устройство для гидроразрыва пород в скважине

Формула изобретения

Устройство для гидроразрыва пород в скважине, состоящее из корпуса с каналом, установленных на нем упругих уплотнительных элементов, между которыми размещена поршневая пара с уплотнительными кольцами, и стопорящей гайки, при этом рабочая камера поршневой пары сообщена с каналом, а в ее цилиндре выполнено радиальное отверстие, отличающееся тем, что указанное радиальное отверстие выполнено с возможностью сообщения с рабочей камерой поршневой пары при пакеровании скважины упругими уплотнительными элементами и дополнительного сжатия упругих уплотнительных элементов при давлении гидроразрыва с самозапиранием изолированного участка скважины.

Описание изобретения к патенту

Техническое решение относится к горному делу и может быть использовано для герметизации зоны инициирующей щели при проведении флюидо- или гидроразрыва.

Известен пакер (авт. св. СССР №300593, Е 21 B 33/12, опубл. в бюл. №13 за 1971 г.), состоящий из корпуса, штока с радиальными каналами и эластичных уплотнительных элементов с опорными втулками. Опорные втулки имеют каналы, сообщающие после снятия осевой нагрузки внутритрубное пространство с пространством между уплотнительными элементами и стенкой скважины.

Недостатком данного устройства является то, что при повышении в межтрубном пространстве давления, действующего на эластичные уплотнительные элементы, увеличиваются осевые усилия, которые, превысив усилия, обусловленные трением, могут выдавить пакер из скважины. Таким образом, область применения таких устройств существенно сужается.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является устройство для гидроразрыва пород в скважине (авт. св. СССР №1737116, Е 21 С 39/00, опубл. в бюл. №20 за 1992 г.), содержащее цилиндрический корпус с установленными на его концах уплотнительными элементами и механизм сжатия последних. В корпусе выполнены два канала. Механизм сжатия уплотнительных элементов выполнен в виде установленной на корпусе между уплотнительными элементами поршневой пары с отверстием в цилиндре. Рабочая камера поршневой пары соединена с одним из каналов корпуса, а второй канал корпуса сообщен с отверстием цилиндра.

Недостатком этого устройства является наличие двух рабочих каналов, что негативно сказывается на эффективности работы всего устройства, так как технология применения этого устройства подразумевает два этапа. На первом этапе производят пакерование скважины путем подачи под давлением рабочей жидкости в рабочую камеру поршневой пары через первый канал корпуса. Затем переключают подачу рабочей жидкости на второй канал и на втором этапе производят непосредственно гидроразрыв путем нагнетания в межпакерное пространство под давлением рабочей жидкости через второй канал корпуса.

Технической задачей предлагаемого решения является повышение эффективности устройства за счет упрощения конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для гидроразрыва пород в скважине, состоящем из корпуса с каналом, установленных на нем упругих уплотнительных элементов, между которыми размещена поршневая пара с уплотнительными кольцами, и стопорящей гайки, при этом рабочая камера поршневой пары сообщена с каналом, а в ее цилиндре выполнено радиальное отверстие, согласно техническому решению указанное радиальное отверстие выполнено с возможностью сообщения с рабочей камерой поршневой пары. Благодаря этому упрощается конструкция, а перестройка устройства с пакерования на гидроразрыв происходит автоматически, и вследствие этого повышается его эффективность.

Сущность технического решения поясняется описанием конструкции устройства и чертежами фиг.1, на котором представлен общий вид устройства в продольном разрезе в исходном положении, и фиг.2, на котором показано то же в рабочем состоянии.

Устройство для гидроразрыва пород в скважине состоит из корпуса 1 (фиг.1, 2), в котором выполнен канал 2 и место 3 для подсоединения к магистрали. На корпусе 1 установлены упругие уплотнительные элементы 4 и между ними поршневая пара (поз. не обозначена), состоящая из поршня 5 и цилиндра 6, в котором выполнено радиальное отверстие 7. Стопорящая гайка 8 фиксирует в исходном положении упругие уплотнительные элементы 4 и поршневую пару. Поршень 5 и цилиндр 6 образуют рабочую камеру 9, сообщенную с каналом 2, а уплотнительные кольца 10 обеспечивают герметичность поршневой пары по всем ее поверхностям. Радиальное отверстие 7 выполнено с возможностью сообщения с рабочей камерой 9 поршневой пары.

Устройство работает следующим образом. Перед началом работы осуществляется сборка (фиг.1) и установка устройства в скважине. Затем через канал 2 подается рабочая жидкость в рабочую камеру 9 поршневой пары, которая под действием давления рабочей жидкости начинает раздвигаться и, перемещаясь по корпусу 1, сжимает упругие уплотнительные элементы 4, которые, расширяясь в радиальном направлении, соприкасаются со стенками скважины и пакеруют ее. В процессе пакерования скважины наступает момент, когда радиальное отверстие 7, выполненное в цилиндре 6, выходит за границу поршня 5. С этого момента рабочая жидкость начинает поступать в изолированный упругими уплотнительными элементами 4 участок скважины. При повышении давления в изолированном участке скважины до давления, при котором происходит разрыв стенки скважины, рабочая жидкость, воздействуя на упругие уплотнительные элементы 4, дополнительно сжимает их, надежно герметизируя изолированный участок скважины, т.е. в процессе нагружения изолированного участка скважины происходит его самозапирание.