ЗАБОЙНЫЙ ПУЛЬСАТОР ДАВЛЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК E21B28/00 E21B43/25 

Предложение относится к устройствам для обработки призабойной зоны пласта и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности.

Известен забойный пульсатор, обеспечивающий создание циклов воздействия на пласт "депрессия-репрессия" с наибольшей амплитудой колебания давления на забое без нарушения герметичности пакера (RU, патент 2068951, кл. E 21 В 43/25, 1996).

Известный пульсатор не позволяет проводить испытание пласта до и после обработки призабойной зоны пласта.

Наиболее близким аналогом является забойный пульсатор, содержащий цилиндрический корпус с радиальными каналами и кольцевыми перегородками, верхний и нижний переходники и установленный в корпусе составной полый шток с радиальными каналами (SU, авторское свидетельство 1456540, кл. E 21 В 43/25, 1987).

Недостатком известного забойного пульсатора является то, что он не обеспечивает испытание пласта до и после обработки с целью определения гидродинамических параметров продуктивного пласта и оценки эксплуатационных характеристик скважины, эффективность обработки. Для определения гидродинамических параметров пласта требуется дважды спускать в скважину испытатель пластов и проводить операции по испытанию до и после обработки призабойной зоны пласта, что приводит к дополнительным затратам времени, материальных и трудовых ресурсов.

Задачей предложения является повышение функциональных возможностей забойного пульсатора давления за счет комплексирования обработки и испытания пласта за один рейс инструмента в скважину.

Поставленная задача достигается тем, что корпус забойного пульсатора давления снабжен установленной на его внутренней поверхности между ограничителями осевого перемещения втулкой с кулачковым выступом и штифтом, расположенными в одной плоскости по оси, шток снабжен фигурным пазом с продольными канавками и кулачковым выступом, выполненным соосно одной из продольных канавок, расположенной со стороны выступа, при этом втулка установлена с возможностью поворота вокруг оси и взаимодействия своим штифтом с фигурным пазом штока. При этом полый шток снабжен наружным поршнем и внутренней перегородкой.

Продольное (осевое) перемещение втулки при взаимодействии со штоком строго ограничено выступом корпуса и гильзой, установленной под кольцевой перегородкой корпуса.

Наличие втулки с кулачковым выступом и штифтом, расположенным в одной плоскости, установка ее в корпусе с возможностью поворота вокруг оси и строго ограниченным продольным перемещением, выполнение штока с кулачковым выступом и фигурными пазами под штифт втулки с расположением кулачкового выступа соосно с одной из продольных пазов со стороны выступа позволяют проводить испытание пласта до и после обработки с получением полного открытого и закрытого циклов испытания и регистрацией глубинным манометром притока пластового флюида и восстановления пластового давления. За счет этих признаков обеспечивается комплексирование обработки и испытания пласта, выполняемых за один рейс инструмента в скважину. Исключается необходимость спусков испытателя пластов в скважину до и после обработки пласта и связанных с этим дополнительных затрат времени, материальных и трудовых ресурсов.

В связи с изложенным можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "новизна". Заявителю неизвестны технические решения, содержащие сходные признаки, отличающие заявляемое предложение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию "Изобретательский уровень".

Предложение представлено чертежами, где на фиг. 1, 1a показана конструктивная схема забойного пульсатора давления, открытое и закрытое положение клапанов (радиальных каналов штока); на фиг. 2 - вид А-А на фиг. 1; на фиг.3 представлен вариант выполнения фигурного паза; на фиг. 4 представлено положение штока при сжимающей нагрузке на верхний переходник; на фиг. 5 - положение штока при снятии нагрузки.

Забойный пульсатор давления (фиг. 1) включает составной полый шток, состоящий из нижнего 1, среднего 2 и верхнего 3 полуштоков, верхний переходник 4, корпус, состоящий из элементов 5, 6, 7, 8, 9, нижний переходник 10, пружину 11, шпонки 12, кожух 13, пробку 14 в корпусе и пробку 15 во внутренней перегородке полуштока 1. В корпусном элементе 6 установлена втулка 16 с кулачковым выступом 17 и штифтом 18 с возможностью поворота вокруг оси. Продольное перемещение втулки 16 строго ограничено гильзой 19 и выступом 20 корпуса 6. Полушток 1 выполнен с кулачковым выступом 21 и фигурными пазами 22 (см. фиг.1, 2) и имеет радиальные каналы 23, 24, 25, 26 и наружный поршень 27. Корпусной элемент 7 имеет радиальные каналы 28, а элемент 9 - радиальные каналы 29. Уплотнение подвижных и неподвижных соединений осуществлено стандартными резиновыми кольцами круглого сечения 30. Фигурный паз 22 выполнен из угловых канавок 31, 32 и продольных канавок 33,34.

