УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗОБЩЕНИЯ ОТКРЫТОГО СТВОЛА СКВАЖИНЫ НА ОТДЕЛЬНЫЕ УЧАСТКИ
DEVICE TO DIVIDE BOREHOLE TO SEPARATE SECTIONS

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к разработке и эксплуатации нефтяных пластов с зонами различной проницаемости, в том числе в горизонтальных, многозабойных скважинах и боковых стволах, возможно, с применением технологии одновременно-раздельной эксплуатации.
Известно (патент RU №2083798, МПК Е21В 33/12, опубл. 10.07.1997) устройство для разобщения пластов в скважине, содержащее соединенные резьбой профильные трубы, оснащенные цилиндрическими концевыми участками, которые снаружи осажены в средней своей части, снабжены замкнутыми ободьями и заполнены во впадинах герметизирующим составом.
Недостатками этого устройства являются:
- при применении двухлучевых труб отсутствие герметизации в сопряжении боковых участков профильной трубы и стенки скважины, так как сопряжение боковых участков двухлучевой трубы и стенки скважины остается без уплотнителя из-за того, что распространения битумной мастики в поперечном сечении не происходит, следовательно, создаются условия для гидропрорыва жидкости;
- уменьшенное проходное сечение, так как ободья препятствуют полному расширению двухлучевой профильной трубы в скважине;
- необходимость применения пакера, устанавливаемого внутри устройства для герметизации внутриколонного пространства, что приводит к удорожанию устройства в целом;
- необходимость развальцовывания при установке устройства, что требует значительных затрат на применение развальцевателя, а также дополнительного времени.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для разобщения открытого ствола скважины на отдельные участки (патент RU №2487231, МПК Е21В 33/12, опубл. 10.07.2013, бюл. №19), включающее соединенные продольно-гофрированные трубы с герметизирующими элементами, размещенными на участках с меньшей описанной окружностью, верхний и нижний цилиндрические участки, верхний из которых снабжен уплотненным поршнем с фиксатором, а нижний цилиндрический участок снабжен снизу нерасширяемой втулкой, во внутреннюю полость которой герметично вставлен с возможностью перемещения ниппель, снабженный клапаном и соединенный сверху тягой с поршнем, а герметизирующие элементы профильных труб выполнены замкнутыми по периметру трубы, а их концевые участки, соединяемые сваркой, выполнены в виде продольно-гофрированных калиброванных раструбов с описанным диаметром, большим или равным описанному диаметру герметизирующих элементов, при этом толщина герметизирующих элементов и расстояние между ними выполнены с возможностью их распределения без взаимного перекрытия при расширении развальцевателем после выправления внутренним давлением.
Верхний и нижний цилиндрические участки могут быть снабжены цилиндрическими патрубками, установленными между цилиндрическими участками и продольно-гофрированными трубами и снабженными в средней части герметизирующими элементами из водонефтенабухающей резины, при этом цилиндрические патрубки снабжены цилиндрическими раструбами по концам с диаметром, большим или равным наружному диаметру герметизирующего элемента до его набухания.
Недостатки этого устройства:
- при установке устройства предусмотрена дополнительная спуско-подъемная операция для развальцовывания, что требует значительных затрат на применение развальцевателя, а также дополнительного времени на развальцовывание, что приводит к удорожанию устройства в целом;
- применение жесткого ниппеля с манжетами исключает его уменьшение в диаметре, что приводит к необходимости применения нерасширяемой цилиндрической втулки с уменьшенным проходным сечением;
- отсутствие выступов на уплотненном поршне, взаимодействующих с продольными пазами торца верхнего цилиндрического участка устройства, исключает проворот устройства колонной бурильных труб при его затрудненном спуске в горизонтальные скважины.
Технической задачей предлагаемого устройства является: обеспечение герметичности перекрытия устройством заколонного пространства без дополнительного механического расширения, незначительное уменьшение проходного сечения за счет применения самоуплотняющегося раздуваемого эластичного элемента, возможность вращения устройства при его затрудненном спуске, в частности в горизонтальные скважины.
Техническая задача решается устройством для разобщения открытого ствола скважины на отдельные участки, включающим продольно-гофрированные трубы с герметизирующими элементами, верхний и нижний цилиндрические участки труб, верхний из которых снабжен уплотненным поршнем с фиксатором, нижний цилиндрический участок снизу снабжен нерасширяемой втулкой, во внутреннюю полость которой герметично при помощи уплотнений вставлен с возможностью перемещения ниппель, оснащенный клапаном и соединенный сверху тягой с поршнем, а герметизирующие элементы профильных труб расположены на наружной поверхности.
