устройство для отключения интервала водопритока в открытом стволе многозабойной горизонтальной скважины

Формула изобретения

Устройство для отключения интервала водопритока в открытом стволе многозабойной горизонтальной скважины, содержащее спускаемую в скважину колонну насосно-компрессорных труб с пакерами, отличающееся тем, что снизу колонна насосно-компрессорных труб с помощью гидравлического разъединителя соединена с двухпакерной компоновкой, состоящей из двух набухающих пакеров, соединенных межпакерной трубой, длина которой превышает длину интервала водопритока в скважине, на нижнем конце двухпакерной компоновки установлен перфорированный патрубок, в исходном положении герметично перекрытый изнутри втулкой и зафиксированный срезным элементом, при этом на нижнем конце патрубка установлен гидравлический отклонитель, обеспечивающий попадание в открытый ствол многозабойной горизонтальной скважины, причем в рабочем положении втулка имеет возможность ограниченного перемещения вниз под действием запорного элемента, спускаемого по колонне насосно-компрессорных труб с устья скважины до упора в торец гидравлического отклонителя с открытием перфорированных отверстий патрубка и фиксации в патрубке ниже ее перфорированных отверстий.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при отключении водопритока в открытом стволе многозабойной горизонтальной скважины.

Известно устройство для изоляции пластов в скважине (патент RU № 2071545, МПК Е21В 33/12, опубл. в Бюл. № 1 от 10.01.1997 г.), включающее соединенные между собой патрубками верхний и нижний пакеры, каждый из которых имеет корпус с радиальным каналом, обечайку, образующую с наружной поверхностью корпуса кольцевую полость, кольцевой конус и шлипсы, размещенные снаружи корпуса с возможностью взаимодействия друг с другом, и обратные клапаны, при этом устройство снабжено муфтой, установленной над верхним пакером и связанной с корпусом переводником, который соединен с кольцевым конусом верхнего пакера, муфтой и ступенчатыми втулками, меньшие ступени которых ориентированы в противоположные стороны, большие ступени помещены в кольцевых полостях, а обратные клапаны и уплотнительные элементы пакеров установлены в ступенчатых втулках, помещенных между обечайками и кольцевыми конусами, при этом переводник связан с муфтой срезными винтами и выполнен с возможностью осевого перемещения относительно муфты до упора в нее кольцевого конуса верхнего пакера.

Недостатками данного устройства являются:

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

- во-вторых, недостаточная надежность, связанная со сложным принципом работы, причем узлы устройства взаимозависимы и срабатывают в определенной, зависимой друг от друга последовательности;

- в-третьих, невозможность проведения изоляции в открытых стволах многозабойной горизонтальной скважины.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для отключения притока пластовой воды в скважинах с горизонтальным забоем (патент на полезную модель RU № 30158, МПК Е21В 33/12, опубл. в Бюл. № 17 от 20.06.2003 г.), включающее спускаемые на колонне насосно-компрессорных труб надувные пакеры, при этом один из концов насосно-компрессорных труб заглушен для обеспечения одновременной пакеровки ствола скважины, а другой присоединен к эксплуатационному оборудованию, причем в насосно-компрессорных трубах выполнены каналы напротив продуктивных пластов, при этом в насосно-компрессорных трубах напротив надувных пакеров выполнены дополнительные отверстия, которые снабжены прямыми клапанами и механизмом сброса давления для каждого надувного пакера. В каналах насосно-компрессорных труб установлены обратные клапаны, а внутри насосно-компрессорных труб установлен глубинный насос, причем насосно-компрессорные трубы дополнительно снабжены центраторами, которые расположены в непосредственной близости к надувным пакерам.

Недостатками устройства являются:

- во-первых, сложность конструкции, связанная с большим количеством узлов и деталей (прямые и обратные клапаны, центраторы);

- во-вторых, высокие затраты на монтаж (демонтаж) и обслуживание устройства в процессе эксплуатации, так как эксплуатационное оборудование включено в состав устройства для отключения притока пластовой воды, поэтому в случае его поломки, например заклинивании плунжера глубинного насоса, необходимо извлекать все устройство целиком из скважины;

- в-третьих, невозможность отключения интервалов водопритока в открытом стволе многозабойной горизонтальной скважины;

- в-четвертых, низкое качество герметизации (отключения) интервала водопритока с использованием надувных пакеров в открытом стволе скважины, а также сложная технология посадки надувных пакеров;

- в-пятых, недостаточная надежность работы, обусловленная возможными отказами работы прямых и обратных клапанов.

Техническими задачами предложения являются повышение надежности работы устройства и качества герметизации интервала водопритока в открытом стволе скважины с возможностью отключения интервала водопритока в открытом стволе многозабойной горизонтальной скважины, упрощение конструкции устройства, а также снижение затрат на его обслуживание.

Поставленные технические задачи решаются устройством для отключения интервала водопритока в открытом стволе многозабойной горизонтальной скважины, содержащим спускаемую в скважину колонну насосно-компрессорных труб с пакерами.

