плавное увеличение гидравлического сопротивления приводит к плавному понижению давления жидкости. Увеличение гидравлического сопротивления может быть осуществлено за счет многократных изменений направления движения, и/или сужения и расширения, и/или слияния и разделения протекающего потока. В предпочтительном варианте реализации разработанного устройства могут быть использованы все три варианта увеличения гидравлического сопротивления потока жидкости. Подобное устройство может быть спроектировано на работу с любым типом среды: вода, пар или пароводяная смесь, а также с неводными типами жидкости. Располагаться оно может в тех же габаритах, которые отведены под размещение керамических вставок. Разработанное устройство может быть изготовлено из любого коррозионностойкого металла или металлического сплава, а также из керамики. Диапазон его работы по скоростям потока практически на порядок ниже, чем у керамических вставок. Недостатком устройства для управления потоком жидкости является отсутствие возможности регулировки перепада давления на нем, а также высокая трудоемкость изготовления сети каналов.
Задачей создания полезной модели, является обеспечение возможности регулировки перепада давления в сети каналов и на регуляторе притока, а также снижение трудоемкости изготовления и сборки устройства.
Решение указанных задач достигнуто за счет того, что устройство для выравнивания притока нефтяной скважины, содержащее несущую трубу, на которой между фиксирующими кольцами установлен фильтрующий элемент, соединенный сетью каналов с отверстием в трубе, сеть каналов для обеспечения высокого гидравлического сопротивления выполнена с многократным изменением направления движения потока жидкости и/или с многократным сужением и расширением потока, на внутренней поверхности удерживающего фильтрующий элемент фиксирующего кольца со стороны сети каналов выполнены пазы для прохождения добываемого продукта, сеть каналов выполнена на кольцах, установленных на несущей трубе в количестве необходимом для создания нужного гидравлического сопротивления, причем на торцах колец выполнены выступы и впадины, обеспечивающие радиальную ориентацию колец относительно друг друга, а перед и после колец с сетью каналов на трубе установлены переходные кольца с отверстиями для прохождения добываемого продукта. Кольца с сетью каналов закрыты кожухом зафиксированным ступенчатым кольцом, на внутренней поверхности которого выполнены пазы для прохождения добываемого продукта. За ступенчатым кольцом в отверстии для прохождения добываемого продукта в несущую трубу на резьбе установлен регулятор притока, выполненный с проходным отверстием, диаметр которого подбирается в зависимости от интенсивности притока в месте установки устройства. Регулятор притока закрыт крышкой, которая зафиксирована на трубе винтами. Крышка, кожух и регулятор притока уплотнены резиновыми кольцами.
Предложенное техническое решение обладает новизной и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями полезной модели. Новизна технического решения подтверждается проведенными патентными исследованиями. Промышленная применимость обусловлена тем, что при изготовлении устройства для выравнивания притока нефтяной скважины, применяются недефицитные материалы и известные технологии.
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1…9, где:
на фиг. 1 показан продольный разрез устройства для выравнивания притока нефтяной скважины, часть кожуха, находящаяся над сетью каналов и над переходным кольцом не показана;
на фиг. 2 показан местный разрез А;
на фиг. 3 показан поперечный разрез Б-Б;
на фиг. 4 показано кольцо с сетью каналов;
на фиг. 5 показан вид В кольца;
на фиг. 6 показано переходное кольцо;
на фиг. 7 показан поперечный разрез Г-Г переходного кольца;
на фиг. 8 показано кольцо фиксирующее фильтрующий элемент со стороны сети каналов, на внутренней поверхности фиксирующего кольца видны пазы для прохождения добываемого продукта;
на фиг. 9 показано фиксирующее кольцо вид Д.
