ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ГАРИПОВА

Полезная модель относится к области добычи углеводородов, а именно, нефти, газа, конденсата и т.д. и может быть использована при эксплуатации скважинных установок с пакерами, а именно, при закачке рабочего агента или добычи пластового флюида, в нефтяных, газоконденсатных и газовых скважинах в том числе, с низким скважинным давлением, в скважинах с малыми диаметрами и при одновременно-раздельной эксплуатации нескольких пластов.
Известен Регулятор, содержащий гидравлический канал, один или несколько подвижных элементов, герметизирующие элементы, корпус, выполненный с одной или несколькими камерами, по меньшей мере, с одним перепускным отверстием и с впускным отверстием, при этом одно или несколько перепускных отверстий выполнены с возможностью гидравлического сообщения внутритрубного пространства с затрубным, подвижный элемент выполнен с возможностью перекрытия одного или нескольких перепускных отверстий и взаимодействующий с камерой, гидравлический канал гидравлически связан со впускным отверстием (Патент РФ №2415255, E21B 43/14, 34/06, оп. 27.03.2011 г.).
Недостатком вышеуказанного регулятора является ограничение в применении в скважинах с пониженным давлением, вследствие невозможности регулирования давления рабочего агента в гидравлическом канале ниже гидростатического, в том числе при давлении столба рабочего агента во впускном отверстии больше давления скважинной жидкости.
Известен Гидравлический регулятор, содержащий гидравлический канал, подвижный элемент, герметизирующие элементы, корпус, выполненный с камерой, по меньшей мере, с одним перепускным отверстием и с впускным отверстием, при этом герметизирующие элементы расположены внутри корпуса, подвижный элемент расположен внутри корпуса с возможностью перекрытия перепускных отверстий и с возможностью взаимодействия с камерой, перепускные отверстия выполнены с возможностью гидравлического сообщения внутритрубного пространства с затрубным, гидравлический канал герметично закреплен во впускном отверстии, выполненным с возможностью гидравлического сообщения с камерой (Патент РФ №2474673, E21B 34/10, оп. 10.02.2013 г., прототип)
Недостатком вышеуказанного гидравлического регулятора является ограничение применения в скважинах с малыми диаметрами, обусловленное большими габаритными размерами гидравлического регулятора с двухтрубным корпусом, в особенности это касается эксплуатационных колонн с диметрами 139, 114 и 100 мм и другие. Кроме того, перемещение подвижного элемента внутри корпуса сопряжено повышенным износом герметизирующих элементов вследствие большой площади взаимодействия трущихся поверхностей. Преждевременная потеря герметичности в наклонных и горизонтальных скважинах при расположении гидравлического регулятора на одном боку, что способствует максимальному износу герметизирующих элементов снизу и нарушению центровки подвижного элемента.
Предлагаемое техническое решение устраняют вышеперечисленные недостатки, повышает надежность работы устройства в скважинах с малыми диаметрами, с переменным или низким давлением скважинного флюида, в том числе и за счет изменения давления в буферной и внешней камерах, гидравлически изолированных друг от друга и от перепускных отверстий, при этом Гидравлическое устройство содержит гидравлический канал высокого давления, подвижный элемент, герметизирующие элементы и корпус, выполненный с камерой, с впускным отверстием, выполненным с возможностью гидравлического сообщения с камерой, и, по меньшей мере, с одним перепускным отверстием, выполненным с возможностью гидравлического сообщения внутритрубного пространства с затрубным пространством, при этом герметизирующие элементы расположены внутри корпуса, подвижный элемент расположен внутри корпуса с возможностью перекрытия перепускных отверстий и с возможностью взаимодействия с камерой, гидравлический канал высокого давления герметично закреплен во впускном отверстии, камера представляет собой, по меньшей мере, одну буферную камеру, устройство дополнительно снабжено, по меньшей мере, одной внешней камерой с функциями пружины, расположенной в корпусе с возможностью зарядки ее внутрискважинным флюидом и с возможностью ее сжатия или разжатия, при этом буферная камера расположена в корпусе с возможностью гидравлической изоляции от перепускного