[1]Предложение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при раздельной обработке пластов в скважине, в том числе при проведении поинтервального гидравлического разрыва пласта.
[2]Известно устройство для обработки пластов в скважине (патент RU №2499126, МПК Е21В 33/12, опубл. 20.11.2013 г., бюл. №32), содержащее пакер, включающий проходной в осевом направлении корпус с фигурным пазом на наружной поверхности, обойму со штифтом и шлипсами, причем штифт установлен в фигурный паз и имеет возможность перемещения по траектории фигурного паза, и эластичную манжету, разобщитель, включающий ствол с верхней и нижней резьбами, и золотник, расположенный внутри ствола и соединенный с ним срезными элементами, золотник снабжен конусной расточкой, в которой установлено стопорное кольцо, взаимодействующее с кольцевой проточкой, расположенной в нижней части ствола, и посадочным седлом для шара, сбрасываемого вовнутрь устройства перед обработкой второго пласта, и нижнее кольцо, навернутое на нижнюю резьбу ствола, при этом фигурный паз на наружной поверхности проходного корпуса пакера выполнен в виде поперечной и продольной проточек, расположенных перпендикулярно друг к другу и соединенных между собой в нижней части продольной проточки, причем снизу золотник снабжен осевым центральным отверстием, а нижнее кольцо выполнено в виде крышки, навернутой на нижнюю резьбу ствола разобщителя, причем снизу крышка снабжена наружной резьбой для соединения с корпусом проходного пакера, а по центру крышка снабжена жесткозакрепленным на ней стержнем, направленным в сторону золотника, а также осевыми отверстиями по окружности, причем пропускная способность этих отверстий больше пропускной способности центрального отверстия золотника, а стержень имеет возможность герметичного взаимодействия с осевым центральным отверстием золотника после посадки шара на седло золотника и осевого перемещения золотника относительно ствола разобщителя, а кольцевая проточка ствола, взаимодействующая со стопорным кольцом, выполнена в виде кольцевых насечек, направленных противоположно стопорному кольцу.
[3]Недостатки данного устройства:
[4]- во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;
[5]- во-вторых, невозможность спуска геофизических приборов для проведения геофизических исследований нижнего пласта из-за наличия в конструкции размещенного в стволе золотника, резко сужающего проходное сечение, например, для определения наличия или отсутствия заколонных перетоков до и после обработки нижнего пласта;
[6]- в-третьих, низкая надежность в работе, обусловленная тем, что запорный элемент не фиксируется жестко в стволе разобщителя, поэтому при обработке верхнего пласта возможно отложение шлама, грязи на посадочном месте седла шара, и, как следствие, негерметичная посадка шара и пропуски жидкости в нижний пласт;
[7]- в-четвертых, невозможность качественного освоения свабированием верхнего пласта после его обработки, так как при свабировании верхнего пласта происходит потеря герметичности между золотником и стволом разобщителя и, как следствие, переток жидкости из нижнего пласта через радиальные каналы золотника в устройство.
[8]Наиболее близким по технической сущности является устройство для обработки пластов в скважине (патент RU №2234589, МПК Е21В 33/12, опубл. 20.08.2004 г., бюл. №23), содержащее пакер, включающий корпус и эластичную манжету, разобщитель, включающий ствол и золотник, снабженные радиальными каналами, при этом корпус пакера выполнен проходным в осевом направлении, а золотник разобщителя расположен внутри его ствола, соединен с ним срезными элементами, заглушен снизу и имеет по наружной поверхности выше заглушенного участка меньший диаметр, образующий со стволом полость, сообщающуюся через радиальные каналы с внутренним пространством разобщителя, снабжен конусной расточкой, в которой установлено стопорное кольцо, взаимодействующее с кольцевой проточкой, расположенной в нижней части ствола, и посадочным седлом для шара, сбрасываемого вовнутрь устройства перед обработкой второго пласта.
