УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОГО ОСВОЕНИЯ И ОБРАБОТКИ МНОГОПЛАСТОВОЙ СКВАЖИНЫ ИЛИ ПЛАСТА, СОСТОЯЩЕГО ИЗ ЗОН С РАЗЛИЧНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТЬЮ
DEVICE FOR SELECTIVE DEVELOPMENT AND PROCESSING OF MULTIPAY WELL OR BED CONSISTING OF ZONES WITH DIFFERENT PERMEABILITY

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к селективному освоению и обработке многопластовой скважины или пласта, состоящего из зон с различной проницаемостью, в том числе с помощью боковых и боковых горизонтальных стволов из эксплуатационных колонн.
Известно устройство для одновременной эксплуатации нескольких продуктивных пластов одной скважиной (авторское свидетельство SU №907225, МПК E21B 43/14; опубл. бюл. №7 от 23.02.1982 г.), выполненное в виде расположенных в корпусной детали регулирующих клапанных втулок, снабженных проходными каналами и захватными элементами и управляемых с дневной поверхности при помощи механизма управления, снабженного ответным захватным элементом, при этом захватные элементы клапанных втулок расположены выше проходных каналов, а механизм управления выполнен в виде двух радиально подпружиненных и кинематически связанных между собой полувтулок, на которых расположен захватный элемент механизма управления.
Недостатками данной конструкции являются:
- сложность конструкции устройства, связанная с большим количеством узлов и деталей, в частности сложна конструкция клапанных втулок и механизма управления, а это ведет к удорожанию изготовления устройства и стоимости его в целом;
- необходимость проведения спуско-подъемных операций механизма управления для открытия-закрытия клапанных втулок клапанов в скважине, для чего необходимо привлечь ремонтную или геофизическую бригады, что влечет дополнительные затраты.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для одновременно раздельной эксплуатации многопластовой скважины (патент RU №2334866, МПК E21B 43/14; опубл. бюл. №27 от 27.09.2008 г.), содержащее патрубок с отверстиями, размещенными напротив каждого из продуктивных пластов, герметично разделенных между собой пакерами, причем снаружи патрубка напротив каждого из его отверстий размещены клапаны, каждый из которых состоит из корпуса с боковым каналом, подпружиненного снизу седла, герметично размещенного в корпусе, направляющего штифта и шарика, установленного на седле, кроме того, на наружной поверхности седла выполнен замкнутый паз, состоящий из чередующихся между собой коротких и длинных проточек, а направляющий штифт с одной стороны жестко соединен с корпусом, а с другой стороны размещен в замкнутом пазу седла с возможностью перемещения по траектории чередующихся между собой коротких и длинных проточек под действием гидравлического давления сверху, при этом при расположении направляющего штифта в короткой проточке замкнутого паза седла клапан закрыт, а при размещении направляющего штифта в длинной проточке замкнутого паза седла клапан открыт.
Недостатками данной конструкции являются:
- невозможность обработки пласта (кислотная обработка, исследования и т.д.), так как конструкция клапана одностороннего действия рассчитана только на извлечение скважинной жидкости на поверхность скважины;
- невозможность использования данной конструкции клапанов в горизонтальных и наклонно-направленных скважинах, так как шарик не будет полностью перекрывать седло и воздействовать на пружину при переключении клапана;
- прохождение внутри клапана (через пружину, седло клапана, шарик) всей скважинной жидкости, что может забить канал и вывести из строя клапан;
- невозможность воздействия на клапан механическим способом в случае залипания шарика или засорения сечения клапана.
Технической задачей данного изобретения является создание более надежной конструкции, которая позволяет не только откачивать скважинную жидкость из конкретного пласта скважины, но и проводить обработки, исследования каждого пласта в отдельности и в случае необходимости перекрыть его.
Поставленная техническая задача решается устройством для селективного освоения и обработки многопластовой скважины или пласта, состоящего из зон с различной проницаемостью, содержащим патрубки с отверстиями, размещенными напротив каждого из продуктивных пластов или зон с различной проницаемостью, герметично разделенных между собой пакерами, причем каждая группа отверстий оснащена клапанами с подпружиненными снизу седлами, оборудованными герметизирующими кольцами по наружной поверхности, направляющего штифта, жестко зафиксированного и выполненного с возможностью взаимодействия и перемещения под действием перепада давления по замкнутому пазу, выполненному снаружи седла в виде чередующихся коротких и длинных проточек для закрытия и открытия отверстий патрубка.
Новым является то, что седло вставлено в соответствующий патрубок со штифтом и изготовлено в виде соединенных гильзой двух втулок с уплотнительными кольцами, верхняя из которых выполнена большим наружным диаметром, а нижняя оснащена одним или несколькими боковыми отверстиями, расположенными между уплотнительными кольцами и выполненными с возможностью сообщения с отверстиями при расположении штифта в короткой или длинной проточке паза, который изготовлен на наружной поверхности полого стакана, размещенного снаружи гильзы с возможностью вращения, при этом пружина установлена снаружи гильзы между упорами, нижний из которых зафиксирован относительно патрубка, а верхний - относительно седла клапана.
На фиг.1 изображены предлагаемые устройства для селективного освоения в многопластовой скважине.
На фиг.2 изображено одно устройство с частичным продольным разрезом.
