устройство для эксплуатации скважины и отключения обводненной части пласта

Формула изобретения

Устройство для эксплуатации скважины и отключения обводненной части пласта, включающее спущенную в скважину колонну труб, пакер с установленным в нем отключателем потока, который выполнен в виде полого корпуса с отверстиями, расположенными выше уплотнительного элемента пакера, а внутри корпуса концентрично его оси расположена труба, кольцевую втулку со срезными штифтами, имеющую возможность осевого перемещения после срезания штифтов, кольцевые уплотнения, отличающееся тем, что труба жестко соединена с колонной труб, а снаружи снабжена поршнем, закрепленным в корпусе разрушаемыми элементами, при этом труба с поршнем после срезания разрушаемых элементов имеют возможность осевого перемещения вниз относительно корпуса отключателя потока и герметичного перекрытия отверстий корпуса выше уплотнительного элемента пакера, также труба снабжена верхним рядом отверстий, сообщающихся с отверстиями корпуса выше уплотнительного элемента пакера и нижним рядом отверстий сообщающихся с подпакерным пространством скважины, причем кольцевая втулка закреплена срезными штифтами внутри трубы выше его верхнего ряда отверстий, а сверху снабжена седлом под сбрасываемый с устья в колонну труб шар, при этом после срезания штифтов кольцевая втулка имеет возможность перемещения вниз и герметичного перекрытия нижнего ряда отверстий в трубе, отключая тем самым поток из подпакерного пространства скважины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано, в частности, для продления безводного режима эксплуатации нефтяных скважин.

Известен переключатель потока (патент РФ № 2184294, МПК 8 F16K 11/02, опубл. 27.06.2002 г.), включающий корпус с входным и выходным патрубками, проходное диаметральное и радиальное отверстия, запорный орган, снабженный цилиндрическим и конусными участками, привод, сквозной канал для привода, выполненный на цилиндрическом участке, а корпус снабжен по обе стороны цилиндрическими патрубками меньшего диаметра с размещенными в них съемными седлами, и патрубки расположены эксцентрично относительно корпуса, в котором выполнено сквозное отверстие, перпендикулярное оси входного (основного) патрубка, и ось которого расположена в плоскости оси цилиндрических патрубков, а переключатель потока снабжен приводным валом с эксцентричной втулкой, входящей в кинематическую связь с ползуном привода запорного органа.

Недостатками данного переключателя потока являются:

- во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;

- во-вторых, для переключения потока требуется самостоятельный механический привод.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для интенсификации добычи нефти (патент РФ № 2282715, МПК 8 Е21В 43/14, опубл. 27.08.2006 г.), включающее пакер с установленным в нем отключателем потока, который выполнен в виде полого корпуса с отверстиями, расположенными ниже и выше уплотнительного элемента пакера, а внутри корпуса концентрично его оси расположена труба, которая нижней своей частью соединена с корпусом, а верхняя ее часть по наружной поверхности взаимодействует с кольцевой втулкой, имеющей возможность осевого перемещения и снабженной кольцевым уплотнением и срезными штифтами, фиксирующими ее в корпусе, которая при перемещении вниз, после срезания штифтов, перекрывает отверстия в корпусе, расположенные над уплотнительным элементом пакера, отключая тем самым поток из отверстий ниже уплотнительного элемента пакера.

Недостатками данного устройства являются:

- во-первых, низкая функциональная возможность отключателя потока, так как он позволяет отключать поток жидкости только из нижних отверстий и не позволяет отключить поток жидкости из верхних отверстий (при обводнении продукции скважины сверху);

- во-вторых, низкая эффективность работы, связанная с тем, что при поступлении воды сверху невозможно продлить безводный режим эксплуатации нефтяных скважин.

Технической задачей изобретения является расширение фунциональных возможностей отключателя потока, а также увеличение длительности безводного режима эксплуатации нефтяных скважин.

Поставленная техническая задача решается устройством для эксплуатации скважины и отключения обводненной части пласта, включающим спущенную в скважину колонну труб, пакер с установленным в нем отключателем потока, который выполнен в виде полого корпуса с отверстиями, расположенными выше уплотнительного элемента пакера, а внутри корпуса концентрично его оси расположена труба, кольцевую втулку со срезными штифтами, имеющую возможность осевого перемещения после срезания штифтов, кольцевые уплотнения.

Новым является то, что труба жестко соединена с колонной труб, а снаружи снабжена поршнем, закрепленным в корпусе разрушаемыми элементами, при этом труба с поршнем после срезания разрушаемых элементов имеют возможность осевого перемещения вниз относительно корпуса отключателя потока и герметичного перекрытия отверстий корпуса выше уплотнительного элемента пакера, также труба снабжена верхним рядом отверстий, сообщающихся с отверстиями корпуса выше уплотнительного элемента пакера, и нижним рядом отверстий, сообщающихся с подпакерным пространством скважины, причем кольцевая втулка закреплена срезными штифтами внутри трубы выше его верхнего ряда отверстий, а сверху снабжена седлом под сбрасываемый с устья в колонну труб шар, при этом после срезания штифтов кольцевая втулка имеет возможность перемещения вниз и герметичного перекрытия нижнего ряда отверстий в трубе, отключая тем самым поток из подпакерного пространства скважины.

На чертеже изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе.