отверстия или отверстий и от внешней камеры или камер, герметизирующие элементы расположены между буферной и внешней камерами и между буферной камерой и перепускным отверстием или отверстиями, подвижный элемент, по меньшей мере, один, и расположен с возможностью герметичного возвратно-поступательного перемещения, и выполнен с разными размерами поперечных сечений, при этом размер поперечного сечения подвижного элемента со стороны перепускных отверстий или отверстия меньше, чем размер поперечного сечения подвижного элемента со стороны внешней камеры, корпус выполнен монолитным или сборным, оно снабжено дополнительным, по меньшей мере, одним пружинным элементом, расположенным во внешней камере и закрепленным в ней с возможностью взаимодействия с подвижным элементом, герметизирующий элемент представляет собой герметизирующую поверхность, герметизирующий уплотнитель в виде кольца или втулки, перепускные отверстия выполнены с разными размерами пропускных сечений, подвижный элемент выполнен сборным или монолитным, в виде штока переменного сечения или стержня переменного сечения, в виде цилиндра переменного сечения или поршня переменного сечения, оно дополнительно снабжено перепускной камерой, гидравлически связанной с перепускными отверстиями, оно дополнительно снабжено, по меньшей мере, одним соединительным элементом, перекрывающим элементом, расположенным на подвижном элементе в зоне перепускных отверстий и выполненным в виде шара или сферы, в виде конуса, в виде цилиндра, в виде резино-металлической насадки, штуцером, расположенным в перепускном отверстии, одним или несколькими контрольно-измерительными скважинными приборами.
На фиг. 1 изображено гидравлическое устройство, включающее корпус с буферной и с внешней камерами, корпус и внешняя камера выполнены раздельно, подвижный элемент с перекрывающим элементом; на фиг. 2 изображено гидравлическое устройство, включающее корпус с буферной и с внешней камерами, корпус и внешняя камера выполнены в виде монолитной муфты с резьбой, на фиг. 3 изображено гидравлическое устройство, включающее корпус с буферной и с двумя внешними камерами, при этом одна внешняя камера дополнительно снабжена пружинным элементом, корпус и внешние камеры выполнены в виде монолитной муфты с резьбой.
Гидравлическое устройство состоит из корпуса 1 с одной или несколькими внешними камерами 2 и с одной или несколькими буферными камерами 3, из одного или нескольких подвижных элементов 4, из гидравлического канала высокого давления 5 и герметизирующих элементов 6.
Корпус 1 выполнен с впускным отверстием 7 и с одним или несколькими перепускными отверстиями 8. Одна или несколько внешних камер 2 расположены в корпусе 1 с возможностью обеспечения функции пружины и с возможностью гидравлического сообщения с внутрискважинной жидкостью и зарядки ее внутрискважинным давлением.
Корпус 1 с одной или несколькими внешними камерами 2 с функцией пружины выполнены монолитно или составными, в случае составного выполнения части: корпус 1 и внешняя камера 2 или корпус 1 и внешние камеры 2 герметично соединены между собой посредством разъемного или неразъемного соединения. Разъемное соединение представляет собой, например, резьбовое соединение, неразъемное соединение представляет собой, например, соединение посредством пайки или сварки.
Корпус 1 выполнен, например, в виде муфты составной или монолитной.
Впускное отверстие 7 выполнено в корпусе 1 с возможностью гидравлического сообщения с одной или несколькими буферными камерами 3.
Одно или несколько перепускных отверстий 8 выполнены в корпусе 1 с возможностью гидравлического сообщения затрубного пространства с внутритрубным пространством и выполненными с заданными разными или одинаковыми размерами пропускных сечений. Размер пропускного сечения перепускного отверстия 8 задают в зависимости от условий регулирования объемом перетока жидкости или газа. Например, перепускное отверстие 8 выполнено штуцером.
Внешняя камера 2 с функцией пружины выполнена с возможностью гидравлического сообщения с внутрискважинным флюидом и представляет собой открытое пространство с возможностью сжатия пространства с уменьшением объема внешней камеры 2 при снижении внутрискважинного давления или разжатия пространства внешней камеры 2 с увеличением объема внешней камеры 2 при увеличении внутрискважинного давления.
