устройство для отключения пластов друг от друга в скважине

Формула изобретения

1. Устройство для отключения пластов друг от друга в скважине, содержащее пакерующие элементы, каждый из которых включает корпус с кольцевым выступом на конце, эластичную манжету, расширяющий элемент с телескопическим патрубком, вставленным в корпус, причем каждый расширяющий элемент, кроме верхнего, соединен промежуточной трубой или трубами снизу с корпусом следующего верхнего пакерующего элемента, а корпус нижнего пакерующего элемента соединен с опорными патрубками, скважинный фильтр, обратный клапан, уплотнительные кольца и срезные элементы, посадочный инструмент, соединенный с подъемными трубами, нижняя часть которого телескопически надета на технологический патрубок, якорь, отличающееся тем, что скважинный фильтр установлен в составе опорного патрубка и/или одной или нескольких промежуточных труб напротив каждого осваиваемого и/или обрабатываемого пласта, а обратный клапан расположен выше верхнего скважинного фильтра, при этом расширяющий элемент выполнен в виде упора, зафиксированного на телескопическом патрубке, а упор верхнего пакерующего элемента снабжен внутренней полостью, зафиксирован срезными элементами на верхнем телескопическом патрубке, относительно которого установлен с возможностью осевого перемещения, ограниченного верхним кольцевым расширением телескопического патрубка, расположенным во внутренней полости упора, которая сообщена с внутренней полостью верхнего телескопического патрубка и наружным пространством, причем выше упора верхнего пакерующего элемента на наружной поверхности технологического патрубка, жестко соединенного с верхним телескопическим патрубком, расположен якорь, включающий секторы конуса с внутренней выборкой, соединенные с упором с возможностью радиального перемещения, и полый корпус, выполненный поджатым вверх с возможностью ограниченного осевого перемещения вниз относительно технологического патрубка, с подпружиненными внутрь плашками, выполненными с возможностью радиального перемещения относительно полого корпуса якоря и взаимодействия изнутри с секторами конуса, поджатыми внутрь, при этом на наружной поверхности технологического патрубка выполнены верхний и нижний кольцевые выступы с коническими фасками, верхний из которых взаимодействует с плашками, а нижний расположен во внутренних выборках секторов конуса.

2. Устройство для отключения пластов друг от друга в скважине по п.1, отличающееся тем, что количество пакерующих элементов не менее одного и равно количеству отключаемых пластов в скважине.

Описание изобретения к патенту

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к разобщению внутреннего пространства скважины с целью разобщения пластов.

Известно «Устройство для регулирования отбора жидкости в процессе эксплуатации скважины» (патент ПМ RU №44742, Е21В 43/12, 43/14, опубл. Бюл. №9 от 27.03.2004 г.), содержащее пакер, включающий корпус и эластичную манжету, и регулирующий узел, при этом оно снабжено посадочным инструментом в виде патрубка и упорным патрубком, связанными между собой срезными элементами, а пакер снабжен дорном, соединенным сверху упорным патрубком, а снизу - с корпусом пакера, последний, в свою очередь, соединен с опорной муфтой с возможностью продольного перемещения, опирающейся на нижнюю трубу, снабженную фильтром, регулирующий узел жестко установлен в муфте упорного патрубка внутри посадочного инструмента и выполнен в виде дифференциального клапана, запорный орган которого подпружинен сверху вниз, а его корпус снабжен радиальными каналами, сообщающими внутреннее пространство устройства со скважиной.