Новым является то, что продольно-гофрированные трубы выполнены шестилучевыми с возможностью расширения до рабочего размера внутренним давлением, причем герметизирующие элементы изготовлены в виде последовательно установленных по длине замкнутых элементов, заполняющих углубления между лучами трубы, а между нижним цилиндрическим участком и нерасширяемой втулкой выполнено технологическое кольцевое расширение, при этом уплотнения ниппеля выполнены в виде самоуплотняющегося раздуваемого эластичного элемента, выше которого расположен расширяющийся вверх конус с наружными подпружиненными вверх плашками, имеющими возможность взаимодействия в транспортном положении с технологическим кольцевым расширением и ограниченного продольного перемещения относительно конуса, причем наименьший диаметр плашек выполнен меньше внутренних суженных участков устройства, выше конуса установлена муфта, выполненная с возможностью взаимодействия с лучами нижней трубы устройства снизу изнутри в транспортном положении, при этом торец верхнего цилиндрического участка устройства снабжен продольными пазами, а уплотненный поршень выступами под продольные пазы.
Новым является также то, что герметизирующие элементы продольно-гофрированных труб выполнены из нефте- или водонабухающей резины.
На фиг.1 показано устройство с осевым разрезом; на фиг.2 - выносной элемент А.
Устройство для разобщения открытого ствола скважины на отдельные участки (далее - устройство) включает продольно-гофрированные трубы 1 (см. фиг.1), выполненные шестилучевыми с возможностью расширения до рабочего размера внутренним давлением с герметизирующими элементами 2, изготовленными в виде последовательно установленных по длине замкнутых элементов, заполняющих углубления между лучами трубы 1. Верхний цилиндрический участок 3 снабжен уплотненным поршнем 4 (см. фиг.2) с фиксатором 5. Торец 6 верхнего цилиндрического участка 3 устройства снабжен продольными пазами 7, а уплотненный поршень 4 - выступами 8 под продольные пазы 7. Нижний цилиндрический участок 9 (см. фиг.1) снизу снабжен нерасширяемой втулкой 10, во внутреннюю полость которой герметично при помощи уплотнений вставлен с возможностью перемещения самоуплотняющийся раздуваемый эластичный элемент 11, оснащенный клапаном 12. Выше раздуваемого эластичного элемента 11 расположен расширяющийся вверх конус 13, соединенный сверху тягой 14 с поршнем 4, с наружными подпружиненными вверх плашками 15, выполненными с возможностью взаимодействия в транспортном положении с технологическим кольцевым расширением 16 и ограниченного продольного перемещения относительно конуса 13. Наименьший диаметр плашек 15 меньше внутренних суженных участков устройства. Выше конуса 13 установлена муфта 17, имеющая возможность взаимодействия снизу изнутри с лучами 18 нижней трубы 19 устройства в транспортном положении.
Для дополнительной герметизации герметизирующие элементы 2 продольно-гофрированных труб 1 выполнены из нефте- или водонабухающей резины.
Пример применения устройства
На колонне труб устройство в сборе спускают в интервал скважины, который необходимо разобщить (не показан). Благодаря тому, что торец 6 верхнего цилиндрического участка 3 устройства снабжен продольными пазами 7 (см. фиг.2), а уплотненный поршень 4 - выступами 8 под продольные пазы 7, возможно вращать устройство при затрудненном его спуске. Благодаря тому, что муфта 17 (см. фиг.1) упирается изнутри в лучи 18 нижней трубы 19 при спуске устройства в скважину, осевое усилие от клапана 12 не передается через тягу 14 на уплотненный поршень 4. Шестилучевые трубы 1 расширяют гидравлическим давлением до рабочего размера, при этом герметизирующие элементы 2, прижимаясь участками 20, расположенными между лучами трубы 1, герметизируют заколонное пространство. При этом осевое усилие на самоуплотняющийся раздуваемый эластичный элемент 11 уравновешивается расположенным выше конусом 13 с наружными подпружиненными вверх плашками 15, расположенными в технологическом кольцевом расширении 16 и упертыми в фаску 21 нерасширяемой втулки 10. После чего колонной бурильных труб создают осевое усилие вверх с одновременным повышением давления внутри устройства. При этом уплотненный поршень 4, расширяя фиксатор 5, выходит из верхнего цилиндрического участка 3. Соединенную тягой 14 компоновку, состоящую из поршня 4, конуса 13 с плашками 14, самоуплотняющегося раздуваемого эластичного элемента 11, снабженного клапаном 12, перемещают через устройство вверх и поднимают на поверхность. При этом плашки 15 при ходе вверх, а также раздуваемый эластичный элемент 11, уменьшаются в диаметре при прохождении в узких местах устройства, не препятствуя подъему компоновки на поверхность.
Благодаря тому, что герметизирующие элементы 2 продольно-гофрированных труб 1 (см. фиг.1) выполнены из нефте- или водонабухающей резины, повышается надежность разобщения между стенками скважины и устройством.
Устройство обеспечивает герметичность перекрытия заколонного пространства за одну спуско-подъемную операцию без дополнительного механического расширения, незначительное уменьшение проходного сечения за счет применения самоуплотняющегося раздуваемого эластичного элемента 11 и имеет возможность прохождения в горизонтальные скважины.