УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВУХ ПЛАСТОВ ОДНОЙ СКВАЖИНЫ

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к устройствам для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины.
Известна перепускная муфта для раздельной эксплуатации двух пластов (авторское свидетельство SU №863839, МПК 7 Е21В 43/14, 1981 г.), включающая корпус с каналами, сообщающими прием насоса с внутритрубным и затрубным пространством, в верхней части которых установлены седла под запорный орган. Корпус снабжен ограничителем хода запорного органа, размещенным в верхней части муфты.
Недостатки устройства:
- во-первых, в случае если пластовые давления сильно отличаются, работать будет только один пласт;
- во-вторых, невозможность провести раздельные гидродинамические исследования пластов;
- в-третьих, в случае, если в пластах одинаковые давления, невозможно обеспечить раздельную эксплуатацию пластов, т.к. они будут работать оба.
Также известно устройство для одновременно раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины (авторское свидетельство SU №330242, МПК 7 Е21В 43/14, 1972 г.), включающее корпус и подвижный патрубок, образующие между собой кольцевую камеру, ряды радиальных каналов, пружину, фигурный паз, взаимодействующий с фиксирующим штифтом, обратный клапан и пакер.
Существенными недостатками данной конструкции являются:
- во-первых, сложность конструкции, обусловленная наличием большого количества узлов и деталей, а отсюда большая металлоемкость;
- во-вторых, несоосность уплотняемых поверхностей будет создавать большие сопротивления подвижной части, что приведет к низкой работоспособности и надежности;
- в-третьих, ограниченные силовые и энергетические возможности пружины: она не сможет создавать большие нагрузки, чтобы сдвинуть подвижные элементы; - полость, где находится пружина, замкнута, что приведет к ее забиванию загрязнениями и выводу пружины из строя.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для одновременно раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины (патент РФ №2255210, МПК 7 Е21В 43/14, 2005 г.), включающее корпус и подвижный патрубок, образующие между собой кольцевую камеру, ряды радиальных каналов, пружину, фигурный паз, взаимодействующий с фиксирующим штифтом, обратный клапан и пакер, отличающееся тем, что корпус снабжен глухой перегородкой, перекрывающей центральный канал, а подвижный патрубок установлен с наружной стороны корпуса, ряды радиальных каналов расположены в корпусе, причем - один из них находится ниже глухой перегородки, а два других - выше, пружина установлена с наружной стороны расточки подвижного патрубка между его кольцевым уступом и верхним торцом цилиндра, соединенного с нижней частью корпуса, на наружной поверхности которого расположен фигурный паз.
Недостатками устройства являются:
во-первых, в процессе спуска устройства в скважину возможен разрыв манжеты пакера, которая выполнена трубчатой формы при трении о внутренние стенки скважины, в результате получается негерметичная посадка;
во-вторых, наличие перфорированного хвостовика увеличивает металлоемкость конструкции в целом, особенно при большом зумпфе.
Задачей полезной модели является исключение возможности не герметичной посадки пакера, а также снижение металлоемкости конструкции.
Указанная задача решается предлагаемым устройством для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины, включающим корпус с глухой перегородкой, перекрывающей центральный канал корпуса и подвижный патрубок, установленный с наружной стороны корпуса, при этом корпус и подвижный патрубок образуют между собой кольцевую камеру и ряды радиальных каналов, причем один ряд радиальных каналов находится ниже глухой перегородки, а два других ряда радиальных каналов расположены выше глухой перегородки, пружину, установленную с наружной стороны расточки подвижного патрубка между его кольцевым уступом и верхним торцом цилиндра, соединенного с нижней частью корпуса, на наружной поверхности которого расположен фигурный паз, взаимодействующий с фиксирующим штифтом, обратный клапан и пакер.
