Устройство для формирования трещины гидроразрыва в интервале пласта

Устройство для формирования трещины гидроразрыва в интервале пласта
Полезная модель относится к области нефтяной и газовой промышленности, в частности к технике и технологии гидроразрыва пласта, и предназначена для формирования системы каналов в плоскости продуктивного пласта с целью инициирования трещины в заданном интервале пласта.
Известен гидроабразивный перфоратор, содержащий корпус, с насадками, в полости которого установлена дифференциальная втулка с осевым каналом и уплотнениями, выполняющая роль затвора, и шаровой клапан с седлом, выполненным на верхнем торце втулки (см. авторское свидетельство SU № 564409, Е21В 43/114, 1975).
К недостаткам известного устройства относятся ограничение по величине усилия подъема втулки в верхнее положение , которое определяется площадью кольцевого зазора, образованного между
МПК  Е21В 43/26
корпусом и втулкой, а также отсутствие возможности выхода жидкости из кольцевого зазора.
Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для создания трещины гидроразрыва в заданном интервале пласта, содержащее цилиндрический корпус с насадками и ограничительными упорами, в полости которого установлена втулка с хвостовиком и сквозным осевым каналом, выполняющая роль плунжера, и клапанный шар с седлом на верхнем торце втулки, причем корпус и втулка соединены между собой посредством щпоночного соединения (см. свидетельство RU на полезную модель №6836, Е21В 43/26, 1997).
Недостатком известного устройства является низкая надежность работы, обусловленная использованием щпоночного соединения для передачи крутящего момента при вращении колонны насосно-компрессорных труб, поскольку при увеличении крутящего момента, необходимого для обеспечения срыва пакера, подсоединяемого к хвостовику втулки, возможно разрушение упомянутого соединения.
Задачей полезной модели является повыщение надежности работы устройства в условиях создания оптимальных значений удара и крутящего момента, необходимых и достаточных для срыва пакера при вращении насосно-компрессорных труб.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для формирования трещины гидроразрыва в интервале пласта, содержащее цилиндрический корпус с радиальными насадками и ограничительным упором на внутренней поверхности, в полости которого установлен двухступенчатый плунжер со сквозным осевым каналом и уплотнительными элементами, и клапанный шар с
седлом, выполненным на торце верхней ступени плунжера, нижняя ступень которого образует хвостовик плунжера, согласно полезной модели, снабжено закрепленным на нижнем конце хвостовика плунжера переводником, а сопряженные между собой внутренняя поверхность нижней части корпуса под офаничительными упорами и внешняя поверхность хвостовика плунжера конгруэнтны и в сечении имеют вид многогранника.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где:
на фиг. 1 изображен общий вид устройства в рабочем положении при прорезании перфорационных каналов;
на фиг.2 показано сечение по АА;
на фиг.З представлен общий вид устройства в положении герметизации насадок для перфорации.
Устройство для формирования трещины гидроразрыва в интервале пласта содержит цилиндрический корпус 1 с насадками 2, армированными твердым сплавом для уменьшения износа, и ограничительным упором 3.
В полости корпуса 1 установлен двухступенчатый плунжер 4 со сквозным осевым каналом 5 и уплотнениями 6. На торце верхней ступени 7 плунжера 4 выполнено седло 8 под клапанный шар 9.
На нижнем конце хвостовика 10 плунжера 4 закреплен переводник 11, к которому крепится пакер (на чертеже не показан).
Внутренняя поверхность нижней части 12 корпуса 1 и внешняя поверхность хвостовика 10 имеют в сечении вид многогранника, например, шестигранника (фиг.2)
Такое выполнение упомянутых сопряженных поверхностей обеспечивает передачу крутящего момента через переводник 11 на пакер при вращении колонны насосно-компрессорных труб и
(}j(iOdif/9 9
свободное возвратно-поступательное перемещение плунжера 10 в полости корпуса 1.
На верхнем конце корпуса 1 выполнена резьба 13 для соединения его с колонной насосно-компрессорных труб.
Устройство для формирования трещин гидроразрыва в интервале пласта работает следующим образом.
Устройство спускают в скважину на насосно-компрессорных трубах, предварительно закрепив на переводнике И пакера. Клапанный щар 9 устанавливают в седло 8 плунжера 10. При опрессовке колонны насосно-компрессорных труб плунжер 10 находится в крайнем верхнем положении и герметично перекрывает насадки 2. Это достигается за счет предварительной посадки пакера над пластом посредством частичной разгрузки колонны насоснокомпрессорных труб на якоре пакера. Клапанный шар 9 выполняет назначение опрессовочного.
Для прорезания перфорационных каналов пакер срывают, спускают устройство в заданный интервал продуктивного пласта. При этом плунжер 10 опускается в крайнее нижнее положение, открывая насадки 2.
Срыв пакера обеспечивается за счет одновременного создания ударной нагрузки при осевом движении плунжера 10 и передачи крутящего момента.
Жидкость с абразивом (песком) под необходимым давлением поступает по насосно-компрессорным трубам в корпус 1 и прижимает клапанный шар 9 к седлу 8, перекрывая канал 5. Жидкость из корпуса 1 выходит через насадки 2 и вскрывает продуктивный пласт, после чего обратной промывкой извлекают клапанный шар 9. Приподнимают колонну насосно-компрессорных труб и повторно сажают пакер над пластом. При этом плунжер 10
перемещается в полости корпуса 1 в крайнее верхнее положение, до упора переводника 11 в нижний торец корпуса, перекрывая насадки 2 (фиг.2).
Выполнение сопряженных поверхностей корпуса 1 и хвостовика 10 с многогранным сечением обеспечивает передачу значительного по величине крутящего момента, необходимого для срыва пакера
Кроме того, такое конструктивное выполнение передачи крутящего момента обеспечивает возможность многократного использования устройства, повыщая, таким образом, ресурс его работы.
Предлагаемое устройство позволяет инициировать трещины гидроразрыва в заданном интервале пласта посредством создания в этом интервале каналов гидроабразивной перфорации, проводимой в едином технологическом цикле с гидроразрывом пласта.
5)dimQ