система разъединения двух объектов скважины и способ ее установки и эксплуатации

Формула изобретения

1. Система разъединения двух объектов скважины, спускаемая на колонне НКТ с последующей установкой вспомогательного оборудования, содержащая пакер, клапанные устройства, включающие корпуса и затворы осевого смещения, отличающаяся тем, что пакер установлен между клапанными устройствами, верхним и нижним соответственно, образующими каждый функциональные каналы, а вспомогательное оборудование, например безмуфтовая колонна труб, сообщена с функциональным каналом верхнего клапанного устройства, а лифтовая колонна НКТ соединена с помощью разъединителя, расположенного над верхним клапанным устройством, с функциональным каналом нижнего клапанного устройства, образующие функциональные каналы совместно-раздельного взаимодействия соответственно, и в корпусе верхнего клапанного устройства выполнена цанга с лепестками, с размещенной в ней извлекаемой вставкой, совмещенная с затвором осевого смещения этого устройства и удерживающая извлекаемую вставку лепестками до сопряжения их с проточкой, выполненной в этом корпусе, при этом затворы осевого смещения верхнего и нижнего клапанных устройств соединены, например, синхронизатором, установленным в пакере.

2. Способ установки и эксплуатации системы разъединения двух объектов скважины, спускаемой на колонне НКТ с последующей установкой вспомогательного оборудования и содержащей пакер, клапанные устройства, включающие корпуса и затворы осевого смещения, осуществляют путем установки ее между верхним и нижним объектами и последовательного исследования объектов, отличающийся тем, что систему спускают при закрытом нижнем и открытом верхнем клапанных устройствах, устанавливают систему выше нижнего объекта, осуществляют распакеровку пакера, отсоединяют при помощи разъединителя от системы колонну НКТ и подвешивают на крестовине вспомогательное оборудование, например, безмуфтовую колонну труб, сообщая ее с функциональным каналом верхнего клапанного устройства, а на другой крестовине, размещенной на первой, вспомогательное оборудование, например лифтовую колонну НКТ, соединяя ее с помощью разъединителя для взаимодействия с функциональным каналом нижнего клапанного устройства, образующие функциональные каналы совместно-раздельного взаимодействия, исследуют верхний объект, затем спускают в верхнее клапанное устройство ловитель для захвата извлекаемой вставки, удерживаемую лепестками цанги, проводят подъем ловителя с извлекаемой вставкой до сопряжения лепестков с проточкой, выполненной в корпусе этого клапанного устройства, поднимают ловитель с извлекаемой вставкой, обеспечивая противоположное изменение положения затворов осевого смещения верхнего и нижнего клапанных устройств для проведения исследования нижнего объекта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к системе разъединения двух объектов скважины и способу ее установки и совместно-раздельной эксплуатации.

Известна установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов, включающая колонну лифтовых труб, штанговый насос с всасывающим клапаном, пакер и хвостовик, RU №2221136 С1, Е 21 В 43/14, 2004.01.10.

Известен способ одновременно-раздельной эксплуатации многопластовой скважины путем селективной выработки продуктивных пластов с помощью установленных против каждого пласта на эксплуатационной колонне и управляемых с устья скважины приемных клапанов, каждый из которых имеет два устойчивых положения «закрыто» и «открыто», а перевод их из одного положения в другое осуществляют импульсом давления посредством нагнетания рабочей среды с устья скважины, RU №2161698 С2, Е 21 В 43/14, Е 21 В 34/06, 2001.01.10.

В известной установке и известном способе не предусмотрены исследования объектов, как предварительные, так и в процессе эксплуатации.

Известно устройство одновременной раздельной эксплуатации пластов, спускаемое на колонне НКТ с последующей установкой вспомогательного оборудования, содержащее пакеры и клапанные устройства с затворами, RU №2023871 C1, E 21 B 43/14, 1994.11.30. В качестве вспомогательного оборудования на колонне глубинно-насосных штанг в колонне НКТ подвешены глубинные насосы с приводными механизмами.

