Устройство для разобщения пласта горизонтальной скважины
HORIZONTAL WELL FORMATION ISOLATION DEVICE

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для изоляции зон водопритоков при эксплуатации нефтяных скважин, в том числе с зонами различной проницаемости в боковых и горизонтальных стволах.
Известно устройство для изоляции водопритоков в нефтегазодобывающей скважине (патент RU № 2650004, МПК Е21В 33/13, Е21В 43/32, опубл. 06.04.2018 г., бюл. № 10), включающее расширяемый перекрыватель с башмаком на конце, выполненный с возможностью спуска в скважину до изоляции водопритока гидрофобным составом и установки в интервале изоляции, переводник, герметично соединенный с колонной труб и верхней частью перекрывателя, расположенную внутри перекрывателя трубу малого диаметра для закачки с устья гидрофобного состава через переводник. Перекрыватель выполнен сборным, состоящим из расположенных по концам продольно гофрированных верхнего и нижнего пакеров, выполненных с возможностью расширения давлением до закачки гидрофобного состава, и цилиндрического участка, снабженного каналом для закачки гидрофобного состава, который изолирован изнутри срезным клапаном, а снаружи снабжен клапаном, обеспеченным возможностью пропускания изнутри наружу. Башмак, изготовленный из легкоразбуриваемого материала, жестко соединен с перекрывателем и оснащен обратным клапаном для заполнения скважинной жидкостью при спуске в скважину. Труба малого диаметра сообщена с колонной труб через переводник, с которым жестко соединена. Переводник соединен с верхним пакером обжатием с возможностью отсоединения после выправления пакеров и извлечения из переводника с трубой малого диаметра, которая выполнена с возможностью разрушения срезного клапана. Цилиндрический участок перекрывателя выполнен с возможностью развальцовки после закачки гидрофобного состава и извлечения из скважины переводника с трубой малого диаметра.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для разобщения пластов или продуктивного пласта горизонтальной скважины на отдельные зоны (патент RU № 2495226, МПК Е21В 33/12, опубл. 10.10.2013 г., бюл. № 28), включает соединенные продольно гофрированные трубы с герметизирующими элементами, которые размещены на участках с меньшей описанной окружностью. Также устройство включает верхний и нижний цилиндрические участки. Нижний участок снабжен башмаком, а верхний - посадочным переводником с резьбой для соединения с колонной труб. Герметизирующие элементы выполнены замкнутыми по периметру трубы. Концевые участки продольно-гофрированных труб соединены сваркой и выполнены в виде продольно-гофрированных калиброванных раструбов с описанным диаметром, большим или равным описанному диаметру герметизирующих элементов. Толщина герметизирующих элементов и расстояние между ними выполнены с возможностью их распределения без взаимного перекрытия при расширении развальцевателем после выправления внутренним давлением.
Недостатками устройств являются:
- невозможность применения в наклонно направленных и горизонтальных скважинах из-за невозможности создать натяжение колонны для выхода посадочного переводника, так как колонна труб с муфтами при натяжении внедряется в породу открытого ствола на участке набора кривизны;
- при применении устройств для разделения горизонтального ствола на несколько участков существует высокая вероятность возникновения аварийной ситуации при установке, так как установка устройств начинается от забоя скважины и чугунный или полимерный башмак каждого устройства, установленного выше предыдущего, перемещается на верхний цилиндрический патрубок, перекрывая проход для следующей спускаемой компоновки;
- полимерный и чугунный башмак необходимо разбуривать, что требует дополнительной спускоподъемной операции специального фрезера, что связано с дополнительными материальными затратами.
Технической задачей является создание устройства для разобщения пласта горизонтальной скважины надежного в работе, позволяющего устанавливать его в горизонтальных скважинах, в том числе несколько устройств для разделения горизонтального ствола на несколько участков, удалять башмак с одновременным его разрушением без применения специальных технических средств.
Техническая задача решается устройством для разобщения пласта горизонтальной скважины, включающим соединенные продольно-гофрированные трубы с герметизирующими элементами, замкнутыми по периметру трубы, верхний и нижний цилиндрические участки, нижний из которых снабжен башмаком с клапаном, а верхний - посадочным переводником с резьбой для соединения с колонной труб.