Устройство для эксплуатации скважины и отключения обводненной части пласта включает спущенную в скважину 1 колонну труб 2, пакер 3 с установленным в нем отключателем потока 4, который выполнен в виде полого корпуса 5 с отверстиями 6, расположенными выше уплотнительного элемента пакера 3.

Внутри корпуса 4 концентрично его оси расположена труба 7, жестко соединенная с колонной труб 2.

Труба 7 снаружи снабжена поршнем 8, закрепленным в корпусе 5 разрушаемыми элементами 9. Труба 7 с поршнем 8 после срезания разрушаемых элементов 9 имеют возможность осевого перемещения вниз относительно корпуса 5 отключателя потока 4 и герметичного перекрытия отверстий 6 корпуса 5 выше уплотнительного элемента пакера 3. Труба 7 снабжена верхним рядом отверстий 10, сообщающихся с отверстиями корпуса 5 выше уплотнительного элемента пакера 3, и нижним рядом отверстий 11, сообщающихся с подпакерным пространством 12 скважины 1.

Кольцевая втулка 13 закреплена срезными штифтами 14 внутри трубы 7 выше его верхнего ряда отверстий 10 и сверху снабжена седлом 15 под сбрасываемый с устья в колонну труб 2 шар (на чертеже не показано).

После срезания штифтов 14 кольцевая втулка 13 перемещается вниз и герметично перекрывает нижний ряд 11 отверстий в трубе 7, отключая тем самым поток из подпакерного пространства 12 скважины 1.

Несанкционированные перетоки жидкости исключаются кольцевыми уплотнениями 16, 17, 18.

Устройство для эксплуатации скважины и отключения обводненной части пласта работает следующим образом.

Продукция из скважины 1 (см. чертеж) поступает как из нижней зоны перфорации продуктивного пласта (на чертеже не показано), то есть из подпакерного пространства 12 скважины 1 через нижний ряд отверстия 11 в трубу 7, так и из верхней зоны перфорации (на чертеже не показано), то есть из надпакерного пространства 18 скважины 1 через отверстия 6 корпуса 5 отключателя потока 4 и через верхний ряд отверстия 10 в трубу 7. По трубе 7 продукция поступает в колонну труб 2 на прием скважинного насоса (на чертеже не показано), который перекачивает продукцию на дневную поверхность.

В процессе эксплуатации скважины 1 происходит обводнение продукции, причем обводнение продукции может произойти как в верхней части продуктивного пласта (выше уплотнительного элемента пакера 3), например, вследствие заколонных перетоков, так и в нижней части продуктивного пласта, например, вследствие подтягивания водного конуса к нижней зоне перфорации.

С появлением воды в продукции скважины, о чем свидетельствует повышенная обводненность добываемой продукции, производится отключение верхней или нижней водонасыщенной части пласта.

Для отключения нижней водонасыщенной части пласта с устья скважины в колонну труб 2 сбрасывают шар (на чертеже не показано), который садится на седло 15 кольцевой втулки 13. В колонне труб 2 создают избыточное давление посредством насосного агрегата, например 90 МПа, при этом кольцевая втулка 13 смещается вниз, срезая штифты 14 (чертеж), и, двигаясь вниз, перекрывает нижний ряд отверстий 11 трубы 7 отключателя потока 4, предназначенный для прохода продукции от нижней зоны перфорации, то есть из подпакерного пространства 12, перекрывая (отключая) тем самым поток продукции из нижней водонасыщенной зоны пласта, причем верхний ряд отверстий 10 трубы 7 остается открытым.

Далее продукция поступает только от верхней зоны перфорации из верхней необводненной зоны пласта, то есть из надпакерного пространства 19 скважины 1, через отверстия 6 корпуса 5 отключателя потока 4 и верхний ряд отверстий 10 в трубу 7, откуда попадает на прием скважинного насоса, перекачивающего продукцию на дневную поверхность.

Таким образом, происходит отключение потока добываемой продукции из нижней зоны продуктивного пласта, которая обводнялась, и продукцию добывают только из верхней необводненной зоны пласта.

Для отключения верхней водонасыщенной части пласта с устья скважины 1 при помощи подъемного агрегата (на чертеже не показано) полностью разгружают колонну труб 2 на отключатель потока 4, при этом происходит срезание разрушаемых элементов 9, и колонна труб 2 вместе с трубой 7 и поршнем 8 перемещаются вниз относительно корпуса 5, при этом поршень 8 герметично отсекает отверстия 6 корпуса 5 от верхней зоны перфорации, то есть из надпакерного пространства 19, перекрывая (отключая) тем самым поток продукции из верхней водонасыщенной зоны пласта.

Далее продукция поступает от нижней зоны перфорации из нижней необводненной зоны пласта, то есть из подпакерного пространства 12 скважины 1, через верхний 10 и нижний 11 ряды отверстий в трубу 7, откуда попадает на прием скважинного насоса, перекачивающего продукцию на дневную поверхность.

Таким образом, происходит отключение потока добываемой продукции из верхней зоны продуктивного пласта, которая обводнялась, и продукцию добывают только из нижней необводненной зоны пласта.

Предлагаемое устройство позволяет отключить поток жидкости либо с верхней части продуктивного пласта, либо с нижней части продуктивного пласта в зависимости от того, какая из этих частей обводнится раньше, благодаря чему предложенное устройство позволяет увеличить длительность безводного режима эксплуатации нефтяных скважин.