СКВАЖИННАЯ УСТАНОВКА ГАРИПОВА Российский патент 2011 года по МПК E21B43/14 E21B34/06 

Изобретение относится к области добычи углеводородов (нефти, газа, конденсата и т.д.), в том числе на многопластовых месторождениях, и может быть использовано при одновременно-раздельной или поочередной эксплуатации нескольких пластов одной добывающей или нагнетательной скважиной.

Известна «Скважинная установка для регулирования и отсекания потока среды», содержащая корпус с входными и выходными отверстиями, внутри которого размещены сильфон, шток, затвор и седло (патент №2194152, Е21В 43/12, 34/06, оп. 10.12.2002 г.).

Недостатком вышеуказанной установки является то, что сильфон заряжается только на одно определенное расчетное давление и только на поверхности при наличии стенда для нагнетания газа под высоким давлением в сильфонную камеру. При этом не всегда удается точно рассчитать или подобрать необходимое давление для зарядки клапана, чтобы поддерживать работу клапана и скважины в целом в оптимальном выбранном режиме эксплуатации. Кроме того, необходим стенд для зарядки сильфонной камеры.

Наиболее близким техническим решением является «Скважинная установка для отсекания и регулирования потока в скважине с одним или несколькими пластами», содержащая НКТ, одну или несколько посадочных камер, с размещенными в них съемными клапанами, имеющими корпус с перепускными каналами, замок и наружные уплотнители (патент №2291949, Е21В 34/06, оп. 20.01.2007 г.).

Управление регулирующим устройством осуществляют путем передачи импульса давления по импульсной трубке. Поскольку в скважину через пакера возможно пропустить импульсную трубку с малым ограниченным диаметром (не более 20-25 мм), а скважины имеют значительную глубину (более 1000 м), то величина и скорость передаваемого импульса давления будет значительно снижаться по мере удаления от источника ее возбуждения из-за высоких гидравлических сопротивлений.

В ряде случаев вообще невозможно создать достаточное давление импульса для переключения гидравлически управляемого устройства на какое-либо положение дискретного регулирования.

Известна скважинная камера, состоящая из корпуса, выполненного из несущей и направляющей труб, и кармана, причем карман и несущая труба соединены между собой (патент №2260108, Е21В 23/02, оп. 10.06.2004 г.).

Недостатком вышеуказанной скважинной камеры является то, что в ней не предусмотрена подача в карман, например, по отдельному гидравлическому каналу, рабочего агента для воздействия на регулятор, управляемый через создание и удержание в кармане заданного давления.

Наиболее близким техническим решением является скважинная камера Шафирова для съемных клапанов, состоящая из рубашки, кармана с внутренними расточками, посадочными поверхностями и пропускными каналами (патент №2292439, Е21В 23/03, 34/06, оп 27.01.2007 г.).

Недостатком вышеуказанной скважинной камеры является то, что в ней не предусмотрена подача в карман, например, по отдельному гидравлическому каналу, рабочего агента заданного давления для управления в режиме реального времени работой регулятора, установленного в нем.

Известен клапан для регулирования потока, содержащий полый корпус с наружными проточками, одним или несколькими перепускными и осевыми проходными каналами, затворы со штоками и сильфонами, соединенными между собой (патент РФ №2029073, Е21В 43/00, оп 20.02.1995 г.).

Недостатком вышеуказанного клапана является то, что в клапане нет отдельного внешнего отверстия и канала, соединяющего его с полостью сильфонной камеры, через которое можно заряжать сильфон в глубокой скважине дистанционно с поверхности на определенное давление.

Наиболее близким техническим решением является регулятор, включающий поршневую или сильфонную камеру, взаимодействующую с запорными устройствами, и имеющий, по меньшей мере, одно пропускное отверстие, гидравлически связанное с поршневой или сильфонной камерой, и перепускные каналы, взаимодействующие между собой (патент №2229586, Е21В 23/03, оп. 27.01.2007 г., прототип).

Недостатком вышеуказанной конструкции является то, что в ней не предусмотрена возможность передачи заданного давления дистанционно с поверхности непосредственно на регулятор, а также не предусмотрен раздельный пропуск рабочего агента в поршневой и сильфонной камерах.

Предлагаемое нами техническое решение упрощает проведение технологических работ по регулированию работы скважины в режиме реального времени, обеспечивает создание заданного давления для работы регулятора, обеспечивает регулирование и выбор режима работы скважины с поверхности посредством подачи рабочего агента (с поверхности) через гидравлический канал в сильфонную и/или поршневую камеры, обеспечивает повышение эффективности эксплуатации скважины при определении надежного и оптимального режима ее работы, а именно, позволяет повысить межремонтный срок эксплуатации скважины, за счет уменьшения количества канатных работ, связанных с частой сменой регуляторов и ремонтов из-за обрывов проволоки, исключает необходимость применения стенда для зарядки сильфонной камеры.

