УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОЙ ИЗОЛЯЦИИ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА ПРИ ЦЕМЕНТИРОВАНИИ ОБСАДНЫХ КОЛОНН
DEVICE FOR SELECTIVE SEALING OF PRODUCTIVE FORMATION AT CASING CEMENTING

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при цементировании эксплуатационных обсадных колонн (ОК) в нефтяных и газовых скважинах.
Известно устройство для селективной изоляции продуктивного пласта при цементировании эксплуатационной колонны, содержащее пакерующие элементы выше и ниже продуктивного пласта и состоящее из двух концентрично установленных труб, обводного канала для прохождения цементного раствора, минуя продуктивный пласт. Устройство устанавливается на колонне обсадных труб (пат. №2135740, приор. 18.11.1997, опубл. 27.08.1999 г.).
Известным средством достигается повышение надежности изоляции продуктивного пласта от действия цементного раствора.
Недостаток известного устройства заключается в том, что оно не предназначено для регулированного отбора пластового флюида из изолированного продуктивного пласта после завершения цементирования.
Известно устройство для заканчивания скважин, обеспечивающее исключение водоперетока между водоносным и нефтяным пластами при цементировании ОК, а также позволяющее после окончания цементирования отбирать пластовый флюид из незацементированного пласта (пат. РФ №2091564, E21B 33/14, приор. 18.04.1994 г., публ. 27.09.1997 г.).
Устройство включает корпус с пакерующими узлами по концам, привод раскрытия пакеров и каналы для прохождения раствора. Эти каналы выполнены в виде продольных труб (швеллеров). Они прилегают к корпусу и расположены по окружности через 90 град. Между трубами выполнены перфорационные отверстия, расположенные также через 90 град. Они закрыты кислоторастворимыми заглушками, которые после цементирования растворяются, обеспечивая сообщение с пластом.
Недостаток известного средства заключается в том, что в случае обводненности добываемой продукции, для перекрытия указанных перфорационных отверстий необходимо в скважину спускать дополнительное оборудование, что связано с увеличением трудозатрат.
Кроме того, использование кислот для растворения заглушек ухудшает технологичность добычи, нарушая требования по экологии.
Задача предлагаемого изобретения заключается в снижении трудозатрат и повышении технологичности процесса регулирования отбора пластового флюида после цементирования.
Указанная задача решается тем, что в устройстве для селективной изоляции продуктивного пласта при цементировании обсадных колонн, содержащем корпус с пакерующими узлами на концах, четыре кожуха с байпасными каналами для пропуска тампонажной смеси, расположенные на корпусе по окружности через 90 град, и радиальные отверстия между ними, отличающемся тем, что указанные кожухи выполнены сквозными, между ними расположены полые сектора, перекрытые пакерующими фланцами и ограниченные стенками соседних кожухов и стенкой корпуса, в которой выполнены радиальные отверстия, кроме того, внутри корпуса на кольцевом выступе установлена с возможностью поворота круговая заслонка с отверстиями, расположенными по отношению к отверстиям корпуса со сдвигом на 45 град., при этом на внутренней поверхности корпуса имеются выступы, на уровне которых, на торцевой поверхности круговой заслонки расположены ответные выступы, имеющие возможность зацепления с планшайбой, спускаемой на насосно-компрессорных трубах во время добычи пластового флюида.
На фиг. 1 представлено заявленное устройство для цементирования обсадных колонн при совмещенных отверстиях для добычи пластового флюида.
На фиг. 2 изображено указанное устройство с установленной планшайбой на круговую заслонку.
На фиг. 3 изображен вид по А-А при совмещенных отверстиях для добычи пластового флюида.
На фиг. 4 изображен вид со смещенными отверстиями, вследствие поворота планшайбы на 45 град.
Перед спуском в скважину в обсадную колонну (ОК) (фиг. 1) с помощью резьбовых соединений 1 и 2 встраивается отрезок трубы 3, представляющий собой корпус заявляемого устройства, на котором снаружи расставлены по окружности через 90 град, четыре кожуха 4 с байпасными каналами для пропуска тампонажной смеси в интервалы закачки на уровне кровли 5 и подошвы 6 продуктивного пласта 7. Между кожухами 4 с байпасными каналами через каждые 90 град, расположены полые сектора, перекрытые пакерующими фланцами 8 и ограниченные стенками соседних кожухов и стенкой трубы 3, в которой выполнены отверстия 9, исполняющие роль фильтра для отбора пластового флюида из продуктивного пласта 7. Внутри трубы 3 против отверстий 9 подвижно установлена круговая заслонка 10, опирающаяся на кольцевой выступ 11, расположенный на внутренней поверхности трубы 3. В круговой заслонке 10 выполнены отверстия 14 одинакового диаметра с отверстиями 9, расположенные по отношению к последним со сдвигом на 45 град.
