МУФТА ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА С РАСТВОРИМЫМ СЕДЛОМ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к оснастке обсадных колонн. Муфта (муфты) ГРП (гидроразрыва пласта) с растворимым седлом входят в состав колонны подвесного оборудования (хвостовика) и могут быть использованы при строительстве скважин для добычи нефти. Седло муфты предназначено для обеспечения посадки шара при проведении работ по гидроразрыву нефтеносного пласта и обеспечивает выполнение муфтой ГРП функции сообщения внутриколонного пространства и заколонного пространства при создании во внутренней полости требуемого давления. Активация муфты происходит при посадке шара в процессе проведения работ по ГРП во время прокачивания жидкости для гидроразрыва. После выполнения операции ГРП седло муфты удаляется в результате коррозии и растворения в скважинной среде.
Известен способ контролируемой коррозии изделия в открытом стволе скважины (патент US 20130032357 А1 МПК C25F 3/02, C25F 7/00, Е21В 23/00 опубликовано 7.02.2013 г.), согласно патенту посадочное седло под шар для проведения гидроразрыва пласта может быть сформировано из элементов, один из которых корродирует в скважинной среде и удаляется из скважины путем растворения в результате электрохимической коррозии. Первый элемент седла выполнен из материала, имеющего высокую гальваническую активность, например из магниевого сплава и являющийся анодом, второй элемент выполнен из коррозионно-стойкого материала с низкой гальванической активностью, например из стали или сплава, содержащего Cu, Со, Fe, Ni являющийся катодом. При выполнении скважинной операции и контактировании двух элементов в скважинной среде, представляющей собой пластовую воду с растворенными солями NaCl, KCl и являющейся электролитом, создается электрохимический потенциал между материалами и возникает электрохимическая коррозия, в результате которой растворяется первый элемент седла. Недостатками данного способа контролируемой коррозии посадочного седла являются обеспечение гарантированного контакта между элементами седла в присутствии скважинной среды для возникновения электрохимической коррозии, что сопряжено с вероятностью отсутствия контакта от сильного загрязнения поверхности и частичное удаление элементов седла, что предполагает последующие работы по физическому (механическому) удалению оставшихся элементов.
Известен способ удаления корродирующего изделия из скважинной среды (патент US 20120318513 А1 МПК Е21В 37/06, B05D 1/18, C25D 3/00, Е21В 33/12 опубликовано 20.12.2012 г.), заключающийся в том, что посадочное седло под шар для проведения ГРП выполнено из двух материалов один из которых корродирует и растворяется в скважинной среде после разрушения материала применяемого в качестве поверхностного защитного слоя. В рассматриваемом способе посадочное седло под шар состоит из двух материалов, первый материал является коррозионно-активным и выполнен как сердечник седла, второй материал является устойчивым к коррозии и служит защитным покрытием для первого материала. При проведении операции гидроразрыва пласта второй материал являющийся защитным покрытием истирается от воздействия пропанта, воздействия специальным инструментом либо от химического травления, либо при сочетании указанных воздействий, после чего происходит посадка шара активация устройства и растворение первого материала. Недостатком данного способа удаления изделия из скважинной среды является дополнительное воздействие на седло механическим либо химическим способом для удаления защитного слоя материала, что предполагает невозможность контроля равномерности удаления защитного слоя в зоне посадки шара и дополнительные временные и экономические затраты.
Известна разрывная муфта и положительная индикация открытия муфты для гидроразрыва (патент RU 2611083 С2 МПК Е21В 34/06, Е21В 43/26 опубликовано 21.02.2017 г.), состоящая из верхней части, корпуса с выпускными отверстиями с установленной в нем перемещаемой втулкой с седлом под шар, нижней части и разрывного пояса закрывающего выпускные отверстия в корпусе, предназначенного для защиты от загрязнения. Муфта спускается в скважину в составе компоновки, при этом перемещаемая втулка с седлом находится в положении закрывающем выпускные отверстия в корпусе, затем сбрасывается и прокачивается шар до установки в седло, при дальнейшем повышении давления срезается удерживающее устройство и втулка с седлом перемещается, открывая отверстия в корпусе муфты и разрушая разрывной пояс, далее осуществляется прокачка пропанта и гидроразрыв пласта. После выполнения операции гидроразрыва пласта скважина промывается, затем осуществляется фрезерование для разбуривания седла и шара. Седло может быть изготовлено из чугуна, чтобы облегчить фрезерование и шар может быть изготовлен из алюминиевого сплава или композита.