Недостатками данного устройства являются:

- невозможность работать с несколькими пластами;

- возможность ослабления прижатия эластичной манжеты и, как следствие, разгерметизации разобщения скважинного пространства в результате перепада давлений над и/или под пакером;

- расширение эластичной манжеты дорном позволяет перекрывать внутреннее пространство скважины, незначительно отличающееся по внутреннему диаметру от наружного пакера в транспортном положении.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Устройство для отключения пластов друг от друга в скважине» (патент ПМ RU №51660, Е21В 33/12, опубл. Бюл. №6 от 27.02.2006 г.), спускаемое на подъемных трубах, содержащее верхний и нижний пакерующие элементы, каждый из которых включает корпус с кольцевым выступом на конце, эластичную манжету с утолщенной частью, расширяющий конус, соединенные между собой промежуточной трубой или трубами, опорные патрубки с внутренней цилиндрической выборкой, обратный клапан, уплотнительные кольца и срезные элементы, при этом оно снабжено посадочным инструментом, включающим гидроцилиндр, шток которого соединен с гидравлическим якорем, соединенным, в свою очередь, с подъемными трубами, а нижняя часть корпуса гидроцилиндра телескопически надета на технологический патрубок и связана с ним срезными элементами, который снизу жестко соединен с расширяющим конусом верхнего пакерующего элемента, длина внутренней цилиндрической выборки опорных патрубков, больше или равна утолщенной части эластичной манжеты.

Недостатками этого устройства являются:

- возможность работать только с нижними пластами, расположенными ниже нижнего пакерующего элемента;

- возможность ослабления прижатия эластичной манжеты к стенкам скважины и, как следствие, разгерметизации разобщения скважинного пространства в результате перепада давлений над и/или под пакерующими элементами;

- расширение эластичной манжеты дорном позволяет перекрывать внутреннее пространство скважины, незначительно отличающееся по внутреннему диаметру от наружного пакера в транспортном положении.

Технической задачей предлагаемого изобретения являются расширение функциональных возможностей за счет работы не только с одним пластом и работы в скважине, имеющей больший диапазон перекрытия внутреннего диаметра (например, в результате использования некалиброванных обсадных труб или нахождения разбуренных после установки скважинных устройств), а также повышение надежности разобщения внутрискважинного пространства за счет надежной фиксации устройства относительно стенок скважины.

Техническая задача решается устройством для отключения пластов друг от друга в скважине, содержащей пакерующие элементы, каждый из которых включает корпус с кольцевым выступом на конце, эластичную манжету, расширяющий элемент с телескопическим патрубком, вставленным в корпус, причем каждый расширяющий элемент, кроме верхнего, соединен промежуточной трубой или трубами снизу с корпусом следующего верхнего пакерующего элемента, а корпус нижнего пакерующего элемента соединен с опорными патрубками, скважинный фильтр, обратный клапан, уплотнительные кольца и срезные элементы, посадочный инструмент, соединенный с подъемными трубами, нижняя часть которого телескопически надета на технологический патрубок, якорь.

Новым является то, что скважинный фильтр установлен в составе опорного патрубка и/или одного или нескольких промежуточных труб напротив каждого осваиваемого и/или обрабатываемого пласта, а обратный клапан расположен выше верхнего скважинного фильтра, при этом расширяющий элемент выполнен в виде упора, зафиксированного на телескопическом патрубке, а упор верхнего пакерующего элемента снабжен внутренней полостью, зафиксирован срезными элементами на верхнем телескопическом патрубке, относительно которого установлен с возможностью осевого перемещения, ограниченного верхним кольцевым расширением телескопического патрубка, расположенным во внутренней полости упора, которое сообщено с внутренней полостью верхнего телескопического патрубка и наружным пространством, причем выше упора верхнего пакерующего элемента на наружной поверхности технологического патрубка, жестко соединенного с верхним телескопическим патрубком, расположен якорь, включающий секторы конуса с внутренней выборкой, соединенные с упором с возможностью радиального перемещения, и полый корпус, выполненный поджатым вверх с возможностью ограниченного осевого перемещения вниз относительно технологического патрубка, с подпружиненными внутрь плашками, выполненными с возможностью радиального перемещения относительно полого корпуса якоря и взаимодействия изнутри с секторами конуса, поджатыми внутрь, при этом на наружной поверхности технологического патрубка выполнены верхний и нижний кольцевые выступы с коническими фасками, верхний из которых взаимодействует с плашками, а нижний - расположен во внутренних выборках секторов конуса.

Новым является также то, что количество пакерующих элементов не менее одного и равно количеству отключаемых пластов в скважине.

