устройство для имплозионной обработки пласта

Формула изобретения

Устройство для имплозионной обработки пласта, содержащее полый корпус с входящей в него депрессионной камерой и пакер, на корпусе телескопически установлена и зафиксирована срезным винтом крышка, соединенная снизу со штоком переменного сечения, имеющим ограничитель, который установлен с возможностью взаимодействия с внутренним выступом корпуса, при этом шток переменного сечения установлен с возможностью взаимодействия с переточным отверстием корпуса, а на цилиндрической поверхности корпуса размещен пакер, ниже которого размещены приемные отверстия, причем осевое перемещение пакера относительно корпуса с одной стороны ограничено упором корпуса, а с другой - крышкой, отличающееся тем, что крышка сверху соединена с колонной труб, а шток переменного сечения выполнен полым и сообщает внутреннее пространство колонны труб с депрессионной камерой, при этом полый шток переменного сечения оснащен конусной поверхностью, сужающейся снизу вверх и выполненной с углом наклона 10-20°, причем снизу полый корпус оснащен хвостовиком с обратным клапаном, пропускающим снизу вверх, при этом пакер выполнен в виде чередующихся металлических колец и резиновых бочкообразных уплотнений, причем резиновые бочкообразные уплотнения пакера имеют возможность радиального расширения и герметичного взаимодействия с внутренней стенкой скважины под весом колонны труб после упора устройства на забой скважины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к области вторичного воздействия вакуумом на продуктивный пласт.

Известно устройство для имплозионной обработки пласта (патент RU № 2191897, МПК Е21В 43/25, Е21В 43/18 опубл. 27.10.2002 в бюл. № 30), содержащее полый корпус с входящей в него депрессионной камерой и пакер, отличающееся тем, что на корпусе телескопически установлена и зафиксирована срезным винтом крышка, соединенная с канатом и имеющая фиксатор и шток переменного сечения, который установлен с возможностью взаимодействия с переточным отверстием корпуса, на цилиндрической поверхности крышки размещены пакер и клин, при этом наружная коническая поверхность клина взаимодействует с плашками, которые соединены с направляющей корпуса с возможностью радиального перемещения, причем осевое перемещение пакера относительно крышки ограничено с одной стороны клином, а с другой - фиксатором крышки, крышка также имеет ограничитель, установленный с возможностью взаимодействия с выступом корпуса, и упор, установленный с возможностью взаимодействия с клином, ниже направляющей корпуса размещены приемные отверстия.

Недостатками данного устройства являются:

- во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количество узлов и деталей (плашки, клин);

- во-вторых, после подъема устройства на устье разбирают депрессионную камеру для очистки ее от продуктов имплозионной обработки пласта прямо на устье скважины, при этом загрязняется приустьевая территория скважины и снижается культура производства;

- низкая надежность фиксации плашек устройства спускаемого на канате на стенках скважины, что обусловлено малым весом устройства (до 5 кН) и запарафиненностью стенок скважины в призабойной зоне пласта, при этом плашки скользят вниз по стенкам скважины и устройство не фиксируется в скважине;

- в-четвертых, низкая эффективность работы, что связанно с тем, что полый шток при заполнении депрессионных камер имеет постоянный кольцевой зазор, что не обеспечивает постепенное и равномерное заполнения депрессионных камер продуктами имплозионной очистки пласта, поэтому после выравнивания давления в депрессионных камерах и подпакерном пространстве скважины в призабойной зоне пласта остаются не извлеченные загрязнения.

Также известно устройство для имплозионной обработки пласта (патент RU № 2195550, МПК Е21В 43/25, Е21В 43/18 опубл. 27.12.2002 в бюл. № 36), содержащее полый корпус с входящей в него депрессионной камерой и пакер, при этом на корпусе телескопически установлена и зафиксирована срезным винтом крышка, соединенная с канатом, с фиксатором, дополнительной депрессионной камерой и полым штоком переменного сечения, который соединяет депрессионную камеру корпуса с дополнительной депрессионной камерой и установлен с возможностью взаимодействия с переточным отверстием корпуса, на цилиндрической поверхности крышки размещен пакер и клин, при этом наружная коническая поверхность клина взаимодействует с плашками, которые соединены с направляющей корпуса с возможностью радиального перемещения, причем осевое перемещение пакера относительно крышки ограничено с одной стороны клином, а с другой фиксатором крышки, полый шток имеет ограничитель, установленный с возможностью взаимодействия с выступом корпуса, и упор, установленный с возможностью взаимодействия с клином, ниже направляющей корпуса размещены приемные отверстия.

