УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗОБЩЕНИЯ ПЛАСТОВ ИЛИ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СКВАЖИНЫ НА ОТДЕЛЬНЫЕ ЗОНЫ Российский патент 2013 года по МПК E21B33/12 

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к разработке и эксплуатации нефтяных пластов с зонами различной проницаемости, в том числе в боковых и горизонтальных стволах с применением технологии одновременно-раздельной эксплуатации и изоляции зон несанкционированного водопритока.

Известен пакер (патент RU №2143053, МПК Е21В 33/12, опубл. 20.12.1999), устанавливаемый на колонне обсадных труб в скважине, включающий корпус с центральным и впускным каналами, уплотнительный элемент и размещенную на корпусе оболочку, образующую с его наружной стенкой гидравлическую камеру, сообщенную впускным каналом, перекрытым обратным клапаном, с центральным каналом корпуса, при этом оболочка выполнена продольно-гофрированной, а уплотнительный элемент размещен снаружи ее средней части, причем концевые участки оболочки, примыкающие к уплотнительному элементу, выполнены с диаметрами описанных вокруг них окружностей, большими по сравнению со средней ее частью на величину, обеспечивающую предотвращение трения этого элемента о стенки при спуске пакера в скважину, а периметр их после выправления гофр оболочки изнутри давлением равен периметру скважины в месте установки пакера.

Недостатками устройства являются:

- устройство не обеспечивает достаточную надежность перекрытия заколонного пространства скважины из-за того, что оно полностью перекрывается только за счет уплотнительного элемента, в котором необходимо постоянно поддерживать внутреннее давление, как следствие, не обеспечивает требуемую герметичность при значительном перепаде давления, особенно при долговременной работе пакера или его установки в проницаемом участке ствола скважины;

- значительное уменьшение проходного сечения и, кроме того, значительное удорожание устройства, так как пакер содержит сложное клапанное устройство;

- устройство является неизвлекаемым, и отказ любого из технических узлов, входящих в состав пакера, приводит к возникновению аварийной ситуации в скважине.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ разобщения пластов в скважине профильным перекрывателем (патент RU №2083798, МПК Е21В 33/12, опубликовано 10.07.1997 г.), включающий устройство для разобщения пластов в скважине, содержащее соединенные резьбой профильные трубы, оснащенные цилиндрическими концевыми участками, которые снаружи осажены в средней своей части, снабжены замкнутыми ободьями и заполнены во впадинах герметизирующим составом.

Недостатками этого устройства являются:

- при расширении перекрывателя давлением изнутри выпуклые части гофр касанием стенки скважины препятствуют радиальному распространению герметика вокруг перекрывателя, вследствие чего он выдавливается в продольных направлениях по впадинам гофр, оставляя разгерметизированные участки, в результате чего не обеспечиваются герметичность и надежность разобщения пластов;

- отсутствует герметизация в сопряжении вершины профильной трубы и стенки скважины, так как сопряжение вершины профильной трубы и стенки скважины остается без уплотнителя из-за того, что распространения битумной мастики в поперечном сечении не происходит ни при расширении профильной трубы с уплотнителями давлением, ни после развальцовывания и плотного прижатия к стенкам скважины профильной трубы с уплотнителями развальцевателем, так как уплотнители из битумной мастики нанесены во впадины профильной трубы, следовательно, создаются условия для гидропрорыва жидкости;

- уменьшенное проходное сечение, так как ободья препятствуют прижатию стенки трубы к стенке скважины, а уплотнители, нанесенные во впадины, препятствуют полному расширению трубы гидравлическим давлением и роликовым развальцевателем, кроме того, создают препятствие при развальцовывании.

Технической задачей предлагаемого устройства является обеспечение герметичности перекрытия устройством заколонного пространства при значительном перепаде давления за счет дополнительного прижатия уплотнительных элементов развальцевателем, применения любой необходимой длины устройства, а также применения уплотнительных элементов из радиально и продольно распределяемых материалов и водонефтенабухающих резин.

Техническая задача решается устройством для разобщения пластов или продуктивного пласта скважины на отдельные зоны, включающим соединенные продольно-гофрированные трубы с герметизирующими элементами, размещенными на участках с меньшей описанной окружностью, верхний и нижний цилиндрические участки, нижний из которых снабжен башмаком, а верхний - посадочным переводником.

Новым является то, что герметизирующие элементы выполнены замкнутыми по периметру трубы, а концевые участки продольно-гофрированных труб, соединяемые сваркой, выполнены в виде продольно-гофрированных калиброванных раструбов с описанным диаметром, большим или равным описанному диаметру герметизирующих элементов, при этом толщина герметизирующих элементов и расстояние между ними выполнены с возможностью их распределения без взаимного перекрытия при расширении развальцевателем после выправления внутренним давлением.

