МУФТА ДЛЯ ПЕРЕПУСКА ГАЗА ИЗ МЕЖТРУБНОГО ПРОСТРАНСТВА
COUPLING FOR GAS BYPASS FROM ANNULUS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к нефтедобыче, а именно к устройству, используемому при однолифтовой схеме с использованием штангового глубинного насоса.
Уровень техники
В настоящее время нефтяными компаниями Российской Федерации активно используются технологии по одновременно раздельной добычи нефти. Среди используемых различных схем наиболее часто применяется однолифтовая схема с использованием штангового глубинного насоса, для «отсечения» пластов используются пакеры.
Недостатки данной схемы
1. Отсутствует контроль за параметрами пласта отсеченного пакером (нижнего).
2. Отсутствует техническая возможность утилизации газа, выделяющегося в подпакерной зоне и негативно влияющего на работу штангового глубинного насоса.
Отсутствует возможность подачи в подпакерную зону деэмульгаторов, ингибиторов.
При этом в уровне техники известны следующие решения.
Известно выбранное в качестве прототипа устройство для перепуска газа из межтрубного пространства в колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), раскрытое в патенте RU 2303124. Изобретение относится к подземному скважинному оборудованию и может быть использовано при эксплуатации, освоении, глушении и промывке вертикальных, наклонных и горизонтальных нефтедобывающих скважин при работах, связанных с перепуском газа из межтрубного пространства скважины в колонну насосно-компрессорных труб. Обеспечивает повышение работоспособности устройства в зимнее время в условиях воздействия отрицательных температур. Сущность изобретения: устройство включает соединенную с обоих концов с насосно-компрессорными трубами муфту с боковым отверстием. Муфта соединена боковой поверхностью с боковой поверхностью корпуса с прилеганием по максимальной плоскости для обеспечения наибольшей передачи тепла от муфты к корпусу. Корпус снабжен соединяющимися между собой продольным каналом и боковым отверстием, совмещенным с боковым отверстием муфты. В продольном канале корпуса расположен штуцер и обратный клапан с фильтром. Обратный клапан обеспечивает стравливание газа при превышении давления в межтрубном пространстве над давлением в колонне насосно-компрессорных труб на 0,1-0,2 МПа. При этом устройство обеспечивает снижение расхода при циркуляции жидкости не более чем на 10%.
Схема известного устройства показана на фиг. 1. Из фиг. 1 понятно, что устройство по RU 2303124 не обеспечивает возможности легкого высверливания горизонтального канала скважины, требует точного совмещения отверстия в муфте и корпусе, выводит сопутствующие газы в НКТ, а не в отдельный канал.
Также известна скважинная установка Гарипова (патент RU 2415255). Изобретение относится к области добычи углеводородов, в том числе на многопластовых месторождениях, и используется при одновременно раздельной или поочередной эксплуатации нескольких пластов одной добывающей или нагнетательной скважиной. Техническим результатом является упрощение проведения технологических работ по регулированию работы скважины в режиме реального времени, обеспечение эффективности эксплуатации скважины при определении надежного и оптимального режима ее работы. Скважинная установка состоит из напорного устройства высокого давления, насосно- компрессорных труб - НКТ, посадочного устройства с карманом, имеющим, по меньшей мере, одно пропускное отверстие и, по меньшей мере, один перепускной канал, регулятора, расположенного в кармане посадочного устройства и имеющего, по меньшей мере, одно пропускное отверстие, по меньшей мере, один перепускной канал, и, по меньшей мере, одну камеру заданного давления, взаимодействующую с запорным устройством, по меньшей мере, одного уплотнительного элемента, расположенного на регуляторе и выполненного с возможностью герметизации пропускного отверстия и перепускного канала регулятора, по меньшей мере, одного гидравлического канала, проходящего по НКТ или внутри НКТ и герметически соединяющего напорное устройство высокого давления с карманом посадочного устройства. Регулятор дебита флюида содержит поршневую камеру, по меньшей мере, с одним пропускным отверстием и запорным устройством в виде поршня и седла, выполненного со штуцером, сильфонную камеру, по меньшей мере, с одним пропускным отверстием и запорным устройством в виде затвора и седла, по меньшей мере, один перепускной канал, гидравлически связанный с пропускными отверстиями поршневой и сильфонной камер и обеспечивающий возможность регулирования потока скважинного флюида из НКТ в межтрубное пространство или, наоборот, с помощью затвора и штуцера. При этом регулятор содержит соединительный канал, гидравлически связанный с пропускными отверстиями поршневой и сильфонной камер для раздельного пропуска в них рабочего агента. Скважинная камера состоит из рубашки, кармана, содержащего регулятор дебита флюида с сильфонной и поршневой камерами заданного давления и соединительным каналом и выполненного с внутренними расточками, по меньшей мере, с одной посадочной поверхностью, и, по меньшей мере, с одним перепускным каналом, расположенным в кармане или в рубашке и кармане для обеспечения регулирования объема перетекаемого через него потока скважинного флюида из трубного пространства НКТ или, наоборот, и, по меньшей мере, с одним пропускным отверстием, расположенным в посадочной поверхности или между посадочными поверхностями для подачи рабочего агента в одну из камер заданного давления и в соединительный канал, гидравлически связанный с пропускными отверстиями обеих камер для раздельного пропуска в них рабочего агента.
