устройство для вторичного вскрытия и создания депрессии на пласт

Формула изобретения

Устройство для вторичного вскрытия и создания депрессии на пласт, включающее корпус, депрессионную и шламоприемную камеры с обратным клапаном, перфорированный хвостовик, уплотнительные и срезные элементы, средство для спуска и подъема, отличающееся тем, что корпус выполнен с уступом вверху и двумя рядами радиальных каналов, разделенных между собой глухой поперечной перегородкой, которые в исходном положении перекрыты верхней подпружиненной втулкой, и снабжен ниппелем, соединенным с перфорированным хвостовиком и телескопически - с корпусом, ниппель выполнен с верхним и нижним кольцевыми упорами, между которыми расположены сквозные отверстия с установленными в них шариками-фиксаторами, в исходном положении взаимодействующими снаружи с нижней втулкой, соединенной с ниппелем срезным элементом, а изнутри со сферическими выборками, выполненными на наружной поверхности корпуса, верхняя и нижняя втулки выполнены с цилиндрической выборкой на внутренней поверхности и установлены с возможностью продольного перемещения, нижний кольцевой упор снабжен уплотнительными элементами, а его наружный диаметр выбран под внутренний диаметр посадочной втулки, соединенной срезным элементом с корпусом опорного узла, установленного в составе обсадной колонны, перфорированный хвостовик снабжен глухим упором с уступом и фиксирующим кольцом на наружной поверхности, причем наружный диаметр глухого упора выбран под внутренний диаметр сбивной воронки, установленной в цилиндрической расточке посадочной втулки опорного узла и соединенной с ней срезным элементом, для взаимодействия с глухими заглушками, установленными в обсадной колонне напротив продуктивного пласта, в качестве депрессионной и шламоприемной камер использовано средство для спуска и подъема устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в качестве оборудования для вторичного вскрытия продуктивных пластов в нефтяных и газовых скважинах, для очистки призабойной зоны пласта и забоя скважин от шлама, песка, парафина, смол и других трудноизвлекаемых промывкой отложений, а также для перекрытия ствола скважин.

Известно устройство для очистки скважин методом имплозии, состоящее из имплозионной камеры, которая через электронный блок и геофизический наголовник крепится к каротажному кабелю. В верхней части имплозионной камеры подвешена грузоштанга, а в нижней части расположен ступенчатый шток, соединенный с центрирующей втулкой с возможностью перекрытия кулачков в транспортном положении и взаимодействия с грузоштангой для освобождения стакана от зацепления с переводником [1].

Недостатками устройства являются:

- низкая эффективность работы устройства, обусловленная тем, что при открытии имплозионной камеры последняя будет заполняться в основном скважинной жидкостью, а не шламом и пластовой жидкостью;

- высокая дороговизна устройства, объясняющаяся применением электронной аппаратуры и каротажного кабеля;

- ограниченные функциональные возможности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство депрессионной очистки скважины, содержащее корпус, депрессионную и шламоприемную камеры с обратным клапаном, перфорированный хвостовик, уплотнительные и срезные элементы, средство для спуска и подъема [2].

Существенными недостатками устройства являются:

- ограниченность объема шламоприемной камеры и вследствие чего необходимость повторных спусков устройства;

- ограниченные функциональные возможности;

- устройство позволяет достичь временный эффект, т.к. после его подъема, загрязнения, находящиеся в стволе скважины, будут снова входить в поры и каналы продуктивного пласта и снижать его проницаемость;

- значительные материальные затраты.

Задачей изобретения является создание устройства практически с неограниченным объемом шламоприемной камеры, с широкими функциональными возможностями, позволяющего сэкономить большие материальные средства.

Указанная задача решается предлагаемым устройством, включающим корпус, депрессионную и шламоприемную камеры с обратным клапаном, перфорированный хвостовик, уплотнительные и срезные элементы, средство для спуска и подъема.

Новым является то, что корпус выполнен с уступом вверху и двумя рядами радиальных каналов, разделенных между собой глухой поперечной перегородкой, которые в исходном положении перекрыты верхней подпружиненной втулкой, и снабжен ниппелем, соединенным с перфорированным хвостовиком и телескопически с корпусом; ниппель выполнен с верхним и нижним кольцевыми упорами, между которыми расположены сквозные отверстия с установленными в них шариками-фиксаторами, в исходном положении взаимодействующими снаружи с нижней втулкой, соединенной с ниппелем срезным элементом, а изнутри шарики-подшипники взаимодействуют со сферическими выборками на наружной поверхности корпуса; верхняя и нижняя втулки выполнены с цилиндрической выборкой на внутренней поверхности и установлены с возможностью продольного перемещения; нижний кольцевой упор снабжен уплотнительными элементами, а его наружный диаметр выбран под внутренний диаметр посадочной втулки, соединенной срезным элементом с корпусом опорного узла, установленного в составе обсадной колонны; перфорированный хвостовик снабжен глухим упором с уступом и фиксирующим кольцом на наружной поверхности, причем наружный диаметр глухого упора выбран под внутренний диаметр сбивной воронки, установленной в цилиндрической расточке посадочной втулки опорного узла и соединенной с ней срезным элементом, для взаимодействия с глухими заглушками, установленными в обсадной колонне напротив продуктивного пласта; в качестве депрессионной и шламоприемной камер использовано средство для спуска и подъема устройства.

На чертеже изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе.

