УСТРОЙСТВО ЗАКАНЧИВАНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СКВАЖИНЫ
HORIZONTAL WELL COMPLETION DEVICE

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к разработке и эксплуатации нефтяных пластов с зонами различной проницаемости, в том числе с помощью боковых и боковых горизонтальных стволов.
Известен способ разработки горизонтальной скважиной пласта с зонами различной проницаемости (патент RU №2485290, Е21В 43/14, опубл. 20.06.2013 г.), включающий бурение горизонтальной скважины и цементирование обсадной колонны до кровли пласта, определение в пласте зон с различной проницаемостью, спуск в скважину колонны труб с фильтрами, изготовленными с возможностью механического открытия и закрытия изнутри, и пакерами снаружи, установку пакеров с разобщением зон пласта с различной проницаемостью и фильтров в открытом стволе, определение продуктивности и обводненности зон последовательным открыванием и закрыванием фильтров, расположенных напротив соответствующих зон пласта, объединение в группы зон с близкой проницаемостью, эксплуатацию скважины поочередно из каждой группы, открывая соответствующие группе фильтры, при увеличении обводненности в одной из групп определение в ней зоны с наибольшей обводненностью последовательным закрыванием и открыванием соответствующих фильтров в группе, обработку зоны с наибольшей проницаемостью водоизолирующим составом или перекрытие соответствующего фильтра, вызов притока из зоны, обработанной водоизолирующим составом, после технологической выдержки, и дальнейшую эксплуатацию с зонами, имеющими близкую к обработанной зоне проницаемость.
Данный способ осуществляется устройством, включающим колонну труб с фильтрами, изготовленными с возможностью механического открытия и закрытия изнутри, и пакерами снаружи, причем пакеры устанавливают с возможностью разобщения фильтров в открытом стволе и зон пласта с различной проницаемостью.
Недостатками данного устройства являются:
- установка пакеров производится в открытом стволе, что не позволяет исключить перетоки скважинной жидкости между зонами с различной проницаемостью;
- возможность засорения и нарушения целостности фильтров в процессе спуска устройства в горизонтальном участке, так как отсутствует защита их снаружи.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для эксплуатации пласта с зонами различной проницаемости (патент на полезную модель (ПМ) RU №94628, Е21В 43/14, опубл. 27.05.2010 г.), включающее обсадную колонну с пакерами и клапанами, размещенными между пакерами и имеющими возможность управления с устья, каждый из которых выполнен в виде корпуса с проходными отверстиями и подвижной в осевом направлении втулкой, выполненной с возможностью открытия и закрытия отверстий в крайних положениях и оснащенных сужением, при этом оно имеет пластыри для изоляции зон с низкой проницаемостью, пакеры предусмотрены для установки в пределах пластырей, а снаружи клапанов размещены фильтры, причем для перемещения втулки вниз технологическая колонна оснащена толкателем, поджатым вниз пружиной, усилие которой превосходит усилие сдвига втулки, патрубком с кольцевым выступом, наружный диаметр, которого больше проходного диаметра соответствующего ему сужения втулки, но меньше аналогичных проходных диаметров сужений втулок, дальше расположенных от забоя скважины, а для перемещения втулки вверх технологическая колонна оснащена захватом, выполненным в виде корпуса с поджатыми наружу пружинами шариками, диаметр описанной окружности вокруг которых больше проходного диаметра соответствующего ему сужения втулки, но меньше аналогичных проходных диаметров сужений втулок, дальше расположенных от забоя скважины, а усилие пружин достаточно для сдвига соответствующей втулки шариками.
Недостатками данного устройства являются:
- установка пакеров производится в пределах пластырей, что приводит к дополнительным материальным и временным затратам, так как сначала необходимо последовательно установить несколько пластырей в горизонтальном стволе;
- возможность засорения и нарушения целостности фильтров в процессе спуска устройства в горизонтальном участке, так как отсутствует защита их снаружи.
Техническими задачами предлагаемого устройства являются исключение дополнительных операций по установке нескольких пластырей в горизонтальном стволе, что приводит к снижению материальных и временных затрат, а также исключение возможности засорения и нарушения целостности фильтров в процессе спуска устройства в горизонтальном участке скважины.
Технические задачи решаются устройством заканчивания горизонтальной скважины, включающим колонну труб, оснащенную фильтрами с возможностью открытия и закрытия изнутри и пакерами снаружи.
