ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ПОТОКОВ Российский патент 2022 года по МПК E21B34/06 E21B43/14 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для отвода газа из подпакерного затрубного пространства при извлечении флюида.

Известна скважинная пакерная установка и устройство отвода газа для нее, включающая пакер, устройство для отвода газа, установленное в полости пакера соосно с ним. Устройство отвода газа выполнено из двух частей, нижней и верхней, верхняя часть выполнена наружным диаметром, равным внутреннему диаметру ствола пакера, нижняя часть выполнена с внешним диаметром меньше внутреннего диаметра ствола пакера и установлена с образованием между своей внешней поверхностью и внутренней поверхностью ствола пакера продольного перепускного канала, нижний конец нижней части устройства отвода газа снабжен буртиком, диаметр наружной поверхности которого равен диаметру внутренней поверхности ствола пакера, буртик расположен ниже радиального перепускного канала пакера, нижняя часть устройства отвода газа отделена от верхней его части верхним радиальным перепускным каналом, который соединяет его продольный перепускной канал с верхней частью полости пакера, нижний конец верхней части устройства отвода газа и верхний конец нижней его части в зоне расположения верхнего радиального перепускного канала выполнены с образованием зоны сужения полости устройства отвода газа. (Патент RU № 2459930 С1 на изобретение «СКВАЖИННАЯ ПАКЕРНАЯ УСТАНОВКА И УСТРОЙСТВО ОТВОДА ГАЗА ДЛЯ НЕЕ». – МПК: E21B 43/00 - 27.08.2012).

Недостатком известной скважинной пакерной установки и устройства отвода газа для нее является отсутствие возможности перекрытия радиальных перепускных каналов и переключения потоков внутри пакера.

Известна установка для периодической раздельной добычи нефти из двух пластов, включающая электроцентробежный насос, пакеры для установки в стволе скважины и разобщения верхнего пласта нефти от нижнего, отличающаяся тем, что содержит ступенчатый патрубок, состоящий из соединенных цилиндров разного диаметра, установленных между пакерами и снабженных в месте их соединения отверстиями для поступления нефти верхнего пласта, промежуточную трубу, нижний конец которой снабжен плунжером, входящим в цилиндр меньшего диаметра ступенчатого патрубка, а верхний конец закреплен к корпусу насоса и снабжен переключателем потоков, состоящим из подпружиненного поршня с кольцевой канавкой, двух каналов выхода нефти, соответственно, из верхнего и нижнего пласта в скважину, и надпоршневой полости, сообщенной с трубкой подачи сжатого газа с устья скважины, причем в цилиндр большего диаметра ступенчатого патрубка входит дополнительный плунжер ступенчатой формы, выполненный с отверстиями для каналов переключателя потоков, а верхний торец дополнительного плунжера закреплен к корпусу насоса (Патент RU № 2443852 С2 на изобретение «УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ РАЗДЕЛЬНОЙ ДОБЫЧИ НЕФТИ ИЗ ДВУХ ПЛАСТОВ». – МПК: Е21В 43/14 – 27.02.2012).

Недостатком известной установки отсутствие возможности переключения потоков без нагнетания давления в трубке.

Задачей изобретения является обеспечение устойчивой работы насоса в режиме добычи.

Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемого изобретения, заключается в следующем:

- в расширении технических возможностей работы пакерующего устройства;

- возможность перекрытия перепускных каналов в пакерующем устройстве;

- в повышении эффективности отведения газа при любом газовом факторе из подпакерного затрубного пространства в надпакерное затрубное пространство;

- в обеспечении возможности переключения направления потоков внутри пакерующего устройства без извлечения его из скважины при помощи активирующего механизма.

Технический результат достигается тем, что переключатель потоков, размещаемый в составе пакерующего устройства с образованием кольцевого пространства для сообщения-разобщения надпакерного и подпакерного затрубных пространств в обход основного уплотнительного элемента, включает полый цилиндрический корпус, верхний и нижний механизмы переключения и установлен с возможностью перемещения вдоль ствола пакерующего устройства за счет взаимодействия активирующего механизма с механизмами переключения, при этом механизмы переключения содержат наружную и внутреннюю цанги, причем внутренняя цанга расположена коаксиально в наружной цанге с возможностью осевого перемещения при контакте с активирующим механизмом и возврата при прекращении его воздействия. Переключатель потоков имеет внутреннюю поверхность, охватывающую активирующий механизм с оптимальным зазором. Наружная цанга в механизме переключения выполнена с возможностью фиксации переключателя потоков в крайних положениях. Лепестки наружной цанги имеют возможность высвобождения активирующего механизма при выходе их по меньшей мере в одну соответствующую кольцевую канавку или фаску на внутренней цилиндрической поверхности ствола пакерующего устройства. Внутренняя цанга нагружена упругим элементом. Форма лепестков цанг имеет, по меньшей мере, один выступ на внутренней поверхности.

На основании вышеизложенного и проведенных патентных исследований можно сделать вывод, что нами не выявлены технические решения, имеющие в своей основе признаки, совпадающие со всеми отличительными признаками заявляемого технического решения.

Из этого следует, что техническое решение явным образом не следует из известного уровня техники, из чего можно сделать вывод, что устройство отвечает критерию «изобретательский уровень».

Техническая сущность, конструкция и принцип действия переключателя потоков поясняются нижеследующими чертежами:

Фиг. 1, 2, 3, 4, 5 – взаимодействие механизма переключения в переключателе потоков с активирующим механизмом в пакерующем устройстве.