Новым является то, что верхний цилиндрический участок с посадочным переводником снабжен также верхним и нижним пуансонами, при этом верхний пуансон выполнен подвижным относительно посадочного переводника и взаимодействующим с верхней завальцовкой верхнего цилиндрического участка при создании давления в посадочном переводнике, а нижний пуансон выполнен неподвижным относительно посадочного переводника и взаимодействующим с нижней завальцовкой верхнего цилиндрического участка, кроме того посадочный переводник снабжен седлом под шар и отверстием, а башмак установлен в нижний цилиндрический участок с завальцовкой, при этом выполнен из цементно-бетонной смеси и с возможностью выхода из нижнего цилиндрического участка при создании определенного давления, при этом давление выхода башмака ниже, чем давление выхода верхнего пуансона.
На фигуре показано устройство для разобщения пласта горизонтальной скважины с осевым продольным разрезом.
Устройство для разобщения пласта горизонтальной скважины включает соединенные продольно-гофрированные трубы 1 с герметизирующими элементами 2, замкнутыми по периметру трубы 1, верхний 3 и нижний 4 цилиндрические участки. Нижний цилиндрический участок 4 снабжен башмаком 5 с клапаном 6, а верхний 3 - посадочным переводником 7 с резьбой 8 для соединения с колонной труб.
Верхний цилиндрический участок 3 с посадочным переводником 7 снабжен также верхним 9 и нижним 10 пуансонами. Верхний пуансон 9 выполнен подвижным относительно посадочного переводника 7 и взаимодействующим с верхней завальцовкой 11 верхнего цилиндрического участка 3 при создании давления в посадочном переводнике 7.
Нижний пуансон 10 выполнен неподвижным относительно посадочного переводника 7 и взаимодействующим с нижней завальцовкой 12 верхнего цилиндрического участка 3. Кроме того посадочный переводник 7 снабжен седлом 13 под шар 14 и отверстием 15. Башмак 5 установлен в нижний цилиндрический участок 4 с завальцовкой 16 и выполнен из цементно-бетонной смеси и с возможностью выхода из нижнего цилиндрического участка 4 при создании определенного давления. При этом давление выхода башмака 5 ниже, чем давление выхода верхнего пуансона 8.
Устройство для разобщения пласта горизонтальной скважины работает следующим образом.
Устройство в сборе соединяют по резьбе 8 с колонной бурильных труб и спускают в необходимый интервал скважины, например, в зону водопритока, которую необходимо перекрыть (на чертеже не показаны). При спуске через клапан 6 башмака 5 скважинная жидкость заполняет устройство и колонну труб. Через колонну бурильных труб созданием внутреннего давления расширяют продольно-гофрированные трубы 1. Далее повышением давления производят выдавливание башмака 5 из нижнего цилиндрического участка 4. Благодаря тому, что башмак 5 выполнен из цементно-бетонной смеси, при выдавливании нарушается его структура и происходит его сдавливание и разрушение на фрагменты, которые не препятствуют проходу следующих спускаемых компоновок. После чего с устья бросают шар 14 в колонну труб и с закачкой жидкости доводят его до седла 13, перекрывая его. Далее повышением давления через отверстие 15 производят выдавливание верхнего подвижного пуансона 9 вверх, через завальцовку 11, расширяя ее, при этом нижний неподвижный пуансон 10 играет роль упора, упираясь в завальцовку 12. После чего извлекают посадочный переводник 7 с пуансонами 9 и 10 на поверхность. Благодаря тому, что отсутствует необходимость создавать натяжение колонны труб для выхода посадочного переводника 7 с пуансоном 9 возможно применение устройства в наклонно направленных и горизонтальных скважинах. Благодаря тому, что давление выхода башмака 5 ниже, чем давление выхода подвижного пуансона 9, например, на 3-10 МПа, не произойдет преждевременного выхода верхнего подвижного пуансона 9. Далее на колонне труб спускают развальцеватель (на чертеже не показан) до торца устройства. Вращением развальцевателя забойным двигателем или ротором (на фиг. не показаны) производят расширение цилиндрических участков 3, 4 и прижатие герметизирующих элементов 2. После чего, при необходимости производят спуск компоновки для разделения горизонтального ствола на несколько участков с целью селективной эксплуатации.
Предлагаемое устройство для разобщения пласта горизонтальной скважины надежно в работе, позволяет устанавливать его в горизонтальных скважинах, в том числе несколько устройств для разделения горизонтального ствола на несколько участков, и удалять башмак с одновременным его разрушением без применения специальных технических средств.