Новым является то, что снизу колонна насосно-компрессорных труб с помощью гидравлического разъединителя соединена с двухпакерной компоновкой, состоящей из двух набухающих пакеров, соединенных межпакерной трубой, длина которой превышает длину интервала водопритока в скважине, на нижнем конце двухпакерной компоновки установлен перфорированный патрубок, в исходном положении герметично перекрытый изнутри втулкой и зафиксированный срезным элементом, при этом на нижнем конце патрубка установлен гидравлический отклонитель, обеспечивающий попадание в открытый ствол многозабойной горизонтальной скважины, причем в рабочем положении втулка имеет возможность ограниченного перемещения вниз под действием запорного элемента, спускаемого по колонне насосно-компрессорных труб с устья скважины до упора в торец гидравлического отклонителя с открытием перфорированных отверстий патрубка и фиксации в патрубке ниже ее перфорированных отверстий.

На фиг.1 и 2 показано предлагаемое устройство в процессе работы.

Устройство для отключения интервала водопритока в открытом стволе многозабойной 1', 1'' 1ⁿ горизонтальной скважины 1 (фиг.1) содержит спускаемую в многозабойную горизонтальную скважину 1, состоящую, например, из двух открытых стволов 1' и 1'', колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) 2. Например, применяют колонну НКТ диаметром 73 мм по ГОСТ 633-80.

Колонна НКТ 2 снизу с помощью гидравлического разъединителя 3 соединена с двухпакерной компоновкой, состоящей из двух набухающих пакеров: верхнего 4 и нижнего 5, соединенных между собой межпакерной трубой 6. Длина L межпакерной трубы 6 превышает длину А интервала водопритока в открытом стволе многозабойной горизонтальной скважины 1.

В качестве гидравлического разъединителя 3 может быть использовано любое устройство для разъединения колонны труб, например левый переводник или срезной элемент (на фиг.1 и 2 не показаны), разрушаемое при разгрузке устройства на забой 7 (см. фиг.1) горизонтальной скважины 1.

На нижнем конце двухпакерной компоновки установлен перфорированный отверстиями 8 патрубок 9, в исходном положении герметично перекрытый изнутри втулкой 10 и зафиксированный срезным элементом 11.

На нижнем конце патрубка 9 установлен гидравлический отклонитель 12, обеспечивающий попадание в открытый ствол 1' или 1'' многозабойной горизонтальной скважины 1.

В рабочем положении втулка 10 имеет возможность ограниченного перемещения вниз до упора в торец 13 гидравлического отклонителя 12 с открытием перфорированных отверстий 8 патрубка 9 и фиксации втулки 10 в патрубке 9 ниже ее перфорированных отверстий 8.

Фиксация втулки 10 относительно патрубка 9 осуществляется, например, разрезным стопорным кольцом (на фиг.1 и 2 не показано), установленным во внутренней кольцевой выборке патрубка 9 (см. фиг.1) ниже перфорированных отверстий 8.

Ограниченное перемещение втулки 10 относительно патрубка 9 осуществляют под действием запорного элемента, спускаемого по колонне насосно-компрессорных труб до посадки в верхний торец втулки 10, например, с помощью продавочной пробки 14 (см. фиг.2), проталкиваемой по колонне НКТ 2 под действием избыточного давления сверху.

В качестве пакеров 5 и 6 применяют набухающие пакеры, например, марки ТАМ.

Гидравлический отклонитель 12 (фиг.1) оснащен снизу штоком 16 и насадкой 17 с отверстием. Шток 16 гидравлического отклонителя 12 под действием избыточного давления жидкости в колонне труб 2 обеспечивает попадание колонны труб 2 в любой из открытых стволов 1' или 1'' многозабойной скважины 1, например в открытый ствол 1'. Насадка 17 с отверстием штока 16 гидравлического отклонителя 12 обеспечивает проведение промывки в процессе спуско-подъемных операций колонны труб 2.

В качестве гидравлического отклонителя 5 могут применяться устройства, широко используемые в ОАО «Татнефть» для проведения промывок и кислотных обработок многозабойных скважин, описанные в патентах RU № 2318111, МПК Е21В 23/00, опубл. 27.02.2008 г., или № 2318112, МПК Е21В 23/00, опубл. 27.02.2008 г. в Бюл. № 6.

Устройство работает следующим образом.

Для определения интервала водопритока в многозабойную горизонтальную скважину 1 спускают геофизический прибор (на фиг.1 и 2 не показан) любой известной конструкции, например комплексный прибор модульного типа марки ГДИ-7 производства ООО «Татнефтегеофизика-Универсал» (Республика Татарстан, г. Бугульма), предназначенный для проведения гидродинамических исследований в открытых стволах многозабойных горизонтальных скважин.

С помощью данного прибора проводят геофизические исследования, например термометрию и дебитометрию (приток), и определяют обводняющийся интервал в открытых стволах 1' и 1'' многозабойной горизонтальной скважины 1.