[9]Недостатки данного устройства:
[10]- во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;
[11]- во-вторых, невозможность спуска геофизических приборов для проведения геофизических исследований нижнего пласта из-за наличия в конструкции золотника, размещенного в стволе, заглушенного снизу, например, для определения наличия или отсутствия заколонных перетоков до и после обработки нижнего пласта;
[12]- в-третьих, низкая надежность в работе, обусловленная тем, что запорный элемент не фиксируется жестко в стволе разобщителя, поэтому при обработке верхнего пласта возможно отложение шлама, грязи на посадочном месте седла шара, и, как следствие, негерметичная посадка шара и пропуски жидкости в нижний пласт. Кроме того, для извлечения шара необходима обратная промывка, с помощью которой не всегда удается извлечь шар;
[13]- в-четвертых, низкое качество освоения свабированием верхнего пласта после его обработки, так как при свабировании верхнего пласта происходит потеря герметичности между золотником и стволом разобщителя и, как следствие, переток жидкости из нижнего пласта через радиальные каналы золотника в устройство.
[14]Техническими задачами предложения являются упрощение конструкции устройства с возможностью проведения геофизических исследований нижнего пласта, а также повышение надежности работы устройства и качества освоения свабированием верхнего пласта.
[15]Поставленные технические задачи решаются устройством для раздельной обработки пластов в скважине, включающим пакер, разобщитель, содержащий ствол с радиальными каналами, золотник, размещенный в стволе напротив радиальных каналов ствола и закрепленный срезным элементом, опорное кольцо, установленное внутри ствола, седло золотника под запорный элемент, сбрасываемый в устройство при его работе.
[16]Новым является то, что золотник подпружинен вниз от опорного кольца ствола, при этом опорное кольцо оснащено внутренней кольцевой выборкой, а запорный элемент выполнен в виде штока, оснащенного наружным цилиндрическим выступом, на котором жестко размещен центратор-уплотнитель, снизу шток оснащен наружной кольцевой проточкой, в которой установлено разрезное пружинное стопорное кольцо, при этом шток имеет возможность жесткой фиксации относительно ствола в опорном кольце при взаимодействии наружного цилиндрического выступа штока с седлом золотника с последующим ограниченным осевым перемещением штока и золотника вниз, сжимая пружину до размещения разрезного пружинного кольца штока во внутренней кольцевой выборке опорного кольца ствола, причем сверху шток оснащен головкой под захват штока ловильным инструментом, спускаемым в скважину на кабеле для расфиксации штока во внутренней кольцевой выборке опорного кольца ствола и извлечения штока из устройства.
[17]На фиг. 1 изображено устройство для раздельной обработки пластов в скважине при обработке нижнего пласта.
[18]На фиг. 2 изображено устройство для раздельной обработки пластов в скважине при обработке верхнего пласта.
[19]Устройство для раздельной обработки пластов в скважине включает пакер (на фиг. 1 и 2 не показан), разобщитель 1 (см. фиг. 1), содержащий ствол 2 с радиальными каналами 3, золотник 4, размещенный в стволе напротив радиальных каналов 3 ствола 2 и закрепленный срезным элементом 5, опорное кольцо 6, установленное внутри ствола 2.
[20]Золотник 4 посредством пружины 7 подпружинен вниз от опорного кольца 6 ствола 2. Например, золотник 4 (см. фиг. 1) внутренним диаметром - d1, равным 52 мм = 0,052 м, и опорное кольцо 6 внутренним диаметром - d2, равным 52 мм = 0,052 м, обеспечивают свободное прохождение геофизических приборов для исследования нижнего пласта (на фиг. 1 и 2 не показано) перед проведением обработки. Например, для проведения геофизических исследований с целью определения наличия или отсутствия заколонных перетоков между верхним и нижним пластами спускают геофизический прибор АГАТ 42, имеющий наружный диаметр 42 мм, который свободно проходит через золотник 4 и опорное кольцо 6 диаметрами d1=d2=52 мм = 0,052 м.
[21]Опорное кольцо 6 в стволе 2 оснащено внутренней кольцевой выборкой 8. Запорный элемент выполнен в виде штока 9 (см. фиг. 2), оснащенного сверху наружным цилиндрическим выступом 10 диаметром - D1, например, D1=60 мм = 0,06 м, на котором жестко, например, с помощью винтов (на фиг. 1 и 2 не показаны), радиально ввернутых в наружный цилиндрический выступ 10 штока 9, размещен центратор-уплотнитель 11.
