Оборудование для эксплуатации скважин Советский патент 1993 года по МПК E21B43/00 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при эксплуатации добывающих и нагнетательных скважин.

Цель изобретения - повышение надежности работы оборудования при эксплуатации рыхлых и слабосцементированных коллекторов.

На фиг. 1,- а показано оборудование для эксплуатации скважин, включающее насос- но-компрессорные трубы 1, в нижней части которых, в месте их соединения 2, установлены специальные устройства 3, представляющие собой переводник 4 (фиг. 1. г) с клапанным узлом А. В этом узле размещены две диафрагмы: 5 - изготовленная из прочного материала и 6 - из хрупкого Mate- риала. Диафрагма 5 выполнена с бойком 7.

Указанные диафрагмы размещаются и закрепляются в узле так, чтобы между ними образовалась замкнутая полость 8. Так как

сборка узла А (установка диафрагм) происходит в поверхностных условиях, то в полости 8 сохраняется атмосферное давление.

Работает оборудование следующим образом.

До спуска НКТ готовится комплект специальных устройств 3 диафрагменные узлы которых, рассчитаны на различные величины срабатывания.

В процессе спуска в нижней части НКТ, в местах соединения (фиг, 1, а) устанавливают специальные устройства 3 по определенной схеме их размещения и пускают скважину в эксплуатацию, Эта схема должна обеспечить, в случае необходимости, поочередное (снизу вверх) срабатывание установленных устройств и возможность освобождения (промывки) НКТ от песка. При образовании песчаной пробки 9 (большой мощности и прихвата НКТ (фиг. 1, б) с по мощью агрегатов создают во внутренней

00

о

ю о

полости лифта избыточное давление Р. После создания расчетной величины, избыточного давления срабатывает (срезается) диафрагма 5 первого (нижнего) устройства, которая механически с помощью бойка 7 разрушав (разбивает) диафрагму 6. Наличие полости 8 исключает зависимость величины избыточного давления от затрубного давления, обеспечивает создание необходимого перепада при минимальном значении избыточного давления и возможность надежного срабатывания диафрагмы 5.

С повышением избыточного давления до следующего расчетного значения аналогичным образом срабатывает второе (снизу) устройство и т.д. до тех пор, пока не будет достигнута циркуляция жидкости Q (фиг. 1, в). При достижении циркуляции производят промывку песчаной пробки в зоне прихвата. Освободив НКТ от песчаной пробки производят ее полную промывку, подъем НКТ и замену сработанных устройств на новые.

Пример:

Исходные данные:

1. Забой скважины2050м

2. Интервал фильтра 2002 + 2048 м

3. Глубина подвески 2030 м из

2 1/2 НКТ

4. Способ

эксплуатациифонтанный

5. Длина укороченных НКТ5м

6. Длина участка лифта

оборудованного спец.

устройством40 м

Используемые материалы: насосно- компрессорные трубы по ГОСТ 633-63 из стали марки К, с испытательным (максимальным) давлением 300 кГс/см .

Для изготовления металлических диафрагм используют сплав типа АД с 7Вр 800 кГс/см2 (ГОСТ 4784-65). Для стекла Овр 400 + 1200 кГс/см2. Для расчета принимаем минимальное значение cfep 400 кГс/см2. Расчет толщины стенки диафрагмы:

Напряжение среза определяется по формуле

гср

FCp - площадь среза FCp П Dg дд

N-действующее усилие на диафрагму:

Dg - диаметр диафрагмы

дд - толщина диафрагмы

оьр - напряжение среза металла, зависящее от предела текучести материалов ( Овр). Для сплава АД Dtp 0,75 с%р. (по данным вышеуказанного справочника).

Действующее усилие (N) определяется из произведения площади диафрагмы на

давление воспринимаемое ими. Для удобства расчета принимаем скважинную жидкость УЖ 1,0 г/см3. Диаметр диафрагмы одинаковый для всех устройств Dg 1,5 см. Тогда максимальное давление испытуемое нижним (1-м) устройством составит: рт 203 203кГс/см2

Следовательно величина срабатывания нижнего (1-го) устройства должно быть Pi 203кГс/см2. Принимаем Pi 1,1. Pi 1,1 х203 220кГс/см2.