Однако вышеуказанное устройство по RU 2415255 не обеспечивает возможности легкого высверливания горизонтального канала скважины.
Также известен механический двухствольный пакер с кабельным вводом (Патент RU 2468185).
Изобретение относится к оборудованию для разобщения межтрубного пространства в скважинах с интервалами негерметичности с одним или несколькими пластами. Обеспечивает повышение эксплуатационной надежности пакера при использовании его в качестве верхнего пакера в двух и более пакерных компоновках для эксплуатации скважин погружным насосным оборудованием типа УЭЦН. Двухствольный пакер с кабельным вводом содержит пакерный и внутренний стволы, вставленные один в другой и крепящиеся между собой с ориентированием по кабельному вводу, пакерный узел, механический привод, герметизатор кабельного ввода с линиями отвода газа или для закачки химреагентов. Привод пакера является механическим нажимного действия, внутренний ствол пакера выполнен составным из верхней, средней и нижней частей, нижний конец средней части внутреннего ствола пакера имеет выступ для взаимодействия с цилиндром привода. В сквозных отверстиях нижнего конца средней части и верхнего конца нижней части внутреннего ствола пакера установлены срезные элементы.
Однако вышеуказанное устройство по RU 2468185 не обеспечивает возможности легкого высверливания горизонтального канала скважины.
Раскрытие изобретения
В одном аспекте изобретения раскрыта муфта для перепуска газа из межтрубного пространства, содержащая верхнее соединение для соединения с насосно-компрессорной трубой большего диаметра; нижнее соединение для соединения с насосно-компрессорной трубой меньшего диаметра; расширение вокруг части нижнего соединения для соединения с патрубком, имеющим упомянутый больший диаметр; канал для отвода сопутствующих газов, состоящий из продольной и поперечной частей; причем продольная часть канала для отвода сопутствующих газов муфты проходит вдоль муфты от ее верха до уровня соединения муфты с патрубком; поперечная часть канала для отвода сопутствующих газов муфты представляет собой проходящее перпендикулярно поперечной части муфты сквозное отверстие, соединяющее пространство вне муфты с упомянутым расширением.
В дополнительных аспектах раскрыта муфта, в которой верхнее соединение представляет собой соединение с насосно-компрессорной трубой диаметром 2,5′′ и нижнее соединение представляет собой соединение с насосно-компрессорной трубой диаметром 1,5′′.
В других дополнительных аспектах раскрыто, что муфта содержит наружный закрывающий элемент, выполненный с возможностью закрытия сквозного отверстия; закрывающий элемент выполнен с возможностью крепления к муфте посредством резьбы; муфта выполнена с возможностью соединения с капиллярной трубкой для транспортировки попутного газа; канал для отвода сопутствующих газов выполнен с возможностью подачи химических реагентов.
Задача, на решение которой направлено предложенное изобретение, - обеспечение надежного, многофункционального устройства, обеспечивающего возможность отвода сопутствующих газов, подачи химических реагентов и легкого высверливания горизонтальных каналов в скважине.
Обеспечиваемый технический результат заключается в повышении надежности и расширении функциональности муфты для перепуска газа из межтрубного пространства.
Этот результат обеспечивается благодаря тому, что после установки муфты не требуется каких-либо манипуляций для обеспечения движения сопутствующего газа по каналу для отвода сопутствующих газов; в муфте выполнен канал для высверливания горизонтальной скважины и при этом этот канал для высверливания горизонтальной скважины частично совмещен с каналом для отвода сопутствующих газов.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 показывает муфту, раскрытую в прототипе (продольный и поперечный разрезы).
Фиг. 2 показывает схематичное изображение одного из вариантов предложенной муфты.
Фиг. 3 показывает схему установки одновременно раздельной добычи 1-лифтовой конструкции в комплекте со специальной муфтой.
Осуществление изобретения
Разработанное техническое решение является улучшением выбранного в качестве прототипа решения, раскрытого в патенте RU 2303124. Существенным отличием от прототипа является то, что выполненный в муфте в канал для отвода сопутствующих газов частично совмещен с каналом для высверливания горизонтальной скважины, а также то, что для отвода газов обеспечен отдельный канал.