Буферная камера или камеры 3 расположены в корпусе 1 между герметизирующими элементами 6.
Буферные камеры 3 расположены в корпусе 1 с возможностью гидравлического сообщения между собой и со впускным отверстием 7, при этом буферная камера 3 представляет собой пространство между герметизирующими элементами 6.
Герметизирующие элементы 6 и подвижный элемент или элементы 4 расположены в корпусе 1 с возможностью гидравлического разобщения - изоляции буферной камеры 3 от перепускного отверстия или отверстий 8 и от внешней камеры или камер 2.
Например, герметизирующие элементы 6 установлены на подвижном элементе 4 в зоне внешней камеры 2 между буферной 3 и внешней 2 камерами и в зоне перепускного отверстия 8 между буферной камерой 3 и перепускным отверстием 8, гидравлически изолируя буферную камеру 3 от перепускного отверстия 8 и от внешней камеры 2.
Одна или несколько буферных камер 3 посредством впускного отверстия 7 гидравлически сообщены с гидравлическим каналом высокого давления 5 с возможностью изменения давления в одной или нескольких буферных камер 3.
Один или несколько подвижных элементов 4 расположены в корпусе 1 с возможностью герметичного возвратно-поступательного перемещения в корпусе 1, закрывая или открывая, или частично закрывая или частично открывая перепускные отверстия или отверстие 8.
Подвижный элемент 4 выполнен составным или монолитным и с разными размерами поперечного сечения, например, в виде штока переменного сечения, стержня переменного сечения, цилиндра переменного сечения, поршня переменного сечения, при этом размер поперечного сечения подвижного элемента 4 со стороны перепускных отверстий или отверстия 8 меньше, чем размер поперечного сечения подвижного элемента 4 со стороны внешней камеры 2, что обеспечивает возвратно-поступательное перемещение подвижного элемента 4 в сторону его большего или меньшего размера поперечного сечения при изменении давления в буферной камере 3, то есть перемещение подвижного элемента 4 в сторону внешней камеры 2 или в сторону перепускных отверстий или отверстия 8.
Например, в зоне перепускного отверстия 8 размер поперечного сечения подвижного элемента 4 меньше, чем размер поперечного сечения подвижного элемента 4 в зоне внешней камеры.
Гидравлический канал высокого давления 5 герметично закреплен во впускном отверстии 7, например, посредством резьбового соединения, и гидравлически сообщен с ним.
Герметизирующий элемент 6 представляет собой, например, по меньшей мере, одну герметизирующую втулку, по меньшей мере, один герметизирующий уплотнитель в виде кольца, по меньшей мере, одну герметизирующую поверхность.
Например, герметизирующий уплотнитель 6 в виде кольца расположен на подвижном элементе 4 в зоне перепускных отверстий 8 и в зоне внешней камеры 2; герметизирующая поверхность 6 закреплена на подвижном элементе 4 в зоне перепускных отверстий 8 и в зоне внешней камеры 2; герметизирующая поверхность 6 закреплена на внутренней поверхности корпуса 1 в зоне перепускных отверстий 8 и в зоне внешней камеры 2.
Гидравлическое устройство дополнительно снабжено, по меньшей мере, одним пружинным элементом 9, по меньшей мере, одной перепускной камерой 10, по меньшей мере, одним соединительным элементом 11, одним или несколькими перекрывающими элементами 12, одним или несколькими штуцерами, одним или несколькими контрольно-измерительными скважинными приборами
Пружинный элемент 9 обеспечивает дополнительную пружинную функцию внешней камеры 2, расположен во внешней камере 2 и герметично закреплен на подвижном элементе 4 и во внешней камере 2 посредством разъемного или неразъемного соединения. Пружинный элемент 9 представляет собой, например, сильфонную камеру, пружину.
Перепускная камера 10 гидравлически связана с перепускными отверстиями или отверстием 8.
Соединительный элемент 11 герметично соединяет между собой, например, гидравлический канал высокого давления 5 и впускные отверстия 7 и представляет собой, например, втулку с герметизирующим элементом, муфту с герметизирующим элементом.