На чертеже изображено устройство в транспортном положении с продольным разрезом.

Устройство для отключения пластов друг от друга в скважине (на черт. не показана), содержащее пакерующие элементы 1, каждый из которых включает корпус 2 с кольцевым выступом 3 на конце, эластичную манжету 4, расширяющий элемент 5 с телескопическим патрубком 6, вставленным в корпус 2, посадочный инструмент 7, соединенный с подъемными трубами (на черт. не показаны), нижняя часть которого телескопически надета на технологический патрубок 8, якорь 9, скважинный фильтр 10, обратный клапан 11. Каждый расширяющий элемент 5, кроме верхнего, соединен промежуточной трубой или трубами 12 снизу с корпусом 2 следующего верхнего пакерующего элемента 1. Корпус 2 нижнего пакерующего элемента 1 соединен с опорными патрубками 13. Скважинный фильтр 10 установлен в составе опорного патрубка 13 и/или одного или нескольких промежуточных труб 12 напротив каждого осваиваемого и/или обрабатываемого пласта (на черт. не показаны). Обратный клапан 11 расположен выше верхнего скважинного фильтра 10. Расширяющий элемент 5 выполнен в виде упора, зафиксированного на телескопическом патрубке 6, а упор 14 верхнего пакерующего элемента 1 снабжен внутренней полостью 15, зафиксирован срезными элементами 16 на верхнем телескопическом патрубке 17, относительно которого установлен с возможностью осевого перемещения, ограниченного верхним кольцевым расширением 18 верхнего телескопического патрубка 17, расположенным во внутренней полости 15 упора 14. Внутренняя полость 15 упора 14 сообщена с внутренней полостью верхнего телескопического патрубка 17 радиальным каналом 19 и своим наружным пространством упора 14 каналом 20. Выше упора 14 верхнего пакерующего элемента 1 на наружной поверхности технологического патрубка 8, жестко соединенного с верхним телескопическим патрубком 17, расположен якорь 9, включающий секторы конуса 21 с внутренней выборкой 22, соединенные с упором 14 с возможностью радиального перемещения, и полый корпус 23, выполненный поджатым вверх при помощи пружины 24 с возможностью ограниченного осевого перемещения вниз относительно технологического патрубка 8, с поджатыми пружиной 24 внутрь при помощи тарельчатой шайбы 25 плашками 26. Плашки 26 выполнены с возможностью радиального перемещения относительно полого корпуса 23 якоря 9 и взаимодействия изнутри с секторами конуса 21, поджатыми внутрь пружинным кольцом 27. На наружной поверхности технологического патрубка 8 выполнены верхний 28 и нижний 29 кольцевые выступы с коническими фасками, верхний 28 из которых взаимодействует с плашками 26, а нижний 29 - расположен во внутренних выборках 22 секторов конуса 21. При этом верхний кольцевой выступ взаимодействует сверху с тарельчатой шайбой 25, ограничивая перемещение вниз полого корпуса 23 с плашками 26 и поджимая его вверх при помощи пружины 24. Уплотнительные кольца 30 устройства исключают несанкционированные перетоки жидкости. Устройство может содержать один верхний пакерующий элемент 1 или один верхний пакерующий элемент 1 и несколько нижних в зависимости от количества необходимых отключаемых пластов в скважине.

Устройство работает следующим образом.