Фиг. 6 – положение механизма переключения в режиме закачки (надпакерное затрубное пространство герметично и разобщено от подпакерного пространства).

Фиг. 7 – положение механизма переключения в режим добычи и отвода газа по затрубному пространству (надпакерное затрубное пространство сообщено с подпакерным пространством).

Стрелками показано направление потоков при закачке 11 (фиг. 6) и при добыче 9 (фиг. 7).

Заявляемое устройство состоит из полого цилиндрического корпуса 8, верхнего 12 и нижнего 13 механизмов переключения, состоящих из наружной цанги 2 и установленной в ней подпружиненной внутренней цангой 3.

Переключатель потоков работает следующим образом:

В режиме закачки переключатель потоков находится в верхнем положении, при этом надпакерное затрубное пространство над пакерующим устройством разобщено от подпакерного затрубного пространства (фиг. 6). Лепестки верхней наружной цанги 2 расположены в кольцевой канавке 6 ствола пакерующего устройства 1 (фиг. 5). Одновременно внутренняя цанга 3 находятся в подпружиненном положении.

После завершения закачки переключатель потоков переводится в режим добычи с отведением попутного газа из подпакерного в надпакерное пространство.

Переключатель потоков переводится из режима закачки в режим добычи и отвода газа по затрубному пространству при взаимодействии активирующего механизма 4 с нижним механизмом переключения 13 (фиг. 1, 6).

На фигуре 1 изображен момент взаимодействия внутренней цанги 3 с активирующим механизмом 4. Лепестки внутренней цанги 3 упираются в лепестки наружной цанги 2 (фиг. 2). Далее наружная цанга 2 и цилиндрический корпус переключателя потоков 8 совместно перемещаются вдоль ствола вниз. Происходит раскрытие лепестков наружной цанги 2 в соответствующую кольцевую канавку 6 в стволе пакерующего устройства 1. Активирующий механизм 4 все еще находится в зацеплении с внутренней цангой 3 (фиг. 3). Наружная цанга, попадая в кольцевую канавку в стволе пакерующего устройства 1, высвобождает активирующий механизм 4 и фиксирует переключатель потоков (фиг 4, 5). Таким образом обеспечивается проход активирующего механизма 4 и фиксация переключателя потоков в положение открытия нижних каналов 7 (фиг. 7). При этом внутренняя цанга 3 под действием упругого элемента 5 возвращается в исходное положение (фиг. 5). При этом сообщаются нижний 7 и верхний 10 каналы через кольцевое пространство 14, и появляется возможность сбрасывать скопившийся в подпакерном затрубном пространстве газ в обход уплотнительного элемента пакерующего устройства в затрубное надпакерное пространство и далее в газопровод. При этом положении переключателя потоков производится добыча.

Возврат переключателя потоков в режим закачки осуществляется в обратном порядке за счет взаимодействия верхнего механизма переключения 12 с активирующим механизмом 4 (фиг. 7).

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для отвода газа из затрубного пространства при извлечении флюида. Обеспечивает расширение технических возможностей пакерующего устройства с возможностью перекрытия радиальных перепускных каналов и переключения направления потоков внутри пакерующего устройства без извлечения его из скважины; повышение эффективности отведения газа при любом газовом факторе из подпакерного затрубного пространства в надпакерное затрубное пространство в обход уплотнительного элемента. Переключатель потоков размещают в составе пакерующего устройства с образованием кольцевого пространства для сообщения-разобщения надпакерного и подпакерного затрубных пространств в обход основного уплотнительного элемента. Он содержит цилиндрический корпус, верхний и нижний механизмы переключения и установлен с возможностью перемещения вдоль ствола пакерующего устройства за счет взаимодействия активирующего механизма с механизмами переключения. Механизмы переключения содержат наружную и внутреннюю цанги. Внутренняя цанга расположена коаксиально в наружной цанге с возможностью осевого перемещения при контакте с активирующим механизмом и возврата при прекращении его воздействия. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Переключатель потоков, отличающийся тем, что его размещают в составе пакерующего устройства с образованием кольцевого пространства для сообщения-разобщения надпакерного и подпакерного затрубных пространств в обход основного уплотнительного элемента, он содержит полый цилиндрический корпус, верхний и нижний механизмы переключения и установлен с возможностью перемещения вдоль ствола пакерующего устройства за счет взаимодействия активирующего механизма с механизмами переключения, при этом механизмы переключения содержат наружную и внутреннюю цанги, причем внутренняя цанга расположена коаксиально в наружной цанге с возможностью осевого перемещения при контакте с активирующим механизмом и возврата при прекращении его воздействия.

2. Переключатель потоков по п.1, отличающийся тем, что цилиндрический корпус имеет внутреннюю поверхность, охватывающую активирующий механизм с оптимальным зазором.

3. Переключатель потоков по п.1, отличающийся тем, что наружная цанга в механизме переключения выполнена с возможностью его фиксации в крайних положениях.

4. Переключатель потоков по п.1, отличающийся тем, что лепестки наружной цанги имеют возможность высвобождения активирующего механизма при выходе их по меньшей мере в одну соответствующую кольцевую канавку или фаску на внутренней цилиндрической поверхности ствола пакерующего устройства.

5. Переключатель потоков по п.1, отличающийся тем, что внутренняя цанга поджата упругим элементом.

6. Переключатель потоков по п.4, отличающийся тем, что форма лепестков цанг имеет, по меньшей мере, один выступ на внутренней поверхности.