Следующие значения Ра.з..... для выше расположенных устройств увеличивается с интервалом в 10 кГс/см2, т.е. Ра 230 кГс/см2; Рз 240 кГс/см2 ..... Ре 290 кГс/см . Таким образом, принятые значения давления не выходят за пределы максимально допустимого для используемых НКТ. Действующее усилие:

NI - 0,785 х 1,52 х 220 388 кг Толщина металлической стенки диафрагмы л388 ОАД1 з.14 1,5 -0,75-800 0,137 см 1,4мм

Толщина стеклянной диафрагмы определена для Р 290 кГс/см2

д 1,4 1.5 400 а272

Аналогичным образом произведены расчеты для других значений давления. При этом толщину стенки стеклянной диафрагмы принимаем для всех устройств одинаковой бет 3,0 мм.

Результаты расчетов сведены в таблице.. . .

В связи с возможным отклонением толщины (в пределах допуска) и пределах прочности материала диафрагмы, давление

среза серии диафрагм следует определять экспериментально.

В процессе выполнения подготовительных работ готовится комплект специальных устройств (8 шт.) в соответствии с исходными и расчетными данными в таблице.

При спуске первым (нижним)устанавливают устройство с толщиной диафрагмы 5АД1 1,37 ммг следующим (2-м) - с (5АД2 1,44 мм; третьим - дАДз -5 мм и т.д.

Последним (8-м) устанавливают с 5АДе 1,81 мм. Затем продолжают спуск в обычном порядке и пускают скважину в эксплуатацию.

Допустим в процессе эксплуатации скважины образовалась песчаная пробка мощностью 30 м (фиг. 1, б) и низ лифта ока-. зался прихваченным. Расхаживанием труб освободиться от песка не удалось.

Тогда с помощью агрегата необходимо со здать в трубах давление Рабс. 220 кгс/см2 при котором сработает нижнее {1- ое) устройство. Если при этом не будет достигнута циркуляция, повысить давление до 230 кгс/см при котором сработает 2-е устройство и т.д. Допустим, что циркуляция достигнута после срабатывания 5-го устройства (фиг. 1, в). Устройства 6-8 оказались в данном случае резервными.

При достижении циркуляции производят промывку части пробки над 5-м устройством. Отмыв этот участок, процесс промывки продолжают через 4-е устройство и т.д. до низа лифта. После освобождения НКТ последние извлекаются на поверхность, в б-ти сработанных устройствах заменяют диафрагмы на новые и дальнейшие операции производят в соответствии с планом работ по данной скважине.

Использование оборудования для эксплуатации скважины позволяет сохранить номинальное проходное сечение лифта, повысить надежность безаварийной работы скважины и тем самым расширить возмож- ность спуска лифта в фильтровую зону.

Это оборудование можно использовать и в других случаях, когда возникает опасность прихвата НКТ, например, при капитальном ремонте скважин с применением твердеющих составов, промывке песчаных пробок и т.п.

Формула изобретения

1. Оборудование для эксплуатации скважин, содержащее опущенные в них подъемные трубы с муфтовыми соединениями и клапанными узлами, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе оборудования при эксплуатации рыхлых и слабосцементированных коллекторов, клапанные узлы установлены в нижней части колонны труб между муфтами с возможностью поочередного срабатывания и выполнены в виде двух размещенных параллельно оси трубы диафрагм, образующих между собой полость, причем диафрагма, расположенная со стороны полости трубы, выполнена с бойком из прочного материала, а другая - из хрупкого материала.

2. Оборудование по п. 1, отличающееся тем, что расположенная со стороны полости трубы диафрагма выполнена из металла, а другая - из стекла.

Изобретение позволяет повысить надежность работы оборудования при эксплуатации рыхлых и слабосцементированных коллекторов за счет того, что клапанные узлы установлены в нижней части колонны подъемных труб между муфтами с возможностью поочередного их срабатывания и выполнены в виде двух размещенных параллельно оси трубы диафрагм, образующих между собой полость, причем диафрагма расположенная со стороны полости трубы выполнена с бойком из прочного материала (металла), а другая - из хрупкого материала (стекла). 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Результаты расчетов толщины стенки диафрагмы

С

е ь d

.

Фае./

Т