УСТРОЙСТВО РАЗДЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПЛАСТОВ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к скважинным устройствам для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины, разделенных между собой пакером.
Известно устройство для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины по патенту РФ на полезную модель №97435. Заявленное устройство содержит корпус с каналами, патрубок, колонну НКТ, насос, пакер, механизм относительного перемещения патрубка и корпуса (далее: привод), согласно полезной модели привод установлен в скважине под насосом, при этом патрубок снабжен каналами, которые имеют возможность сообщаться с каналами корпуса, при этом в качестве привода могут быть применены герметичные приводы в виде соленоида или линейных электродвигателя, или актуатора. Работает устройство по команде с устья скважины. При перемещении корпуса механизма вверх или вниз его каналы поочередно сообщаются через каналы патрубка с верхним или нижним пластами и поочередно направляют поток жидкости из пластов по продольному каналу корпуса через полый ползун к насосу. Недостатком устройства является наличие привода и необходимость подвода к нему энергии, что значительно усложняет конструкцию.
Известно устройство для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины по патенту РФ на изобретение №2255210. Устройство содержит корпус с глухой перегородкой (заглушкой) в центральном канале и радиальными каналами, патрубок, охватывающий корпус, колонну насосно-компрессорных труб (далее сокращенно: НКТ), насос, пакер, механизм относительного перемещения патрубка и корпуса и узел стыковки корпуса с пакером. Корпус соединен с колонной НКТ. Механизм относительного перемещения патрубка и корпуса содержит устройство для создания избыточного давления, штифт, закрепленный на патрубке, и фигурный паз, выполненный на наружной поверхности корпуса. Узел стыковки корпуса с пакером содержит ступенчатый цилиндр, нижний конец которого входит в пакер, а верхний конец упирается в пружину. Пружина установлена между торцом ступенчатого цилиндра и кольцевым уступом патрубка. Сообщение трубного пространства, в котором размещают гидравлический штанговый насос, см зоной верхнего или нижнего продуктивного пластов происходит при изменении положения патрубка относительно корпуса, для чего предварительно создается избыточное давление, под действием которого подвижный патрубок сжимает пружину. После сброса избыточного давления пружина поднимает патрубок, штифт которого взаимодействует с фигурным пазом корпуса и изменяет положение патрубка относительно корпуса, при этом открываются соответствующие радиальные каналы и, соответственно, обеспечивается сообщение верхнего или нижнего пласта с приемом насоса. Недостатком устройства является сложность конструкции и технического обслуживания.
Известно устройство для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины по патенту РФ на изобретение №2435023. Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины, разделенных между собой пакером. Обеспечивает уменьшение эксплуатационных расходов скважины при раздельной эксплуатации двух пластов без необходимости перемещения лифтовой колонны для срабатывания механизма относительного перемещения патрубка и корпуса. Устройство содержит корпус с радиальными каналами, патрубок, колонну НКТ с насосом, пакер, механизм относительного перемещения патрубка и корпуса. Патрубок выполнен с радиальными каналами, которые имеют возможность сообщаться с радиальными каналами корпуса, пакер установлен на патрубке между его радиальными каналами, а механизм относительного перемещения патрубка и корпуса между двумя крайними положениями включает устройство относительного перемещения, корпус устройства относительного перемещения и полый ползун устройства относительного перемещения, причем механизм относительного перемещения патрубка и корпуса установлен в скважине под насосом, патрубок выполнен в виде цилиндра и соединен с корпусом устройства относительного перемещения, в свою очередь соединенным с насосом, при этом корпус выполнен с продольным каналом, заглушен в нижней части и соединен в верхней части с полым ползуном устройства относительного перемещения, причем полость полого ползуна выполнена с возможностью сообщения с приемом насоса. Механизм относительного перемещения патрубка и корпуса может быть выполнен в виде герметичного актуатора, в виде герметичного линейного электродвигателя или в виде герметичного соленоида. Недостатком устройства является наличие привода и необходимость подвода к нему энергии.
Известно устройство для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины по патенту РФ на полезную модель №80195. Устройство содержит корпус с заглушкой в центральном канале и радиальными каналами, патрубок, охватывающий корпус, колонну НКТ, насос, пакер, механизм относительного перемещения патрубка и корпуса и узел стыковки корпуса с пакером. Насос выполнен в виде погружного центробежного электронасоса, причем двигатель насоса заключен в кожух, имеющий узел герметизации кабеля, механизм относительного перемещения патрубка и корпуса выполнен в виде гидроцилиндра, установленного на устье скважины, узел стыковки корпуса с пакером выполнен в виде пары плунжер - цилиндр. Гидроцилиндр имеет поршень с двухсторонним полым штоком, через которую пропущена колонна НКТ и соединена с ним. Недостатком устройства является сложность его конструкции.
