устройство для вскрытия и одновременно-раздельной эксплуатации двух газовых пластов

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВСКРЫТИЯ И ОДНОВРЕМЕННО-РАЗДЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВУХ ГАЗОВЫХ ПЛАСТОВ, содержащее корпус, установленный на колонне труб, оборудованных пакером, и размещенный в корпусе осевой обратный клапан, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности в работе устройства, оно снабжено установленными концентрично в корпусе и последовательно затрубным клапаном, подпружиненным перепускным стаканом и запорной гильзой, выполненной подпружиненной и с радиальными каналами, стакан имеет резьбы на концах для связи с колонной труб, радиальные отверстия и пазы между ними, а запорная гильза - шариковый фиксатор, размещенный в ее радиальных каналах и пазах стакана при размещении гильзы в крайнем нижнем положении.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что перепускной стакан выполнен со съемной заглушкой и бросовыми сменными осевыми патрубками.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам, применяемым при вскрытии и эксплуатации нескольких продуктивных пластов.

Известно устройство, содержащее конусно-резиновый пакер, над которым расположены перепускные отверстия.

Недостатком устройства является то, что его применение не обеспечивает изоляцию верхнего пласта от нижнего при необходимости работы только верхнего пласта, например, для очистки его коллектора от закупоривающих твердых частиц из-за невозможности создания циркуляции жидкости глушения (освоения).

Известно устройство, содержащее нижний пакер, муфту с седлом, на котором установлен второй пакер.

Недостатком этого устройства является то, что с его помощью невозможно осуществить перепуск газа из нижнего горизонта в верхний. При этом устройство не обеспечивает глушение и освоение нижнего горизонта из-за невозможности создания циркуляции жидкости глушения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство, которое содержит цилиндрический корпус с внутренней полостью, перекрываемой подпружиненным клапаном. К корпусу устройства крепятся лифтовые колонны и пакер.

Недостаток этого устройства обусловлен тем, что затруднено проведение работ по исследованию и интенсификации нижнего горизонта, так как во внутреннем осевом канале цилиндрического корпуса размещены элементы клапанного устройства. Устройство не обеспечивает глушение нижележащего горизонта из-за невозможности создания циркуляции жидкости глушения.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства для вскрытия и одновременно-раздельной эксплуатации двух газовых пластов.

С этой целью устройство, содержащее корпус, установленный на колонне труб, оборудованных пакером, и размещенный в корпусе осевой обратный клапан, оно снабжено установленными концентрично в корпусе и последовательно затрубным клапаном, подпружиненным перепускным стаканом и запорной гильзой, выполненной подпружиненной и с радиальными каналами, стакан имеет резьбы на концах для связи с колонной труб, радиальные отверстия и пазы между ними, а запорная гильза-шариковый фиксатор, размещенный в ее радиальных каналах и пазах стакана при размещении гильзы в крайнем нижнем положении.

Кроме того, в устройстве перепускной стакан выполнен со съемной заглушкой и бросовыми сменными осевыми патрубками.

На фиг. 1 схематично изображена скважина при вскрытом и изолированном пласте М, а также после установки, закреплении и цементировании хвостовика с фильтром для пласта Н; на фиг.2 - скважина после установки устройства, изолирующего нижний пласт Н; на фиг.3 - скважина после перфорирования и освоения пласта М; на фиг.4 - скважина после освобождения осевого канала лифтовой колонны; на фиг. 5 - устройство в транспортном положении, общий вид; на фиг.6 - устройство в рабочем положении; на фиг.7 - устройство после изоляции пластов Н и М.