Новым является то, что пакеры выполнены в виде пластырей, установленных с учетом длины зон с соответствующей проницаемостью, один из концов которых жестко закреплен на колонне труб, а другой - выполнен с возможностью перемещения вдоль колонны труб и соединен с защитным перфорированным кожухом, установленным снаружи фильтра с перекрытием его отверстий и выполненным с возможностью совмещения отверстий фильтра и кожуха за счет смещения кожуха при выправлении пластырей под действием давления жидкости, создаваемого в колонне труб, причем пластыри выполнены с герметизацией снаружи, а изнутри с сообщением с колонной труб через обратный клапан, установленный на сообщающем отверстии, при этом нижний фильтр при спуске устройства остается открытым, а после закрепления в эксплуатационной колонне его закрывают и производят выправление и закрепление пластырей в скважине созданием давления жидкости, кроме этого, обратные клапаны выполнены с возможностью исключения выправления пластырей при спуске устройства с промывкой.
На фиг.1 показаны устройство заканчивания горизонтальной скважины и схема эксплуатации горизонтального ствола скважины с помощью данного устройства.
Устройство заканчивания горизонтальной скважины 1 (фиг.1, 2) включает колонну труб 2, оснащенную фильтрами 3, 4, изготовленными с возможностью открытия и закрытия изнутри, и пакерами, выполненными в виде пластырей 5, установленных на колонне труб 2 с учетом длины зон 6, 7 с соответствующей проницаемостью, один из концов 8 которых жестко закреплен на колонне труб 2, например, с помощью сварки, пайки и т.п., а другой конец 9 выполнен с возможностью перемещения вдоль колонны труб 2 и соединен с защитным перфорированным кожухом 10, установленным снаружи фильтра 3 с перекрытием его отверстий 11 и выполненным с возможностью совмещения отверстий 11 фильтра 3 с отверстиями 12 кожуха 10 за счет смещения последнего при выправлении пластырей 5 под действием давления жидкости, создаваемого в колонне труб 2. Пластыри 5 выполнены с герметизацией снаружи, например, с помощью уплотнительных колец, манжет и т.п. (не показаны), а изнутри с сообщением с колонной труб 2 через обратный клапан 13, например тарельчатый клапан, резиновые ниппели и т.д., установленный на сообщающем отверстии 14. Нижний фильтр 4 при спуске устройства 1 в горизонтальный участок 15 скважины остается открытым, а после закрепления его в эксплуатационной колонне 16 его закрывают и производят выправление и закрепление пластырей 5 в горизонтальном участке 15 созданием давления жидкости. Причем обратные клапаны 13 выполнены с возможностью исключения выправления пластырей 5 при спуске устройства в скважину с промывкой (по результатам стендовых испытаний обратные клапаны 13 подобраны таким образом, чтобы при промывке с расходом бурового насоса 5-7 л/с жидкость не попадала в пластыри 5, а при повышении расхода бурового насоса до 12-15 л/с, обратные клапаны 13 открываются и позволяют произвести выправление и закрепление пластырей 5 в горизонтальном участке 15). При этом обратные клапаны 13 предохраняют пластыри 5 от смятия под действием наружного давления горной породы и скважинной жидкости после их установки.
Устройство работает следующим образом.
После бурения скважины 17 производят ее крепление обсадной колонной 16 выше продуктивного пласта 18. Вскрытие пласта 18 производят бурением горизонтального участка 15. Затем геофизическими исследованиями выявляют зоны с низкой 6 и высокой 7 проницаемостью. Далее производят спуск в горизонтальный участок 15 устройства заканчивания горизонтальной скважины 1, включающего колонну труб 2, оснащенную пластырями 5 и фильтрами 3 с клапанами (например, см. патент ПМ RU №94628) для открытия и закрытия фильтров 3. С целью исключения возможности прихвата и недоспуска устройства до забоя скважины спуск его производят с промывкой с расходом бурового насоса не более 5-7 л/с через нижний фильтр 4, остающийся открытым. При этом за счет наличия обратных клапанов 13 на сообщающих отверстиях 14 пластырей 5 не происходит выправление последних, что позволяет произвести спуск устройства в горизонтальный участок 15, а фильтры 3 при спуске остаются закрытыми за счет перекрытия их отверстий 11 защитными перфорированными кожухами 10. После достижения устройством 1 проектной глубины его закрепляют в эксплуатационной колонне 16, например, с помощью пакера, продольно-гофрированной подвески и т.п. Затем закрывают нижний фильтр 4. В колонне труб 2 буровым насосом с расходом 12-15 л/с создают давление жидкости, обратные клапаны 13 открываются и пластыри 5, выправляясь, закрепляются в горизонтальном участке 15. Так как концы 8 жестко закреплены на колонне труб 2 пластырей 5, а концы 9 соединены с защитными кожухами 10 и не закреплены к колонне труб 2, при выправлении пластырей 5 они укорачиваются и при этом защитные кожухи 10 смещаются, их отверстия 12 совмещаются с отверстиями 11 фильтров 3, что позволяет производить эксплуатацию скважины.
Устройство заканчивания горизонтальной скважины позволяет устанавливать несколько пластырей в горизонтальном участке без дополнительных спуско-подъемных операций, а также защитить управляемые фильтры от загрязнения и нарушения их целостности при спуске устройства.