Новым является то, что пакер выполнен в виде двухстороннего складывающегося эластичного рукава, поджимаемого снизу якорным узлом, телескопически размещенным на нижнем конце корпуса пакера с возможностью ограниченного осевого перемещения, причем якорный узел состоит из корпуса с конусом в верхней части, сужающимся сверху
вниз, ниже которого на наружной поверхности корпуса выполнен замкнутый паз в виде продольных короткой и длинной участков, обоймы с пружинными центраторами и направляющим штифтом, который размещен в замкнутом пазе, причем на обойме по ее окружности установлены шлипсы, подпружиненные в радиальном направлении.
На фиг.1 изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе, спущенное в скважину.
На фиг.2 изображена развертка фигурного паза.
На фиг.3 изображена развертка замкнутого паза, выполненного на наружной поверхности корпуса якорного узла.
Устройство состоит из корпуса 1 (фиг.1), снабженного глухой перегородкой 2 и тремя рядами радиальных каналов, один из которых 3 находится ниже глухой перегородки, а два других 4 и 5 - выше. В нижней части корпуса 1 на наружной поверхности выполнен фигурный паз 6 (фиг.2). На корпус 1 телескопически надет подвижный патрубок 7 с кольцевой выборкой 8, образующей с корпусом кольцевую камеру, и имеющий в нижней части цилиндрическую расточку 9 с кольцевым уступом 10.
Фиксирующий штифт 11 одним концом жестко соединен с подвижным патрубком 7, а другим взаимодействует с фигурным пазом 6. Подвижный патрубок 7 частично входит в ступенчатый цилиндр 12, который соединен с корпусом 1. В цилиндрической расточке 9 между торцом кольцевого уступа 10 и верхним торцом цилиндра 12 расположена пружина 13. Нижний конец цилиндра 12 входит внутрь корпуса 14 пакера 15. В верхней части корпуса установлен центратор 16. Пакер 15 выполнен в виде двухстороннего складывающегося эластичного рукава, поджимаемого снизу якорным узлом 17, телескопически размещенным на нижнем конце корпуса 14 пакера с возможностью ограниченного осевого перемещения. Якорный узел 17 (см. фиг.3) состоит из корпуса 18 с конусом 19 в верхней части, сужающимся сверху вниз, ниже которого на наружной поверхности корпуса 18 выполнен замкнутый паз 20. Замкнутый паз 20 выполнен в виде соединенных между собой продольных короткой 21 и длинной 22 участков, обоймы 23 с пружинными центраторами 24 и направляющим штифтом 25, который размещен в замкнутом пазе 20. На обойме 23 по ее окружности установлены шлипсы 26, подпружиненные в радиальном направлении. Сопрягаемые поверхности деталей снабжены уплотнительными кольцами 27. В центральном канале корпуса 1 между рядами 4 и 5 радиальных каналов находится обратный клапан 28.
Работает устройство следующим образом.
Перед запуском устройства в работу производят его монтаж в скважине. С этой целью устанавливают направляющий штифт 25 (см. фиг.1 и 3) в продольный короткий
участок 21 замкнутого паза 20 - транспортное положение. После чего устройство на конце колонны труб (на фиг.1, 2, 3 не показано) спускают в скважину нижнюю часть устройства, состоящую из соединенных между собой якорного узла 17 и пакера 15, при этом устройство посредством пружинных центраторов 24, установленных на обойме 23, центрируется относительно оси скважины 3.
Пакер 15 размещают ниже нижнего продуктивного пласта 30, после чего производят фиксацию якорного узла 17 на внутренних стенках скважины и посадку пакера 15.
Для этого колонну труб с устья скважины приподнимают на 1 метр и опускают, при этом направляющий штифт 25 перемещается сначала (при подъеме) из верхней части короткого участка 21 (см. фиг.3) в нижнюю часть длинного участка 22, а оттуда (при спуске) направляющий штифт 25 перемещается из нижней в верхнюю часть длинного участка 22 замкнутого паза 20 и занимает рабочее положение.
