[1]Полезная модель относится к нефтегазовой промышленности, а именно к устройствам, входящим в компоновку обсадных колонн и предназначенным для проведения работ по гидроразрыву нефтеносного пласта.
[2]Известно Скважинное устройство, содержащее, по меньшей мере, две скользящие муфты, каждая из которых содержит корпус, имеющий наружную поверхность, внутреннюю поверхность и отверстие для прохождения текучей среды между внутренней и наружной поверхностями, вставку, расположенную в корпусе и имеющую наружную поверхность, внутреннюю поверхность, расцепляемое седло и профиль переключения, при этом седло способно зацепить вставку для обеспечения перемещения вставки между первым положением и вторым положением, и профиль переключения способен зацепить вставку для обеспечения перемещения вставки между вторым положением и первым положением (патент РФ №2531407, Е21В 43/26; 34/04, опубл. 20.10.2014 г.).
[3]Недостатками известного технического решения являются то, что размер проходного диаметра хвостовика имеет сужение и существует необходимость нормализации хвостовика посредством разбуривания, кроме этого осуществляется ограниченное количество стадий гидроразрыва пласта, что снижает эффективность работы по гидроразрыву пласта.
[4]Наиболее близким является Зажимная втулка для применения с манжетным клапаном, которая состоит из муфтового и ниппельного переводников, корпуса клапана, подвижной втулки, активационной пробки, уплотнительных и срезных элементов, при этом корпус клапана представляет собой трубный элемент, выполненный с присоединительными резьбами, расположенными на внутренних поверхностях концевых участков для соединения с муфтовым и ниппельным переводниками посредством резьбы, и снабженный сквозными отверстиями для текучей среды, радиально расположенными, и отверстиями для срезных элементов, подвижная втулка выполнена со сквозным осевым отверстием, внутренняя поверхность которого выполнена с посадочными местами, каждое из которых выполнено с возможностью обеспечения закрепления в нем фигурного выступа цанги активационной пробки, с возможностью герметичного размещения внутри корпуса клапана и фиксации ее положения относительно корпуса клапана посредством срезных элементов, и с возможностью ее перемещения внутри корпуса клапана, снабжена проточками, выполненными на внутренней ее поверхности, и две из них проточки выполнены формой, обеспечивающей закрепления в них продольных выступов цанги активационной пробки, активационная пробка включает в себя цангу, седло, шар и уплотнительный элемент, шар выполнен с возможностью размещения в седле, цанга выполнена с коротким и длинным продольными выступами и с проточкой между ними, каждый из продольных выступов выполнен формой, обеспечивающей размещения его в проточке подвижной втулки, и которые расположены на внешней поверхности цанги для ее фиксации в подвижной втулке посредством размещения короткого и длинного продольных выступов в двух проточках, и выполнена с продольными прорезями для формирования конфигурации внешней поверхности цанги (патент РФ №2749138, Е21В 43/26; 34/14, опубл. 04.06.2021 г., прототип).
[5]Недостатками известного технического решения являются то, что существует необходимость извлечения активационной пробки и в дополнительных спускоподъемных операциях, что снижает эффективность работы по гидроразрыву пласта, а также увеличивают стоимость освоения скважины.
[6]Техническим результатом является повышение эффективности работы по гидроразрыву пласта, позволяя сократить количество операций при проведении и после проведения гидроразрыва пласта за счет растворения растворимых активационных элементов пробки, отсутствия операций по спуску в скважину вспомогательного оборудования после проведения гидроразрыва пласта и извлечения его из скважины после проведения гидроразрыва пласта, и с образованием ровного прохода в хвостовике скважины без сужения и без необходимости его нормализации разбуриванием, так как проходной диаметр такой, как и у основной трубы.