Устройство для селективного освоения и обработки многопластовой скважины или пласта, состоящего из зон с различной проницаемостью (в данном примере на фиг.1 изображена скважина с тремя продуктивными пластами), содержит патрубок 1 с отверстиями 2; 2′; 2″, размещенными напротив каждого из продуктивных пластов или зон с различной проницаемостью 3; 3′; 3″.
Каждый из продуктивных пластов или зоны с различной проницаемостью 3; 3′; 3″ в скважине 4 герметично разделены друг от друга соответственно пакерами 5; 5′; 5″. В патрубке 1 напротив отверстий 2; 2′; 2″ установлены соответственно клапаны 6; 6′, 6″. Каждый из клапанов 6; 6′; 6″ (см. фиг.2) оснащен подпружиненным снизу пружиной 7 седлом 8, оборудованным уплотнительными кольцами 9 по наружной поверхности. Седло 8 вставлено в соответствующий патрубок 1 с направляющим штифтом 10, жестко зафиксированным и выполненным с возможностью взаимодействия и перемещения под действием перепада давления по замкнутому пазу 11. Седло 8 выполнено в виде соединенных гильзой 12 двух втулок 13 и 14 с уплотнительными кольцами 9, верхняя 13 из которых выполнена большим наружным диаметром. Нижняя втулка 14 оснащена одним или несколькими боковыми отверстиями 15, расположенными между уплотнительными кольцами 9 и выполненными с возможностью сообщения с отверстиями 2, при расположении штифта 10 в короткой 16 или длинной 17 проточке замкнутого паза 11. Паз 11 изготовлен на наружной поверхности полого стакана 18, размещенного снаружи гильзы 12 с возможностью вращения, при этом пружина 7 установлена снаружи гильзы 12 между упорами, нижний 19 из которых зафиксирован относительно патрубка 1, а верхний 20 - относительно седла 8 клапана 6.
Устройство для селективного освоения и обработки многопластовой скважины 4 или пласта, состоящего из зон 3; 3′; 3″ с различной проницаемостью, работает следующим образом.
Устройство для селективного освоения и обработки многопластовой скважины 4 или пласта, состоящего из зон 3; 3′; 3″ с различной проницаемостью, монтируют в скважине 4, как показано на фиг.1, причем каждый из клапанов 6; 6′; 6″ открыт, то есть внутреннее пространство скважины 4 сообщается с продуктивными пластами 3; 3′; 3″.
Далее в скважину 4 на колонне труб 21 спускают насос (на фиг. не показан) любой известной конструкции (например, электроцентробежный насос). После чего запускают скважину 4 в эксплуатацию. При этом происходит одновременная эксплуатация всех трех пластов 3; 3′; 3″. Допустим, что в процессе эксплуатации обводняется один пласт, например продуктивный пласт 3, что значительно увеличивает обводненность добываемой скважинной жидкости, при этом возникает необходимость отключения продуктивного пласта 3.
Для этого останавливают скважину 4 и извлекают из нее колонну труб 21 с насосом (на фиг.1, 2 не показано). Затем обвязывают устье скважины 4 с насосом и создают в скважине 4 гидравлическое давление, например 8 МПа, соответствующее порогу срабатывания клапана 6. При этом за счет разности площадей верхней 13 и нижней 14 втулок (см. фиг.2) происходит сжатие пружины 7, которая нижним концом упирается в упор 19, а верхний ее конец упирается в упор 20. Седло 8 сдвигается вниз вдоль оси патрубка 1, а штифт 10 перемещается по замкнутому пазу 11. После сброса давления под действием усилия пружины 7 седло 8 поднимается или опускается (на фиг. не показано), и происходит вращение полого стакана 18, размещенного снаружи гильзы 12, причем штифт 10 перемещается из короткой проточки 16 замкнутого паза 11 или наоборот (на фиг. не показано), в длинную проточку 17. Отверстия 2 патрубка 1 при этом перекрываются уплотнительными кольцами 9 нижней втулки 14, что приводит к отсечению сообщения затрубного пространства (продуктивного пласта 3) с отверстиями 15 (внутренняя полость клапана).
В итоге продуктивный пласт 3 отключен от сообщения с внутренним пространством скважины 4, а продуктивные пласты 3′; 3″ продолжают сообщаться с внутренним пространством скважины 4.
Далее вновь в скважину 4 (см. фиг.1) на колонне труб 21 спускают насос и продолжают эксплуатацию скважины 4. При необходимости открытия клапана 6 в процессе последующей эксплуатации вышеописанные операции повторяют.
При необходимости закрытия других клапанов 6′; 6″ вышеописанные операции повторяют, но при этом создаваемое в скважине 4 гидравлическое давление должно быть больше гидравлического давления, равного 8 МПа и соответствующего порогу срабатывания клапана 6, например для клапана 6′ - 10 МПа, а для клапана 6″ - 12 МПа (определяется подбором жесткости пружины перед спуском в скважину).
Предлагаемое устройство для селективного освоения и обработки многопластовой скважины или пласта, состоящего из зон с различной проницаемостью, имеет более надежную конструкцию, которая позволяет не только откачивать скважинную жидкость из конкретного пласта скважины, но и проводить обработки, исследования каждого пласта в отдельности и в случае необходимости перекрыть его.