УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРУЕМОЙ ЗАКАЧКИ ВОДЫ В ПЛАСТ
DEVICE FOR CONTROLLED INJECTION OF WATER INTO FORMATION

Предлагаемое изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для регулирования расхода закачиваемой воды в пласт при поддержании пластового давления.
Известен механически регулируемый штуцер [Патент РФ №2230885, МПК E21B 43/06, E21B 43/12, F16K 47/08, опубликован 20.06.2004], включающий корпус, цилиндр, выполненный перфорированным по всей длине, шток, размещенный в цилиндре с возможностью перекрытия части перфорационных отверстий и имеющий тарельчатый клапан для закрытия входного отверстия в корпусе, снабженном стопорными винтами для фиксации положения штока.
Предлагаемый штуцер выполняет регулирующую функцию расхода воды при закачке ее в пласт. Управление штуцером осуществляется оператором вручную с помощью перфорированного цилиндра и перекрывающего его отверстия штока. Однако он требует ручной переустановки стопорных винтов при смене режима закачки. Штуцер используется на поверхности и не предназначен для работы в скважине.
Известна установка для одновременно-раздельной эксплуатации скважины и скважинная камера для нее (прототип) [Патент РФ №2473791, МПК E21B 43/14, опубликован 20.06.2004], включающая скважинные камеры, выполненные виде полых тубусов со сквозными радиальными отверстиями, своими концами тубусы свинчены с насосно-компрессорными трубами (НКТ), внутри тубусов герметично установлены цилиндрические штуцеры со сквозными радиальными отверстиями против сквозных отверстий тубусов, вышерасположенный цилиндрический штуцер имеет больший диаметр по сравнению с нижерасположенным для сквозного прохождения последнего в случае замены его.
Регулирование расхода воды в скважине осуществляется сменой калиброванных штуцеров при одновременно-раздельной закачке воды в два пласта, разделенных пакером. Смена калиброванных штуцеров осуществляется также на поверхности с последующей доставкой их в каждый пласт. При этом для выбора режима закачки каждого пласта в отдельности требуются многократные спуско-подъемные операции.
Целью предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.
Эта цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве для регулируемой закачки воды в пласт цилиндрический штуцер выполнен в виде втулки с заданным рядом одинаковых щелевых штуцеров по ее периметру, выполненных с переменным поперечным сечением по длине щели, в нижнем торце штуцерная втулка выполнена в виде разрезной упругой цанги, лепестки которой оканчиваются треугольными выступами, входящими в зацепление с треугольными проточками в нижней части корпуса, между лепестками цанги на внешней стороне нижней части штуцерной втулки расположены срезные направляющие винты, входящие в продольные направляющие пазы в нижней части корпуса, в верхней части штуцерная втулка выполнена с седлом для ударного массивного груза и с треугольной проточкой для зацепления втулки ловителем, в нижней части корпуса установлена втулка с треугольными направляющими выступами по периметру ее торца и фиксирующими винтами, для замены штуцерной втулки с цангой предусмотрена сменная штуцерная втулка, выполненная в виде шлямбура с треугольными направляющими, обеспечивающими вместе с ответными треугольными направляющими выступами втулки точную посадку сменной штуцерной втулки против сквозных окон в корпусе.
На фиг. 1 показан разрез общего вида предлагаемого устройства для регулируемой закачки воды в пласт: 1 - корпус; 2 - штуцерная втулка; 3, 4 - резиновые уплотнения выходных отверстий в корпусе; 5 - щелевые штуцеры с переменным сечением; 6 - выходные отверстия в корпусе; 7 - лепестки цанги с треугольными зубчатыми выступами; 8 - ряд треугольных проточек в корпусе; 9 - продольные направляющие пазы в корпусе; 10 - ниппель; 11 - втулка с треугольными направляющими выступами; 12 - треугольные направляющие выступы; 13 - фиксирующие (стопорные) винты; 14 - массивный груз, гидро- или электроинструмент; 15 - трос (канат); 16 - треугольная проточка в штуцерной втулке; 17 - срезные направляющие винты.
На фиг. 2 показан поперечный разрез в увеличенном масштабе устройства в сечении А-А: 1 - корпус; 2 - штуцерная втулка; 5 - щелевые штуцеры; 6 - выходные отверстия в корпусе.
На фиг. 3 показан поперечный разрез в увеличенном масштабе устройства в сечении Б-Б: 1 - корпус; 2 - штуцерная втулка; 7 - лепестки цанги с треугольными зубчатыми выступами; 9 - продольные направляющие пазы в корпусе; 17 - срезные направляющие винты.
На фиг. 4 показан поперечный разрез фрагмента (вид сбоку) в увеличенном масштабе в сечении В-В: 1 - корпус; 2 - штуцерная втулка; 9 - продольные направляющие пазы; 17 - срезные направляющие винты.
На фиг. 5 показан разрез сменной штуцерной втулки: 2 - сменная штуцерная втулка; 5 - выбранные штуцеры; 6 - штриховые контуры выходных окон в корпусе (на фиг. 5 корпус не показан); 16 - треугольная проточка в штуцерной втулке; 18 - треугольные направляющие в сменной штуцерной втулке.
На фиг. 6 показан разрез устройства по линии Г-Г: 9 - продольные направляющие пазы в корпусе; 10 - ниппель; 11 - втулка с треугольными направляющими выступами; 12 - треугольные направляющие выступы; 13 - фиксирующие (стопорные) винты (показаны пунктиром как невидимые).
