УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПЛАСТОВ В СКВАЖИНЕ

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для разобщения пластов в скважине при раздельной закачке в них различных реагентов.
Известно «Устройство для закачки реагентов в скважину» (см. а.с. SU №1714080, МПК 7 Е 21 В 33/12, опубл. БИ № от 1985 г.), содержащее пакер, включающий корпус и эластичную манжету, разобщитель, включающий ствол и золотник, снабженный радиальными каналами.
Недостатками этого устройства является: во-первых, сложность конструкции, обусловленная наличием большого количества узлов и деталей; во-вторых, закачка реагента за один спуск оборудования возможна только в один пласт, а при необходимости закачки в другой пласт, надо распакеровать оборудование и снова установить его в новом месте, затем пласты очищают от продуктов реакции для чего производят обычно свабирование (снижение уровня). Для проведения данной операции необходимо спускать и поднимать колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) со свабом.
Таким образом, для обработки двух пластов надо четыре раза спускать оборудование, на что затрачивается большое количество времени и материальных средств.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Устройство для обработки пластов в скважине» (см. а.с. SU №2234589 МПК 7 Е 21 В 33/12, опубл. БИ №23 от 20.08.2004 г.), содержащее пакер, включающий корпус и эластичную манжету, разобщитель, включающий ствол и золотник, снабженные радиальными каналами, при этом корпус пакера выполнен проходным в осевом направлении, а золотник разобщителя расположен внутри его ствола, соединен с ним срезными элементами, заглушен снизу и имеет по наружной поверхности выше заглушенного участка меньший диаметр, образующий со стволом полость, сообщающуюся через радиальные каналы с внутренним пространством разобщителя, снабжен конусной расточкой, в которой установлено стопорное кольцо, взаимодействующее с кольцевой проточкой, расположенной в нижней части ствола, и посадочным седлом для шара, сбрасываемого во внутрь устройства перед обработкой второго пласта.
Недостатками устройства является то, что при обработке верхнего пласта давление закачки, при котором может принимать верхний пласт может быть гораздо выше допустимого на обсадную колонну, особенно в старых скважинах, срок эксплуатации которых превышает 20 лет, в этом случае это может привести в порыву (нарушению) обсадной колонны выше верхнего пласта, а это капитальный ремонт скважины, выражающийся в дополнительных, неоправданных вложениях материальных и финансовых средств; кроме того обязательно на устье скважины наличие устьевого сальника или планшайбы, поскольку верхняя часть эксплуатационной колонны подвержена давлению закачки (приема) верхнего пласта, поэтому устье должно быть надежно загерметизировано.
Задачей полезной модели является разработка такого устройства, которое позволяет за один спуск оборудования в скважину без риска повреждения обсадной колонны обработать два пласта, при необходимых давлениях закачки в каждый из пластов, вне зависимости от допустимого давления на обсадную колонну и срока эксплуатации скважины.
Указанная задача решается предлагаемым устройством для обработки пластов в скважине, включающим проходной корпус и эластичную манжету, разобщитель, включающий ствол и заглушенный снизу золотник, вставленный в ствол и соединен с ним срезными элементами, снабженные радиальными каналами, так же золотник снабжен сверху седлом для шара, сбрасываемого во внутрь устройства перед обработкой второго пласта, а снизу меньшим диаметром, образующим со стволом полость, сообщающуюся через радиальные каналы с внутренним пространством разобщителя, снабжен конусной расточкой, в которой установлено стопорное кольцо, взаимодействующее с кольцевой проточкой, расположенной в нижней части ствола.
Новым является то, что устройство выше разобщителя на расстоянии от пакера превышающем толщину верхнего пласта снабжено дополнительным пакером, состоящим из полого основания, конуса сверху и дополнительной эластичной манжеты, установленной на цилиндрическом сужении полого основания, которое телескопически установлено с возможностью осевого перемещения вверх в конус, относительно которого зафиксировано срезным элементом, причем конус выполнен с возможностью взаимодействия с дополнительной эластичной манжетой.
На фиг.1 изображена верхняя часть предлагаемого устройства, устанавливаемая над верхним пластом в продольном разрезе.
На фиг.2 изображена нижняя часть предлагаемого устройства, устанавливаемая между верхним и нижним пластами в продольном разрезе.
На фиг.3 развертка формы и направления фигурного паза корпуса пакера.
Устройство состоит из пакера, разобщителя и дополнительного пакера.
Пакер содержит корпус 1 с фигурным пазом 2 на наружной поверхности (фиг.3), с равномерно расположенными чередующимися продольными короткими и длинными участками. На корпусе 1 (фиг.1) с возможностью осевого перемещения установлена обойма 3, связанная снизу кольцом 4, соединенным с направляющим штифтом 5, размещенным в фигурном пазе 2. В верхней части обоймы 3 установлены подпружиненные шлипсы 6 со стопорным элементом 7. На корпусе 1 находится нижняя опора 8, эластичная манжета 9 и верхняя опора 10 жестко соединенная с корпусом 1.
С верхней опорой 10 пакера соединен ствол 11 разобщителя, снабженный радиальными каналами 12, а внутри ствола напротив радиальных каналов установлен заглушенный снизу золотник 13, соединенный со стволом 11 срезными элементами 14 и имеющий на наружной поверхности конусную расточку 15, в которой находится стопорное кольцо 16. Ниже конусной расточки золотник 13 выполнен с меньшим диаметром и образует полость 17, сообщающуюся через радиальные каналы 18 с внутренним пространством разобщителя. В верхней части золотника 13 расположено посадочное седло 19.