Недостатками данного устройства являются:

- во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количество узлов и деталей (плашки, клин);

- во-вторых, после подъема устройства на устье разбирают депрессионную камеру для очистки ее от продуктов имплозионной обработки пласта прямо на устье скважины, при этом загрязняется приустьевая территория скважины и снижается культура производства;

- низкая надежность фиксации плашек устройства спускаемого на канате на стенках скважины, что обусловлено малым весом устройства (до 5 кН) и запарафиненностью стенок скважины в призабойной зоне пласта, при этом плашки скользят вниз по стенкам скважины и устройство не фиксируется в скважине;

- в-четвертых, низкая эффективность работы, что связанно с тем, что полый шток при заполнении депрессионных камер имеет постоянный кольцевой зазор, что не обеспечивает постепенное и равномерное заполнения депрессионных камер продуктами имплозионной очистки пласта, поэтому после выравнивания давления в депрессионных камерах и подпакерном пространстве скважины в призабойной зоне пласта остаются не извлеченные загрязнения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для имплозионной обработки пласта (патент RU № 2194851, МПК Е21В 43/25, Е21В 43/18 опубл. 20.12.2002 в бюл. № 35), содержащее полый корпус с входящей в него депрессионной камерой и пакер, при этом на корпусе телескопически установлена и зафиксирована срезным винтом крышка, соединенная с канатом, со штоком переменного сечения, имеющим ограничитель, который установлен с возможностью взаимодействия с внутренним выступом корпусом, при этом шток переменного сечения установлен с возможностью взаимодействия с переточным отверстием корпуса, а на цилиндрической поверхности корпуса размещен пакер, ниже которого размещены приемные отверстия, причем осевое перемещение пакера относительно корпуса с одной стороны ограничено упором корпуса, а с другой - крышкой.

Недостатками данного устройства являются:

- во-первых, низкая надежность работы, связанная с малой вероятностью разрушения срезного винта под действием избыточного давления при не посаженном пакере и не отсеченном пласте, а при разгрузке на забой устройства разрушение срезного винта, также маловероятно в связи с малым весом устройства (до 5 кН), также маловероятна герметизация пакера в скважине за счет перепада давлений в скважине;

- во-вторых, низкая эффективность работы, что связанно с тем, что полый шток при заполнении депрессионных камер имеет постоянный кольцевой зазор, что приводит к резкому срабатыванию устройства и не обеспечивает постепенное и равномерное «вытягивание» загрязнений из отдаленных участков призабойной зоны пласта и заполнения ими депрессионной камеры, поэтому после выравнивания давления в депрессионных камерах и подпакерном пространстве скважины часть загрязнений остаются не извлеченными в призабойной зоне пласта;

- в-третьих, после подъема устройства на устье разбирают депрессионную камеру для очистки ее от продуктов имплозионной обработки пласта прямо на устье скважины, при этом загрязняется приустьевая территория скважины и снижается культура производства.

Технической задачей изобретения является повышение надежности и эффективности работы устройства, а также исключение загрязнение приустьевой территории продуктами имплозионной обработки пласта и повышение культуры производства.

Поставленная задача решается устройством для имплозионной обработки пласта содержащим полый корпус с входящей в него депрессионной камерой и пакер, на корпусе телескопически установлена и зафиксирована срезным винтом крышка, соединенная снизу со штоком переменного сечения, имеющим ограничитель, который установлен с возможностью взаимодействия с внутренним выступом корпуса, при этом шток переменного сечения установлен с возможностью взаимодействия с переточным отверстием корпуса, а на цилиндрической поверхности корпуса размещен пакер, ниже которого размещены приемные отверстия, причем осевое перемещение пакера относительно корпуса с одной стороны ограничено упором корпуса, а с другой - крышкой,

Новым является то, что крышка сверху соединена с колонной труб, а шток переменного сечения выполнен полым и сообщает внутреннее пространство колонны труб с депрессионной камерой, при этом полый шток переменного сечения оснащен конусной поверхностью, сужающейся снизу вверх и выполненной с углом наклона 10-20°, причем снизу полый корпус оснащен хвостовиком с обратным клапаном, пропускающим снизу вверх, при этом пакер выполнен в виде чередующихся металлических колец и резиновых бочкообразных уплотнений, причем резиновые бочкообразные уплотнения пакера имеют возможность радиального расширения и герметичного взаимодействия с внутренней стенкой скважины под весом колонны труб после упора устройства на забой скважины.