Сверху на торцевой поверхности круговой заслонки 10 имеются восемь выступов 12, расположенные на ней через 45 град. На внутренней поверхности отрезка трубы 3 на уровне выступов 12 через 90 град, расположены четыре аналогичных выступа 13, с таким расчетом, чтобы, при упоре выступа 12 в расположенный от него справа по часовой стрелке выступ 13, отверстия 9 и 14 в круговой заслонке не совпадали, а при упоре выступа 12 (при повороте круговой заслонки 10 против часовой стрелки) в выступ 13, находящийся от него слева, отверстия 9 и 14 совпадали.
Поз. 15 и 16 показывают расположение тампонажного камня на уровне подошвы 6 и кровли 5 продуктивного пласта 7.
На фиг. 1 и 2 представлены позиции со спущенным оборудованием для добычи пластового флюида, где: поз. 17 - насосно-компрессорные трубы (НКТ), на которых установлен скважинный насос 18 и планшайба 19. На фиг. 2 планшайба 19 показана в зацеплении с выступами 12 круговой заслонки 10.
Пакерующие фланцы 8 перекрывают полые сектора с отверстиями 9 в трубе 3 с целью предотвращения пропуска тампонажной смеси в зону продуктивного пласта 7.
На фиг. 3 изображен вид по А-А устройства при совмещенных отверстиях 9 и 14 для добычи пластового флюида. Стрелками показано направление пропуска тампонажной смеси по байпасным каналам 4 во время цементирования ОК.
На фиг. 4 изображен вид устройства со смещенными отверстиями, вследствие поворота планшайбы 19 на 45 град. после зацепления с круговой заслонкой 10, при этом отверстия 9 и 14 разобщены между собой, тем самым прекращен отбор пластового флюида.
Устройство работает следующим образом.
Устройство для цементирования 3 в компоновке с ОК (не показана) спускается в скважину с таким расчетом, чтобы корпус устройства располагался на уровне продуктивного пласта 7 между кровлей 5 и подошвой 6. Перед спуском устройства в скважину круговая заслонка 10, установленная подвижно внутри трубы 3, поворачивается в положение, при котором отверстия 14 совмещаются с отверстиями 9 трубы 3. При этом выступы 12 на торцевой поверхности круговой заслонки 10 упираются в выступы 13 на внутренней поверхности отрезка трубы 3 (фиг. 3).
Затем производят цементирование скважины, при этом тампонажный раствор, поднимаясь по заколонному пространству в скважине, достигает места расположения устройства 3 и далее по четырем байпасным каналам кожухов 4 проникает выше продуктивного пласта 7. При этом с помощью фланцев 8 на трубе 3 предотвращается непосредственный контакт тампонажной смеси с открытой поверхностью продуктивного пласта 7, тем самым исключается его кольматация. На фиг. 1 видно, что тампонажный камень 15 и 16 занимает положение на уровне кровли 5 и подошвы 6, при этом продуктивный пласт 7 сообщается с ОК через отверстия 9 в трубе 3, совмещенные с отверстиями 14 круговой заслонки 10.
После тампонажных работ в скважину на НКТ 17 спускают оборудование для добычи, включающее скважинный насос 18, создают депрессию на продуктивный пласт 7 и вызывают приток пластового флюида.
Отбор пластового флюида производят по НКТ через отверстия 9 в трубе 3, совмещенные с отверстиями 14 круговой заслонки 10.
В процессе добычи контролируют уровень обводненности пластового флюида и при превышении допустимого предела производят операцию перекрытия сообщения отверстий 9 с отверстиями 14. Для чего поворачивают круговую заслонку 10 на 45 град. по часовой стрелке при помощи закрепленной на НКТ 17 планшайбы 19, которая при ходе НКТ вниз на некоторое расчетное расстояние, входит в зацепление с выступами 12 на торцевой поверхности круговой заслонки 10 и с помощью разворота НКТ на 45 град поворачивает круговую заслонку 10 (фиг. 4).
При необходимости восстановления сообщения отверстий 9 с отверстиями 14 производят поворот круговой заслонки 10 при помощи планшайбы 19 на 45 град. против хода часовой стрелки.
Заявляемое устройство исключает непосредственный контакт тампонажной смеси с открытой поверхностью продуктивного пласта, что предотвращает процесс его кольматации, благодаря чему, не происходит снижение продуктивности пласта и отпадает необходимость в дополнительных затратах времени и средств для восстановления притока.
Конструкция позволяет в случае быстрого роста обводненности продукции регулировать с наименьшими затратами отбор пластового флюида, перекрывая с поверхности радиальные отверстия устройства без дополнительного подъема оборудования для добычи нефти, с целью проведения водоизоляционных работ.