Устройство для выравнивания притока нефтяной скважины включает несущую трубу 1, на которой между фиксирующими кольцами 2 установлен фильтрующий элемент 3, соединенный сетью каналов 4 с отверстием в трубе 5, сеть каналов 4 для обеспечения высокого гидравлического сопротивления выполнена с многократным изменением направления движения потока жидкости и/или с многократным сужением и расширением потока, на внутренней поверхности удерживающего фильтрующий элемент 3 фиксирующего кольца 2 со стороны сети каналов 4 выполнены пазы 6 для прохождения добываемого продукта, сеть каналов 4 выполнена на кольцах 7, установленных на несущей трубе 1 в количестве необходимом для создания нужного гидравлического сопротивления, причем на торцах колец 7 выполнены выступы и впадины 8 и 9 обеспечивающие радиальную ориентацию колец 7 относительно друг друга, а перед и после колец 7 с сетью каналов 4 на трубе 1 установлены переходные кольца 10 с отверстиями 11 для прохождения добываемого продукта. Кольца 7 с сетью каналов 4 закрыты кожухом 12, зафиксированным ступенчатым кольцом 13, на внутренней поверхности которого выполнены пазы 14 для прохождения добываемого продукта. За ступенчатым кольцом 13 в отверстии 5 для прохождения добываемого продукта в несущую трубу 1 на резьбе установлен регулятор притока 15, выполненный с проходным отверстием 16, диаметр которого «D» подбирается в зависимости от интенсивности притока в месте установки устройства. Регулятор притока 15 закрыт крышкой 17, которая зафиксирована на трубе 1 винтами 18. Крышка 17, кожух 12 и регулятор притока 15 уплотнены резиновыми кольцами 19.
Устройство для выравнивания притока нефтяной скважины работает следующим образом. Устройство в составе других устройств, между которыми установлены разбухающие пакера на колонне обсадных труб, спускают в скважину таким образом, чтобы пакера разделили ствол скважины на участки, отличающиеся различным притоком нефти. После временной выдержки пакера увеличиваются в объеме и перекрывают выбранные интервалы. Добываемый продукт проходит через фильтрующий элемент 3 и очищается от механических примесей. Далее по кольцевому зазору «h» через пазы 6 фиксирующего кольца 2, отверстия 11 выполненные в переходном кольце 10 нефть поступает в сеть каналов 4. Сеть каналов 4 для обеспечения высокого гидравлического сопротивления выполнена с многократным изменением направления движения потока жидкости и/или с многократным сужением и расширением потока. Сеть каналов для снижения трудоемкости изготовления и сборки устройства, а также для регулировки перепада давления выполнена на отдельных кольцах 7, которые устанавливаются на несущей трубе 1 и ориентируются относительно друг друга с помощью выступа 8 входящего в впадину 9 соседнего кольца. Устанавливая последовательно кольца 7, можно, изменяя их количество, менять перепад давления в сети каналов. Снаружи сеть каналов закрыта кожухом 12. После прохождения сети каналов добываемый продукт проходит через отверстия 11, выполненные в переходном кольце 10 и через пазы 14 ступенчатого кольца 13 в полость, образованную крышкой 17, которая зафиксирована на трубе 1 винтами 18. В этой полости в отверстии 5, выполненном в трубе 1 на резьбе установлен регулятор притока. Диаметр отверстия которого «D» подбирается в зависимости от интенсивности притока в месте установки устройства. Использование устройства уменьшило депрессию, создаваемую насосом на пласт, что позволило значительно снизить разрушение стенок скважины и вынос песка, а также влияние разделенных участков, отличающихся различным притоком нефти друг на друга.
Применение полезной модели позволило:
1. Обеспечить выравнивание притока вдоль ствола скважины.
2. Повысить извлекаемость нефти.
3. Снизить депрессию на пласт.
4. Снизить вынос песка при добыче.
5. Снизить обводнение.
6. Повысить технологичность изготовления и сборки устройства.
7. Обеспечить регулировку перепада давления в сети каналов.
8. Обеспечить регулировку перепада давления на регуляторе притока.