Известно устройство для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины по патенту РФ на полезную модель №65122. Устройство состоит из корпуса, снабженного глухой перегородкой и тремя рядами радиальных каналов, один из которых находится ниже глухой перегородки, а два других - выше. В нижней части корпуса на наружной поверхности выполнен фигурный паз. На корпус телескопически надет подвижный патрубок с кольцевой выборкой, образующей с корпусом кольцевую камеру и имеющий в нижней части цилиндрическую расточку с кольцевым уступом. Фиксирующий штифт одним концом жестко соединен с подвижным патрубком, а другим взаимодействует с фигурным пазом. Подвижный патрубок частично входит в ступенчатый цилиндр, который соединен с корпусом. В цилиндрической расточке между торцом кольцевого уступа и верхним торцом цилиндра расположена пружина. Нижний конец цилиндра входит внутрь корпуса пакера. В верхней части корпуса установлен центратор. Пакер выполнен в виде двухстороннего складывающегося эластичного рукава, поджимаемого снизу якорным узлом, телескопически размещенным на нижнем конце корпуса пакера с возможностью ограниченного осевого перемещения. Якорный узел состоит из корпуса с конусом в верхней части, сужающимся сверху вниз, ниже которого на наружной поверхности корпуса выполнен замкнутый паз. Замкнутый паз выполнен в виде соединенных между собой продольных короткой и длинной участков, обоймы с пружинными центраторами и направляющим штифтом, который размещен в замкнутом пазе. На обойме по ее окружности установлены шлипсы, подпружиненные в радиальном направлении. Сопрягаемые поверхности деталей снабжены уплотнительными кольцами. В центральном канале корпуса между верхними рядами радиальных каналов находится обратный клапан. Предлагаемое устройство для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины благодаря конструкции пакера, выполненного в виде двухстороннего складывающегося эластичного рукава, поджимаемого снизу якорным узлом, исключает не герметичную посадку устройства в скважине, а отсутствие перфорированного хвостовика снижает металлоемкость конструкции. Недостатком устройства является сложность конструкции.
Известно устройство для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины по патенту РФ на полезную модель №70298. Устройство состоит из корпуса, снабженного глухой перегородкой и тремя рядами радиальных каналов, один из которых находится ниже глухой перегородки, а два других - выше. В нижней части корпуса на наружной поверхности выполнен фигурный паз. На корпус телескопически надет подвижный патрубок с кольцевой выборкой, образующей с корпусом кольцевую камеру и имеющий в нижней части цилиндрическую расточку с кольцевым уступом. Фиксирующий штифт одним концом жестко соединен с подвижным патрубком, а другим - взаимодействует с фигурным пазом. Подвижный патрубок частично входит в ступенчатый цилиндр, который соединен с корпусом. В цилиндрической расточке между торцом кольцевого уступа и верхним торцом цилиндра расположена пружина. Нижний конец цилиндра входит внутрь корпуса пакера, выполненного в виде спаренных между собой двух разнонаправленных самоуплотняющихся манжет. В верхней части корпуса установлен центратор. Снизу к пакеру жестко присоединен якорный узел, состоящий из корпуса с конусом в верхней части, сужающимся сверху вниз, ниже которого на наружной поверхности корпуса выполнен замкнутый паз. Замкнутый паз выполнен в виде соединенных между собой продольных короткой и длинной участков, обоймы с пружинными центраторами и направляющим штифтом, который размещен в замкнутом пазе. На обойме по ее окружности установлены шлипсы подпружиненные в радиальном направлении. Сопрягаемые поверхности деталей снабжены уплотнительными кольцами. В центральном канале корпуса между верхними рядами радиальных каналов находится обратный клапан. Недостатком устройства является сложность конструкции.
Известно устройство для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины по патенту РФ на изобретение №2580113 (прототип). Устройство содержит корпус, внутри которого размещен регулирующий элемент, выполненный в виде подпружиненного затвора, установленного между седлами, причем пружины, прижимающие затвор к седлам, расположены поперек хода затвора, прижатие которого к соответствующему седлу осуществляется поперечным прогибом пружин.
Задачами создания полезной модели являются повышение надежности устройства, обеспечение возможности переключения клапана для соединения трубного пространства с нижним или с верхним пластом.
Решение указанных задач достигнуто за счет того, что устройство раздельной эксплуатации пластов располагается в колонне обсадных труб и включает в себя корпус, средство изоляции пластов друг от друга, первый канал, гидравлически соединенный с нижним пластом, второй канал, гидравлически соединенный с верхним пластом, каналы в устройстве заканчиваются седлами, расположенными напротив друг друга во внутреннем канале, внутри которого размещен регулирующий элемент, выполненный в виде подпружиненного двойного клапана, установленного с возможностью осевого перемещения между седлами, отличающийся тем что клапана двойного клапана жестко соединены штоком таким образом, что при полном закрытии одного клапана полностью открывается другой клапан, причем каждый клапан поджимает своя пружина, упирающаяся в кольцевой выступ выполненный во внутреннем канале. Пружины выполнены с одинаковыми силовыми и геометрическими характеристиками. Между каждой пружиной и кольцевым выступом во внутреннем канале могут быть установлены гайки для регулировки усилий пружин в зависимости от необходимого давления при котором должен закрываться один и открываться другой клапан. Седла и клапана выполнены из устойчивого к абразивному износу материала. В качестве средства изоляции пластов используются пакера. Корпус устройства выполнен из коррозионно-устойчивой стали.