Например, определяют, что интервалом водопритока является интервал 970-1120 м открытых стволов 1' и 1'' (см. фиг.1) многозабойной горизонтальной скважины 1.

Для отключения интервала водопритока 15 (интервал 970-1120 м) в открытых стволах 1' и 1'' многозабойной горизонтальной скважины 1 на устье скважины собирают предлагаемое устройство, как показано на фиг.1.

Устройство спускают в многозабойную горизонтальную скважину 1 до тех пор, пока гидравлический отклонитель 12 не окажется напротив входа в открытый ствол 1' (фиг.1), например в интервале 1010 м. В процессе спуска устройства производят промывку многозабойной скважины 1 через насадку 17 с отверстием штока 16 гидравлического отклонителя 12. Промывка горизонтальной скважины 1 в процессе спуска устройства позволяет исключить его завал шламом.

Затем с устья многозабойной горизонтальной скважины 1 с помощью любого известного насоса, например цементировочного агрегата марки ЦА-320, в колонну НКТ 2 закачивают технологическую жидкость, в качестве которой используют, например, пресную воду плотностью 1000 кг/м³, и создают избыточное давление жидкости, которое через внутреннее пространство колонны НКТ 2 передается во внутреннее пространство (на фиг.1, 2 не показано) гидравлического отклонителя 12.

В результате шток 16 гидравлического отклонителя 12 поворачивается в сторону открытого ствола 1'. Далее, не снижая избыточного давления в колонне НКТ 2, продолжают спуск колонны НКТ 2 в открытый ствол 1' многозабойной горизонтальной скважины 1 до упора в забой 7 (например, в интервале 1140 м) открытого ствола 1' многозабойной горизонтальной скважины 1. Данная технологическая операция позволяет определить точное нахождение (попадание) колонны НКТ 2 в заданном открытом стволе 1', так как открытые стволы 1' и 1'' многозабойной скважины 1 имеют различные значения забоев. При этом нижний набухающий пакер 5 находится в открытом стволе 1' ниже (правее) интервала водопритока 15, а верхний набухающий пакер 4 - в основном стволе горизонтальной скважины 1 выше (левее) интервала водопритока 15.

Нижний набухающий пакер 5, находящийся в открытом стволе 1', выполнен нефтеводонабухающим, так как расположен в обводненном нефтеносном интервале, а верхний пакер 4, находящийся в основном стволе многозабойной горизонтальной скважины, является водонабухающим, так как расположен в обводненном интервале. Набухающие пакеры 4 и 5 разбухают и герметично изолируют интервал водопритока 15 длиной А.

Набухающие пакеры 4 и 5 представляют собой эластомер специализированного состава, который разбухает за счет поглощения жидкости в скважине и перекрывает затрубное пространство в любых открытых или обсаженных стволах. Таким образом, установив набухающие пакеры 4 и 5 на границах обводнения скважины 1, по результатам геофизических исследований отключают обводненный горизонтальный участок продуктивного интервала (на фиг.1 и 2 не показан).

С устья многозабойной горизонтальной скважины 1 (см. фиг.2) в колонну труб 2 устанавливают продавочную пробку 14, которую под действием избыточного давления, создаваемого закачкой насосным агрегатом ЦА-320 технологической жидкости, например пресной воды плотностью 1000 кг/м³, проталкивают через внутреннее пространство колонны НКТ 2.

Продавочная пробка 14 под действием избыточного давления жидкости перемещается по колонне НКТ 2 и достигает втулки 10. При достижении избыточного давления в колонне НКТ 2, например 7 МПа, разрушается срезной элемент 11.

После чего продавочная пробка 14 перемещает втулку 10 вниз относительно патрубка 9 до упора в торец 13 гидравлического отклонителя 12 с открытием перфорированных отверстий 8 патрубка и фиксации (на фиг.1 и 2 не показано) втулки 10 (см. фиг.1) в патрубке 9 ниже ее перфорированных отверстий 8.

Далее приводят в действие гидравлический разъединитель 3, например разгружают колонну НКТ 2 на забой 7, при этом происходит разрушение штифтов (на фиг.1 и 2 не показаны), фиксирующих двухпакерную компоновку относительно колонны НКТ 2 (см. фиг.2), и отсоединение колонны НКТ 2 от двухпакерной компоновки.

Далее колонну НКТ 2 извлекают из многозабойной горизонтальной скважины 1. В скважину 1 спускают эксплуатационное оборудование, например лифтовую колонну труб с погружным насосом.

Предлагаемое устройство позволяет повысить надежность в работе за счет упрощения конструкции и качество герметизации интервала водопритока в процессе эксплуатации скважины за счет использования водо- и нефтеводонабухающих пакеров в зависимости от типа жидкости в том интервале, в котором они установлены, и производить отключение интервалов водопритока в открытом стволе многозабойной горизонтальной скважины, при этом снижаются затраты на монтаж (демонтаж) и обслуживание в процессе эксплуатации скважины, так как устройство спускают в скважину отдельно от эксплуатационного оборудования.