На фиг.1 схематично изображено устройство в сборе перед имплозионной обработкой пласта.

На фиг.2 схематично изображено устройство в процессе промывки продуктов имплозионной обработки пласта.

Устройство для имплозионного воздействия на пласт состоит (см. фиг.1) из полого корпуса 1 с входящей в него депрессионной камерой 2 и пакера 3. На корпусе 1 телескопически установлена и зафиксирована срезным винтом 4 крышка 5, соединенная снизу со штоком переменного сечения 6, имеющим ограничитель 7, который имеет возможность взаимодействия с внутренним выступом 8 корпуса 1. В верхней части крышки установлен сбивной клапан 9.

На цилиндрической поверхности корпуса 1 размещен пакер 3, ниже которого размещены приемные отверстия 10, которые могут быть любого сечения. Осевое перемещение пакера 3 относительно корпуса 1 с одной стороны ограничено упором 11 корпуса 1, а с другой крышкой 5.

Крышка 5 сверху соединена с колонной трубой 12. Шток переменного сечения 6 выполнен полым и сообщает внутренне пространство 13 колонны труб 12 с депрессионной камерой 2.

Полый шток переменного сечения 6 оснащен конусной поверхностью 14, сужающейся снизу вверх и выполненной с углом наклона: а=10-20°, что позволяет изменить проходное сечение переточного отверстия 15 корпуса 1 в процессе работы.

Шток переменного сечения 6 установлен с возможностью взаимодействия с переточным отверстием 10 корпуса 1.

Снизу полый корпус 1 оснащен хвостовиком 16 с обратным клапаном 17, пропускающим снизу вверх.

Пакер 3 (см. фиг.2) выполнен в виде чередующихся металлических колец 18 и резиновых бочкообразных уплотнений 19.

Резиновые бочкообразные уплотнения 19 пакера 3 имеют возможность радиального расширения и герметичного взаимодействия с внутренней стенкой скважины 20 под весом колонны труб 12 после упора устройства на забой 21 (см. фиг.1) скважины 20 (см. фиг.2).

Несанкционированные перетоки жидкости исключаются при помощи уплотнений 22, 23.

Устройство работает следующим образом.

На устье скважины 20 (см. фиг.1) устройство в исходном положении в собранном виде посредством муфты 24 (см. фиг.2) соединяют с колонной труб 12.

Устройство спускают на колонне труб 12 (см. фиг.1) до упора нижнего конца хвостовика 16 в забой 21 скважины 20. В процессе спуска колонны труб 12 (см. фиг.1) обратный клапан 17 закрыт, что не позволяет заполняться депрессионной камере 2 скважинной жидкостью, благодаря чему в депрессионной камере 2 и во внутреннем пространстве 13 колонны труб 2 сохраняется атмосферное давление.

После чего приподнимают устройство над забоем 21 скважины 20 на 1-2 метра и фиксируют вес устройства, например, 140 кН, с помощью индикатора веса, установленного на устье скважины 20.

Далее частично разгружают колонну труб 12 на забой 21 скважины, например на 4-5 кН, при этом происходит разрушение срезного винта 4 и крышка 5 совместно с полым штоком переменного сечения 6 и сбивным клапаном 9 под действием веса колонны труб 12, перемещаются вниз относительно неподвижного корпуса 1, упертого на забой 21 скважины 20 через хвостовик 16, при этом пакер 3 начинает сжиматься, т.е. резиновые бочкообразные уплотнения 19 (см. фиг.2) пакера 3 радиально расширяются и вступают в герметичное взаимодействие с внутренней стенкой скважины 20.

Возможность контроля за разрушением срезного винта 4 и срабатывания пакера 3 по индикатору веса позволяет повысить надежность работы устройства и гарантирует последовательность проведения технологических операций в процессе работы устройства.