[7]Поставленный результат достигается тем, что устройство для гидроразрыва пласта в скважине с растворимыми активационными элементами состоит из муфтового и ниппельного переводников, корпуса клапана, подвижной втулки, растворимой активационной пробки, уплотнительных и срезных элементов, корпус клапана представляет собой трубный элемент, выполненный с присоединительными резьбами, расположенными на внутренних поверхностях концевых участков для соединения с муфтовым и ниппельным переводниками посредством резьбы, который снабжен сквозными отверстиями для текучей среды, радиально расположенными, и отверстиями для срезных элементов, подвижная втулка выполнена со сквозным осевым отверстием, внутренняя поверхность которого выполнена с проточками, две из которых выполнены формой, обеспечивающей возможность закрепления в них продольных выступов цанги активационной пробки, с возможностью герметичного размещения внутри корпуса клапана и фиксации ее положения относительно корпуса клапана посредством срезных элементов, с возможностью ее перемещения внутри корпуса клапана, обеспечивая два положения относительно сквозных отверстий для текучей среды, и снабжена проточками, выполненными на внешней ее поверхности, растворимая активационная пробка включает в себя цангу, седло, шар и уплотнительный элемент, при этом цанга выполнена с возможностью размещения ее внутри подвижной втулки, снабжена коротким и длинным продольными выступами и проточкой между ними, каждый из продольных выступов выполнен формой, обеспечивающей размещения его в проточке подвижной втулки, и которые расположены на внешней поверхности цанги для ее фиксации в подвижной втулке посредством размещения короткого и длинного продольных выступов в двух проточках, и выполнена с продольными прорезями для формирования конфигурации внешней поверхности цанги, шар выполнен с возможностью размещения в седле, а седло выполнено цилиндрической формы с цилиндрическим выступом на внешней поверхности, со сквозным осевым отверстием, поверхность которого состоит из цилиндрической и конической поверхностей с общей осью с расположением конической поверхности на входе для герметичного размещения на ней шара, с возможностью расположения и закрепления его внутри цанга и на входе в нее, и из растворимого сплава, шар выполнен с возможностью его размещения на конической поверхности сквозного осевого отверстия седла и из растворимого сплава, цанга выполнена из растворимого сплава, уплотнительный элемент выполнен из растворимой резины, с возможностью расположения на внешней поверхности седла, между цилиндрическим выступом седла и торцевой поверхностью цанги, при этом оно дополнительно содержит разрезное пружинное кольца для обеспечения расположения подвижной втулки в двух положениях, при этом корпус клапана дополнительно снабжен двумя проточками, выполненными на внутренней его поверхности для обеспечения фиксации в них разрезного пружинного кольца в двух положениях, и отверстия для срезных элементов расположены между сквозными отверстиями для текучей среды и проточкой, а подвижная втулка дополнительно снабжена проточкой, выполненной на внешней ее поверхности и формой, обеспечивающей размещение в ней разрезного пружинного кольца, дополнительно подвижная втулка термически обработана с последующей цементацией наружной поверхности или азотированием наружной поверхности, или обработкой током высокой частоты наружной поверхности для дополнительного обеспечения прочности поверхностному слою подвижной втулки, седло дополнительно снабжено уплотнительной кромкой под шар, расположенной на границе цилиндрической и конической поверхностей сквозного осевого отверстия или на входе в коническую поверхность.
[8]На фиг. 1 - Устройство для гидроразрыва пласта в скважине с растворимыми активационными элементами в транспортном положении;
[9]на фиг. 2 - Растворимая активационная пробка Устройства для гидроразрыва пласта в скважине с растворимыми активационными элементами;
[10]на фиг. 3 - Устройство для гидроразрыва пласта в скважине с растворимыми активационными элементами;
[11]на фиг. 4 - Устройство для гидроразрыва пласта в скважине с растворимыми активационными элементами в активированном положении, сквозные отверстия для текучей среды открыты;
[12]на фиг. 5 - Устройство для гидроразрыва пласта в скважине с растворимыми активационными элементами в положении активирована, растворимая активационная пробка растворилась;
[13]на фиг. 6 - Устройство для гидроразрыва пласта в скважине с растворимыми активационными элементами и сквозные отверстия для текучей среды перекрыты.
[14]Обозначения на фигурах:
[15]1 - муфтовый переводник;
[17]3 - отверстия для текучей среды;
[19]5 - подвижная втулка;
[20]6 - фигурные посадочные места;
[21]7 - фигурные посадочные места дополнительные;
[22]8 - ниппельный переводник;
[23]9 - разрезное пружинное кольцо;
[24]10 - ответные посадочные места;
[25]11 - седло растворимое;
[26]12 - уплотнительная кромка под шар;
[27]13 - уплотнительный элемент растворимый;
[28]14 - цанга растворимая;
[29]15 - короткий выступ цанги;
[30]16 - длинный выступ цанги;
[31]17 - прорези цанги растворимой;
[32]18 - шар растворимый.
[33]Устройство для гидроразрыва пласта в скважине с растворимыми активационными элементами (Равнопроходное Устройство) (далее по тексту - устройство) состоит из муфтового переводника 1, корпуса клапана 2, подвижной втулки 5, ниппельного переводника 8, растворимой активационной пробки (далее по тексту - пробка), уплотнительных и срезных 4 элементов.
[34]Корпус клапана 2 представляет собой трубный элемент, выполненный с присоединительными резьбами, которые расположены на внутренних поверхностях концевых участков для соединения с муфтовым 1 и ниппельным 8 переводниками посредством резьбы, и снабжен сквозными отверстиями для текучей среды 3, радиально расположенными для выхода жидкости в пласт при гидроразрыве, и отверстиями для срезных элементов 4.