Устройство (фиг. 5) состоит из корпуса 1, установленного на колонне труб, оборудованных пакером. Корпус 1 имеет внутренний конус "а" для обеспечения герметичной стыковки с конусной поверхностью затрубного клапана 2, который установлен концентрично в корпусе с возможностью перемещения на перепускном стакане 3. Над клапаном 2 установлена пружина 4 и герметичность его обеспечивается уплотнительными кольцами 5. Стакан 3 имеет резьбы на концах для связи с колонной труб, радиальные отверстия "б" с пазами между ними и циркуляционные отверстия "в" и "г". При помощи наружной резьбы стакан герметично устанавливается в корпусе 1. В стакане расположена подпружиненная пружиной 6 запорная гильза 7, внутри которой установлена заглушка 8 с осевым обратным клапаном 9, размещенным в корпусе, и пружиной 10. Запорная гильза закреплена в стакане шариковым фиксатором 11, расположенным в ее радиальных каналах и пазах стакана при размещении гильзы в крайнем нижнем положении. Шарики 11 углублены в проточку "б" и от радиального перемещения ограничены цилиндрической поверхностью подвижной втулки 12. Втулка 12 имеет наружную проточку "з" и ограничена от осевого перемещения разрезным кольцом 13, установленным в кольцевую канавку. Герметичность в зазоре между корпусом 1 и стаканом 3 обеспечивается уплотнительным кольцом 14, а между стаканом и запорной гильзой 7 - уплотнительными кольцами 15. Внутренние резьбы в стакане 3 предназначены для соединения с хвостовиком лифтовой колонны 16 и колонной труб 17, основание которой снабжено толкателем 18 с циркуляционными отверстиями "и". Для обеспечения свободного сообщения внутренних полостей труб 16 и 17 перепускной стакан 3 снабжен съемной заглушкой 8, освобождающейся под действием бросовых сменных осевых патрубков.

Процесс вскрытия и совместно-раздельной эксплуатации двух пластов с применением устройства осуществляется следующим образом.

Вскрытие бурением продуктивного пласта М производят на буровом растворе с плотностью, зависящей от пластового давления этого пласта. После изоляции пласта М обсадной колонной 19 разбуривают и вскрывают продуктивный пласт Н при циркуляции бурового раствора с плотностью, соответствующей безопасному вскрытию пласта. Затем в ствол скважины на бурильных трубах опускают нижнюю секцию колонны 20 с фильтром 21 для пласта Н. При этом в компоновку нижней секции колонны 20 входят: фильтровая часть 21, устройство для разгрузки веса колонны труб 22 (см. авт. св. N 1520234, кл. Е 21 В 23/00), нажимной пакер 23, циркуляционный клапан-ниппель 24 с радиальными отверстиями "к", корпус устройства 1, крепежный участок обсадных труб 25 и легкоразбуриваемая мостовая пробка 26, установленная в осевом проходе пакера.

Надпакерную часть компоновки герметизируют следующим образом. По бурильной колонне (не показана), соединенной резьбой "л" с нижней секцией 20, продавливают расчетный объем тампонажного раствора (цемента) в надпакерный зазор межтрубного пространства через радиальные отверстия "к" клапан-ниппеля 24. Не ожидая затвердения цементного раствора, бурильную колонну освобождают от резьбового соединения "л" и поднимают на поверхность. После разбуривания мостовой пробки 26 проверяют герметичность соединения нижней секции 20. Пласт Н осваивают, исследуют и задавливают жидкостью глушения с плотностью, соответствующей его пластовому давлению.

Затем на колонне труб 17 в скважину спускают перепускной стакан 3 в транспортном положении в сборе с хвостовиком 16 лифтовой колонны и посредством резьбы "л" соединяют с корпусом 1. В связи с тем, что у основания колонны труб 17 установлен толкатель 18, то при спуске сборки осевой обратный клапан 9 находится в открытом положении. Так как колонна труб 17 соединена со стаканом 3 левой резьбой "д", то правым вращением освобождают колонну труб 17 и извлекают на поверхность. При этом под действием пружины клапан 9 запирается, вследствие чего обеспечивается герметичное разделение - перекрытие канала, сообщающего пласты М и Н (фиг.3). После изоляции пласта М от пласта Н меняют жидкость глушения пласта Н на жидкость с плотностью, соответствующей пластовому давлению пласта М, и перфорацией вскрывают его. Затем спускают колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) 27, исследуют пласт М, осваивают и вновь задавливают соответствующей жидкостью глушения. Лифтовую колонну 28 вместе с раствором 29 спускают в ствол НКТ 27 и разгружают на стакан 3. Сбрасывают полый патрубок 30 в лифтовую колонну 28, в результате чего освобождается ее осевой канал от заглушки 8 и происходит сообщение канала лифтовой колонной 28 и ее хвостовика 16. Через циркуляционные отверстия "в" и "г" и поднятый клапан 2 по затрубному пространству осуществляют циркуляцию жидкости освоения скважины. При этом осваивают только нижний горизонт Н. Возможность создания циркуляции жидкости в зазоре между колонной НКТ 27 и обсадной колонной 19 позволяет освоить горизонт М.