Устройство работает следующим образом.

Устройство в растянутом положении разобщения радиальных каналов 24 и 25 (фиг. 1) полуштока 1 и совмещения радиальных каналов 26 и 29 навинчивается на пакер и фильтр с заглушкой и на трубах опускается в скважину до заданной глубины. Производится пакерование (установка пакера). При этом шпонки 12 обеспечивают передачу вращательного движения через элементы 5, 6, 7, 8 и 9 составного корпуса и переходник 10 для срабатывания байонетного замка пакера и его установки. При создании сжимающей нагрузки на пакер переходник 4 и соединенные с ним полуштоки 1, 2 и 3 перемещаются вниз относительно составного корпуса, сжимая пружину 11. Радиальные каналы 26 полуштока 1 разобщаются с радиальными каналами 29 корпуса 9, а радиальные каналы 24 полуштока 1, перемещаясь вниз, выходят за уплотнения 30 корпуса 8 и сообщаются с радиальными каналами 25 (см. фиг. 4). Поскольку продольное перемещение втулки 16 ограничено, а вращение составного штока в корпусе ограничено шпонкой 12, то при перемещении полуштока 1 вниз штифт 18 втулки 16 проходит фигурный паз 22 (см. фиг.3), штифт 18 проходит по продольной канавке 33, угловую канавку 31 и продольную канавку 34. При прохождении угловой канавки 31 по штифту 18 втулка 16 поворачивается вокруг своей оси на некоторый угол.

В этом положении устройства пласт (подпакерное устройство) сообщается с внутритрубным пространством, давление P₁ в полости труб над пробкой 15 выравнивается с давлением P₂ под пульсатором и на пласт создастся депрессия (открытый период испытания - приток пластового флюида). Через 3... 5 минут натяжением колонны труб с поверхности перемещают переходник 4 и полуштоки 1, 2, 3 вверх относительно составного корпуса. При этом сначала по штифту 18 проходит продольную канавку 34 (см. фиг.3), затем проходит угловую канавку 32, одновременно поворачивая втулку 16 вокруг своей оси на некоторый угол, а потом штифт 18 попадает в продольную канавку 33. Но полного растяжения устройства не происходит, т.к. кулачковый выступ 21 полуштока 1 упирается на кулачковый выступ 17 втулки 16 (см. фиг.5), что препятствует дальнейшему перемещению составного штока вверх относительно составного корпуса.

При этом положении устройства радиальные каналы 24 и 25 полуштока 1 разобщены. Разобщены также радиальные каналы 26 полуштока 1 с радиальными каналами 29 корпусного элемента 9 (см. фиг.5). Давление P₂ под пульсатором постепенно выравнивается с пластовым давлением и происходит закрытый период испытания - восстановление пластового давления. При натяжении колонны труб для перемещения переходника 4 и полуштоков 1, 2, 3 относительно составного корпуса снятие пакера с места (распакеровка) не происходит из-за гидравлической неуравновешенности за счет разности давлений P₁ над поршнем 27, действующим через радиальные каналы 23, и P₃ под поршнем 27, действующим через радиальные каналы 28 корпусного элемента 7, а также за счет силы упругости пружины 11.

Через 25. . . 30 минут снова опускают колонну труб и создают сжимающую нагрузку на забойный пульсатор давления. Переходник 4 и полуштоки 1, 2, 3 перемещаются вниз относительно составного корпуса.

