УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТКЛЮЧЕНИЯ ПЛАСТОВ ДРУГ ОТ ДРУГА В СКВАЖИНЕ

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно, к средствам защиты обсадных колонн от воздействия высокого давления, и найдет преимущественное применение при отключении негерметичных участков обсадной колонны, при отключении и повторном включении верхних и промежуточных заводненных пластов в скважинах с относительно небольшими глубинами.
Известно устройство (патент РФ №2161238, МПК Е 21 В 29/00, 2000 г.), содержащее верхний и нижний пакерующие элементы, соединенные между собой промежуточной трубой (трубами), опорные патрубки, уплотнительные кольца и срезные элементы.
Недостатки устройства:
- сложность монтажа, демонтажа и извлечения устройства из скважины;
- недостаточная надежность разобщения межтрубного пространства, обусловленная возможностью смещения устройства от ударов при спускоподъемных операциях;
- ограниченные возможности в применении.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для отключения пластов друг от друга в скважине (патент РФ №2236557, МПК 7 Е 21 В 33/12, 29/00, 2004 г.), спускаемое на подъемных трубах, содержащее верхний и нижний пакерующие элементы, каждый из которых включает корпус с кольцевым выступом на конце, эластичную манжету с утолщенной частью, расширяющий конус, соединенные между собой промежуточной трубой или трубами, опорные патрубки с внутренней цилиндрической выборкой, обратный клапан, уплотнительные кольца и срезные элементы.
Существенными недостатками устройства являются:
- во-первых, длина хвостовика зависит от расстояния между нижним пластом и забоем скважины, и чем больше это расстояние, то есть чем выше нижний пласт находится от забоя, тем длиннее хвостовик, а это требует большее количество труб, составляющих хвостовик, а значит увеличивается металлоемкость конструкции
- во-вторых, герметизация пакерующих элементов происходит за счет дорнирования их расширяющим конусом путем разгрузки на них подъемных труб, веса которых при малой глубине скважины может оказаться недостаточным, в связи с чем снижается качество герметизации отключаемого пласта или участка.
Задачей полезной модели является повышение качества герметизации отключаемого пласта и/или участка, а также снижение металлоемкости конструкции.
Указанная задача решается предлагаемым устройством для отключения пластов друг от друга в скважине, спускаемым на подъемных трубах, содержащим верхний и нижний пакерующие элементы, каждый из которых включает корпус, промежуточную трубу, срезной элемент.
Новым является то, что каждый из верхнего и нижнего пакерующих элементов выполнен в виде пары разнонаправленных самоуплотняющихся манжет, причем корпуса верхнего и нижнего пакерующего элемента соединены между собой промежуточной трубой регулируемой по длине, а сверху корпус верхнего пакерующего элемента снабжен отводом, соединенным с помощью срезного элемента с посадочным инструментом, выполненным в виде трубы с внутренним упором, которая жестко установлена на нижнем конце подъемных труб, при этом корпус нижнего пакерующего элемента между разнонаправленными самоуплотняющимися манжетами оснащен патрубком с фигурным пазом на наружной поверхности и конусной выборкой, примыкающей к патрубку, подвижную втулку, установленную на патрубке, с пальцем, взаимодействующим с фигурным пазом, и подпружиненным центратором, выполненным в виде верхних и нижних центрирующих элементов, снабженных соответствующими разнонаправленными шлипсами, взаимодействующими с конусной выборкой, выполненной в виде верхнего и нижнего конусов, причем сверху верхнего конуса и ниже нижнего конуса соответственно расположены разнонаправленные самоуплотняющиеся манжеты нижнего пакерующего элемента, при этом фигурный паз выполнен в виде двух коротких и одного длинного, установленного между короткими, продольными пазами, последовательно соединенными между собой фигурными пазами, один из которых соединяет низ первого из коротких пазов, являющегося транспортным, с серединой длинного продольного паза, являющегося рабочим, а другой - низ длинного паза с серединой другого короткого продольного паза, являющегося съемным и расположенного по длине в районе середины длинного паза.
На Фиг.1 изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе.
На Фиг.2 изображен фигурный паз в развернутом виде.
Устройство для отключения пластов друг от друга в скважине (см. фиг.1) содержит верхний 1 и нижний 2 пакерующие элементы, каждый из которых соответственно включает корпус 3 и 4, соединенные между собой посредством промежуточной трубы 5, регулируемой по длине. Каждый из верхнего 1 и нижнего 2 пакерующих элементов выполнен соответственно в виде пары 6, 7 и 8, 9 разнонаправленных самоуплотняющихся манжет.
Сверху корпус 3 верхнего пакерующего элемента 1 снабжен отводом 10, соединенным с помощью срезного элемента 11 с посадочным инструментом, выполненным в виде трубы 12 с внутренним упором 13, которая жестко установлена на нижнем конце подъемных труб (на Фиг.1и 2 не показано).
Корпус 4 нижнего пакерующего элемента 2 между разнонаправленными самоуплотняющимися манжетами 8 и 9 оснащен патрубком 14 с фигурным пазом 15 на наружной поверхности и конусной выборкой, примыкающей к патрубку 14 и выполненной в виде верхнего 16 и нижнего конусов 17. Корпус 4, патрубок 14 и примыкающая к ней конусная выборка выполнены в виде одной детали.