[22]Центратор-уплотнитель 11 имеет наружный диаметр D2, равный внутреннему диаметру ствола 2 разобщителя 1, например, D2=75 мм = 0,75 м, при этом должно соблюдаться условие (см. фиг. 1 и 2):
[24]где d1 - внутренний диаметр золотника 4, м;
[25]D1 - наружный диаметр цилиндрического выступа 10 штока 9, м;
[26]D2 - наружный диаметр центратора-уплотнителя 11, м.
[27]Центратор-уплотнитель 11 выполнен из армированной резины по ГОСТ 8752-79.
[28]Снизу шток 9 оснащен наружной кольцевой проточкой 12, в которой установлено разрезное пружинное стопорное кольцо 13. Золотник 4 имеет седло 14 под запорный элемент, выполненный в виде штока 9.
[29]Шток 9 имеет возможность жесткой фиксации относительно ствола 2 разобщителя 1 при взаимодействии наружного цилиндрического выступа 10 штока 9 с седлом 14 (см. фиг. 1 и 2) золотника 4 (см. фиг. 2) с последующим ограниченным осевым перемещением штока 9 и золотника 4 вниз, сжимая пружину 7 до размещения разрезного пружинного стопорного кольца 13 штока 9 во внутренней кольцевой выборке 8 опорного кольца 6 ствола 2 разобщителя 1.
[30]Сверху шток 9 оснащен головкой 15 под захват штока 9 ловильным инструментом (на фиг. 1 и 2 не показан), спускаемым в устройство на кабеле для расфиксации штока 9 (см. фиг. 2) во внутренней кольцевой выборке 8 опорного кольца 6 ствола 2 разобщителя 1 и извлечения штока 9 из устройства, при этом под головкой 15 шток 9 имеет наружный диаметр D3, например, D3=30 мм = 0,03 м.
[31]Сопрягаемые поверхности деталей оснащены уплотнительными кольцами 16.
[32]Устройство работает следующим образом.
[33]Предлагаемое устройство, как показано на фиг. 1 на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ), оснащенное пакером (на фиг. 1 и 2 не показан), спускают в скважину (на фиг. 1 и 2 не показана), при этом предлагаемое устройство устанавливают в составе колонны НКТ выше пакера. В качестве пакера применяют любой известный пакер, предназначенный для разделения межколонного пространства. Производят посадку пакера в скважине между верхним и нижним пластами (на фиг. 1 и 2 не показано), подлежащими обработке, например, закачке кислотных составов.
[34]Перед обработкой нижнего пласта, например, для определения наличия или отсутствия заколонных перетоков перед обработкой нижнего пласта производят геофизические исследования. Для чего спускают по колонне НКТ в интервал нижнего пласта геофизический прибор АГАТ 42, имеющий наружный диаметр 42 мм, который свободно проходит через золотник 4 диаметром d=52 мм = 0,052 м. По окончании геофизических исследований нижнего пласта извлекают геофизический прибор из колонны НКТ скважины.
[35]Далее, например, с помощью насосного агрегата типа ЦА-320 производят закачку любого известного кислотного состава в нижний пласт, при этом пружина 7 (см. фиг. 1) выпрямлена, а золотник 4 перекрывает радиальные каналы 3 ствола 2 разобщителя 1. При закачке кислотный состав протекает по колонне НКТ через ствол 2 разобщителя 1, золотник 4 и пружину 7 и далее через нижний конец ствола 2 разобщителя 1 его закачивают в нижний пласт с целью обработки пласта. После определенного времени реагирования проводят освоение нижнего пласта свабированием с целью извлечения продуктов реагирования.
[36]После обработки нижнего пласта, например, для определения наличия или отсутствия заколонных перетоков, возникших после проведения обработки нижнего пласта, производят геофизические исследования, для чего спускают по колонне НКТ в интервал нижнего пласта геофизический прибор АГАТ 42.
[37]Предлагаемое устройство позволяет производить спуск геофизических приборов для проведения геофизических исследований нижнего пласта, например, для определения наличия или отсутствия заколонных перетоков до и после обработки нижнего пласта, что позволяет повысить эффективность проведения работ.