Новым является так же то, что верхний и нижний цилиндрические участки снабжены цилиндрическими патрубками, установленными между цилиндрическими участками и продольно-гофрированными трубами и снабженными в средней части герметизирующими элементами из водонефтенабухающей резины, при этом цилиндрические патрубки снабжены цилиндрическими раструбами по концам с диаметром, большим или равным наружному диаметру герметизирующего элемента до его набухания.

Новым является так же то, что для увеличения зон разобщения устройство снабжено дополнительными продольно-гофрированными трубами, размещенными между трубами с герметизирующими элементами, и имеющими продольно-гофрированные раструбы той же формы и размеров, что и продольно-гофрированные трубы с герметизирующими элементами.

На фиг.1 устройство с осевым разрезом; на фиг.2 - сечение А-А; на фиг.3 - сечение Б-Б; на фиг.4 - устройство в стволе горизонтальной скважины.

Устройство для разобщения пластов или продуктивного пласта горизонтальной скважины на отдельные зоны (далее устройство) включает соединенные продольно-гофрированные трубы 1 (см. фиг.1) с герметизирующими элементами 2, размещенными на участках с меньшей описанной окружностью 3. Верхний цилиндрический участок 4 снабжен посадочным переводником 5, а нижний цилиндрический участок 6 снабжен башмаком 7. Герметизирующие элементы 2 выполнены замкнутыми по периметру трубы 1 (см. фиг.2). Концевые участки 8 (см. фиг.1) продольно-гофрированных труб 1, соединяемые сваркой 9, выполнены в виде продольногофрированных калиброванных раструбов 10 с описанным диаметром, большим или равным описанному диаметру герметизирующих элементов 2. Толщина герметизирующих элементов 2 и расстояние между ними выполнены с возможностью их распределения без взаимного перекрытия при расширении развальцевателем (на фиг. не показан) после выправления внутренним давлением.

Для дополнительной герметизации верхний цилиндрический 4 и нижний цилиндрический участки 6 могут быть снабжены цилиндрическими патрубками 11, установленными между цилиндрическим участком 4 и посадочным переводником 5, цилиндрическим участком 6 и башмаком 7 и снабженными в средней части 12 герметизирующими элементами 13 из водонефтенабухающей резины. При этом цилиндрические патрубки 11 снабжены цилиндрическими раструбами 14 по концам с диаметром, большим или равным наружному диаметру герметизирующего элемента 13 до его набухания.

Для увеличения зон разобщения устройство может быть снабжено дополнительными продольно-гофрированными трубами 15, размещенными между трубами 1 с герметизирующими элементами 2, и имеющими продольно-гофрированные раструбы 16 той же формы и размеров, что и продольно-гофрированные трубы 1 с герметизирующими элементами 2.

Пример применения устройства.

Эксплуатационную колонну 17 (см. фиг.4) спускают и цементируют с входом в кровлю продуктивного пласта 18. Вскрытие продуктивного пласта 18 производят по одной из существующих технологий. Проводят геофизические исследования и выделяют зоны высокой 19 и низкой 20 проницаемости. Весь горизонтальный ствол скажины 21 разделяют на интервалы с высокой 19 и низкой 20 проницаемостью установкой устройства 22, обычно длиной 16 м с герметизирующими элементами 2 (см. фиг.1), плотно прикатывая их к стенкам скважины 21. Установку устройства осуществляют следующим образом. На колонне труб (на фиг. не показаны) устройство в сборе спускают в ствол скважины 21 (см. фиг.4), после чего расширяют продольно-гофрированные трубы 1 (см. фиг.1) гидравлическим давлением. Благодаря тому, что концевые участки 8 продольно-гофрированных труб 1, соединяемые сваркой 9, выполнены в виде продольно-гофрированных калиброванных раструбов 10 с описанным диаметром, большим или равным описанному диаметру герметизирующих элементов 2, при спуске устройства герметизирующие элементы 2 не повреждаются о стенки скважины. Повышением давления и натяжением колонны труб производят отсоединение колонны труб с переводником 23 по завальцовке 24, и колонну труб с переводником 23 извлекают из скважины. Далее, на колонне труб спускают развальцеватель до торца устройства. Вращением развальцевателя забойным двигателем или ротором (на фиг.не показаны) производят расширение цилиндрических участков 4, 6, цилиндрических патрубков 11 и прижатие герметизирующих элементов 2 и 13. Благодаря тому что толщина герметизирующих элементов 2 и расстояние между ними выполнены с возможностью их распределения без взаимного перекрытия при расширении развальцевателем, при установке устройства в стволе скважины немного большим номинального обеспечивается необходимое прижатие герметизирующих элементов 2, а при установке устройства в номинальном диаметре скважины или немного меньше номинального исключается чрезмерное накопление герметизирующего материала. После чего осуществляют спуск оборудования, включающего фильтры 25 (см. фиг.4) с запорными устройствами, и пакеры 26, устанавливаемые внутри предлагаемого устройства 22, тем самым герметично разделяют продуктивный пласт 18 на отдельные зоны 19, 20.