Перед спуском устройства в скважину исследуют, определяя и подготавливая (зачищают поверхности) интервалы установки (на черт. не показаны) пакерующих элементов 1 и якоря 9. Затем собирают устройство, подбирая длины опорного патрубка 13 и промежуточных труб 12 (если расстояние между интервалами установки пакерующих элементов 1 и якоря 9 небольшое, то достаточно одной промежуточной трубы 12 необходимой длины), при этом опорный патрубок 13 и/или промежуточные трубы 12 (одна или несколько в зависимости от количества пластов скважины осваиваемых или обрабатываемых) оснащают скважинными фильтрами 10 (или скважинным фильтром 10, если только один пласт разрабатывается) для сообщения с внутрискважинным пространством. Выше верхнего скважинного фильтра 10 устанавливают обратный клапан 11. Далее устройство в сборе соединяют с посадочным инструментом 7, телескопически надевая на технологический патрубок 8 и фиксируя на нем срезными винтами 31. После чего устройство спускают в скважину на подъемных трубах до упора опорного патрубка 13 на забой скважины. При этом внутреннее пространство устройства заполняется через скважинные фильтры 10 и обратный клапан 11, а также через каналы 20 упора 14 верхнего пакерующего элемента 1, внутреннюю полость 15 упора 14 и радиальные каналы 19 верхнего телескопического патрубка 17. Далее подъемные трубы разгружают. Сначала разрушаются срезные винты 31, и посадочный инструмент 7 внутренним торцом 32 опирается на технологический патрубок 8, передавая ему усилие от веса подъемных труб. Телескопические патрубки 6 и 17 входят в корпуса 2, при этом находящиеся между кольцевыми выступами 3 корпусов 12 и упорами 5 и 14 эластичные манжеты 4 сжимаются до плотного и герметичного взаимодействия со стенками скважины, отсекая друг от друга пласты скважины.

При дальнейшем увеличении нагрузки до расчетной разрушаются срезные элементы 16, кольцевое расширение 18 верхнего телескопического патрубка 17 переместится вниз внутренней полости упора 14 верхнего уплотнительного элемента 1. Одновременно с этим секторы конуса расширяются благодаря тому, что внутренняя поверхность сектора конуса 21, расположенная выше внутренней выборки 22, взаимодействует с верхним кольцевым выступом 28 технологического патрубка 8, а внутренняя поверхность сектора конуса 21, расположенная ниже внутренней выборки 22, - с нижним кольцевым выступом 29 технологического патрубка 8. При этом плашки 26, поджимаемые сверху полым корпусом 23, благодаря ограничителю 33 технологического патрубка 8 расширяются до плотного и жесткого соприкосновения со стенками скважины благодаря взаимодействию с секторами конуса 21. Установка устройства закончена, посадочный инструмент 7 на подъемных трубах извлекают из скважины. После чего в скважину спускают насос и добывают продукцию скважины из пластов через скважинные фильтры 10 и обратный клапан 11.

При необходимости извлечения устройства в скважину спускают труболовку (на черт. не показана), которая захватывает технологический патрубок 8 сверху. После чего к технологическому патрубку 8 прилагают усилие, направленное вверх. Так как плашки 26 плотно прилегают к стенкам скважины, то упор 14 верхнего уплотнительного элемента 1 с секторами конуса 21, взаимодействующими с плашками 26, и полый корпус 23 остаются неподвижными, сжимая полым корпусом 23 при помощи тарельчатой шайбы 25, опирающейся на плашки 26, пружину 24, а технологический патрубок 8 с верхним телескопическим патрубком 17 перемещаются вверх, в том числе и кольцевое расширение 18 верхнего телескопического патрубка 17 переместится вверх внутренней полости упора 14 верхнего уплотнительного элемента 1. В результате внутренние выборки 22 секторов конуса 21 совпадают с нижним кольцевым расширением 21, и сектора конуса 21 под действием плашек 26 и пружинного кольца 27 сходятся внутрь вместе с плашками 26, которые возвращаются в транспортное положение под действием тарельчатой шайбы 25 и пружины 24, поднимающей также полый корпус 23 до ограничителя 33 технологического патрубка 8.

После извлечения устройства заменяются срезные элементы 16, подбираются количество нижних пакерующих элементов 1 (для отсечения одного пласта достаточно только верхнего пакерующего элемента 1), длины опорного патрубка 13 и при необходимости промежуточных труб 12, а также количество скважинных фильтров 10.

Предлагаемое устройство для отключения пластов друг от друга в скважине позволяет работать в скважинах, имеющих некалиброванный внутренний диаметр и при необходимости с нескольким пластами скважины одновременно, а также повысить герметичность разобщения внутрискважинного пространства за счет жесткой фиксации устройства относительно стенок скважины.