Глубинное устройство для перекрытия ствола скважины Советский патент 1981 года по МПК E21B43/00 

1

Изобретение относится к области нефтегазодобычи и предназначается для отделения ствола фонтанирующих и насосных скважин от продуктивного пласта в случае проведения ре.монта наземного или подземного оборудования или для проведения исследовательских работ в скважине, освоения скважин после бурения, вызова глубокой .многократной депрессии на пласт в ироцессе эксплуатации скважины, а также проведения кислотных обработок и ввод в n.,iacT растворов химреагентов.

Наиболее б.чизким техническим решением к изобретению является глубинное устройство для перекрытия ствола скважины 1.

Указанное устройство содержит vcTaнавливаем1з1Й на пакере корнус с радиальными каналами, в котором размещены запорный элемент, имеющий с корпусом взаи.морасноложенные проходные радиальные каналы для поступления пластового флюида из продуктивного пласта в ствол скважины и механнзм управления, управдяюН1ИЙ запорным элементом при возвратнопоступательнОМ движении и выполнекнык в виде подпружиненного патрубка с норшнем и обратным клапаном.

При хЦобыче пластовый флюид из продуктивного пласта через проходные каналы корпуса и запорного элемента, через внутренний канал подпружиненного патрубка, поднимая обратный клапан, поступает в ствол скважины и далее - на по5 riCpXHOCTb.

Для перекрытия ствола скважины, когда необходимо отделить ствол скважины от продуктивного пласта, в стволе скважины создают избыточное давление рабочей

10 среды, п качестве которой может быть использована жидкость или газ. Под действием избыточного давления рабочей среды обратный клапан перекрывает подпружиненный патрубок, затем поршень с патрубком, сжимая пружину, перемеи1,аются вдоль своей продольной оси вниз, управляя запорным элементом. После снятия избыточного давления рабочей среды пр жина возвращает nopnieHb с патрубком в верхнее

20 крайнее рабочее положение. Управление запорным элементом осуп1.ествляется путем взаимодействия штифтов. установленных на нижнем конце подпружиненного патрубка, с фигурными пазами запорного элемента, который при движении патрубка вниз и обратно вверх поворачивается вокруг своей продольной оси на 90 по отноплению к своему первоначальному положению. При повороте проходные каналы корпуса разоб30 П1.аются с проходными каналами запорного

элемента, в результате чего продуктивный плает оказываетея разобщенным со стволом скважины. При последующе1М создании избыточного давления рабочей среды в стволе скважины и его снятии, т. е. когда лодпружйнеННый патрубок с поршнем делают ход вниз н обратно вверх, заиорный элемент поворачивается еще на 90, совместив свои проходные каиалы с каналами корпуса для добычи иластового флюида.

Недостатком известного устройства является то, что через него вообще нельзя подать раствор химических реагентов из ствола скважины в зону продуктивного ила ста для его обработки.

Цель изобретения - обеснеченне возможности иодачи растворов химических реагентов из ствола скважины в зону продуктивного пласта для его обработки ири интенсификации добычи иластового флюида без контакта растворов химических реагентов е внутренними рабочими иоверхностямн устройства, т. е. расширение функциональных возможностей гл}.01иийого устройства ири одновременном повышении эксплуатационной надежности его работы.

Цель достигается тем, что в верхней части корпуса иакера выиолнен до иолиительиый радиальный канал. Он может перекрываться иоршнем подпружиненного патрубка при нахождении его .в верхнем крайнем рабочем ноложении. Благодаря этому создается возмол ность сообщать ствол скважины с зоной продуктивного пласта при нахождении иоршня с лодиружиненным натрубком в нижнем положении.

На фиг. 1 изобрал- ено устройство с раеполол еиием его элементов во время добычи пластового флюида, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. J - развертка фигурных иазов запорного эле.мента; на фиг. 4 - устройство е расположением его элементов при подаче pacTBopos химических реагентов из ствола сквалсины в зощ иродуктивиого нласта пр01дольный разрез.