Перекрывающий элемент 12 закреплен на подвижном элементе 4 в зоне перепускных отверстий - со стороны перепускного отверстия 8 и выполнен, например, в виде шара или сферы, или конуса, или цилиндра, или в виде резино-металлической насадки.
Штуцер расположен в перепускном отверстии 8.
Контрольно-измерительный скважинный прибор служит для замера давлений зарядки во внешней камере 2, давлений в буферной 3 и перепускной 10 камер и давлений в скважине.
Устройство работает следующим образом.
В скважину спускают колонну труб НКТ с гидравлическим устройством, состоящим из одного или нескольких подвижных элементов 4, гидравлического канала высокого давления 5, герметизирующих элементов 6, из корпуса 1 с одной или несколькими буферными камерами 3, с одной или несколькими внешними камерами 2 с функцией пружины, с впускным отверстием 7 и с одним или несколькими перепускными отверстиями 8.
Внешнюю камеру или камеры 2 на момент начала работы гидравлического устройства сообщают с внутрискважинным флюидом, при спуске в скважину, и тем самым заряжают давлением равным внутрискважинному давлению флюида, при этом в статичном состоянии устройства давление в гидравлическом канале высокого давления 5 и, соответственно, в буферной камере 3, создают меньше давления внутрискважинного флюида, это условие, необходимое для работы устройства, выполняется если в гидравлическом канале высокого давления 5 рабочим агентом взят газ или внутрискважинное давление всегда выше статического давления рабочего агента в виде жидкости в гидравлическом канале высокого давления 5.
Буферную камеру или камеры 3 гидравлически изолируют от одного или нескольких перепускных отверстий 8 и от внешней камеры или камер 2 посредством герметизирующих элементов 6 и подвижного элемента или элементов 4. При этом подвижный элемент или элементы 4 располагают в буферной камере или камерах 3 и во внешней камере или камерах 2 с возможностью герметичного возвратно-поступательного перемещения в корпусе 1 в герметизирующих элементах 6 и/или с герметизирующими элементами 6, обеспечивая гидравлическую изоляцию разобщение буферной камеры или камер 3 от перепускного отверстия или отверстий 8 и от внешней камеры или камер 2.
Например, при наличии перепускной камеры 10 - подвижный элемент 4 располагают в перепускной камере 10, в буферной камере 3, во внешней камере 2 и в герметизирующих элементах 6 или с герметизирующими элементами 6, или в герметизирующем элементе или элементах 6 и с герметизирующим элементом или элементами 6 с возможностью герметичного его перемещения и обеспечения гидравлической изоляции буферной камеры 3 от перепускного отверстия или отверстий 8 и от внешней камеры или камерах 2.
С устья скважины в гидравлический канал высокого давления 5 подают рабочий агент с давлением, превышающим давление скважинного флюида во внешней камере или камерах 2, который поступает во впускное отверстие 7, а затем в буферную камеру или камеры 3. После чего осуществляют перемещение подвижного элемента или элементов 4 путем изменения давления в гидравлическом канале высокого давления 5 и, соответственно, изменения давления в буферной камере или камерах 3, повышая или понижая его относительно давления скважинного флюида во внешней камере или камерах 2.
Рабочий агент представляет собой жидкость или газ, например, гидравлическую жидкость, при этом, используя рабочий агент в виде жидкости необходимо создать статическое давление в гидравлическом канале высокого давления 5 выше внутрискважинного давления.
Превышение давления в буферной камере или камерах 3 над давлением во внешних камерах влечет за собой перемещение подвижного элемента или элементов 4 в сторону внешней камеры или камер 2, уменьшая пространство внешней камеры или камер 2 путем сжатия их пространства, закрывая или открывая перепускные отверстия или отверстие 8, частично закрывая или частично открывая их.
За счет периодической подачи в буферную камеру рабочего агента с давлением выше давления скважинного флюида для передавливания давления скважинного флюида внутри внешней камере и затем стравливания давления ниже давления внешней камеры осуществляют перемещение подвижного элемента или элементов 4.
Перемещение подвижного элемента или элементов 4 осуществляют возвратно-поступательно и герметично.