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.

Однако оно обладает недостатками.

В процессе добычи нефти (со временем) происходит изменение состава добываемой нефти: увеличивается процентное содержание воды, изменяется давление, появляются другие составляющие в жидкости, откачиваемой на поверхность. Кроме того, при добыче из двух объектов (пластов) в них может быть не только различное содержание указанных составляющих, например парафина, но и различные давления, при этом вероятность задавить более высоким давлением пласт с более низким давлением очень высока. Знать состав добываемой жидкости - значит, правильно принимать решения по дальнейшей эксплуатации скважины с целью получения возможно большей добычи нефти.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи, позволяющей повысить безопасную добычу нефти с одной фонтанирующей скважины за счет добычи из двух объектов раздельно.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что система разъединения двух объектов скважины, спускаемая на колонне НКТ с последующей установкой вспомогательного оборудования, содержит пакер, клапанные устройства, включающие корпуса и затворы осевого смещения.

Пакер установлен между клапанными устройствами, верхним и нижним соответственно, образующими каждый функциональные каналы, а вспомогательное оборудование, например безмуфтовая колонна труб, сообщена с функциональным каналом верхнего клапанного устройства, а лифтовая колонна НКТ соединена с помощью разъединителя, расположенного над верхним клапанным устройством, с функциональным каналом нижнего клапанного устройства, образующими функциональные каналы совместно-раздельного взаимодействия соответственно, и в корпусе верхнего клапанного устройства выполнена цанга с лепестками, с размещенной в ней извлекаемой вставкой, совмещенная с затвором осевого смещения этого устройства и удерживающая извлекаемую вставку лепестками до сопряжения их с проточкой, выполненной в этом корпусе, при этом затворы осевого смещения верхнего и нижнего клапанных устройств соединены, например, синхронизатором, установленным в пакере.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что способ установки и эксплуатации системы разъединения двух объектов скважины, спускаемой на колонне НКТ с последующей установкой вспомогательного оборудования и содержащей пакер, клапанные устройства, включающие корпуса и затворы осевого смещения, осуществляют путем установки ее между верхним и нижним объектами и последовательного исследования объектов.

Систему спускают при закрытом нижнем и открытом верхнем клапанных устройствах, устанавливают систему выше нижнего объекта, осуществляют распакеровку пакера, отсоединяют при помощи разъединителя от системы колонну НКТ и подвешивают на крестовине вспомогательное оборудование, например безмуфтовую колонну труб, сообщая ее с функциональным каналом верхнего клапанного устройства, а на другой крестовине, размещенной на первой, вспомогательное оборудование, например лифтовую колонну НКТ, соединяя ее с помощью разъединителя для взаимодействия с функциональным каналом нижнего клапанного устройства, образующими функциональные каналы совместно-раздельного взаимодействия, исследуют верхний объект, затем спускают в верхнее клапанное устройство ловитель для захвата извлекаемой вставки, удерживаемой лепестками цанги, проводят подъем ловителя с извлекаемой вставкой до сопряжения лепестков с проточкой, выполненной в корпусе этого клапанного устройства, поднимают ловитель с извлекаемой вставкой, обеспечивая противоположное изменение положения затворов осевого смещения верхнего и нижнего клапанных устройств для проведения исследования нижнего объекта.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».

За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.

Размещение пакера между верхним и нижним клапанными устройствами обеспечивает не только разделение объектов в скважине, но и создание функциональных каналов, обеспечивающих это разделение.

Установка вспомогательного оборудования в виде безмуфтовой колонны труб и лифтовой колонны НКТ, а также нижнего и верхнего клапанных устройств с функциональными каналами обеспечивает создание функциональных каналов совместно-раздельного взаимодействия.

Наличие извлекаемой вставки, цанги с лепестками и проточки в корпусе верхнего клапанного устройства обеспечивает противоположное изменение положения затворов верхнего и нижнего клапанных устройств при подъеме извлекаемой вставки.

Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены:

на фиг.1 - система разъединения двух объектов скважины, разрез;

на фиг.2 - нижнее клапанное устройство, разрез;

на фиг.3 - верхнее клапанное устройство, разрез;

на фиг.4 - система разъединения двух объектов при спуске в скважину, схема;

на фиг.5 - система разъединения двух объектов при установке вспомогательного оборудования, схема;

на фиг.6 - система разъединения двух объектов при освоении нижнего объекта, схема;

на фиг.7 - система разъединения двух объектов при совместно-раздельной их эксплуатации, схема.

Система разъединения двух объектов скважины содержит:

пакер 1,

нижнее клапанное устройство 2

- корпус (в нижнем клапанном устройстве 2) 3,

- боковое отверстие (в корпусе 3) 4,

- затвор осевого смещения (в корпусе 3) 5,

- функциональный канал (в нижнем клапанном устройстве 2) 6,

заглушку (под нижним клапанным устройством 2) 7,

верхнее клапанное устройство 8

- корпус (в верхнем клапанном устройстве 8) 9,

- боковое отверстие (в корпусе 9) 10,

- проточку (в корпусе 9) 11,

- цангу с лепестками (в корпусе 9) 12,

- извлекаемую вставку (в цанге 12) 13,

- затвор осевого смещения (в корпусе 9) 14,

- функциональный канал (в верхнем клапанном устройстве 8) 15,

разъединитель (над верхним клапанным устройством 8) 16,

синхронизатор (в пакере 1)17.

Систему спускают на насосно-компрессорных трубах (НКТ) 18.

Система сопряжена с вспомогательным оборудованием:

- безмуфтовой колонной труб 19,

- лифтовой колонной НКТ 20.

Система (функциональным каналом 15) образует с безмуфтовой колонной труб 19 функциональный канал совместно-раздельного взаимодействия 21.

Система (функциональным каналом 6) образует с лифтовой колонной НКТ 20 функциональный канал совместно-раздельного взаимодействия 22.

Система разъединения двух объектов скважины содержит пакер 1, верхнее 8 и нижнее 2 клапанные устройства, заглушку 7 и разъединитель 16. Пакер 1 установлен между верхним 8 и нижним 2 клапанными устройствами. Заглушка 7 установлена под нижним клапанным устройством 2, а разъединитель 16 - над верхним клапанным устройством 8. В качестве разъединителя 16 может быть использован любой разъединитель, например гидравлический или механический.

Нижнее клапанное устройство 2 включает корпус 3, в котором выполнено боковое отверстие 4 и размещен затвор осевого смещения 5. Нижнее клапанное устройство 2 образует функциональный канал 6.

Верхнее клапанное устройство 8 включает корпус 9, в котором выполнены боковое отверстие 10 и проточка 11 и размещены цанга с лепестками 12 и затвор осевого смещения 14. Цанга 12 совмещена с затвором осевого смещения 14. Цанга 12 удерживает извлекаемую вставку 13 своими лепестками до сопряжения их с проточкой 11. Верхнее клапанное устройство 8 образует функциональный канал 15.

Затворы осевого смещения 14 и 5 верхнего 8 и нижнего 2 клапанных устройств соединены синхронизатором 17, установленным в пакере 1.

Установка вспомогательного оборудования в виде безмуфтовой колонны труб 19 и лифтовой колонны НКТ 20 образуют с функциональными каналами 15 и 6 соответственно верхнего 8 и нижнего 2 клапанных устройств функциональные каналы совместно-раздельного взаимодействия 21 и 22.

Способ установки и эксплуатации системы разъединения двух объектов скважины осуществляют следующим образом.

Спуск системы в скважину осуществляют на колонне НКТ 18, соединенной с разъединителем 16. Систему спускают при закрытом нижнем 2 и открытом верхнем 8 клапанных устройствах и устанавливают выше нижнего объекта, разобщая пространство между верхним и нижним объектами с помощью пакера 1. Отсоединяют систему при помощи разъединителя 16 от колонны НКТ 18, которую поднимают из скважины на устье.