После освоения пласта М обеспечиваются условия для совместной эксплуатации пластов, а при закрытой фонтанной арматуре-перепуск флюида из пласта Н в пласт М.

Перепускное устройство (фиг. 6 ) работает следующим образом. Под действием удара бросового патрубка 30 разрезное кольцо 13 сжимается и подвижная втулка 12 перемещается вглубь заглушки 8. Вследствие этого наружная проточка "з" устанавливается в одной плоскости с шариковым фиксатором 11. Под действием подпружиненной запорной гильзы 7 шарики выходят из зацепления с радиальной проточкой "б" и перемещаются к оси в проточку "з". Освободившаяся запорная гильза 7 под действием пружины 6 поднимается вверх и открывается кольцевой циркуляционный канал между отверстиями "в" и "г". Глубина проточки "з" выполнена такой, чтобы шарики не выступали за наружный цилиндр заглушки 8. Под действием массы патрубка 30 заглушка 8 совместно с шариками и подвижной втулкой 12 выталкивается на забой скважины, как показано на фиг. 4. Патрубок 30, установившись в раструбе 29, образует осевой канал, связывающий лифтовую колонну 28 с ее хвостовиком 16. Герметичность обеспечивается кольцами 31 и 32.

Таким образом создается возможность осуществить прямую циркуляцию жидкости освоения (глушения) через лифтовую колонну 28 и обеспечить управляемость (эксплуатацию на различных режимах) пласта Н.

В процессе перепуска флюида из пласта Н в пласт М проницаемость пласта М может снизиться из-за засорения его коллектора, например, соленасыщенными растворами, механическими примесями и т.д. В этом случае коллектор пласта М необходимо очистить, т.е. увеличить его проницаемость, что достигается обеспечением устойчивости работы этого пласта. С этой целью необходимо изолировать пласт М от пласта Н. Это осуществляется путем глушения пласта Н, извлечением на поверхность с помощью канатной техники патрубка 30 и установки вместо него патрубка 33 (фиг.7). Под действием массы патрубка 33 опускается подпружиненная гильза 7 до упора и циркуляционные отверстия "г" перекрываются.

На многих газоконденсатных месторождениях многопластовые залежи характеризуются резкой дифференциацией пластовых давлений по разрезу и различным содержанием конденсата. Для таких месторождений актуальной является проблема создания необходимых условий для наиболее полного извлечения конденсата. Конденсатоотдача пласта может быть повышена путем создания генераторной скважины, в которой для поддержания пластового давления используется процесс перепуска газа в одной скважине из высоконапорного пласта в низконапорный.

Сложность проблемы заключается в том, что при проводке скважин на таких месторождениях вскрытие продуктивного пласта каждого уровня должно производиться на буровом растворе плотностью, соответствующей пластовому давлению флюида. При вскрытии нижележащего пласта на растворе с плотностью, соответствующей давлению вышележащего пласта, скважина будет подвержена выбросу. При вскрытии нижележащего пласта на растворе с плотностью, соответствующей его давлению, вышележащий пласт закальмотируется с падением проницаемости (приемистости).

С использованием предлагаемого изобретения при создании генераторной скважины проницаемость вскрываемых пластов не нарушается, обеспечивается поочередное освоение пластов, контроль и геофизические исследования, совместно-раздельная эксплуатация, раздельное глушение пластов и перепуск флюида из пласта в пласт для повышения конденсатоотдачи газоконденсатных месторождений путем поддержания длительного высокого пластового давления.

Эта энергосберегающая технология вскрытия и эксплуатации скважин с применением предлагаемого устройства дает возможность достичь высокой эффективности при разработке газоконденсатных месторождений.