В результате обойма 23 (см. фиг.1), оснащенная пружинными центраторами 24 и подпружиненными в радиальном направлении шлипсами 26, остаются на месте, а все остальные детали устройства совершают осевое возвратно-поступательное движение, при этом в процесс движения установки вниз конус 19 корпуса 18 вступает во взаимодействие со шлипсами 26, которые прижимаются к внутренней стенке скважины, жестко фиксируя устройство в рабочем положении.
Разгрузку колонны продолжают, при этом корпус 14 пакера 15 перемещается вниз.
Далее разгрузку колонны труб 4 продолжают на якорный узел 17, при этом корпус 14 пакера ограниченно опускается вниз относительно якорного узла 17 (см. фиг.1) до упора.
В результате пакер 15, выполненный в виде двухстороннего складывающегося эластичного рукава, герметично прижимается к внутренним стенкам скважины и отсекает затрубное пространство 31 от верхнего продуктивного пласта 32.
Далее извлекают из скважины колонну труб, на которой был спущен пакер 15 с якорным узлом 16, при этом предварительно отсоединяют колонну труб от корпуса 14 пакера (например отворотом, то есть посредством левой резьбы).
Затем в скважину спускают оставшуюся верхнюю часть устройства, при этом ступенчатый цилиндр 12 герметично посредством уплотнительных колец 27 входит в корпус 14 пакера 15.
При спуске устройства и установке его в скважине штифт 11 находится в положении "а" (фиг.2), при этом радиальные каналы 4 и 5 располагаются выше торца 33 подвижного патрубка 7 (положение 1), а верхний продуктивный пласт 32 сообщается с
внутренним пространством НКТ 29 через каналы 4 и 5. В НКТ 29 спускают насос, осваивают этот пласт и проводят необходимые гидродинамические исследования, а затем эксплуатируют, например, до подхода воды.
Затем эксплуатацию прекращают и переводят подвижный патрубок 7 в положение 2. Для этого в затрубном пространстве создают избыточное давление, под воздействием которого подвижный патрубок 7 (см. фиг.1), сжимая пружину 13, перемещается вниз, при этом штифт 11 также опускается вниз и займет положение "а"' (фиг.2). Давление сбрасывают, подвижный патрубок 7 под воздействием пружины 13 (см. фтг.1 и 2) поднимается вверх и займет положение 11, при котором ряды каналов 1 и 2 через посредство выборки 8 соединяются, при этом зона нижнего продуктивного пласта 30 сообщается с пространством скважины выше устройства.
Штифт 11 перейдет при этом в положение "б". Проводят необходимые гидродинамические исследования с целью установления параметров нижнего продуктивного пласта. Затем верхний продуктивный пласт 32 отсекают. Для этого в затрубном пространстве снова создают избыточное давление, подвижный патрубок 7 перемещается вниз, штифт 11 переходит из положения "б" в положение "б"' (фиг.2), давление сбрасывают, подвижный патрубок 7 под воздействием пружины 13 поднимается вверх и перекрывает ряд 3 радиальных каналов 9 (положение 3). Штифт 11 перейдет при этом в положение "в" (фиг.2). Подпакерное пространство, то есть зона нижнего продуктивного пласта 30, соединяется с внутренним пространством НКТ 29. Снова включают насос и теперь уже эксплуатируют нижний продуктивный пласт 30.
При необходимости перейти к эксплуатации верхнего продуктивного пласта 32 нижний продуктивный пласт 30 отключают путем перевода подвижного патрубка 7 из положения 3 в положение 1 путем проведения вышеперечисленных операций.
Предлагаемое устройство для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины благодаря конструкции пакера, выполненного в виде спаренных между собой двух разнонаправленных самоуплотняющихся манжет, исключает негерметичную посадку устройства в скважине, а отсутствие перфорированного хвостовика снижает металлоемкость конструкции.