[38]Далее для обработки верхнего пласта в устройство сбрасывают запорный элемент, выполненный в виде штока 9, который на устье скважины устанавливают в колонну НКТ, после чего в колонну НКТ закачивают жидкость, например, сточную воду плотностью 1180 кг/м3, при этом шток 9 благодаря центратору-уплотнителю 11 под действием давления жидкости, например, 7,0 МПа, перемещается сверху вниз и входит сначала в ствол 2 разобщителя 1, затем под давлением жидкости разрезное пружинное стопорное кольцо 13 сжимается радиально в наружной кольцевой проточке 12 штока 9, а сам шток 9 благодаря наличию центратора-уплотнителя 11 перемещается соосно со стволом 2 разобщителя 1 и входит в золотник 4, при этом шток 9 садится на седло 14 золотника 4.
[39]В определенный момент, например, под давлением жидкости 8,0 МПа разрушается срезной элемент 5 золотника 4, после чего шток 9 и золотник 4 совершают ограниченное осевое перемещение вниз, сжимая пружину 7 относительно неподвижного ствола 2 разобщителя 1 до размещения разрезного пружинного стопорного кольца 13 штока 9 во внутренней кольцевой выборке 8 опорного кольца 6 ствола 2.
[40]В результате нижний конец ствола 2 разобщителя 1 герметично отсекается штоком 9, который фиксируется относительно ствола 1, а радиальные каналы 3 ствола 2 открываются и жидкость протекает через радиальные каналы 3 ствола 2 в верхний пласт выше пакера, при этом резко снижается давление закачки жидкости в колонну НКТ, например, от 8,0 до 3,0 МПа. Таким образом, внутреннее пространство колонны НКТ посредством предлагаемого устройства сообщается с верхним пластом.
[41]Далее производят обработку верхнего пласта закачкой любого известного кислотного состава. После определенного времени реагирования проводят освоение верхнего пласта свабированием с целью извлечения продуктов реагирования.
[42]В предлагаемом устройстве исключается переток жидкости из нижнего пласта при свабировании верхнего пласта, так как золотник не имеет радиальных каналов, сообщающих устройство с нижним пластом, благодаря чему осуществляется качественное освоение свабированием верхнего пласта.
[43]При необходимости повторной обработки нижнего пласта необходимо спустить в устройство по колонне НКТ ловильный инструмент на кабеле (на фиг. 1 и 2 не показан). Используют ловильный инструмент, имеющий наружный захват, любого известного производителя. Затем осевым перемещением ловильного инструмента производят захват штока 9 под ловильную головку 15 диаметром D3=30 мм. Производят натяжение каната вверх, например, на 500 кг = 5000 Н. В результате разрезное пружинное стопорное кольцо 13 радиально сжимается в наружной кольцевой проточке 12 штока 9 и выходит из внутренней кольцевой выборки 8 опорного кольца 6 ствола 2 разобщителя 1. Таким образом, происходит расфиксация штока 9 относительно ствола 2.
[44]Затем производят подъем кабеля вверх и извлекают шток 9 из устройства, при этом за счет возвратной силы пружины 7 золотник 4 поднимается вверх и герметично перекрывает изнутри радиальные каналы 3 ствола 2 разобщителя 1. При необходимости устройство готово для повторной обработки нижнего пласта и можно вновь произвести геофизическое исследование нижнего пласта.
[45]Предлагаемое устройство имеет более простую конструкцию в отличие от прототипа. Кроме того, повышается надежность устройства в работе, так как запорный элемент, выполненный в виде штока, жестко фиксируется в стволе разобщителя, поэтому при обработке верхнего пласта исключается отложение шлама, грязи на седле золотника, и, как следствие, гарантированно исключаются негерметичная посадка запорного элемента и пропуски жидкости в нижний пласт, а извлечение штока с помощью ловителя исключает необходимость в обратной промывке.
[46]Предлагаемое устройство для раздельной обработки пластов в скважине имеет более простую конструкцию в сравнении с прототипом, позволяющую провести геофизические исследования нижнего пласта и качественно освоить свабированием верхний пласт, кроме того, оно надежно в работе.