[35]Подвижная втулка 5 выполнена со сквозным осевым отверстием, внутренняя поверхность которого выполнена с проточками 6 и 7, при этом две проточки 6 выполнены расчетной формой, обеспечивающей возможность закрепления в проточках 6, соответствующего этой проточки 6, продольного выступа цанги 14 пробки: для обеспечения закрепления в проточках 6 короткого 15 и длинного 16 продольных выступов цанги 14 пробки, с возможностью герметичного размещения внутри корпуса клапана 2 и фиксации ее положения относительно корпуса клапана 2 посредством срезных элементов 4, и с возможностью ее перемещения внутри корпуса клапана 2, обеспечивая два положения относительно сквозных отверстий для текучей среды, открывая или закрывая сквозные отверстия для текучей среды 3, и снабжена проточками, выполненными на внешней ее поверхности.
[36]Пробка включает в себя растворимые активационные элементы, которые под воздействием скважиной жидкости, или кислоты, или щелочи растворяются: цангу 14, седло 11, шар 18 и уплотнительный элемент 13.
[37]Цанга 14 выполнена с возможностью размещения ее внутри подвижной втулки 5, снабжена коротким 15 и длинным 16 продольными выступами и проточкой между ними. Каждый из продольных выступов 15 или 16 выполнен формой, обеспечивающей размещения его в проточке 6 подвижной втулки 5, и которые расположены на внешней поверхности цанги 14 для ее фиксации в подвижной втулке 5 посредством размещения короткого 15 и длинного 16 продольных выступов в двух соответствующих им проточках 6,
[38]выполнена с продольными прорезями 17 для формирования конфигурации внешней поверхности цанги 5, которая обеспечивает расчетную жесткость цанги 14. Цанга 14 выполнена из растворимого сплава, обеспечивающего расчетное быстрое растворение в течение расчетного времени, например, из магниевого растворимого сплава.
[39]Цанга 14 выполнена с возможностью прохождения активационной пробки через вышестоящие устройства в составе обсадной колонны, содержащей несколько последовательно расположенных устройств.
[40]Седло 11 выполнено цилиндрической формы с цилиндрическим выступом на внешней поверхности, со сквозным осевым отверстием, поверхность которого состоит из цилиндрической и конической поверхностей с общей осью, с расположением конической поверхности на входе для герметичного размещения на ней шара 18 и с возможностью расположения и закрепления седла 11 внутри цанга 14 и на входе в нее.
[41]Седло 11 выполнено из растворимого сплава, обеспечивающего расчетное быстрое растворение в течение расчетного времени, например, из магниевого растворимого сплава.
[42]Шар 18 выполнен с возможностью его размещения на конической поверхности сквозного осевого отверстия седла 11 и из растворимого сплава, обеспечивающего расчетное быстрое растворение в течение расчетного времени, например, из магниевого растворимого сплава.
[43]Уплотнительный элемент 13 выполнен с возможностью расположения на внешней поверхности седла 11, между цилиндрическим выступом седла 11 и торцевой поверхностью цанги 14, обеспечивая герметичное его размещение внутри подвижной втулки 5 при сдавливании уплотнительного элемента 13 седлом 11 относительно цанги 14, и из растворимой резины, обеспечивающей расчетное быстрое растворение в течение расчетного времени.
[44]Дополнительно Устройство содержит разрезное пружинное кольца 9, Разрезное пружинное кольцо 9 представляет собой втулку со сквозным торцевым разрезом, дополнительно имеющую фаски на внешнем диаметре для выхода из проточек 10, обеспечивает фиксацию подвижной втулки 5 относительно корпуса клапана 2 в двух положениях: в положении «открыто» или в положении «закрыто» - в крайнем положении при открытии сквозных отверстий для текучей среды 3.
[45]Разрезное пружинное кольцо 9 может быть изготовлено из пружинной стали или легированной стали с последующей термической обработкой.
[46]Корпус клапана 2 дополнительно снабжен двумя проточками 10, выполненными на внутренней поверхности корпуса клапана 2, для обеспечения фиксации в проточках 10 разрезного пружинного кольца 9 в двух положениях: в положении открыто или в положении закрыто, а отверстия для срезных элементов 4 расположены между сквозными отверстиями для текучей среды 3 и проточкой 10.
[47]Подвижная втулка 5 дополнительно снабжена проточкой, выполненной на внешней ее поверхности и формой, обеспечивающей размещение в проточке разрезного пружинного кольца 9.