Заявитель полагает, что если бы специалист в области техники решал задачу обеспечения возможности бурения горизонтального канала в вертикальной скважине, содержащей муфту, известную из RU 2303124, то он бы принял очевидное решение сделать в муфте еще одно отверстие, через которое и осуществлялось бы высверливание горизонтального канала.
Наличие дополнительного отверстия ухудшило бы механическую прочность муфты и, как следствие, уменьшило бы ее надежность.
При этом решение совместить канал для отвода газов и канал для высверливания горизонтальной скважины не является очевидным.
Кроме того, сама конструкция муфты по RU 2303124 требует точного совмещения канала для отвода газа муфты и соответствующего канала в корпусе, что усложняет использование муфты и уменьшает ее надежность, так как в случае неточного совмещения упомянутых каналов отвод сопутствующих газов будет ухудшен или даже невозможен, что также влияет на надежность функционирования муфты.
Также необходимо отметить, что в устройстве по RU 2303124 сопутствующий газ уходит в НКТ, а не в отдельный канал, что усложняет дальнейшую его утилизацию.
Разработанное техническое решение позволяет преодолеть, по меньшей мере, вышеуказанные недостатки.
Конструкция разработанной муфты не требует точного совмещения канала для отвода газа, так как в любом положении муфты относительно НКТ сопутствующий газ свободно проникает в муфту и далее в канал для отвода сопутствующего газа.
Один из вариантов реализации предложенной муфты показан на фиг. 2, из которой видно, что муфта представляет собой цельный элемент, не требующий совмещений с какими-либо другими элементами.
Крепление НКТ к муфте осуществляется в частности посредством резьбового соединения, хотя можно использовать любые другие соединения, например замковые.
На фиг. 3 показана схема установки одновременно-раздельной добычи 1-лифтовой конструкции в комплекте со специальной муфтой,
где 1 - эксплуатационная колонна
2 - колонна НКТ 2,5′′
3 - капиллярный трубопровод
4 - специальная муфта с капиллярным вводом
5, 8 - патрубок НКТ 2,5′′
6, 9 - хвостовик НКТ 1,5′′
7 - эксплуатационный пакер
10 - спирально-щелевой фильтр
11 - насос
Из фиг. 3 понятно функционирование муфты. Затрубный (сопутствующий) газ свободно движется между патрубком 8 и хвостовиком 9, так как они имеют разный диаметр, при этом хвостовик 9 проходит внутри патрубка 8. Поднимаясь вверх, затрубный газ попадает в расширение муфты, образованное пространством между патрубком 8 и хвостовиком 9 (в разрезе они обозначены 5 и 6 соответственно). Далее из расширения муфты сопутствующий газ попадает в канал для отвода сопутствующих газов и далее движется вверх по капиллярному трубопроводу.
Такая конструкция муфты позволяет легко монтировать ее в скважине, обеспечивает надежный отвод сопутствующего газа.
Хотя на фиг. 3 не показано сквозное отверстие муфты для высверливания горизонтальной скважины, специалист в области техники легко поймет, как его выполнить.
Само по себе наличие в муфте отверстия для высверливания горизонтального канала скважины упрощает процесс бурения горизонтальной скважины. А то, что это отверстие выполнено в муфте описанной конструкции, обеспечивает возможность простого задания направления высверливания горизонтального канала, так как повернуть только лишь муфту значительно проще, чем повернуть весь НКТ.
Заявленное устройство позволяет также производить подачу химических реагентов в подпакерную зону. Для этого к капиллярному трубопроводу на фиг. 3 необходимо подключить установку для подачи химреагентов.
Для улучшения работы муфты она снабжена закрывающим элементом, выполненным с возможностью закрытия сквозного отверстия, предназначенного для высверливания горизонтальной скважины. Закрывающий элемент обеспечивает то, что весь сопутствующий газ попадает в канал для отвода сопутствующих газов, а при подаче химических реагентов через упомянутый канал все реагенты попадают в пространство под пакером, как понятно из фиг. 3. В одном из вариантов закрывающий элемент крепится к муфте посредством резьбы.
Все размеры, указанные на чертежах, являются примерными и приведены для облегчения понимания, в зависимости от решаемых задач специалист в области техники может внести изменения в геометрические размеры муфты не выходя из объема формулы изобретения.
Варианты осуществления не ограничиваются описанными здесь вариантами, специалисту в области техники на основе информации, изложенной в описании, и знаний уровня техники станут очевидны и другие варианты осуществления изобретения, не выходящие за пределы сущности и объема данного изобретения.