Возвратно-поступательное перемещение подвижного элемента или элементов 4 осуществляют посредством сжатия или разжатия пространства внешней камеры 2, изменяя давления в буферной камере 3, повышая или понижая его относительно давления зарядки во внешней камере или камерах 2.
Герметичное перемещение подвижного элемента 4 осуществляют в герметизирующем элементе 6 и с герметизирующим элементом 6, в герметизирующих элементах 6 или с герметизирующими элементами 6.
В процессе герметичного возвратно-поступательного перемещения подвижного элемента 4 открывают или закрывают одно или несколько перепускных отверстий 8.
В процессе герметичного возвратно-поступательного перемещения подвижных элементов 4 открывают и/или закрывают одно или несколько перепускных отверстий 8.
После открытия или закрытия одного или нескольких перепускных отверстий 8, подвижный элемент или элементы 4 удерживают в заданном положении заданный период времени, например, удерживая заданное давление в гидравлическом канале высокого давления 5 или внутри буферной камеры 3.
При открытых перепускных отверстиях или отверстии 8 осуществляют перепуск скважинной жидкости из затрубного пространства скважины во внутритрубное пространство или обратно, регулируя, тем самым переток скважинного флюида.
Например, регулирование перепуском флюида через перепускные отверстия 8 осуществляют также путем задания определенного давления в гидравлическом канале высокого давления 5 и, соответственно, буферной камере 3. При превышении внутрискважинного давления, соответственно, давления во внешней камере 2, при закачке в пласт над давлением в буферной камере 3, то подвижный элемент 4 смещается, перекрывая перепускное отверстие 8, и закачка прекращается. При эксплуатации залежи в процессе отбора пластового флюида добывающими скважинами давление в пласте и, соответственно, во внешней камере 2 начнет понижаться и при снижении ниже чем давление в буферной камере 3, подвижный элемент переместится в положение «открыто» и начнется закачка агента в пласт через перепускные отверстия 8. При более точной тонкой настройке на основе данных глубинных манометров и установке заданного давления в буферной камере 3, можно четко регламентировать работу скважины. Регулятор будет настроен на определенный режим закачки для поддержания планируемого пластового давления в автоматическом режиме, т.е. режим открытия или закрытия перепускных отверстий 8 и, соответственно, режим поддержания пластового давления на запланированном уровне будет осуществляться уже без участия человека. При повышении давления в залежи подвижный элемент 4 переместится в положение «закрыто» или «частично закрыто», при понижении внутрискважинного давления подвижный элемент 4 переместится в положение «открыто».
Регулирование давления в буферной камере 3 путем изменения давления относительно давления скважинного флюида во внешней камере 2, позволяет перемещать подвижный элемент 4 из исходного состояния в заданное положение и удерживать его в этом состоянии.
В зависимости от поставленной задачи гидравлическое устройство настраивают на определенный заданный режим работы в скважине, например, режим выравнивания давления затрубного пространства скважины с давлением внутритрубным.
При наличии нескольких подвижных элементов 4 их перемещение осуществляют одновременно или поочередно.
Например, при установке в гидравлическом устройстве двух подвижных элементов 4 в противофазе, первый подвижный элемент 4 открывает перепускные отверстия 8 с размером пропускного сечения соответствующего первому подвижному элементу 4, а второй подвижный элемент 4 закрывает перепускные отверстия 8 с размером пропускного сечения соответствующего второму подвижному элементу 4, при этом оба подвижных элемента 4, перемещаясь одновременно, открывают и закрывают каждый свои перепускные отверстия 8, осуществляя перепуск и закрытие перепуска скважинной жидкости при добыче из затрубного пространства скважины во внутритрубное пространство или при закачке из трубного пространства скважины в затрубное пространство.
Таким образом, одновременное или поочередное, например, перекрывание, заданных перепускных отверстий 8 обеспечивают разным давлением зарядки внешних камер 2, сообщающимися с разными изолированными друг от друга пластами и/или разным размером пропускного сечения перепускных отверстий 8, и/или выполнением подвижных элементов 4 с разным размером поперечных сечений в зоне перепускных отверстий 8 и в зоне внешних камер 2.