Оно состоит из корпуса 1 с упором 2 в верхней части, двумя рядами радиальных каналов 3, разделенных между собой глухой поперечной перегородкой 4. Телескопически к корпусу 1 установлен ниппель 5, снабженный верхним 6 и нижним 7 уступами, между которыми расположены по периметру сквозные отверстия 8 с установленными в них шариками-фиксаторами 9, в исходном положении взаимодействующими с нижней подвижной втулкой 10, соединенной с ниппелем срезными элементами 11. Шарики-фиксаторы с внутренней стороны взаимодействуют со сферическими выборками 12 корпуса 1. Внутри ниппеля 5 в зоне расположения нижнего уступа 7 установлен шар 13 обратного клапана с сеткой 14. Ниппель соединен с перфорированным хвостовиком 15, а последний - в свою очередь - с глухим упором 16 с уступом 17 и фиксирующим кольцом 18. Нижний уступ 7 ниппеля снабжен уплотнительными элементами 19.

Радиальные каналы 3 в исходном положении перекрыты верхней подвижной втулкой 20, между которой и упором 2 установлена пружина 21.

Втулки 10 и 20 выполнены с цилиндрическими выборками 22 на внутренней поверхности. Сопрягаемые поверхности деталей снабжены уплотнительными элементами 23. Длину ниппеля 5 берут из условия, чтобы перфорированный хвостовик 15, соединенный с ним, при установке устройства в скважине находился ниже перфорационных отверстий продуктивного пласта.

Депрессионной камерой являются НКТ 34. Шламоприемную камеру образуют НКТ 34, корпус 1, ниппель 5, перфорированный хвостовик 15 и глухой упор 16. Средством для спуска и подъема устройства являются НКТ 34.

Работает устройство следующим образом. В скважину, пробуренную до проектной глубины, спускают обсадную колонну 24 с глухими заглушками 25, заполненными битумом, и расположенным выше их опорным узлом, состоящим из корпуса 26, посадочной втулки 27 и сбивной воронки 28, которые между собой соединены срезными элементами 29 и 30. Посадочная втулка 27 имеет конусную поверхность, а сбивная воронка 28 - кольцевое углубление 32 под фиксирующее кольцо 18. Обсадную колонну 24 устанавливают с таким расчетом, чтобы глухие заглушки 25 находились напротив продуктивного пласта 33. Затем скважину цементируют известным способом и после ОЗЦ (ожидание затвердевания цемента) вовнутрь обсадной колонны на НКТ (насосно-компрессорные трубы) 34 спускают предлагаемое устройство. При его движении вниз глухой упор 16 входит в сбивную воронку 28, при этом фиксирующее кольцо 18 входит в углубление 32, под действием нагрузки срезные элементы 30 разрушаются, НКТ с устройством и сбивной воронкой продолжают двигаться вниз и разрушают глухие заглушки 25. При дальнейшем движении вниз нижняя втулка 10 упрется в посадочную втулку 27 опорного узла, а нижний уступ 7 с уплотнениями войдет вовнутрь ее и изолирует призабойную зону от ствола скважины. Срезные элементы 11 разрушаются, ниппель 5 и втулка 10 смещаются относительно друг друга, шарики-фиксаторы 9 попадают в выборку 22 втулки 10 и освобождают корпус 1, который опускается до упора в сетку 14. При этом радиальные отверстия 3 в корпусе 1 устанавливаются напротив выборки 22 втулки 20, после чего происходит сообщение призабойной зоны скважины с внутренним пространством НКТ, находящимся под атмосферным давлением. Создается глубокая депрессия на продуктивный пласт, в результате чего открываются каналы в полых заглушках 25, вскрывается пласт и очищается от загрязнений, шлама и жидкости, попавших в пласт при первичном вскрытии пласта, которые через отверстия в хвостовике 15, обратный клапан 13, центральный канал корпуса, радиальные каналы 3 и выборку 22 втулки 20 попадают в НКТ. После имплозионной обработки НКТ поднимают, а вместе с ними корпус 1, втулку 20 и пружину 21, при этом под воздействием последней втулка 20 перекрывает радиальные каналы 3. Все остальные узлы устройства остаются в скважине.

Депрессию на пласт можно регулировать путем заливки расчетного объема жидкости в НКТ.

Затем в скважину спускают насос и производят освоение и эксплуатацию в обычном порядке.

Посадочная втулка 27 и сбивная воронка 28 выполнены из разбуриваемого материала, например чугуна.

В случае необходимости проведения работ ниже продуктивного пласта (углубление ствола скважины, зарезка второго ствола и т.д.) с помощью внутренней труболовки поднимают из скважины оставленное там оборудование, разбуривают посадочную втулку 27 и осуществляют бурение ствола диаметром, равным внутреннему диаметру обсадной колонны.

Предлагаемое устройство позволяет осуществлять целый комплекс работ после бурения скважины за один спуск-подъем НКТ с применением одного устройства, а именно: вторичное вскрытие продуктивного пласта, очистку пласта и призабойной зоны от шлама и загрязнений и перекрытие ствола скважины. Благодаря этому будут сэкономлены значительные материальные средства. Достигнут неограниченный объем шламоприемной камеры. После подъема НКТ продуктивный пласт изолирован от ствола скважины ниппелем с обратным клапаном, и поэтому исключается отрицательное влияние на пласт воды, жидкости глушения и загрязнений, находящихся в стволе скважины. Кроме того, наличие хвостовика, установленного ниже перфорационных отверстий, способствует созданию гидрозатвора из нефти напротив продуктивного пласта на все время эксплуатации и тем самым резко снижает процент добычи воды из подошвенной части продуктивного пласта.

Использованная информация

1. Патент РФ №2086753, МКИ 6 Е 21 В 37/00, 1997 (аналог).

2. Патент РФ №2099506, МКИ 6 Е 21 В 37/00, 1997 (прототип).