Сверху верхнего конуса 16 и ниже нижнего конуса 17 соответственно расположены соответственно разнонаправленные самоуплотняющаяся манжета 8 и 9 нижнего пакерующего элемента 2.
На патрубке 14 установлена подвижная втулка 18 с пальцем 19, взаимодействующим с фигурным пазом 15, и подпружиненным центратором, выполненным в виде верхних 20 и нижних 21 центрирующих элементов, снабженных соответствующими разнонаправленными шлипсами 22 и 23, взаимодействующие соответственно с верхним 16 и нижним 17 конусами конусной выборки.
Фигурный паз 4 (см. Фиг.2) может быть выполнен в виде двух коротких 24, 25 и одного длинного 26, установленного между короткими 24 и 25 продольными пазами, последовательно соединенными между собой фигурными проточками 27 и 28, одна из которых 27 соединяет низ первого из коротких пазов 24, являющегося транспортным с серединой длинного продольного паза 26, являющегося рабочим, а другая 28 - низ длинного паза 26 с серединой другого короткого продольного паза 25, являющегося съемным и расположенного по длине в районе середины длинного продольного паза 26.
Работает устройство следующим образом.
Устройство для отключения пластов в скважине на подъемных трубах в сборе с посадочным инструментом спускают в скважину с таким расчетом, чтобы нижний пакерующий элемент 2 (см. Фиг.1) находился выше продуктивного пласта (на Фиг.1 и 2 не показано), а например верхний обводнившийся пласт (на Фиг.1 и 2 не показано) располагался между верхним 1 и нижним 2 пакерующими элементами (см. фиг.1), в связи с чем предварительно на устье скважины (на Фиг.1 и 2 не показано) подбирают длину промежуточной трубы 5 в зависимости от высоты обводнившегося пласта.
В процессе спуска устройства в скважину палец 19 (см. Фиг.1) располагается в первом коротком продольном пазе 24 фигурного паза 15 (см. Фиг.2) - транспортное положение, не позволяя шлипсам 22 и 23 взаимодействовать с конусами 16 и 17 конусной
выборки, а центрирующие элементы 20 и 21 пружинного центратора, поджатые наружу взаимодействуют со стенками скважины (на Фиг.1 и 2 не показано). Во время спуска скважинная жидкость не раздувает самоуплотняющуюся манжету 9 нижнего пакерующего элемента 2, так как скважинная жидкость свободно перетекает снизу вверх через внутреннее пространство 29 устройства.
По достижении в скважине интервала установки спуск прекращают. Затем колонну подъемных труб вместе с посадочным инструментом и устройством приподнимают (см. Фиг.1) на длину, большую длины первого короткого продольного паза 24 (см. Фиг.2) и поворачивают по часовой стрелке на длину большую длины фигурной проточки 27. В результате палец 15 перемещается из первого короткого продольного паза 24 по фигурной проточке 27 в длинный продольный паз 26 - рабочее положение, так как центрирующие элементы 20 (см. Фиг.1) и 21, взаимодействуя со стенками скважины, удерживают подвижную втулку 18 с пальцем 19 на месте.
После чего колонну подъемных труб разгружают и посадочный инструмент вместе с устройством (см. Фиг.1) перемещаются вниз, при этом подвижная втулка 18, и находящиеся на ней детали остаются на месте. В результате верхние шлипсы 22, взаимодействуя с верхним конусом 16, прижимаются к стенкам скважины, фиксируя устройство относительно скважины, и при дальнейшей разгрузке колонны подъемных труб уже на устройство срезные элементы 11 разрушаются, освобождая устройство от посадочного инструмента, выполненного в виде трубы 12, которая своим внутренним упором 13 опирается на верхний торец отвода 10 устройства, о чем свидетельствует потеря веса подъемных труб на индикаторе веса, который установлен на устье скважины.
Далее колонну подъемных труб вместе с посадочным инструментом извлекают из скважины, после чего спускают на колонне подъемных труб погружной насос (на Фиг.1 и 2 не показан), или приподнимают, если колонна подъемных труб оборудована сразу погружным насосом. Затем запускают погружной насос, под действием которого очищается и эксплуатируется продуктивный пласт. При этом продукция пласта под действием погружного насоса и по колонне подъемных труб извлекается из скважины.
При необходимости извлечения устройства из скважины, в нее спускают колонну подъемных труб с труболовкой на нижнем конце, которой захватывают отвод 10 устройства. Затем колонну подъемных труб приподнимают с устройством на длину, большую длины длинного продольного паза 26 (см. Фиг.2) и поворачивают по часовой стрелке на длину большую длины фигурной проточки 28. После чего колонну подъемных труб с устройством опускают на длину, большую длины длинного продольного паза 26, а затем снова приподнимают. В результате палец 19 перемещается из длинного
продольного паза 26 по фигурной проточке 28 в другой короткий продольный паз 25 - положение для съема устройства, так как шлипсы 22 (см. Фиг.1) и 23 не могут взаимодействовать с соответствующими конусами 16 и 17.
Далее устройство извлекается из скважины.
Предлагаемое устройство для отключения пластов друг от друга в скважине позволяет качественно герметизировать участки скважины и/или отключать пласты на любой глубине, в том числе и малой, так как конструкция устройства исключает посадку пакерующих элементов дорнированием за счет веса подъемных труб, при этом устройство имеет низкую металлоемкость за счет исключения хвостовика из его конструкции.