При этом по штифту 18 втулки 16 происходит часть продольной канавки 33 затем угловой канавки 31 и продольной канавки 34 (см. фиг.3). Втулка 16 поворачивается на некоторый угол вокруг своей оси. При этом положении устройства радиальные каналы 26 полуштока 1 разобщаются с радиальными каналами 29 корпусного элемента 9, а радиальные каналы 24 полуштока 1 сообщаются с радиальными каналами 25 (см. фиг.4). На пласт снова создается депрессия. Через 2... 3 минуты натяжением колонны труб с поверхности осуществляют полное растяжение устройства. При этом радиальные каналы 24 полуштока 1 разобщаются с каналами 25, а радиальные каналы 26 полуштока 1 сообщаются с радиальными каналами 29 корпусного элемента 9 (см. фиг. 1). Давление P₂ под пульсатором выравнивается с давлением P₃ за корпусом и на пласт создается репрессия.

Сжатие и растяжение пульсатора давления, т. е. создание депрессий и репрессий, повторяют до тех пор, пока втулка 16 повернется вокруг своей оси на 360^oC и при перемещении системы штоков вверх относительно составного корпуса кулачковый выступ 21 полуштока 1, упираясь на кулачковый выступ 17 втулки 16, будет препятствовать дальнейшему перемещению составного штока вверх относительно составного корпуса. В этом положении устройства (см.фиг. 5) радиальные каналы 24 полуштока 1 разобщены с радиальными каналами 29 корпусного элемента 9. Давление P₂ под пульсатором постепенно выравнивается с пластовым давлением и снова происходит закрытый период испытания-восстановления пластового давления. Таким образом, осуществляется испытание пласта полным циклом, воздействие на призабойную зону пульсирующим давлением и повторное испытание пласта полным циклом после обработки.

Использование предложенного устройства обеспечивает: испытание пласта до и после обработки за один рейс инструмента в скважину, определение гидродинамических и эксплуатационных параметров пласта без дополнительного применения пластоиспытателей, возможность оценки эффективности обработки призабойной зоны пласта пульсирующим давлением.

Пульсатор может быть использован для обработки призабойной зоны пласта и испытания пласта в нефтегазодобывающей промышленности. Втулка с кулачковым выступом и штифтом установлена в корпусе с возможностью поворота вокруг оси и взаимодействия со штоком. Шток выполнен с кулачковым выступом и фигурными пазами под штифт втулки. Штифт и кулачковый выступ втулки расположены в одной плоскости по оси. Кулачковый выступ штока выполнен соосно с одной из продольных канавок со стороны выступа. Продольное перемещение втулки при взаимодействии со штоком ограничено выступом корпуса и гильзой. При создании сжимающей нагрузки на пакер переходник и полуштоки перемещаются вниз относительно составного корпуса, сжимая пружину. Радиальные каналы полуштока разобщаются с радиальными каналами корпуса, а другие радиальные каналы полуштока выходят за уплотнение корпуса и сообщаются с радиальными каналами штока, расположенными ниже пробки. Создается депрессия. При перемещении составного штока вверх кулачковый выступ полуштока упирается на кулачковый выступ втулки, препятствуя дальнейшему перемещению составного штока вверх. Давление под пульсатором постепенно выравнивается с пластовым давлением и происходит восстановление пластового давления. Создание депрессий и репрессий повторяется до тех пор, пока втулка повернется вокруг своей оси на 360°, и при перемещении составного штока вверх снова осуществляется восстановление пластового давления. Таким образом, осуществляется воздействие на призабойнуто зону пласта пульсирующим давлением для очистки и испытания пласта до и после обработки. Использование изобретения расширяет функциональные возможности за счет исключения повторного спуска испытателя пласта. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Забойный пульсатор давления, содержащий цилиндрический корпус с радиальными каналами и кольцевыми перегородками, верхний и нижний переходники и установленный в корпусе составной полый шток с радиальными каналами, отличающийся тем, что корпус снабжен установленной на его внутренней поверхности между ограничителями осевого перемещения втулкой с кулачковым выступом и штифтом, расположенными в одной плоскости по оси, шток снабжен фигурным пазом с продольными канавками и кулачковым выступом, выполненным соосно одной из продольных канавок, расположенной со стороны выступа, при этом втулка установлена с возможностью поворота вокруг оси и возможностью взаимодействия штифта втулки с фигурным пазом. 2. Пульсатор давления по п.1, отличающийся тем, что ограничитель осевого перемещения втулки выполнен в виде выступа на корпусе и гильзы, установленной над кольцевой перегородкой корпуса. 3. Пульсатор давления по п.1 или 2, отличающийся тем, что полый шток снабжен наружным поршнем и внутренней перегородкой.