УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННО-РАЗДЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ МНОГОПЛАСТОВЫХ СКВАЖИН
DEVICE FOR SIMULTANEOUS AND SEPARATE OPERATION OF MULTIPLE-ZONE WELLS

Изобретение относится к добыче текучих полезных ископаемых, например нефти и газа, а именно для одновременно-раздельной эксплуатации продуктивных пластов скважины, и может быть использовано в нефтегазовой добывающей промышленности.
Известен способ одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин и приемный клапан для периодического перекрывания потока из пластов. Устройство состоит из корпуса, являющегося частью эксплуатационной колонны, золотника с приемными отверстиями и пружины, установленной под торцом золотника. Для обеспечения двух устойчивых положений "открыто" и "закрыто" 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 (патент RU №2161698. Опуб. 10.01.2001).
Основными недостатками устройства является нестабильность срабатывания золотника из-за попадания отложений в пазы под торец золотника и невозможность очистки колонны труб традиционными механическими устройствами.
Близким по конструкции и принципу работы является устройство для одновременной эксплуатации нескольких продуктивных пластов одной скважины. Устройство включает захватные элементы клапанных втулок, расположенных выше проходных каналов, а механизм управления в виде двух радиально подпружиненных и кинематически связанных между собой полувтулок, на которых расположен захватный механизм управления. Кроме того, захватный элемент механизма управления выполнен с торцевой рабочей поверхностью с одной стороны и с конусообразной поверхностью с другой стороны. Причем захватные элементы клапанных втулок выполнены в виде кольцевых выступов с разной длиной, уменьшающейся в сторону забоя скважины, а подпружиненные полувтулки механизма управления снабжены сменными вкладышами с выполненными в них канавками, длина которых соответствует длине кольцевых выступов клапанных втулок. На корпусной детали выполнены кольцеобразные выступы, а на полумуфтах механизма управления выполнены сменные или установочно подвижные выступы для взаимодействия с выступами на корпусной детали (a.c. RU №907225. Опуб. 23.02.1982).
Основным недостатком является проблема закрытия клапана, а выполнение выступов на корпусной детали делает невозможной очистку призабойной зоны насосно-компрессорных труб при различных отложениях.
Задача изобретения - снижение затрат и повышение надежности устройства.
Поставленная задача обеспечивается тем, что устройство для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин содержит спуско-подъемный механизм, управляющий снаряд и клапанные втулки. Причем клапанные втулки включают неподвижную втулку с осесимметричными канавками и поворотную перфорированную клапанную втулку с винтовыми канавками, которые смещены относительно осесимметричных канавок на некоторый угол. Управляющий снаряд включает нижний и верхний конические барабаны, на которых размещены нижний и верхний кулачки, причем на верхних торцах конических барабанов размещены пружины, опирающиеся на неподвижные относительно корпуса опорные шайбы. Верхние кулачки смещены относительно нижних на тот же угол, что и винтовые канавки на неподвижной перфорированной втулке относительно асимметричных канавок на неподвижной втулке. Нижний конический барабан жестко связан с канатом, на котором установлен груз.
На фиг.1 показан общий вид устройства в скважине, на фиг.2 - клапанные втулки, на фиг.3 - управляющий снаряд.