Благодаря тому что верхний 4 (см. фиг.1) и нижний 6 цилиндрические участки снабжены цилиндрическими патрубками 11, установленными между цилиндрическим участком 4 и посадочным переводником 5, цилиндрическим участком 6 и башмаком 7 и снабженными в средней части герметизирующими элементами 13 из водонефтенабухающей резины, при этом цилиндрические патрубки 11 снабжены цилиндрическими раструбами 14 по концам с диаметром, большим или равным наружному диаметру герметизирующего элемента до его набухания, повышается надежность разобщения между стенками скважины 21 (см. фиг.4) и устройством 22.

Для увеличения зоны разобщения или изоляции зон несанкционированного водопритока устройство может быть установлено любой длины за счет его оснащения дополнительными продольно-гофрированными трубами 17 (см. фиг.1), размещенными между трубами 1 с герметизирующими элементами 2, и имеющими продольно-гофрированные раструбы 18 той же формы и размеров, что и продольно-гофрированные трубы 1 с герметизирующими элементами 2.

Устройство обеспечивает герметичность перекрытия заколонного пространства при значительном перепаде давления за счет дополнительного прижатия уплотнительных элементов развальцевателем, применения любой необходимой длины устройства, а так же применения уплотнительных элементов из распределяемых материалов и водонефтенабухающих резин.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к разработке и эксплуатации нефтяных пластов с зонами различной проницаемости, в том числе в боковых и горизонтальных стволах с применением технологии одновременно-раздельной эксплуатации и изоляции зон несанкционированного водопритока. Устройство обеспечивает герметичность перекрытия заколонного пространства при значительном перепаде давления, необходимое прижатие герметизирующих элементов, исключение чрезмерного накопления герметизирующего материала, повышение надежности разобщения между стенками скважины и устройством. Устройство для разобщения пластов или продуктивного пласта горизонтальной скважины на отдельные зоны включает соединенные продольно-гофрированные трубы с герметизирующими элементами, которые размещены на участках с меньшей описанной окружностью. Также устройство включает верхний и нижний цилиндрические участки. Нижний участок снабжен башмаком, а верхний - посадочным переводником. Герметизирующие элементы выполнены замкнутыми по периметру трубы. Концевые участки продольно-гофрированных труб соединены сваркой и выполнены в виде продольно-гофрированных калиброванных раструбов с описанным диаметром, большим или равным описанному диаметру герметизирующих элементов. Толщина герметизирующих элементов и расстояние между ними выполнены с возможностью их распределения без взаимного перекрытия при расширении развальцевателем после выправления внутренним давлением. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для разобщения пластов или продуктивного пласта горизонтальной скважины на отдельные зоны, включающее соединенные продольно-гофрированные трубы с герметизирующими элементами, размещенными на участках с меньшей описанной окружностью, верхний и нижний цилиндрические участки, нижний из которых снабжен башмаком, а верхний - посадочным переводником, отличающееся тем, что герметизирующие элементы выполнены замкнутыми по периметру трубы, а концевые участки продольно-гофрированных труб, соединяемые сваркой, выполнены в виде продольно-гофрированных калиброванных раструбов с описанным диаметром, большим или равным описанному диаметру герметизирующих элементов, при этом толщина герметизирующих элементов и расстояние между ними выполнены с возможностью их распределения без взаимного перекрытия при расширении развальцевателем после выправления внутренним давлением.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что верхний и нижний цилиндрические участки снабжены цилиндрическими патрубками, установленными между цилиндрическими участками и продольно-гофрированными трубами и снабженными в средней части герметизирующими элементами из водонефтенабухающей резины, при этом цилиндрические патрубки снабжены цилиндрическими раструбами по концам с диаметром, большим или равным наружному диаметру герметизирующего элемента до его набухания.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что для увеличения зон разобщения устройство снабжено дополнительными продольно-гофрированными трубами, размещенными между трубами с герметизирующими элементами и имеющими продольно-гофрированные раструбы той же формы и размеров, что и продольно-гофрированные трубы с герметизирующими элементами.