Поставленная цель достигается тем, что Скважинная установка состоит из напорного устройства высокого давления, НКТ, посадочного устройства с карманом, имеющим, по меньшей мере, одно пропускное отверстие и, по меньшей мере, один перепускной канал, регулятора, расположенного в кармане посадочного устройства и имеющего, по меньшей мере, одно пропускное отверстие, по меньшей мере, один перепускной канал, и, по меньшей мере, одну камеру заданного давления, взаимодействующую с запорным устройством, по меньшей мере, одного уплотнительного элемента, расположенного на регуляторе и выполненного с возможностью герметизации пропускного отверстия и перепускного канала регулятора, по меньшей мере, одного гидравлического канала, проходящего по НКТ или внутри НКТ и герметически соединяющего напорное устройство высокого давления с карманом посадочного устройства, скважинная установка дополнительно снабжена разделительным кольцом, расположенным между уплотнительными элементами на регуляторе и выполненным с пазом или отверстием узорчатой формы, а в качестве напорного устройства высокого давления используют нагнетательный насос и/или напорную линию высокого давления в виде напорного трубопровода со средой высокого давления со штуцером и/или запорным устройством, в качестве посадочного устройства с карманом используют скважинную камеру с карманом, имеющим внутренние расточки, в качестве посадочного устройства с карманом используют НКТ с карманом, имеющим внутренние расточки, карман расположен на внешней и/или на внутренней поверхности посадочного устройства, пропускное отверстие посадочного устройства с карманом дополнительно снабжено переходником или переводником, выполненным в съемном или в несъемном соединении, пропускное отверстие посадочного устройства с карманом дополнительно снабжено герметизирующим устройством или герметизирующими элементами, пропускное отверстие кармана, расположенного на внутренней поверхности посадочного устройства, соосно совпадает с пропускным отверстием посадочного устройства, уплотнительный элемент дополнительно снабжен пропускным отверстием, расположенным соосно с пропускным отверстием регулятора, уплотнительные элементы выполнены в виде уплотнительных резиновых манжет или перемежающихся между собой уплотнительных резино-металло-фторопластовых элементов, гидравлический канал представляет собой трубчатый элемент постоянного или переменного сечения, гидравлический канал представляет собой грузонесущий, бронированный шлангокабель, регулятор выполнен в съемном исполнении составным или монолитным или в несъемном исполнении, регулятор в съемном монолитным исполнении в верхней части выполнен с возможностью зацепления, а нижняя часть регулятора выполнена с возможностью беспрепятственного вхождения в карман посадочного устройства, регулятор в съемном составном исполнении дополнительно снабжен захватной головкой и/или хвостовиком, при этом хвостовик дополнительно снабжен, по меньшей мере, одним перепускным каналом и одним пропускным отверстием, захватная головка дополнительно снабжена, по меньшей мере, одним перепускным каналом и одним пропускным отверстием.

Регулятор содержит поршневую и/или сильфонную камеру, взаимодействующую с запорными устройствами, и имеет, по меньшей мере, одно пропускное отверстие, гидравлически связанное с поршневой и/или сильфонной камерами, и перепускные каналы, взаимодействующие между собой, он дополнительно снабжен соединительным каналом, выполненным с постоянным или переменным сечением и гидравлически связанным с пропускными отверстиями регулятора, расточками, выполненными в зоне пропускных отверстий и в зоне перепускных каналов, и замком, выполненным в виде фиксатора или цанги, запорное устройство представляет собой затвор и седло или поршень с седлом, седло дополнительно снабжено штуцером, затвор представляет собой шар или конус. Скважинная камера, состоящая из рубашки, кармана, выполненного с внутренними расточками, по меньшей мере, с одной посадочной поверхностью, и, по меньшей мере, с одним перепускным каналом, расположенным в кармане или в рубашке и кармане, и, по меньшей мере, одним пропускным отверстием, расположенным в посадочной поверхности или между посадочными поверхностями, скважинная камера дополнительно снабжена соединительным каналом гидравлически связанным с пропускными отверстиями регулятора и выполненным с постоянным или переменным сечением, присоединительным элементом, расположенным соосно пропускному отверстию рубашки или кармана, присоединительный элемент представляет собой участок трубы постоянным или переменным сечением и дополнительно снабжен резьбой.

На фиг.1 изображена Скважинная установка для газлифтной эксплуатации с одним гидроканалом, на фиг.2 изображена Скважинная установка для насосной эксплуатации с двумя гидроканалами, пакером и дополнительным скважинным оборудованием, на фиг.3 изображена Скважинная установка с пакерами для одновременно-раздельной фонтанной эксплуатации или для закачки воды с целью ППД с одним гидроканалом и одним кабелем для связи с исследовательскими приборами, на фиг.4 изображено НКТ с карманом внутреннего расположения и одним гидроканалом, на фиг.5 изображено НКТ с карманом внешнего расположения и одним гидроканалом, на фиг.6 изображена Скважинная камера с одним гидроканалом и с соединительными герметизирующими устройствами, на фиг.7 изображена Скважинная камера с регулятором, имеющим два пропускных отверстия с запорными устройствами, на фиг.8 изображен Регулятор с сильфонной камерой, на фиг.9 изображен Регулятор с поршневой камерой, на фиг.10 изображена схема Регулятора с поршневой и сильфонной камерами и соединительным каналом.