В скважине расположены две продуктивные зоны А и Б (фиг.1), но их может быть больше. Продуктивные зоны герметизированы с помощью пакеров 1, установленных между колонной обсадных труб 2 и колонной насосно-компрессорных труб 3. На дневной поверхности имеется спуско-подъемный механизм 4, а на канате 5 подвешен управляющий снаряд 6. В зонах перфорации насосно-компрессорных труб 3 установлены клапанные втулки 7. Клапанные втулки 7 (фиг.2) состоят из неподвижной втулки 8 с осесимметричными канавками, дистанционной втулки 9 и поворотной перфорированной клапанной втулки 10 с винтовыми канавками. Фиксация поворотной перфорированной клапанной втулки 10 в радиальном направлении осуществляется фиксаторами 11, а неподвижная втулка 8 стопорится винтами 12. Герметизация каналов 13 и отверстий 14 в поворотной перфорированной клапанной втулке 10 осуществляется кольцами 15. На фиг.3 представлен эскиз управляющего снаряда 6, состоящий из корпуса 16 и нижней 17 и верхней 18 крышек. В верхней части корпуса 16 установлена верхняя опорная шайба 19, зафиксированная винтами 20. В нижней части корпуса 16 установлена нижняя опорная шайба 21, зафиксированная винтами 22. На нижнюю опорную шайбу 21 через пружину 23 упирается нижний конический барабан с пазами 24. Нижний конический барабан с пазами 24 жестко связан с канатом 5 упорным фиксатором 25. На верхнюю часть нижнего конического барабана с пазами 24 опирается дистанционная втулка 26. На верхнюю опорную шайбу 19 через пружину 27 опирается верхний конический барабан с пазами 28. Верхние кулачки 29 установлены в верхних окнах корпуса 16 и в пазах верхнего конического барабана 28. Нижние кулачки 30 установлены в нижних окнах корпуса 16 и в пазах нижнего конического барабана с пазами 24. Под управляющим снарядом 6 на канате 5 размещен груз 31.
Устройство работает следующим образом.
В зоне перфорации фиг.1 в насосно-компрессорных трубах 2 устанавливаются клапанные втулки 7. Продуктивные зоны А и Б герметизируются пакерами 1. С помощью спуско-подъемного устройства 4 на канате 5 опускается управляющий снаряд 6 ниже зоны перфорации выбранной продуктивной зоны. На канате 5, проходящем через управляющий снаряд 6, подвешен груз 31. При подъеме управляющего снаряда 6 нижний конический барабан с пазами 24 вместе с канатом 5 движется вверх, сжимая пружину 23 относительно корпуса 16, нижние кулачки 24 выдвигаются в радиальном направлении. При достижении управляющего снаряда 6 неподвижной втулки 8 с осемметричными канавками нижние кулачки 30 входят в канавки неподвижной втулки 8. При этом через дистанционную втулку 26 нижний конический барабан с пазами 24 воздействует на верхний конический барабан с пазами 28, который сжимает пружину 27 и выдвигает верхние кулачки 29 в радиальном направлении. При дальнейшем подъеме управляющего снаряда 6 верхние кулачки 29 попадают в винтовые канавки поворотной перфорированной клапанной втулки 10. В исходном состоянии наклонные канавки поворотной перфорированной клапанной втулки 10 смещены на некоторый угол относительно осесимметричных канавок неподвижной втулки 8. На этот же угол верхние кулачки 29 смещены относительно нижних кулачков 30. При дальнейшем подъеме управляющего снаряда 6 поворотная перфорированная клапанная втулка 10 поворачивается вокруг своей оси на угол, определяемый величиной наклона винтовых канавок. Число верхних кулачков 29 и число нижних кулачков 30 различно, как и число наклонных канавок на поворотной перфорированной клапанной втулке 10, и число канавок на неподвижной втулке 8. При достижении верхнего края поворотной перфорированной клапанной втулки 10 верхними кулачками 29 поворотная перфорированная клапанная втулка 10 поворачивается вокруг своей оси на шаг, соответствующий одному из положений "открыто" или "закрыто", продуктивная зона подключается или отключается от колонны насосно-компрессорных труб 3. При опускании управляющего снаряда 6 вниз пружины 23 и 27 отжимают верхний конический барабан с пазами 28 и нижний конический барабан с пазами 24 относительно корпуса 16, верхние кулачки 29 и нижние кулачки 30 выходят из канавок поворотной перфорированной клапанной втулки 10 и асимметричной неподвижной втулки 8. Управляющий снаряд 6 беспрепятственно двигается вниз по колонне насосно-компрессорных труб 2. Последующее повторение операции приводит к изменению положения клапана на "закрыто" или "открыто" соответственно и, соответственно, подключению или отключению продуктивной зоны с колонной насосно-компрессорных труб 3.
Технический результат заключается в снижении затрат на эксплуатацию многопластовых скважин за счет раздельной эксплуатации пластов.