устройство для избирательной имплозионной обработки продуктивного пласта

Формула изобретения

Устройство для избирательной имплозионной обработки продуктивного пласта, содержащее трубчатый корпус с присоединительной резьбой, упор и толкатель, верхний и нижний пакерующие элементы, установленные по концам, штифты, камеру низкого давления и клапан, отличающееся тем, что верхний и нижний пакерующие элементы выполнены в виде бочкообразных манжет, причем верхний пакерующий элемент расположен на наружной поверхности трубчатого корпуса, а нижний пакерующий элемент установлен на наружной поверхности толкателя, который выполнен заглушенным снизу и имеет возможность взаимодействия с забоем скважины, при этом упор оснащен радиальными отверстиями и телескопически снаружи размещен на наружных поверхностях трубчатого корпуса и толкателя с возможностью взаимодействия с верхним и нижним пакерующими элементами, причем в исходном положении толкатель относительно упора зафиксирован нижним срезным штифтом, а трубчатый корпус относительно упора зафиксирован верхним срезным штифтом, при этом усилие разрушения верхнего срезного штифта выше усилия разрушения нижнего срезного штифта, внутри трубчатого корпуса и толкателя телескопически установлена втулка, при этом выше втулки трубчатый корпус оснащен внутренней кольцевой выборкой, при этом в исходном положении втулка снизу упирается в разрушаемый элемент, установленный в толкатель, и герметично разъединяет радиальные отверстия упора с камерой низкого давления, причем в рабочем положении радиальные отверстия упора имеют возможность гидравлического сообщения пласта с камерой низкого давления после воздействия внутренней кольцевой выборки трубчатого корпуса на верхний торец втулки с разрушением пальца и перемещения втулки вниз, при этом клапан установлен в верхней части трубчатого корпуса и выполнен сбивным.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для имплозионного воздействия на пласт.

Известно устройство для разработки и импульсной обработки продуктивного пласта скважины (патент RU № 2378505, МПК E21B 43/25, опубл. 10.01.2010 г. в бюл. № 1), включающее заглушенный в нижней торцевой части цилиндрический корпус с боковыми отверстиями и установленный в нем с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер с клапаном, приводимый в действие при помощи штанг устьевым приводом, при этом оно дополнительно оснащено хвостовиком с дополнительным клапаном и пакером, установленным над пластом и перекрывающим пространство между хвостовиком и стенками скважины, причем входные каналы хвостовика расположены ниже продуктивного пласта, при этом цилиндрический корпус снизу оборудован полым патрубком, сверху сообщенным с боковыми отверстиями, а снизу оборудованным ниппелем, выполненным с возможностью герметичного взаимодействия изнутри с хвостовиком, причем штанги выполнены с возможностью регулирования длины, при этом боковые отверстия изготовлены на определенном расстоянии от нижней торцевой части цилиндрического корпуса в зависимости от максимально допустимой амплитуды импульсной обработки продуктивного пласта.

Недостатками данного устройства являются:

- во-первых, низкая эффективность очистки, связанная с тем, что устройство создает неглубокую депрессию на пласт;

- во-вторых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей (колонна штанг, устьевой привод);

- в-третьих, устройство не имеет нижнего пакера, что снижает качество обработки продуктивного пласта.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для избирательной имплозионной обработки продуктивного пласта (патент RU № 2563551, МПК E21B 43/25, опубл. 20.09.2000 г. в бюл. № 26), содержащее трубчатый корпус с присоединительной резьбой и радиальными отверстиями, верхний и нижний пакерующие узлы, установленные по концам, и клапан, при этом нижний пакерующий элемент выполнен в виде самоуплотняющей манжеты, размещенной в кожухе, связанном с толкателем штифтами, пропущенными через продольные сквозные пазы корпуса, и контактирующем с хвостовиками заякоривающих плашек, снабженных пружинами сжатия с фрикционными накладками, при этом хвостовая часть нижнего упора верхнего пакерующего элемента выполнена конической с радиальными отверстиями в ответ радиальных отверстий корпуса с возможностью их совпадения при полной разгрузке устройства и установлена с возможностью взаимодействия при работе с плашками, причем нижняя часть полости корпуса перекрыта заглушкой с установленным в ней клапаном и образует вместе с внутренними стенками корпуса камеру низкого давления.