В исходном транспортном состоянии режим «закрыто» или «открыто» давление зарядки скважинным флюидом внешней камеры 2 с функциями пружины всегда выше давления столба рабочего агента, заполняющего гидравлический канал высокого давления 5. При этом рабочий агент используют только для зарядки буферной камеры 3, а для зарядки внешней камеры 2 используют скважинный флюид с внутрискважинным давлением для исключения смешения буферной камеры и внешней камеры для во избежания путаницы.
Давление рабочего агента в буферной камере 3 в зависимости от поставленной задачи периодически изменяют, а именно, создают выше или ниже, чем давление скважинного флюида во внешней камере или камерах 2, обеспечивая тем самым возвратно-поступательное перемещение подвижного элемента или элементов 4. Чем выше давление скважинного флюида во внешней камере 2, тем выше давление создают в буферной камере 3 для обеспечения перемещения подвижного элемента 4.
Предлагаемое гидравлическое устройство также используют при одновременной или раздельной добычи или закачки для чего в скважине устанавливают дополнительное оборудование, которое герметично отсекает и изолирует друг от друга пласт или пласты, например, пакер или пакера, и затем осуществляют работу гидравлического устройства, перепуская скважинный флюид через перепускные отверстия или отверстие 8 с одним или несколькими подвижными элементами 4, с одной или несколькими буферными камерами 3 и одной или несколькими внешними камерами 2.
Для чего изменяют давление рабочего агента в гидравлическом канале высокого давления 5 и, соответственно, изменяют давление рабочего агента в буферной камере или камерах 3 посредством нагнетания рабочего агента с заданным давлением из гидравлического канала высокого давления 5 через впускное отверстие 7 в буферную камеру 3, перемещая подвижный элемент или элементы 4, при этом перемещая подвижные элементы 4 одновременно или раздельно.
При превышении давления в буферной камере 3 над давлением во внешней камере 2 происходит перемещение подвижного элемента 4 в сторону внешней камеры 2 и сжатие ее, а при снижении давления в буферной камере 3 происходит разжатие внешней камеры 2 и возвратное перемещение подвижного элемента 4 в исходное положение, то есть в сторону перепускных отверстий или отверстия 8.
Пример 1. На устье перед монтажем и спуском в скважину в корпусе 1 располагают буферную камеру 3, гидравлически изолируют от внешней камеры 2 и гидравлически изолируют от перепускных отверстий 8.
Давление в буферной камере 3 задают исходя из планируемого открытия или закрытия перепускных отверстий 8 и объема перетока скважинной жидкости или газа через перепускные отверстия 8. Внешняя камера 2 и корпус 1 выполнены составными и герметично соединены между собой для удобства обслуживания и установлены на внешней стороне НКТ. (Фиг. 1).
Спускают в скважину НКТ с двумя пакерами и гидравлическим устройством, состоящим из гидравлического канала высокого давления 5, из подвижного элемента 4, выполненного составным с расширенной частью в виде поршня и с дополнительным перекрывающим элементом в виде шара, из корпуса 1 с внешней камерой 2, с впускным 7 и перепускными отверстиями 8 и с буферной камерой 3.
Внешнюю камеру 2 по мере спуска в скважину заряжают скважинным флюидом и повышение внутрискважинного давления соответственно повышает давление во внешней камере, таким образом заряжают внешнюю камеру 2. Гидравлическое устройство находится в состоянии «открыто» и внутритрубное пространство с затрубным пространством сообщаются через перепускные отверстия 8.
По гидравлическому каналу высокого давления 5 во впускное отверстие 7 и в буферную камеру 3 подают гидравлическую жидкость с давлением, превышающим давление скважинного флюида, расположенного во внешней камере 2.
Поскольку подвижный элемент 4 со стороны внешней камеры 2 имеет поперечное сечение больше, чем со стороны перепускных отверстий 8, то гидравлическая жидкость с повышенным давлением из буферной камеры 3 воздействует на расширенный участок подвижного элемента 4, поступательно перемещая его в сторону внешней камеры 2. При этом перекрывающий элемент 14 подвижного элемента 4 закрывает перепускное отверстие 8 и гидравлическое устройство переходит в состояние «закрыто».