Глубинное устройство для перекрытия ствола сквалсины состоит из корпуса 1 с радиальными каналами 2. Внутри корпуса 1 размещен запорный элемент 3, выполненный в виде поворотной втулки с проходными каналами 4, осевыми каналами 5 и фигурными назами в верхней 6 и нижней 7 частях. Проходные каналы 2 и 4 как в корпусе 1, так и в запорном элементе 3, выпо.чнены друг напротив друга (иод углом 180° друг к другу). Прорези фигуриых иазов как в верхней 6, так и в 7 частях заиорного элемента 3 выполнены с шагом по окружности в 45°. Взаимное расиололсение фигурных пазов и проходных каналов в кориусе 1 и заиориом элементе 3 выполнено взаимносог.часованным. Внутри корпуса 1 размещен таюке управляющий

запорным элементом механизм управления, который выполнен в виде патрубка 8, подпрул иненного в осевом направлении при помощи прулшны 9, с иоршнем 10 и штифтами И. Внутри подпрул :ииенного патрубка 8 установлен обратный клапан 12. При этом иодпрул иненный патрубок 8 не мол.ет поворачиваться вокруг своей продо.чьной оси, что осуществляется, наиример, с помои1,ью нрплива 13, выполненного на клетке 14 обратного клапана 12. Прилив 13 вводится в соответствующий паз, выполненный в кориусе 1 устройства.

Устройство спускают в обсадную колонну 15 скважины и крепят в ней ири помощи пакера 16. В качестве накера может быть испо.тьзоваи, например, малогабаритный универсальный пакер типа ППГМ-2.

В кориусе 1 устройства выполнен еще

дополнительный радиальный проходной канал 17, который размещен ниже иакера 16 на тако.м расстоянии, что ири нахождении поршня 10 в верхнем крайнем рабочем положенни доиолнительный радиальный проходной канал 17 оказывается перекрытым поршнем 10.

На фиг. 1 и 4 представлен один из возможных вариантов выполнения допо.1нительного радиальиого проходного каиала

17. Со стороны затрубиого пространства канал быть оборудован подпружиненным клапаном, а устройством для направления струн раствора химреагента (иоследние элементы на чертеже не показаны).

Работает глубинное устройство следующим образом.

При добыче иластового флюида (см. фиг. 1J последний через радиальные каналы 2 корпуса 1, каналы 4 и осевые каналы 5 заиориого органа 3 поступает внутрь подпрул инеиного патрубка 8 и далее - в скважину н на поверхность. При этом обратный клапан 12 под напором добываемого флюида (ири фонтаном и насосном способе добычи) занимает свое верхнее полол :ение.

В случае нроведения ремонта наземного или нодземиого оборудования или для проведения исследовательских работ в сквал ине ее ствол перекрывают, т. е. отделяют ствол сквал ины от продуктивного пласта, чтобы исключить в это время выброс пластового флюида из сквал ины, который ироизойти под действием пластовой

энергии.

гг

Для этого в етволе сквал ино создают избыточное давление рабочей среды, в качестве которой быть иснользована лшдкость или газ. Под действием избыточиого давления рабочей среды обратный

клаиан 12 иерекрывает иодпружиненный патрубок 8, слшмая 9, и иеремещается вниз. Штифты 11 при этом выходят из фигурных иазов верхней части 6 заиорного элемента 3, заходят в соответствующие

прорези фигурных пазов иижней ее части 7

и, доходя до упора, поворачивают запорный элемент 3 на 45°, в результате чего радиальные каналы 2 корпуса 1 и каналы 4 запорного элемента 3 перекрываются. После этого дапленне рабочей среды в стволе скважины сппжают, г результате чего пружина 9 возвращает патрубок 8 с поршнем 10 в верхнее крайнее рабочее положение. Flpn возвращении из нпжиего Г1оло ке)1ия в вер.хнее штифты 11 вы.чодят из ({ гурных пазов нижней части 7 запорного элеменга 3 и заходят в соответствуюии1е прорези фи) -риьгх иазов верхней ее части 6, поворачивая запорный элемент 3 еще на 45°. Таким образом, в результате одного .л натрубка 8 с пopщнe 10 вниз и обратного их возвраи1ения вверх, запорный элемент 3 поворачивается на 90° но отношению к его первоначальному положеиню, при этом птнфты И, находясь в прорезях ф 1гурных иазов верхней части 6 запорного элемента 3, прочно удерживают (фпксируют) его в закрытом но.тоженни. Ствол скважины в резул1 татс оказывается перекрытым.