[48]Для дополнительного обеспечения прочности поверхностному слою подвижной втулки 5 осуществляют термическую обработку с последующей цементацией или азотированием, или обработкой током высокой частоты наружной поверхности.
[49]Устройство для гидроразрыва пласта в скважине с растворимыми активационными элементами работает следующим образом.
[50]Расчетное количество устройств спускают в скважину в составе обсадной колонны и располагают в последовательности, обеспечивающей последовательный спуск пробок для каждого Устройства. После спуска Устройств, каждое из которых содержит корпус клапана 2 с подвижной втулкой 5, снабженной проточками 6 и 7 различной формой - посадочными местами, муфтовым 1 и ниппельным 8 переводниками, оборудование готово к проведению гидроразрыва пласта (далее по тексту - «ГРП»).
[51]Предварительно до активации устройства необходимо сбросить в скважину пробку, предназначенную для седла 11 соответствующего Устройства, после прокачки пробки до подвижной втулки 5 цанга 14 устанавливается в свое посадочное место 6 подвижной втулки 5 (фиг. 3), после чего создается избыточное давление, которое воздействует на подвижную втулку 5, которая, в свою очередь, разрушает срезные элементы 4 и сдвигается в крайнее правое положение - положение открыто, тем самым активируя корпус клапана 2, открывая отверстия для текучей среды 3, при этом дополнительно подвижная втулка 5 фиксируется от свободного осевого перемещения разрезным пружинным кольцом 9 (фиг. 4).
[52]Затем осуществляют активацию устройств путем последовательной прокачки пробки до подвижной втулки 5 соответствующего Устройства, а в промежутках между сбросами пробки проводят ГРП.
[53]После активации устройств проводят ГРП.
[54]После проведения ГРП, растворимые активационные элементы каждой пробки через расчетный промежуток времени растворяются под воздействием скважиной жидкости или кислоты, или щелочи (фиг. 5).
[55]В случае необходимости сквозные отверстия для текучей среды 3 перекрывают, путем перемещения подвижной втулкой 5 в крайнее левое положение (фиг. 6) с помощью специального инструмента. Подвижная втулка 5 перемещается с расчетным усилием, которое создает разрезное пружинное кольцо 9.
[57]В состав обсадной колонны располагают двадцать Устройств в последовательности, обеспечивающей последовательный спуск двадцати пробок, и спускают в скважину с двумя пластами.
[58]При этом каждое Устройство содержит корпус клапана 2 с подвижной втулкой 5, муфтовым 1 и ниппельным 8 переводниками.
[59]После спуска двадцати устройств оборудование готово к проведению ГРП.
[60]Предварительно до активации каждого Устройства в скважину последовательно сбрасывают пробки для соответствующего Устройства, после прокачки пробки до подвижной втулки 5, цанга 14 устанавливается в свое посадочное место в виде проточки 6 подвижной втулки 5 (фиг. 3), после чего создается избыточное давление в пределах 250 атм, которое воздействует на подвижную втулку 5, осуществляя ее перемещение при котором разрушаются срезные элементы 4 и подвижная втулка 5 сдвигается в крайнее правое положение - положение открыто, активируя корпус клапана 2.
[61]Подвижная втулка 5 дополнительно фиксируется от свободного осевого перемещения разрезным пружинным кольцом 9 (фиг. 4).
[62]Затем последовательно осуществляют активацию каждого Устройства путем последовательной прокачки пробки до подвижной втулки 5 соответствующего Устройства, в промежутках между сбросами пробки проводят ГРП.
[63]После активации устройств проводят ГРП, закачивая пропант в пласт через открытые сквозные отверстия для текучей среды 3 корпуса клапана 2.
[64]После проведения ГРП, растворимые активационные элементы пробки растворяются не менее через 240 часов под воздействием скважиной жидкости (фиг. 5).
[65]Сквозные отверстия для текучей среды 3 перекрывают в случае необходимости отсечения обводненного интервала или повторного проведения ГРП через нижестоящее Устройство (фиг. 6) с помощью специального инструмента.
[66]Подвижная втулка 5 перемещается посредством разрезного пружинного кольца 9 в положение закрыто.
[67]Устройство для гидроразрыва пласта в скважине с растворимыми активационными элементами повышает эффективность работы по гидроразрыву пласта, сокращая количество операций при проведении и после проведения гидроразрыва пласта за счет растворения активационной пробки, отсутствия операций по спуску в скважину вспомогательного оборудования после проведения гидроразрыва пласта и извлечения его из скважины после проведения гидроразрыва пласта, и образуя ровно проходной размер диаметра в хвостовике скважины без сужения и без необходимости его нормализации разбуриванием, так как проходной диаметр такой, как и у основной трубы.