Скважинная установка предназначена для отсекания и/или регулирования добываемого или нагнетаемого флюида при одновременно-раздельной эксплуатации нескольких эксплуатационных объектов одной скважиной. Скважинная установка содержит НКТ 1, напорное устройство высокого давления 2, посадочное устройство с карманом 3, имеющим, по меньшей мере, одно пропускное отверстие 4 и, по меньшей мере, один перепускной канал 5, регулятор 6, расположенный в кармане 3 посадочного устройства, и имеющий, по меньшей мере, одно пропускное отверстие 7, по меньшей мере, один перепускной канал 8, и, по меньшей мере, одну камеру заданного давления, взаимодействующую с запорным устройством, по меньшей мере, один уплотнительный элемент 9, расположенный на регуляторе 6 и выполненный с возможностью герметизации пропускного отверстия 7 и перепускного канала 8 регулятора 6, и, по меньшей мере, один гидравлический канал 10, герметично соединяющий напорное устройство высокого давления 2 с карманом 3 посадочного устройства.

Напорное устройство высокого давления 2 представляет собой нагнетательный или добывающий насос и/или напорную линию высокого давления в виде напорного трубопровода со средой высокого давления, посредством которого производят нагнетание рабочего агента в виде жидкой среды или газообразной среды высокого давления в гидравлический канал 10 для создания заданного давления в регуляторе 6, а именно, в поршневой 11 и/или сильфонной 12 камерах.

Скважинная установка дополнительно оснащена, например, добывающим насосом 2 (фиг.2) с силовым кабелем 13, пакером 14 (Фиг.2,3), а также с дополнительными внутрискважинными элементами, например, разъединителем колонны 15, телескопическим соединением 16, центратором 17, скважинным исследовательским прибором 18 с автономным питанием или с электрокабелем и клямсами 19 для фиксации кабеля или гидравлического канала 10 (Фиг.1-3).

Посадочное устройство с карманом 3, имеющим, по меньшей мере, одно пропускное отверстие 4 и, по меньшей мере, один перепускной канал 5, представляет собой скважинную камеру 20 с карманом 3 или НКТ 1 с карманом 3.

Карман 3 расположен внутри НКТ 1 (Фиг.4) или снаружи НКТ 1 (Фиг.5), а также внутри или снаружи скважинной камеры 20 (Фиг.6-7).

Пропускные отверстия 4 кармана 3, установленного внутри НКТ 1 или внутри скважинной камеры 20, расположены соосно пропускным отверстиям НКТ 1 или скважинной камеры 20.

Пропускное отверстие 4 посадочного устройства с карманом 3 дополнительно снабжено герметизирующим устройством 21, например сальниковым, или герметизирующими уплотнительными элементами 21, например резиновыми манжетами или резиновым наполнителем, например, в виде резинового клея, а также дополнительно снабжено переходником 22 или переводником 22, выполненным в съемном или несъемном исполнении (Фиг.4-7).

Скважинная камера 20 состоит из рубашки 23, кармана 3, выполненного с внутренними расточками 24, по меньшей мере, с одной посадочной поверхностью 25, и, по меньшей мере, с одним перепускным каналом 5, расположенным в кармане 3 или в рубашке 23 и кармане 3, и, по меньшей мере, одним пропускным отверстием 4, расположенным в посадочной поверхности 25 или между посадочными поверхностями 25 (Фиг.6, 7).

В случае когда в кармане 3 скважинной камеры 20 выполнено одно пропускное отверстие 4 для установки одного гидравлического канала 10, а в регуляторе 6 выполнены два пропускных отверстия 7 и 27, подходящих раздельно к двум камерам заданного давления 11 и 12, для подачи в них рабочего агента заданного давления (Фиг.6) карман скважинной камеры 20 дополнительно снабжен соединительным каналом 26, гидравлически соединяющим пропускные отверстия 7 и 27 регулятора 6 (Фиг.6).

Для улучшения прохождения рабочего агента в зоне перепускных каналов 8 и пропускных отверстий 7 и/или 27, 4 и соединительного канала 26 производят внутренние расточки 24 в кармане 3 и внешние расточки 28 на регуляторе 6 (Фиг.7).

Пропускное отверстие 4, выполненное с резьбой или без, и соединительный канал 26 кармана 3 с постоянным или переменным сечением служат для пропуска рабочего агента в виде жидкой или газообразной среды в пропускное отверстие 7 и/или 27 регулятора 6, а затем в камеру заданного давления, взаимодействующую с затворным устройством.

Скважинная камера 20 дополнительно снабжена присоединительным элементом 29, расположенным соосно пропускному отверстию 4 рубашки 23 или кармана 3, присоединительный элемент 29 выполнен в виде участка трубы с постоянным или переменным сечением и дополнительно снабжен резьбой (Фиг.6).