В нижней части ствола выполнена кольцевая проточка 20, ниже которой установлены опорное кольцо 21, уплотнение 22, промежуточное кольцо 23 и нижнее кольцо 24, жестко соединенное со стволом 11. Сопрягаемые поверхности золотника 13 снабжены уплотнительными кольцами 25.
Устройство выше разобщителя на расстоянии от пакера превышающем толщину верхнего пласта (на фиг.1, 2, 3 не показано) снабжено дополнительным пакером 26 (фиг.2).
Дополнительный пакер 26 состоит из полого основания 27, конуса 28 сверху и дополнительной эластичной манжеты 29, установленной на цилиндрическом сужении 30 полого основания 27, которое телескопически установлено с возможностью осевого перемещения вверх в конус 28, относительно которого зафиксировано срезным элементом 31. Конус 28 выполнен с возможностью взаимодействия с дополнительной эластичной манжетой 29.
Дополнительный пакер 26 своим полым основанием 27 соединен с разобщителем посредством муфты 32.
Устройство работает следующим образом.
Устройство в собранном виде на колонне НКТ 33 (фиг.2) спускают в скважину на необходимую глубину и устанавливают таким образом, чтобы нижняя часть устройства находилась между верхним и нижним пластом 9 (на фиг.1, 2, 3 не показано), которые необходимо обработать, а верхняя часть устройства выше верхнего пласта на 3-5 метров.
Затем устройство приподнимают примерно на 1 метр вверх и опускают. В результате этого штифт 5 из короткого участка фигурного паза 2 перемещается в длинный участок (перед спуском устройства в скважину штифт 5 устанавливается в коротком участке фигурного паза 2, так как показано на фиг.3).
При дальнейшем перемещении вниз детали 3-6 (фиг.1) остаются на месте, так как пружины 34 прижимают гладкую часть шлипсов 6 к стенкам обсадной колонны (на фиг.1, 2, 3 не показано); а детали 1, 8, 9, 10...двигаются виз до тех пор, пока конусная часть нижнего упора 8 не упрется в шлипсы 6. Под действием веса колонны НКТ 33 шлипсы 6 разойдутся в радиальном направлении до соприкосновения зубчатой части с обсадной колонной, а эластичная манжета 9 под действием нагрузки сожмется, надежно перекрывая заколонное пространство скважины между верхним и нижним пластами.
Далее колонну НКТ 33 продолжают разгружать и, в определенный момент, разрушается срезной элемент 31 (фиг.2), о чем свидетельствует резкое падение показания гидравлического индикатора веса, установленного на устье скважины (на фиг.1, 2, 3 не показано). В результате проделанной операции конус 28 жестко связанный с колонной НКТ 33, опускаясь вниз воздействует на дополнительную эластичную манжету 29, установленную на цилиндрическом сужении 30 полого основания 27, и надежно прижимает ее к стенкам обсадной колонны скважины, отекая тем самым верхнюю часть обсадной колонны, предохраняя ее от воздействия высоких давлений, которые могут возникнуть при обработке верхнего пласта. После этого верхняя часть колонны НКТ 33 крепится на опорном фланце устьевой арматуры (на фиг.1, 2, 3) не показано.
После этого приступают к обработке нижнего пласта. Для этого реагент по НКТ через радиальные каналы золотника полость и корпус пакера закачивают в нижний пласт и оставляют на реакцию. По прошествии определенного времени проводят свабирование путем снижения уровня.
Затем приступают к обработке верхнего пласта. Для этого во внутрь НКТ бросают шар 35 (фиг.1), который садится на седло 19 и перекрывает центральный канал 36 золотника 13. В колонне НКТ 33 повышают давление, в результате чего срезные элементы 14 разрушаются, золотник 13 перемещается вниз до упора кольцевого уступа 37 в опорное кольцо 21. Стопорное кольцо 16 войдет в кольцевую проточку 20 ствола 11, при этом открываются радиальные каналы 12. После этого по колонне НКТ 33 через радиальные каналы 12 ствола 11 разобщителя производят закачку реагента в верхний пласт под давлением, с которым он принимает, поскольку обсадная колонна находящаяся выше устройства отсечена с помощью дополнительного пакера 26 и оставляют на реакцию.
После определенного времени, также как и в нижнем пласте, производят свабирование путем снижения уровня.
После обработки верхнего пласта колонну НКТ 33 поднимают примерно на 2 метра. При этом конус 28 (фиг.2) дополнительного пакера 26 двигается вверх до соприкосновения с верхним кольцевым уступом 38 полого основания, и таким образом выходит из соприкосновения с дополнительной эластичной манжетой 29, которая в свою очередь отходит от стенок обсадной колонны.
Далее уже корпус 1 пакера поднимается вверх, нижний упор 8 выходит из зацепления со шлипсами 6, нагрузка на эластичную манжету 9 снимается, и она принимает первоначальное положение.
Устройство вновь опускают, штифт 5 перемещается из длинного участка фигурного паза 2 (см. фиг.3) в короткий, после чего оборудование получает транспортное положение и может быть переведено в другой верхний интервал скважин или поднято на поверхность.
Благодаря тому, что устройство позволяет за один спуск оборудования в скважину без риска повреждения обсадной колонны обработать два пласта, при необходимых давлениях закачки в каждый из пластов, вне зависимости от допустимого давления на обсадную колонну и срока эксплуатации скважины, а это значит исключаются дополнительные работы по отсечению обсадной колонны выше верхнего пласта, что безусловно позволит сэкономить материальные и финансовые средства.