После закрытия перепускных отверстий 8, подвижный элемент 4 удерживают в заданном положении заданный период времени, например, удерживая заданное пластовое давление.
Затем осуществляют процесс открытия перепускных отверстий 8, для чего подвижный элемент 4 возвратно-поступательно перемещают в сторону перепускных отверстий 8, понижая давление гидравлической жидкости в гидравлическом канале высокого давления 5 и, соответственно, в буферной камере 3.
Открыв перепускные отверстия 8, подвижный элемент 4 удерживают в этом положении заданный период времени, осуществляя перепуск скважинной жидкости из затрубного пространства скважины во внутритрубное пространство через перепускные отверстия 8 или обратно, регулируя, тем самым переток скважинного флюида.
Повторяя периодически превышение или снижение давления в буферной камере 3 выше и ниже давления во внешней камере 2, осуществляют возвратно-поступательное перемещение подвижного элемента 4 и, соответственно, открытие или закрытие, частичное открытие или частичное закрытие перепускных отверстий 8.
Пример 2. На устье перед монтажем и спуском в скважину в корпусе 1 располагают буферную камеру 3, гидравлически изолируют от внешней камеры 2 и гидравлически изолируют от перепускных отверстий 8.
Давление в буферной камере 3 задают исходя из планируемого открытия или закрытия перепускных отверстий 8 и объема перетока скважинной жидкости или газа через перепускные отверстия 8. Внешняя камера 2 и корпус 1 выполнены монолитно и установлены на внешней стороне НКТ. (Фиг. 2).
Спускают в скважину НКТ с двумя пакерами и гидравлическим устройством, состоящим из гидравлического канала высокого давления 5, из подвижного элемента 4, выполненного составным с расширенной частью в виде поршня, из корпуса 1 с внешней камерой 2, с впускным 7 и перепускными отверстиями 8 и с буферной камерой 3.
Внешнюю камеру 2 по мере спуска в скважину заряжают скважинным флюидом и повышение внутрискважинного давления соответственно повышает давление во внешней камере, таким образом заряжают внешнюю камеру 2. Гидравлическое устройство находится в состоянии «открыто» и внутритрубное пространство с затрубным пространством сообщаются через перепускные отверстия 8.
По гидравлическому каналу высокого давления 5 во впускное отверстие 7 и в буферную камеру 3 подают гидравлическую жидкость с давлением, превышающим давление скважинного флюида, расположенного во внешней камере 2.
Поскольку подвижный элемент 4 со стороны внешней камеры 2 имеет поперечное сечение больше, чем со стороны перепускных отверстий 8, то гидравлическая жидкость с повышенным давлением из буферной камеры 3 воздействует на расширенный участок подвижного элемента 4, поступательно перемещая его от перепускных отверстий 8 в сторону внешней камеры 2, открывая при этом перепускные отверстия 8 и гидравлическое устройство переходит в состояние «открыто».
После открытия перепускных отверстий 8, подвижный элемент 4 удерживают в заданном положении заданный период времени, осуществляя перепуск скважинной жидкости из затрубного пространства скважины во внутритрубное пространство через перепускные отверстия 8 или обратно, регулируя, тем самым переток скважинного флюида
Затем осуществляют процесс закрытия перепускных отверстий 8, для чего подвижный элемент 4 возвратно-поступательно перемещают в сторону перепускных отверстий 8, понижая давление гидравлической жидкости в гидравлическом канале высокого давления 5 и, соответственно, в буферной камере 3.
Закрыв перепускные отверстия 8, подвижный элемент 4 удерживают в этом положении заданный период времени.
Повторяя периодически превышение или снижение давления в буферной камере 3 выше и ниже давления во внешней камере 2, осуществляют возвратно-поступательное перемещение подвижного элемента 4 и, соответственно, открытие или закрытие, частичное открытие или частичное закрытие перепускных отверстий 8.
Пример 3. На устье перед монтажем и спуском в скважину гидравлического устройства в корпусе 1 располагают две перепускные камеры 10, две буферные камеры 3, два подвижных элемента 4, две внешних камеры 2 и гидравлически изолируют буферные камеры 3 от перепускных отверстий 8 и внешних камер 2 посредством герметизирующих элементов 6 и подвижных элементов 4. Внешние камеры 2 до спуска в скважину не заряжены и одна из внешних камер 2 дополнительно снабжена пружинным элементом 9. (Фиг. 3).