Регулятор 6 предназначен для отсекания и/или регулирования объема добываемого или закачиваемого в скважину флюида, в котором выполнен, по меньшей мере, один перепускной канал 8 и один или несколько пропускных отверстий, например, 7 и 27 и, по меньшей мере, одна камера заданного давления, взаимодействующая с запорным устройством (Фиг.7).

Регулятор 6 выполнен в съемном исполнении, когда карман 3 расположен внутри посадочного устройства, (Фиг.1-4, 6, 7) или несъемном исполнении, когда карман 3 расположен снаружи посадочного устройства (Фиг.5).

Регулятор 6 в съемном или несъемном исполнении выполнен составным или монолитным.

Составной съемный регулятор 6 дополнительно содержит захватную головку 30 и/или хвостовик 31, в которых выполнены перепускные каналы 32 и 33 и одно или несколько пропускных отверстий 34 или 35 (Фиг.7-8).

Монолитный съемный регулятор 6 имеет верхнюю часть, выполненную с возможностью зацепления, а нижнюю часть, выполненную с возможностью беспрепятственного вхождения регулятора 6 в карман 3 посадочного устройства.

Для фиксации регулятора 6 в кармане 3, например, в кармане 3 скважинной камеры 20 (Фиг.6. 7), регулятор 6 дополнительно снабжен замком 36, например, в виде фиксатора или в виде цанги (Фиг.7, 8, 9).

При съемном исполнении регулятора 6, он устанавливается в кармане 3 посадочного устройства. Для установки или извлечения регулятора 6 используется канатная техника со специальным канатным инструментом, с помощью которого регулятор 6 посредством захватной головки 30 или верхней части, выполненной с возможностью зацепления, устанавливается в карман 3 посадочного устройства, и цангой 36, размещенной на хвостовике 31 или на нижней части регулятора 6, он надежно удерживается в кармане 3.

Захватная головка 30 или верхняя часть регулятора 6 и хвостовик 31 или нижняя часть регулятора 6 дополнительно снабжены, по меньшей мере, одним перепускным каналом 32 или 33, которые служат для перетекания через них потока скважинного флюида через регулятор 6 из центральной (трубной части НКТ) в межтрубное пространство или наоборот.

Дистанционное регулирование дебита скважинного флюида или закачки флюида в скважину осуществляют посредством изменения пропускного сечения перепускного осевого канала 37 в запорном устройстве регулятора 6 (Фиг.8, 9).

Пропускное отверстие 7 и/или 27 в регуляторе 6 служит для пропуска рабочего агента в сильфонную 12 и/или поршневую 11 камеры.

В случае расположения в регуляторе 6 двух камер заданного давления, например поршневой 11 и сильфонной камер 12 или двух поршневых камер 11, он дополнительно снабжен соединительным каналом 38 (Фиг.10).

Соединительный канал 38 имеет постоянное или переменное сечение и гидравлически связан с пропускными отверстиями 7 и 27 регулятора 6, в случае, когда в кармане 3 скважинной камеры 20 выполнено одно пропускное отверстие 4 для установки одного гидравлического канала 10, а в регуляторе 6 выполнены два пропускных отверстия 7 и 27, подходящих раздельно к двум камерам заданного давления 11 и 12, для подачи в них рабочего агента заданного давления (Фиг.10).

Регулятор 6 дополнительно снабжен внешними расточками 28, выполненными в зоне пропускных отверстий 7 и 27, а также в зоне перепускных каналов 8 (Фиг.7).

Сильфонная 12 и поршневая 11 камеры служат для создания заданного давления в регуляторе 6 и взаимодействуют с запорным устройством с целью открытия или закрытия перепускного осевого канала 37.

У поршневой камеры 11 запорное устройство представляет собой узел, включающий поршень 39, шток 40 и седло 41 со штуцером (Фиг.9), иными словами, запорное устройство представляет собой поршень 39 с седлом 41, при этом седло 41 дополнительно снабжено штуцером. Штуцер, установленный в седле 41, ограничивает (регулирует) переток флюида через регулятор 6 в случае нахождения запорного устройства в положении «открыто».

Сильфонная камера 9 воздействует на запорное устройство, которое представляет собой узел в виде «затвор - седло». Затвор выполнен в виде штока 40, в виде шара 42 (Фиг.8), в виде конуса 43 и т.п., дополнительно снабжен, по меньшей мере, одним пружинным элементом 44 (Фиг.10).

Затворы 42 и 43 выполнены, например, в виде шара, конуса и т.п., которые запирают или открывают полностью или частично осевой перепускной канал 37 в седле 41 для перетока скважинного флюида через регулятор 6 (Фиг.8, 9).

Уплотнительный элемент 9 представляет собой манжету или манжеты, расположенные на небольшом расстоянии друг от друга на регуляторе 6 с возможностью герметизации пропускных отверстий 7 и/или 27 и перепускных каналов 8, 32, 33 в регуляторе 6.

Уплотнительный элемент 9 выполнен, например, в виде уплотнительных резиновых манжет или перемежающихся между собой уплотнительных резино-металло-фторопластовых элементов и т.п.