Предложенное техническое решение обладает новизной и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями полезной модели. Новизна технического решения подтверждается проведенными патентными исследованиями. Промышленная применимость обусловлена тем, что при изготовлении устройства раздельной эксплуатации двух пластов применяются недефицитные материалы и известные технологии.
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1…4, где:
1
2
на фиг. 1 приведено положение клапанов, устройства раздельной эксплуатации пластов, при давлении P нижнего пласта больше давления Р верхнего пласта.
1
2
на фиг. 2 приведено положение клапанов, устройства раздельной эксплуатации пластов, при давлении P нижнего пласта меньше давления Р верхнего пласта.
на фиг. 3 приведено устройство раздельной эксплуатации пластов с гайками регулировки усилий пружин.
на фиг. 4 приведено устройство раздельной эксплуатации пластов, при поступлении добываемого продукта из нижнего пласта скважины.
на фиг. 5 приведено устройство раздельной эксплуатации пластов, при поступлении добываемого продукта из верхнего пласта скважины.
Устройство раздельной эксплуатации пластов располагается в колонне обсадных труб и состоит из корпуса 1, средства изоляции пластов друг от друга 2, первого канала 3, гидравлически соединенного с нижним пластом 4, второго канала 5, гидравлически соединенного с верхним пластом 6, каналы 3 и 5 в устройстве заканчиваются седлами 7 и 8, расположенными напротив друг друга во внутреннем канале 9, внутри которого размещен регулирующий элемент, выполненный в виде подпружиненного двойного клапана 10, установленного с возможностью осевого перемещения между седлами 7 и 8, отличающийся тем что клапана 11 и 12 двойного клапана 10 жестко соединены штоком 13 таким образом, что при полном закрытии одного клапана полностью открывается другой клапан, причем каждый клапан 11, 12 поджимает своя пружина 14 и 15, упирающаяся в кольцевой выступ 16 выполненный во внутреннем канале 9. Пружины 14 и 15 выполнены с одинаковыми силовыми и геометрическими характеристиками. Между каждой пружиной 14, 15 и кольцевым выступом 16 во внутреннем канале 9 могут быть установлены гайки 17 для регулировки усилий пружин 14, 15 в зависимости от необходимого давления при котором должен закрываться один и открываться другой клапан 11, 12. Седла 7, 8 и клапана 11, 12 выполнены из устойчивого к абразивному износу материала. В качестве средства изоляции пластов 2 используются пакера 18. Корпус 1 устройства выполнен из коррозионно-устойчивой стали.
Устройство раздельной эксплуатации пластов работает следующим образом. Корпус 1 устройства закрепляют на колонне обсадных труб выше и ниже устройства устанавливают средства изоляции пластов 2, например, пакера 18 они могут находиться на любом расстоянии от устройства в зависимости от расположения продуктивных пластов 4, 6. Во время спуска колонна обсадных труб наполняется через первый канал 3, и внутреннюю полость клапана. После спуска на необходимую глубину активируются пакера 18. Пласты нижний 4 и верхний 6 изолируются друг от друга. В случае большего давления нижнего пласта 4. Двойной клапан 10 движется вверх. Клапан 12 поднимается над седлом 8 открывая через канал 3 проход добываемому продукту в обсадную трубу, а клапан 11 перекрывает проходное сечение седла 7. Пружина 15 сжимается относительно кольцевого выступа 16 во внутреннем канале 9. В случае большего давления верхнего пласта 6. Двойной клапан 10 движется вниз. Клапан 11 отходит от седла 7 открывая через канал 5 проход добываемому продукту в обсадную трубу, а клапан 12 перекрывает проходное сечение седла 8. Пружина 14 сжимается относительно кольцевого выступа 16 во внутреннем канале 9. Между каждой пружиной 14, 15 и кольцевым выступом 16 во внутреннем канале 9 могут быть установлены гайки 17 для регулировки усилий пружин 14, 15 в зависимости от необходимого давления при котором должен закрываться один и открываться другой клапан 11, 12.
Применение полезной модели позволило
1. Повысить надежность устройства.
2. Повысить дебит нефти.
3. Автоматически переключать клапан на пласт с большим давлением.
4. Упростить систему управления.
5. Менять насос при выходе из строя без подъема клапана и замены пакеров.
6. Контролировать по изменению давления переключения устройства.
7. Обеспечить постоянную подачу для насоса добываемого продукта.
8. Регулировать давление переключения.