Недостатком данной муфты является необходимость выполнения операции по фрезерованию седла для разбуривания, что приводит к экономическим и временным затратам.
Задачей полезной модели является обеспечение проведения операции гидроразрыва пласта и снижение временных и экономических ресурсов на механическое удаление седел муфт ГРП после проведения операции гидроразрыва пласта, путем растворения посадочного седла муфты в скважинной среде.
Заявленная полезная модель дает технический результат, который выражается в растворении элементов седла муфты ГРП в течение определенного интервала времени, после проведения операции по гидроразрыву пласта без дополнительных операций по воздействию на элементы седла - такие как механическое, химическое либо иное воздействие не связанное с активацией муфты ГРП, и обеспечении внутреннего проходного диаметра в «хвостовике» для дальнейшей эксплуатации. При этом растворение седла осуществляется в естественной скважинной среде и пластовой воде различной плотности и температуры.
Предложенное устройство обладает новизной и промышленной применимостью. Устройств с заявленной совокупностью отличительных признаков в патентной и научно-технической литературе не выявлено. Это определяет соответствие полезной модели критерию «новизна». Промышленная применимость подтверждается проведенными заводскими и натурными испытаниями на объектах нефтегазодобывающей промышленности.
Сущность и принцип действия предложенной полезной модели представлен на рисунках и заключается в том, что муфта ГРП с растворимым седлом, изображенная на фиг. 1, состоящая из переводника верхнего 6, переводника нижнего 7, закрывающего поршня 8, открывающего поршня 4 с седлом, представляющим собой сборку из трех деталей, выполненных из коррозионно активных материалов с разной скоростью коррозии, с винтами срезными 9, установленными в корпусе муфты 5 с окнами 10. Седло муфты представленное на фиг. 2 состоит из первой детали 1, выполненной из материала с высокой скоростью коррозии (от 0,22 мм/час до 1,22 мм/час в коррозионной среде являющейся водными растворами KCl, NaCl с концентрацией от 10 г/л до 80 г/л), второй 2 и третьей 3 деталей выполненных из материала с низкой скоростью коррозии (от 0,0014 мм/час до 0,0035 мм/час в коррозионной среде являющейся водными растворами KCl, NaCl с концентрацией от 30 г/л до 152 г/л). Коррозионная среда в рассматриваемом варианте исполнения представлена минерализованной пластовой водой и нефтью с присутствующими в их составе растворами солей KCl, NaCl. Первая деталь 1, выполненная из материала с более высокой скоростью коррозии, является основой седла и обладает прочностью, позволяющей выдерживать давление после посадки шара, и закрыта от внешней коррозионной среды деталью 2 и деталью 3, а герметичность обеспечивается уплотнительными кольцами 10 и 11 для предотвращения преждевременной коррозии и растворения. Детали 2 и 3 выполнены из материала с более низкой скоростью коррозии и обеспечивают сохранение размеров посадочного места под шар в течение определенного времени нахождения в скважине до проведения операции гидроразрыва пласта. После посадки шара 14 в седло, как показано на фиг. 2, и повышения давления, происходит срез винтов 9 и активация муфты, при этом открывающий поршень 4 смещается и открывает окна 10 в корпусе муфты 5 как показано на фиг. 3, для проведения гидроразрыва пласта, стопорное кольцо 11 не допускает обратного перемещения поршня. Шар 14 выполнен из растворимого в скважинной среде материала. После завершения операции гидроразрыва пласта детали 2 и 3, а также шар 14, корродируют и растворяются в течение определенного времени, обеспечивая затем доступ коррозионной среды к первой детали 1, вступающей в реакцию с коррозионной средой и растворяющейся за короткий промежуток времени, обеспечивая максимальный проходной внутренний диаметр в открывающем поршне для прохождения оборудования при проведении необходимых работ. Таким образом путем сложения скоростей растворения разных материалов обеспечивается общая скорость растворения и удаление изделия из скважины без необходимости фрезерования. При необходимости окна в корпусе 5 могут быть закрыты закрывающим поршнем 8 с помощью специального инструмента.