Уплотнительный элемент 9 дополнительно снабжен пропускным отверстием, расположенным соосно пропускному отверстию регулятора 6.

Уплотнительный элемент 9 служит для обеспечения герметичной посадки регулятора 6 в кармане 3 посадочного элемента и для герметичного разобщения перепускных каналов 32, 33 и 8 с пропускными отверстиями 7 и 27, при этом пропускные отверстия 7 и/или 27 регулятора 6 находятся в гидравлической связи с пропускным отверстием 4 кармана 3, а перепускной канал 8, 32, 33 регулятора 6 в гидравлической связи с перепускным каналом 5 посадочного устройства с карманом 3.

Уплотнительный элемент 9 обеспечивает герметичность соединения при подаче рабочего агента по гидравлическому каналу 10 в сильфонную 12 и/или поршневую 11 камеры регулятора 6.

Скважинная установка дополнительно снабжена разделительным кольцом 45, которое расположено на регуляторе 6 между уплотнительными элементами 9 и создает жесткий каркас, предотвращая перекрытие пропускного отверстия 7 и/или 27 уплотнительными элементами 9 (Фиг.5). Кроме того, разделительное кольцо 45 увеличивает герметизирующий эффект уплотнительного элемента 9, предотвращая при работе на высоких давлениях его затекание, и выполняет функции центратора, т.е. создает эффект центрированного вхождения регулятора 6 в карман 3, что приводит к увеличению износостойкости уплотнительных элементов 9. Разделительное кольцо 45 также предназначено для снижения гидравлических потерь при прохождении рабочего агента в пропускное отверстие 7 и/или 27.

Разделительное кольцо 45 выполнено с пазом или отверстием, например, узорчатой формы.

Гидравлический канал 10 представляет собой трубчатый элемент постоянного или переменного сечения, например, трубопровод, шлангокабель и т.д., проходящий по НКТ, пакеру 14, разъединителю 15, центратору 17 или внутри НКТ 1, пакеру 14, разъединителю 15, центратору 17 и пр. дополнительному внутрискважинному оборудованию.

Гидравлический канал 10 герметично соединяет напорное устройство высокого давления 2 с карманом 3 посадочного устройства (Фиг.1-6).

Напорная линия высокого давления дополнительно снабжена штуцером и/или запорным устройством 46 (Фиг.1).

Скважинная установка работает следующим образом.

Пример 1.

Скважинную установку спускают в скважину с эксплуатационной колонной 47 для разработки пласта с интервалом перфорации 48. НКТ 1 вместе со скважинной камерой 20 с карманом 3 и гидравлическим каналом 10 спускают в скважину. При этом регулятор 6, выполненный, например, в съемном исполнении, снабжен захватной головкой 30 и хвостовиком 31. Регулятор 6 располагают в кармане 3 скважинной камеры 20, который содержит сильфонную камеру 12.

Гидравлический канал 10 герметично соединяют посредством переходника 22 с пропускным отверстием 4 кармана 3 скважинной камеры 20.

На устье скважины гидравлический канал 10 соединяют с напорным устройством высокого давления 2, посредством которого подают рабочий агент и создают заданное давление в гидравлическом канале 10. Рабочий агент из гидравлического канала 10 попадает через герметизирующее устройство 21, переводник или переходник 22, установленный в пропускном отверстии 4 кармана 3. Из пропускного отверстия 4 кармана 3 рабочий агент под заданным давлением поступает в пропускное отверстие 7 регулятора 6, а затем в сильфонную камеру 12. Под действием увеличивающегося давления в сильфонной камере 12 происходит ее удлинение, что приводит к движению штока 40 в сторону седла 41 со штуцером. Перемещение штока 40 в сторону седла 41 приводит к изменению просвета между затвором 42 в виде шара и седлом 41 и, соответственно, к изменению объема перетекаемого через перепускной осевой канал 37 скважинного флюида. Аналогично осуществляется изменение давления, если вместо сильфонной камеры 12 используют поршневую камеру 11, тогда в поршневой камере 11 происходит изменение положения поршня 39. Посредством постепенного изменения давления на устье в напорном устройстве высокого давления 2 и, соответственно, в гидравлическом канале 10 и в камере заданного давления 11 или 12, изменяют диаметр перепускного осевого канала 37 между седлом 41 и затвором 42 в регуляторе 6. При этом в режиме реального времени за счет изменения диаметра перепускного осевого канала 37 обеспечивают регулирование объема перетекаемого скважинного флюида через перепускные каналы 8, 32 и 33 из трубного пространства в межтрубное или наоборот. В зависимости от того, как происходит изменение заданного давления рабочего агента, поступающего из гидравлического канала 10, например, скачкообразно резко или медленно постепенно, в такой же степени (зависимости) будет отмечаться скачкообразное или постепенно-равномерное перемещение запорных элементов 39,40,42,43 запорного устройства. В случае значительного превышения давления в сильфонной 12 или поршневой 11 камерах над давлением перепускающейся скважинной жидкости, произойдет либо полное закрытие запорного устройства, т.е. перепускного осевого канала 37, либо его открытие. Регулируя степенью открытости перепускного осевого канала 37 в зоне запорного устройства, изменяют объем перепускающего скважинного флюида через перепускные каналы 8, 32, 33 регулятора 6. Поскольку регулятор 6 съемный, то его в процессе эксплуатации скважины периодически меняют с использованием канатной техники в связи с его возможным механическим износом.