Недостатками данного устройства являются:

- во-первых, сложность конструкции устройства, обусловленная большим количеством узлов и деталей (заякоривающие плашки, пружины, фрикционные накладки), и, как следствие, высокая стоимость изготовления;

- во-вторых, низкое качество имплозионной очистки пласта, связанное со слабой герметизирующей способностью самоуплотняющейся манжеты, которая при мгновенной глубокой депрессии «охлопывается», и устройство теряет герметичность. В результате пластовая жидкость уходит под устройство, а не в камеру низкого давления устройства;

- в-третьих, низкая надежность работы устройства, связанная с наличием клапана в конструкции устройства, который в процессе имплозионной обработки забивается шламом и песком и не выполняет свои функции по перепуску пластовой жидкости. В результате при подъеме устройства на устье скважины пластовая жидкость изливается на устье скважины, загрязняя прискважинную территорию.

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции устройства и снижение стоимости изготовления, а также повышение качества имплозионной очистки пласта и надежности работы устройства.

Поставленная техническая задача решается устройством для избирательной имплозионной обработки продуктивного пласта, содержащим трубчатый корпус с присоединительной резьбой, упор и толкатель, верхний и нижний пакерующие элементы, установленные по концам, штифты, камеру низкого давления, клапан.

Новым является то, что верхний и нижний пакерующие элементы выполнены в виде бочкообразных манжет, причем верхний пакерующий элемент расположен на наружной поверхности трубчатого корпуса, а нижний пакерующий элемент установлен на наружной поверхности толкателя, который выполнен заглушенным снизу и имеет возможность взаимодействия с забоем скважины, при этом упор оснащен радиальными отверстиями и телескопически снаружи размещен на наружных поверхностях трубчатого корпуса и толкателя с возможностью взаимодействия с верхним и нижним пакерующими элементами, причем в исходном положении толкатель относительно упора зафиксирован нижним срезным штифтом, а трубчатый корпус относительно упора зафиксирован верхним срезным штифтом, при этом усилие разрушения верхнего срезного штифта выше усилия разрушения нижнего срезного штифта, внутри трубчатого корпуса и толкателя телескопически установлена втулка, при этом выше втулки трубчатый корпус оснащен внутренней кольцевой выборкой, при этом в исходном положении втулка снизу упирается в разрушаемый элемент, установленный в толкатель, и герметично разъединяет радиальные отверстия упора с камерой низкого давления, причем в рабочем положении радиальные отверстия упора имеют возможность гидравлического сообщения пласта с камерой низкого давления после воздействия внутренней кольцевой выборки трубчатого корпуса на верхний торец втулки с разрушением пальца и перемещения втулки вниз, при этом клапан установлен в верхней части трубчатого корпуса и выполнен сбивным.

На фиг.1 и 2 схематично в продольном разрезе представлено предлагаемое устройство для избирательной имплозионной обработки продуктивного пласта

Устройство для избирательной имплозионной обработки продуктивного пласта содержит трубчатый корпус 1 (см. фиг.1) с присоединительной резьбой 2, упор 3 и толкатель 4, верхний 5 и нижний 6 пакерующие элементы, установленные по концам устройства.

Верхний 5 и нижний 6 пакерующие элементы выполнены в виде бочкообразных манжет. Верхний пакерующий элемент 5 расположен на наружной поверхности трубчатого корпуса 1, а нижний пакерующий элемент 6 установлен на наружной поверхности толкателя 4. Толкатель 4 выполнен заглушенным снизу и имеет возможность взаимодействия с забоем 7 (см. фиг.2) скважины 8.

Упор 3 (см. фиг.1) оснащен радиальными отверстиями 9 и телескопически снаружи размещен на наружных поверхностях трубчатого корпуса 1 и толкателя 4 с возможностью взаимодействия с верхним 5 и нижним 6 пакерующими элементами.

В исходном положении толкатель 4 относительно упора 3 зафиксирован нижним срезным штифтом 10, а трубчатый корпус 1 относительно упора 3 зафиксирован верхним срезным штифтом 11.

Усилие разрушения верхнего срезного штифта 10 выше усилия разрушения нижнего срезного штифта 9. Например, усилие разрушения нижнего срезного штифта 10 составляет 5,0·10⁴ Н, а усилие разрушения верхнего срезного штифта 10 составляет 8.0·10 ⁴ Н.

Внутри трубчатого корпуса 1 и толкателя 4 телескопически установлена втулка 12 (см. фиг.2).

Выше втулки 12 трубчатый корпус 1 оснащен внутренней кольцевой выборкой 13 и имеет возможность взаимодействия с верхним торцом 14 втулки 12.

В исходном положении втулка 12 (см. фиг.1) снизу упирается в разрушаемый элемент 15, установленный в толкатель 4, и герметично разъединяет радиальные отверстия 9 упора 3 с камерой низкого давления 16 (см. фиг.2).