Внешняя камера 2 и корпус 1 выполнены в виде монолитной муфты.
Спускают в скважину НКТ с одним пакером и гидравлическим устройством, состоящим из гидравлического канала высокого давления 5, с двумя подвижными элементами 4 с расширенной частью в виде цилиндрического поршня, из корпуса 1 с впускным 7 и перепускными отверстиями 8, с двумя буферными камерами 3, гидравлически соединенными между собой и со впускным отверстием 7, с двумя внешними камерами 2, в открытом исполнении для гидравлического сообщения с внутрискважинным флюидом.
Давление в буферных камерах 3 изменяют с устья путем подачи гидравлической жидкости с заданным давлением по гидравлическому каналу высокого давления 5 исходя из возможности перемещения каждого подвижного элемента 4. Задавая давление в каждой буферной камере 3 выше давления скважинного флюида, перемещают подвижный элемент 4, соответствующий своему давлению, в сторону перепускных отверстий 8, закрывая их 8.
Создавая в буферных камерах 3 давление, превышающее давление скважинного флюида во внешних камерах 2, перемещают подвижные элементы 4, соответствующие своему давлению перемещения, точнее перепаду давления перемещения, в сторону соответствующей внешней камеры 2, открывая перепускные отверстия 8.
Поскольку подвижный элемент 4 во внешней камере 2 имеет размер поперечного сечения больше, чем со стороны перепускных отверстий 8, то повышенное давление в соответствующей буферной камере 3 воздействует на расширенный участок соответствующего подвижного элемента 4, перемещая его в сторону соответствующей внешней камеры 2 с открытием соответствующих перепускных отверстий 8.
Открыв перепускные отверстия 8, подвижные элементы 4 удерживают в этом положении заданный период времени, осуществляя перепуск скважинной жидкости из затрубного пространства скважины во внутритрубное пространство через перепускные отверстия 8.
Скважинный флюид во внешних камерах 2 выполняет функцию пружины, которая обеспечивает возврат подвижных элементов 4 в исходное транспортное положение «закрыто» при снижении давления в гидравлическом канале высокого давления 5 и, соответственно, при снижении давления в буферной камере 3, закрывая соответствующие перепускные отверстия 8.
При этом дополнительный пружинный элемент 9 в одной из внешних камер 2 обеспечивает дополнительный пружинный эффект с заданной дискретностью. Например, несколько пружинных элементов 9 с заданной упругостью способствуют дискретизации перемещения подвижного элемента 4, что повышает детальность и точность в регулировании перемещении подвижного элемента 4.
После закрытия перепускных отверстий 8, подвижные элементы 4 удерживают в заданном положении заданный период времени, например, удерживая заданное давление в буферной камере 3.
Предлагаемое техническое решение позволяет повысить надежность работы и, соответственно, эффективность эксплуатации, в т.ч. скважин с переменными давлениями, меняющимися во время их эксплуатации, и низким скважинным давлением, и расширяет возможности применения в скважинах с малыми диаметрами, а также минимизировать количество гидравлических каналов высокого давления в скважинах с одновременно-раздельной эксплуатацией нескольких пластов, необходимых для дистанционного регулирования перепуска жидкости или газа из затрубного пространства скважины во внутритрубное пространство или наоборот в зависимости от назначения скважины.
Кроме того, предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить одновременное или поочередное открытие перепускных отверстий, последовательно и выборочно-позиционно открывая их, в том числе дистанционно, изменяя давление в гидравлическом канале высокого давления и, соответственно, изменяя давление буферной камере, а также обеспечить экономическую эффективность и при добыче углеводородного флюида и при поддержании пластового давления.
Предлагаемое техническое решение также позволяет настроить регулирующее устройство на автоматическое перекрытие и частично или полное открытие перепускных отверстий в зависимости от изменения внутрискважинного давления в процессе разработки пластов и поддержания пластового давления.