Таким образом, любое регулирование давления на поверхности напорным устройством высокого давления 2 в виде напорного водовода с запорным устройством 46 и штуцером, или штуцером после напорного устройства высокого давления 2 в гидравлическом канале 10, т.е. в поршневой 11 или сильфонной 12 камерах, приводит к работе запорного устройства и, соответственно, к увеличению или уменьшению перетока скважинного флюида через перепускные каналы 33, 32, 8, что позволяет дистанционно в режиме реального времени на поверхности регулировать режим работы скважины.

Пример 2.

Скважинную установку с несъемным регулятором 6 спускают в скважину с эксплуатационной колонной 47 для разработки пласта с интервалом перфорации 48.

НКТ 1 вместе с посадочным устройством с карманом 3 и гидравлическим каналом 10 спускают в скважину, при этом регулятор 6 выполнен в несъемном исполнении. Регулятор 6 располагают в кармане 3 НКТ 1, который содержит поршневую камеру 11.

На устье скважины гидравлический канал 10 соединяют с напорным устройством высокого давления 2 в виде напорного водовода с запорным устройством 46 и штуцером, посредством которого подают рабочий агент и создают заданное давление в гидравлическом канале 10. Рабочий агент из гидравлического канала 10 попадает через герметизирующее устройство 21, например, сальниковое устройство с запорным элементом, установленное в пропускном отверстии 4 кармана 3 в регулятор 6 через пропускное отверстие 7, а затем в поршневую камеру 11.

Посредством воздействия заданного высокого давления на поршень 39, осуществляется движение штока 40, который приводит к перемещению затвора 43 в заданное положение и, соответственно, к уменьшению или увеличению просвета между затвором 43 и седлом 41, посредством чего производят регулирование режима работы скважины.

Таким образом, рабочий агент, попадая в пропускные отверстия 4 и 7, а далее в поршневую камеру 11, воздействует на запорные устройства, которые управляют перетоком скважинного флюида, проходящего через перепускные каналы 8, 32 и 33. Поскольку регулирование осуществляется дистанционно с поверхности в режиме реального времени, то управление работой скважины производится также в режиме «on-line»

Пример 3.

Скважинную установку спускают в скважину с эксплуатационной колонной 47 для разработки пласта с интервалом перфорации 48.

НКТ 1 вместе с посадочным устройством с карманом 3 и гидравлическим каналом 10 спускают в скважину. При этом регулятор 6, выполненный в съемном исполнении, снабжен захватной головкой 30 и хвостовиком 31. Регулятор 6 располагают в кармане 3 скважинной камеры 20, который содержит сильфонную камеру 12 и поршневую камеру 11.

Гидравлический канал 10 герметично соединяют посредством переходника 22 с пропускным отверстием 4 кармана 3.

На устье скважины в гидравлический канал 10 соединяют с напорным устройством высокого давления 2, посредством которого подают рабочий агент и создают заданное давление в гидравлическом канале 10. Рабочий агент из гидравлического канала 10 попадает через герметизирующее устройство 21, переводник 22, установленный в пропускном отверстии 4 кармана 3.

Из пропускного отверстия 4 кармана 3 рабочий агент под заданным давлением поступает в пропускное отверстие 7 регулятора 6, а затем в сильфонную камеру 12, а также по соединительному каналу 26 в пропускное отверстие 27 регулятора 6, а затем в поршневую камеру 11.

Под действием увеличивающегося давления в сильфонной камере 12 происходит ее удлинение, что приводит к движению штока 40 в сторону седла 41 со штуцером. Перемещение штока 40 в сторону седла 41 приводит к изменению просвета между затвором 42 в виде шара и седлом 41 и, соответственно, к изменению объема перетекаемого через перепускной осевой канал 37 скважинного флюида. Аналогично осуществляется изменение давления в поршневой камере 11, которое изменяет положение поршня 39. За счет постепенного изменения давления на устье в напорном устройстве высокого давления 2 и, соответственно, в гидравлическом канале 10, соответственно, в камерах заданного давления 11 и 12 регулируют диаметр перепускного осевого канала 37 между седлом 41 и затвором 42. При этом в режиме реального времени за счет изменения диаметра перепускного осевого канала 37 обеспечивают регулирование объема перетекаемого скважинного флюида через перепускные каналы 8, 32 и 33 из трубного пространства в межтрубное пространство или наоборот. В зависимости от того, как происходит изменение давление рабочего агента, поступающего из гидравлического канала 10, например, скачкообразно резко или медленно постепенно, в такой же степени (зависимости) будет отмечаться скачкообразное или постепенно-равномерное перемещение запорных элементов 39, 40, 42, 43 запорного устройства. В случае значительного превышения давления в сильфонной 12 и поршневой 11 камерах над давлением перепускающего скважинного флюида, происходит либо полное закрытие запорного устройства, т.е. перепускного осевого канала 37, либо его открытие. Регулируя степень открытости перепускного осевого канала 37 в зоне запорного устройства, мы добиваемся регулирования объема перепускающего скважинного флюида через перепускные каналы 8, 32, 33 регулятора 6.

