Устройство для образования направленных трещин в скважинах Советский патент 1986 года по МПК E21C37/06 E21B43/25 

Изобретение относится к области разрушения горных пород в скважинах и может быть использовано для образования направленных трещин в скважинах для проведения гидроразрывов.

Цель изобретения - повышение эффективности образования трещин путем последующего нагнетания в них жидкости под давлением.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство состоит из корпуса 1 с коническим выступом, на котором насажена эластичная уплотнительная резинотканевая втулка 2. Рабочий орган 3 выполнен в ви- де клиньев, укрепленных на накладках, заходящих друг на друга. Накладки прижаты пружинными кольцами 4 к резинотканевому эластичному рукаву 5, закреплеиному обжимными кольцами 6, и находятся в зацеплении с запорным клапаном 7. В кор- пусе вдоль его оси выполнена полость, переходящая в радиально расположенные отверстия 8.

Клинья с накладками (на фиг. 2 показаны три клина) представляют собой отрезок сектора трубы с кольцевым клином в средней части и фиксатором 9 положения клапана, выступ которого входит в отверстие запорного клапана 7. Клапан может перемещаться под действием давления жидкости по корпусу, открывая отверстия 8.

Устройство работает следующим образом.

Устройство опускают в скважину на требуемую глубину на бурильной колонне труб или напорном трубопроводе и подают жидкость под давлением. При этом эластичный рукав 5 расширяется, перемещая ра- бочий орган 3 в радиальном направлении до контакта со стенкой скважины, и внедряет клинья в породу с образованием кольцевой лунки выкола, т. е. зародышевой трещины.

В момент наибольшего перемещения ра- бочего органа 3 выступ фиксатора 9 выходит из отверстий запорного клапана 7, и он под действием давления жидкости перемещается по корпусу 1, открывая отверстие 8.

Жидкость через отверстие 8 в корпу- се 1 попадает в скважину. Часть жидкости проходит через зазор В между эластичной втулкой 2 и стенкой скважины, но подача жидкости в скважину через отверстия в корпусе превышает утечку жидкости через зазор В (обеспечивается конструктивно). За счет повышения давления жидкости в межскважинном пространстве эластичная втулка 2 перемещается по конической поверхности выступа корпуса 1 до контакта со стенкой скважины, полностью изолируя участок скважины, на котором образована зародышевая трещина.

Затем в результате герметизации участка скважины давление жидкости в межскважинном пространстве возрастает и становится равным давлению в полости корпуса 7. Рабочая жидкость поступает в зародышевую щель, развивая ее в направлении, заданном клиньями, до необходимой величины. Под действием давления жидкости происходит направленный гидроразрыв, плоскость которого определяет зародышевая щель. Нагнетание рабочей жидкости прекращают по достижении задаиных размеров щели.

В результате выравнивания давления жидкости в скважине и в полости корпуса 1 клинья освобождаются.

Эластичный рукав возвращается в исходное положение под действием сил собственной упругости, клинья сходятся под действием обжимных колец, а уплотнительная втулка смещается по конусу при подъеме устройства из скважины. Работа устройства основана на концентрации силы, развиваемой давлением жидкости на относительно больщой площади, в узкой полосе в виде окружности посредством клиньев с накладками, а также использовании одного и того же оборудования как для задания направления трещины, так и ее последующего развития.

Пример. Устройство с колонной труб размещают в скважине диаметром 93 мм на расстоянии 3,5 м от поверхности кровли так, что конец его упирается в забой скважины, а с другой стороны его подпирают стойкой во избежание возможного выброса устройства из скважины под действием давления рабочей жидкости.

Затем через напорный трубопровод от маслостанции подают рабочую жидкость. Гидроразрыв породы осуществляют при давлении жидкости 1,6 Мпа. После подачи жидкости в течение 15 мин от трех насосных станций общей производительностью 180 л в мин образуется горизонтальная щель радиусом 20 м.

Контроль за расслоением осуществляется через специально пробуренные вдоль выработок контрольные скважины.

фиг. г

ВНИИПИЗаказ 1684/32

Тираж 470Подписное

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4