В рабочем положении радиальные отверстия 8 (см. фиг.1) упора 3 имеют возможность гидравлического сообщения пласта 17 (см. фиг.2) с камерой низкого давления 16 (см. фиг.1 и 2) после воздействия внутренней кольцевой выборки 13 трубчатого корпуса 1 на верхний торец 14 втулки 12 с разрушением пальца 15 и перемещения втулки 12 вниз до упора в заглушку толкателя 4. Клапан 18 установлен в верхней части трубчатого корпуса 1 и выполнен сбивным. Несанкционированные перетоки жидкости исключаются уплотнительными кольцами 19.

Устройство для избирательной имплозионной обработки продуктивного пласта работает следующим образом.

Устройство для избирательной имплозионной обработки продуктивного пласта в сборе, как показано на фиг. 1, на устье скважины присоединяют к нижнему концу колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) 20, например, колонны НКТ диаметром 73 мм посредством присоединительной резьбы 2.

Устройство на колонне НКТ 20 спускают в скважину 8 до упора в забой 7, так чтобы при этом нижний пакерующий элемент 6 находился ниже пласта 17 (см. фиг.2), а верхний пакерующий элемент 5 размещался выше пласта 17.

Для этого в процессе спуска устройства регулируют длину толкателя 4 наращиванием труб. Толкатель 4 представляет собой колонну труб, например колонну насосно-компрессорных труб диаметром 73 мм с заглушкой на нижнем конце.

После упора устройства в забой 7 скважины 8 производят разгрузку колонны НКТ 20 на забой 7, например на 55·10⁴ Н, при этом разрушается нижний срезной штифт 10 и нижний пакерующий элемент 6, выполненный в виде бочкообразной манжеты, сжимается и, радиально расширяясь, герметично прижимается к стенкам скважины 8.

Далее разгрузку колонны НКТ 20 продолжают, например, на 8,5·10⁴ Н, при этом разрушается верхний срезной штифт 11 и верхний пакерующий элемент 5, выполненный в виде бочкообразной манжеты, сжимается и, радиально расширяясь, герметично прижимается к стенкам скважины 8. Одновременно с этим внутренняя кольцевая выборка 13 трубчатого корпуса 1 воздействует на верхний торец 13 втулки 12, при этом происходит срезание пальца 15 и перемещение втулки 12 вниз.

В результате радиальные отверстия 9 упора 3 сообщают пласт 17 через затрубное пространство 21 с камерой низкого давления 16.

За счет разности давлений в пласте 17 и камере низкого давления 16 жидкость, находящаяся в интервале пласта 17, мгновенно устремляется в полость камеры низкого давления 16, происходит сильная и глубокая депрессия на пласт, при которой все загрязняющие пласт вещества вместе с пластовой жидкостью выходят из пласта 17, очищая тем самым поры и каналы притока продукции пласта 17.

Благодаря разобщению пакерующими элементами 5 и 6 интервала продуктивного пласта 17 от выше и ниже лежащих пластов максимальное воздействие производится избирательно только на продуктивный пласт 17, глубокая мгновенная депрессия на пласт 17, при этом может разрушительно воздействовать на крепь скважины из-за резкого снижения давления на забое.

Для предотвращения этого силу депрессии на пласт 17 регулируют путем долива жидкости в полость камеры низкого давления 16 по колонне НКТ 20, тем самым обеспечивают сохранность целостности крепи скважины 8 между пластами.

По окончании избирательной имплозионной обработки продуктивного пласта 17 в колонну НКТ 20 с устья скважины 8 сбрасывают отрезок штанги, например, длиной 1,5 м и диаметром 22 мм, который разрушает сбивной клапан 18 и сообщает внутреннее пространство колонны НКТ 20 с затрубным пространством 21 скважины 8. В результате в процессе подъема колонны НКТ 20 с устройством слив жидкости из нее осуществляется через отверстие сбивного клапана 18 в скважину 8.

Устройство для избирательной имплозионной обработки продуктивного пласта имеет простую конструкцию и низкую стоимость изготовления. Также повышается надежность работы устройства, так как клапан выполнен сбивным, а разрушают его после проведения имплозионной обработки продуктивного пласта, что исключает его засорение шламом, песком и грязью и гарантирует то, что пластовая жидкость из колонны переливается в скважину, а не изливается на устье скважины, загрязняя прискважинную территорию. Кроме того, повышается качество очистки пласта за счет сильной, глубокой и избирательной депрессии, которая обеспечивается гарантированным отсечением продуктивного пласта двумя пакерующими элементами, выполненными в виде бочкообразных манжет.