Предлагаемая Скважинная установка Гарипова обеспечивает подвод рабочего агента заданного давления дистанционно с поверхности скважины в различных режимах изменения давления, в результате чего появляется возможность в режиме реального времени производить постепенно непрерывное или плавно-ступенчатое регулирование дебита или закачки скважины.

Предлагаемая Скважинная установка Гарипова облегчает и упрощает проведение технологических работ по регулированию работы скважины в режиме реального времени, обеспечивает регулирование и выбор режима работы скважины с поверхности путем подачи рабочего агента по гидравлическому каналу в сильфонную и или поршневую камеры регулятора, воздействуя на затворное устройство и регулируя тем самым переток скважинного флюида, обеспечивает повышение эффективности эксплуатации скважины при определении надежного и оптимального режима ее работы, а именно, позволяет повысить межремонтный срок эксплуатации скважины, за счет уменьшения количества канатных работ, связанных с частой сменой регуляторов и возможных ремонтов из-за обрывов проволоки, исключает необходимость применения стенда для зарядки сильфонной камеры.

Изобретение относится к области добычи углеводородов, в том числе на многопластовых месторождениях, и используется при одновременно-раздельной или поочередной эксплуатации нескольких пластов одной добывающей или нагнетательной скважиной. Техническим результатом является упрощение проведения технологических работ по регулированию работы скважины в режиме реального времени, обеспечение эффективности эксплуатации скважины при определении надежного и оптимального режима ее работы. Скважинная установка состоит из напорного устройства высокого давления, насосно-компрессорных труб - НКТ, посадочного устройства с карманом, имеющим, по меньшей мере, одно пропускное отверстие и, по меньшей мере, один перепускной канал, регулятора, расположенного в кармане посадочного устройства и имеющего, по меньшей мере, одно пропускное отверстие, по меньшей мере, один перепускной канал, и, по меньшей мере, одну камеру заданного давления, взаимодействующую с запорным устройством, по меньшей мере, одного уплотнительного элемента, расположенного на регуляторе и выполненного с возможностью герметизации пропускного отверстия и перепускного канала регулятора, по меньшей мере, одного гидравлического канала, проходящего по НКТ или внутри НКТ и герметически соединяющего напорное устройство высокого давления с карманом посадочного устройства. Регулятор дебита флюида содержит поршневую камеру, по меньшей мере, с одним пропускным отверстием и запорным устройством в виде поршня и седла, выполненного со штуцером, сильфонную камеру, по меньшей мере, с одним пропускным отверстием и запорным устройством в виде затвора и седла, по меньшей мере, один перепускной канал, гидравлически связанный с пропускными отверстиями поршневой и сильфонной камер и обеспечивающий возможность регулирования потока скважинного флюида из НКТ в межтрубное пространство или наоборот с помощью затвора и штуцера. При этом регулятор содержит соединительный канал, гидравлически связанный с пропускными отверстиями поршневой и сильфонной камер для раздельного пропуска в них рабочего агента. Скважинная камера состоит из рубашки, кармана, содержащего регулятор дебита флюида с сильфонной и поршневой камерами заданного давления и соединительным каналом и выполненного с внутренними расточками, по меньшей мере, с одной посадочной поверхностью, и, по меньшей мере, с одним перепускным каналом, расположенным в кармане или в рубашке и кармане для обеспечения регулирования объема перетекаемого через него потока скважинного флюида из трубного пространства НКТ или наоборот, и, по меньшей мере, с одним пропускным отверстием, расположенным в посадочной поверхности или между посадочными поверхностями для подачи рабочего агента в одну из камер заданного давления и в соединительный канал, гидравлически связанный с пропускными отверстиями обеих камер для раздельного пропуска в них рабочего агента. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Скважинная установка, состоящая из напорного устройства высокого давления, насосно-компрессорных труб (НКТ), посадочного устройства с карманом, имеющим, по меньшей мере, одно пропускное отверстие и, по меньшей мере, один перепускной канал, регулятора, расположенного в кармане посадочного устройства и имеющего, по меньшей мере, одно пропускное отверстие, по меньшей мере, один перепускной канал, и, по меньшей мере, одну камеру заданного давления, взаимодействующую с запорным устройством, по меньшей мере, одного уплотнительного элемента, расположенного на регуляторе и выполненного с возможностью герметизации пропускного отверстия и перепускного канала регулятора, по меньшей мере, одного гидравлического канала, проходящего по НКТ или внутри НКТ и герметически соединяющего напорное устройство высокого давления с карманом посадочного устройства.