Предлагаемое устройство для регулируемой закачки воды в пласт (фиг. 1) включает корпус 1, в котором размещена штуцерная втулка 2 с рядом щелевых штуцеров 5, выполненных в ее теле по периметру на одинаковом расстоянии. Щелевые штуцеры 5 выполнены с переменным поперечным сечением по длине щели, имитируя против выходных окон 6 непрерывный ряд круглых отверстий (фиг. 1, 2) трапецеидальными. Область щелевых штуцеров 5 на штуцерной втулке 2 загерметизирована верхним 3 и нижним 4 резиновыми уплотнениями. Штуцерная втулка 2 оканчивается снизу разрезной цангой с лепестками 7, концы которых выполнены с треугольными выступами, входящими в зацепление с треугольными проточками 8 в корпусе 1. Упругая цанга выполнена с возможностью ступенчатого перемещения ее по проточкам 8 вниз или вверх из одной треугольной проточки в корпусе 1 в другую. Штуцерная втулка 2 в нижней ее части над цангой снабжена срезными направляющими винтами 17 (фиг. 1), перемещающимися по продольным направляющим пазам 9 (фиг. 1, 4) в корпусе 1. Направляющие пазы 9 в корпусе 1 расположены между лепестками 7 цанги. Штуцерная втулка 2 вместе с цангой перемещается ступенчато каждый раз на один зубец 8 в треугольных проточках корпуса 1 при очередном ударе массивного груза (гидро- или электроинструмента) 14 по штуцерной втулке 2. Перемещение штуцерной втулки 2 вниз ограничивается втулкой 11 с треугольными направляющими 12, выполненными по периметру ее торца и зафиксированную стопорными винтами 13 в ниппеле 10. Лепестками цанги 7 штуцерная втулка 2 упирается в торец втулки 11 между треугольными направляющими 12. Захват штуцерной втулки 2 с целью перевода ее в начальное верхнее положение осуществляется другим массивным грузом (ловильным инструментом, не показанном на фиг. 1) с помощью треугольной проточки 16. Для подъема на поверхность штуцерной втулки 2 срезаются срезные винты 17 и освобождаются из продольных направляющих пазов 9 (фиг. 4). Сменная штуцерная втулка (фиг. 5) спускается на тросе (канате) 15 или свободно сбрасывается в скважину. Достигнув своими треугольными направляющими 18, она входит в ответные треугольные направляющие 12, выполненные в торце втулки 11 (фиг. 6) по ее периметру.
Устройство для регулируемой закачки воды в пласт работает следующим образом.
Устройство с навинченным сверху пакером, а снизу заглушенной насосно-компрессорной трубой (на фиг. 1 не показана) спускается в скважину. При этом штуцерная втулка 2 зафиксирована в верхнем положении срезными направляющими винтами 17 в верхнем конце продольного направляющего паза 9 (фиг. 4). В этом положении штуцерная втулка 2 находится с минимальными штуцерами (щелями) против выходных отверстий 6 в корпусе 1. После чего производится закачка воды в пласт. Через лубрикатор спускается на тросе (канате) 15 массивный груз 14 (гидро- или электроинструмента), который садится своим конусом в седло штуцерной втулки 2 и своим весом перемещает ее во второе положение с увеличенными щелями 5 против выходных отверстий 6. Для дальнейшего увеличения расхода штуцерная втулка 2 ступенчато опускается еще ниже очередным ударом массивного груза 14 в ее седло. Перемещением щелей 5 с увеличивающейся шириной, вплоть до максимальной, выбирают оптимальный режим закачки воды в пласт по установившемуся насыщению пласта, т.е. по моменту прекращения роста расхода закачиваемой воды. Положение штуцерной втулки 2, соответствующее оптимальному режиму закачки, запоминают. Таким образом, с помощью предлагаемого устройства осуществляется выбор оптимального режима закачки воды в нижний пласт. Затем ударный груз 14 поднимают и спускают ловильный инструмент (на фиг. 1 не показан), которым поднимают штуцерную втулку 2 на поверхность, срезая направляющие срезные винты 17. После чего спускают или сбрасывают сменную штуцерную втулку 2 (фиг. 5) без щелей, для полного перекрытия закачки воды в нижний пласт.
Для установки второго устройства против верхнего пласта его снабжают вторым пакером и спускают в интервал пласта. При смежных пластах стыковку его производят непосредственную с первым устройством. Если второй пласт удален, то стыковку производят через промежуточные НКТ. Возможен спуск сразу двух пакеров и предлагаемых устройств. В отличие от первого второе устройство имеет больший диаметр на величину, необходимую для свободного прохождения нижней сменной штуцерной втулки без щелей через отверстие втулки с треугольными направляющими второго устройства. Затем спускается массивный груз 14 и вышеописанным способом осуществляется выбор оптимального режима закачки воды во второй вышележащий пласт. Выбранное положение штуцера также запоминается в случае его прохождения, а штуцерная втулка поднимается на поверхность. После чего сменная штуцерная втулка без щелей из первого устройства ловителем поднимается на поверхность и спускается или сбрасывается сменная штуцерная втулка в нижний пласт с запомненной для него при оптимальном режиме закачки щелью. Во второе устройство спускается сменная штуцерная втулка большего диаметра со щелью, запомненной для оптимального режима второго (верхнего) пласта. Закончив установку обоих сменных штуцерных втулок, начинают закачку воды в два пласта с суммарным расходом. Устройство может быть установлено и в следующие пласты аналогичным способом. Проходные отверстия в сменных штуцерных втулках позволяют осуществлять спуск геофизических приборов и другого оборудования через установленные в скважине предлагаемые устройства.
Технический эффект: Предлагаемое устройство повышает технологичность работ и сокращает количество спуско-подъемных операций при выборе оптимальных режимов закачки воды в пласты. При смене режимов закачки в пласты позволяет осуществлять контроль приемистости воды по пластам геофизическими методами.