Одновременно с этим шток переменного сечения 6 большим сечением - S проходит через уплотнение 23 переточного отверстия 15 (см. фиг.1) и размещается конусной поверхностью 14 напротив внутреннего выступа 8 корпуса 1. В результате частично открывается переточное отверстие 15 и депрессионная камера 2, в которой первоначально атмосферное давление постепенно и равномерно без резких рывков начинает заполняться жидкостью из межтрубного пространства 25 скважины 20 через приемные отверстия 10, тем самым создавая имплозионное воздействие на пласт 26 через интервалы перфорации 27.

Конусная поверхность 14, сужающаяся снизу вверх и выполненная с углом наклона: а=10-20°, которая определена опытным путем, позволяет плавно изменять пропускную способность переточного отверстия 15, что обеспечивает максимально эффективную обработку пласта 26, т.е. равномерно «вытягивает» продукты загрязнений из отдаленных участков призабойной зоны пласта 26 через межтрубное пространство 25 скважины 20 в депрессионную камеру 2 устройства.

По мере заполнения депрессионной камеры 2 жидкостью и продуктами имплозионной обработки пласта продолжают разгружать колонну труб 12 до нуля, т.е. до полной разгрузки 14 кН, при этом резиновые бочкообразные уплотнения 19 (см. фиг.2) пакера 3 продолжают радиально расширяются и дожимаются к внутренней стенке скважины 20, а конусная поверхность 14 (см. фиг.1 и 2) полого штока переменного сечения 6 опускается вниз до тех пор пока напротив уплотнения 23 не установится меньшее сечение - S₁ полого штока переменного сечения 6, т.е. переточное отверстие 15 открывается на максимальную пропускную возможность.

Давление в депрессионной камере 2 и внутритрубном пространстве 25 скважины 20 выравнивается.

После чего приподнимают колонну труб 12 на Н=4-5 метров, при этом устройство возвращается в исходное положение, т.е. шток переменного сечения 6 с крышкой 5 и сбивным клапаном 9 поднимаются вверх, при этом шток переменного сечения 6 большим сечением - S размещается напротив уплотнение 23 (см. фиг.2) и герметизирует переточное отверстие 15 (см. фиг.1), а резиновые бочкообразные уплотнения 19 (см. фиг.2) пакера 3 отходят от внутренней стенки скважины 20 и радиально сжимаются внутрь.

Далее обратной промывкой, например в полуторократном объеме скважины 20, т.е. закачкой технологической жидкости, например пресной воды, плотностью 1000 кг/м³ , с устья скважины 20 в межтрубное пространство 25 через обратный клапан 17, который открывается под давлением закачки технологической жидкости, например 9МПа, из депрессионной камеры 2 и внутреннего пространтсва 13 колонны труб 12 удаляют продукты обработки пласта 26 в желобную емкость (на фиг.1 и 2 не показано), по окончанию промывки обратный клапан 17 закрывается.

Проведение обратное промывки позволяет утилизировать продукты обработки пласта непосредственно в желобную емкость, что позволяет исключить разборку депрессионной камеры для очистки ее от продуктов имплозионной обработки пласта и избежать загрязнения приустьевой территории скважины, при этом повышается культура производства.

Далее во внутренне пространство 13 колонны труб 12 сбрасывают груз (на фиг.1 и 2 не показано), например отрезок полой штанги диаметром 22 мм и длиной 2 метра. В результате чего сбивной клапан 9 (см. фиг.2) разрушается и внутреннее пространство 25 скважины 20 сообщается с внутренним пространством 13 колонны труб 2. Далее производят подъем колонну труб 12 с устройством на устье скважины 20, в процессе подъема колонны труб 12 технологическая жидкость из ее внутреннего пространства 13 перетекает в межколонное пространство 25 скважины 20, в связи с чем исключается перелив технологической жидкости из колонны труб 12 при ее подъеме на устье скважины 20 и загрязнение при скважинной территории. После чего спускают в скважину 20 эксплуатационное оборудование и продолжают ее эксплуатацию.

Конструкция предлагаемого устройства позволяет повысить надежность и эффективность работы устройства, а также исключить загрязнение приустьевой территории продуктами имплозионной обработки пласта и повысить культуру производства при проведении работ.