2. Скважинная установка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена разделительным кольцом, расположенным между уплотнительными элементами на регуляторе и выполненным с пазом или отверстием.

3. Скважинная установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве напорного устройства высокого давления используют нагнетательный насос и/или напорную линию высокого давления в виде напорного трубопровода со средой высокого давления со штуцером и/или запорным устройством.

4. Скважинная установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве посадочного устройства с карманом используют скважинную камеру с карманом, имеющим внутренние расточки.

5. Скважинная установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве посадочного устройства с карманом используют НКТ с карманом, имеющим внутренние расточки.

6. Скважинная установка по п.1, отличающаяся тем, что карман расположен на внешней и/или на внутренней поверхности посадочного устройства.

7. Скважинная установка по п.1, отличающаяся тем, что пропускное отверстие посадочного устройства с карманом дополнительно снабжено переходником или переводником, выполненным в съемном или несъемном соединении.

8. Скважинная установка по п.1, отличающаяся тем, что пропускное отверстие посадочного устройства с карманом дополнительно снабжено герметизирующим устройством или герметизирующими элементами.

9. Скважинная установка по п.1, отличающаяся тем, что пропускное отверстие кармана, расположенного на внутренней поверхности посадочного устройства, соосно пропускному отверстию посадочного устройства.

10. Скважинная установка по п.1, отличающаяся тем, что уплотнительный элемент дополнительно снабжен пропускным отверстием и расположен соосно пропускному отверстию регулятора.

11. Скважинная установка по п.1, отличающаяся тем, что уплотнительные элементы выполнены в виде уплотнительных резиновых манжет или перемежающихся между собой уплотнительных резинометаллофторопластовых элементов.

12. Скважинная установка по п.1, отличающаяся тем, что гидравлический канал представляет собой трубчатый элемент постоянного или переменного сечения.

13. Скважинная установка по п.1, отличающаяся тем, что гидравлический канал представляет собой грузонесущий бронированный шлангокабель.

14. Скважинная установка по п.1, отличающаяся тем, что регулятор выполнен в съемном исполнении составным, или монолитным, или в несъемном исполнении.

15. Скважинная установка по п.14, отличающаяся тем, что регулятор в съемном монолитным исполнении в верхней части выполнен с возможностью зацепления, а нижняя часть регулятора выполнена с возможностью беспрепятственного вхождения в карман посадочного устройства.

16. Скважинная установка по п.14, отличающаяся тем, что регулятор в съемном составном исполнении дополнительно снабжен захватной головкой и/или хвостовиком.

17. Скважинная установка по п.16, отличающаяся тем, что хвостовик дополнительно снабжен, по меньшей мере, одним перепускным каналом и одним пропускным отверстием.

18. Скважинная установка по п.16, отличающаяся тем, что захватная головка дополнительно снабжена, по меньшей мере, одним перепускным каналом и одним пропускным отверстием.

19. Регулятор дебита флюида, содержащий поршневую камеру, по меньшей мере, с одним пропускным отверстием и запорным устройством в виде поршня и седла, выполненного со штуцером, сильфонную камеру, по меньшей мере, с одним пропускным отверстием и запорным устройством в виде затвора и седла, по меньшей мере, один перепускной канал, гидравлически связанный с пропускными отверстиями поршневой и сильфонной камер и обеспечивающий возможность регулирования потока скважинного флюида из насосно-компрессорных труб в межтрубное пространство или наоборот с помощью затвора и штуцера, при этом регулятор содержит соединительный канал, гидравлически связанный с пропускными отверстиями поршневой и сильфонной камер для раздельного пропуска в них рабочего агента.

20. Регулятор дебита флюида по п.19, отличающийся тем, что соединительный канал выполнен с постоянным или переменным сечением.

21. Скважинная камера, состоящая из рубашки, кармана, содержащего регулятор дебита флюида с сильфонной и поршневой камерами заданного давления и соединительным каналом и выполненного с внутренними расточками, по меньшей мере, с одной посадочной поверхностью и, по меньшей мере, с одним перепускным каналом, расположенным в кармане или в рубашке и кармане для обеспечения регулирования объема перетекаемого через него потока скважинного флюида из трубного пространства насосно-компрессорных труб или наоборот, и, по меньшей мере, с одним пропускным отверстием, расположенным в посадочной поверхности или между посадочными поверхностями для подачи рабочего агента в одну из камер заданного давления и в соединительный канал, гидравлически связанный с пропускными отверстиями обеих камер для раздельного пропуска в них рабочего агента.

22. Скважинная камера по п.21, отличающаяся тем, что соединительный канал выполнен с постоянным или переменным сечением.

23. Скважинная камера по п.21, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена присоединительным элементом, расположенным соосно пропускному отверстию рубашки или кармана.

24. Скважинная камера по п.21, отличающаяся тем, что присоединительный элемент представляет собой участок трубы с постоянным или переменным сечением и дополнительно снабжен резьбой.