Устанавливают вспомогательное оборудование в виде безмуфтовой колонны труб 19 (например, диаметром 114 мм) и лифтовой колонны НКТ 20 таким образом, что на первой крестовине (не показана) подвешивают безмуфтовую колонну труб 19, сообщая ее с системой и размещая на первой крестовине вторую крестовину (не показана), подвешивают лифтовую колонну НКТ 20, соединяя ее с помощью разъединителя 16 с системой. Безмуфтовая колонна труб 19, сообщенная с системой, а именно с функциональным каналом 15 верхнего клапанного устройства 8, образует функциональный канал совместно-раздельного взаимодействия 21. Лифтовая колонна НКТ 20, соединенная с системой, а именно с функциональным каналом 6 нижнего клапанного устройства 2, образует функциональный канал совместно-раздельного взаимодействия 22.

Проводят гидродинамические исследования верхнего объекта при закрытом затворе осевого смещения 5 нижнего клапанного устройства 2 и открытом затворе осевого смещения 14 верхнего клапанного устройства 8.

Спускают в верхнее клапанное устройство 8 ловитель (не показан) для захвата извлекаемой вставки 13, удерживаемой лепестками цанги 12. Проводят подъем ловителя с извлекаемой вставкой 13 до сопряжения лепестков с проточкой 11, выполненной в корпусе 9 этого клапанного устройства 8. После освобождения извлекаемой вставки 13 от цанги 12 поднимают ловитель с ней, обеспечивая противоположное изменение положения затворов осевого смещения 14 и 5 соответственно верхнего 8 и нижнего 2 клапанных устройств. При этом поток нефти с верхнего объекта пойдет по безмуфтовой колонне труб 19.

Проводят гидродинамические исследования нижнего объекта при закрытом затворе осевого смещения 14 верхнего клапанного устройства 8 и открытом затворе осевого смещения 5 нижнего клапанного устройства 2. При этом поток нефти с нижнего объекта пойдет по лифтовой колонне НКТ 20.

Для проведения последующих гидродинамических исследований верхнего объекта или для заглушения нижнего объекта бросают в скважину извлекаемую вставку 13. После этого насосным агрегатом (давлением жидкости) перемещают извлекаемую вставку 13 вниз. При этом затвор осевого смещения 14 верхнего клапанного устройства 8 откроется, а нижний 5 - закроется. Осуществляют эту операцию также с помощью грузовой штанги, брошенной в скважину на извлекаемую вставку 13. Нижний объект при этом будет перекрыт, а верхний будет работать по лифтовой колонне НКТ 20 и его можно исследовать или заглушить, в зависимости от применяемой технологической операции.

Для проведения последующей эксплуатации спускают в скважину ловитель для извлекаемой вставки 13, захватывают извлекаемую вставку 13 и поднимают ее на устье. Вместе с подъемом извлекаемой вставки 13 произойдет переключение верхнего 8 и нижнего 2 клапанных устройств.

Предложенная система разъединения двух объектов скважины изготовлена промышленным способом, и проведенные испытаний на Рыбкинском месторождении ОАО «Оренбургнефть» подтверждают ее «промышленную применимость».

Преимуществом заявляемой системы является раздельная эксплуатация двух объектов (пластов) по независимым друг от друга потокам (один по лифтовой колонне труб, другой по дополнительной эксплуатационной колонне) и при необходимости доставка двух потоков раздельно. А самое главное, что в любой момент возможно заглушить отдельно один из объектов, провести его исследования и вновь запустить, что является дополнительно безопасным способом добычи с точки зрения техники безопасности. Вывод на поверхность раздельно от каждого объекта добываемой жидкости и соединение в один поток за замерной станцией позволяет знать дебит каждого объекта и исключить влияние давления пласта каждого объекта на другой.

Система разъединения двух объектов и способ ее установки и эксплуатации позволяют повысить безопасную добычу нефти с одной фонтанирующей скважины.