Для пуска скважины в работу после исрекрытия ее ствола в стволе скважины виовь создают избыточное давление рабочей ереды и вновь его снижают, в результате чего патрубок 8 с поршнем 10 и штифталги 11 движется вииз и обратно вверх, и от взаимодействия штифтов 11 с фигурными пазами запорного элемента 3, иоеледний поворачивается на 90°, совместив радиальные каиалы 2 кориуса 1 с каналами 4 запорного элемента 3, чем открывает доступ добываемому флюпду из продуктивного пласта в ствол скважины.

Кроме того, устройство обеспечивает возможность подачи расгворов химических реагентов из ствола скважины в зону продуктивного пласта, что в процессе эксплуатации скважины вызывается необходимостью обработки продуктивного пласта с целью интенсификации добычи иластового флюида, обработки иризабойной зоны пла ста с целью предотвращения гипеоотложения п т. и. целей. Так, для задавкн раствора кислоты в продуктивный пласт при проведеинп солянокислотных обработок ил для задавкп раствора ингибитора солеотложения ири обработке призабойной зоны скважины, с целью предотвращепия гипсоотложения, в разобщенный от иродукт11вного пласта ствол скважины закачивают необходимый объем раствора химического реагента. Далее в стволе скважины создают избыточное давление, под действием которого обратный клапан 12 перекрывает подпружиненный патрубок 8 и поршень 10 с патрубком 8, сжимая пружину 9, иереме1цается вниз. При достижении нижнего положения (см. фиг. 4) поршень 10 открывает дополнительный радиальный проходной канал 17, в результате чего ствол скважины еооби1,аетея с зоной продуктивного пласта.

lloc.ie этого пзоыючкос Дси).1Ч1ис ь с 1 во. 1с ск1 ажппы поддерживают постоянно в течеН1 е всего времени, которое 1геобходимо для задавкп хпмичеекого реагента в и/тет. При нагпетании растворов химических реагентов из ствола скважины в зону продуктивного пласта через дополнительный |)адпальный проходной канал 17, выполиепный в корпусе 1 устройства, полностью псключас гея контакт растворов химически.ч реагентов, являющихся активноксрр&зионйы.ми, со внутренними рабочими поверхностями устройства, благодаря че.му поми.мо распщреиия функциональных возможностей

устройства обесиечпваетея эксплуатационная надежность его работы как при перекрытии ствола скважины, так п при закачке : пласт любых коррозионноактивиых растворов.

После того, как весь объем peaieHTM будет задавлен в плает, давление в стволе скважины сппжают, в результате Ч ..тс. поршепь 10 с патрубком 8 возвраи,1,аются в верхнее крайнее рабочее положение, иерекрьиии допо.1иительный радиальный проходной канал 17. Проходные каиалы 4 запорного элемента 3 при этом совмеишются с радиальными каналами 2 корпуса 1. Если по условиям обработки продуктивного пласта закачки в иего .химического реагента не обходи1мо сразу вызывать приток пластового флюида, то тогда устройство оставляют 15 таком положении. Если не необходимо поеле закачки химического реагента в плает

оставить его иа реакции, то в стволе скважииы иеобходи.мо enie. раз создать избыточное давлснне рабочей среды и сразу же снизить его, в результате чего запорный элемент повернется вокруг своей иродольной

оеи на 90°, перекрыв ствол сквал ииы. Еслн далее необходимо извлечь продукты реакцпи из иризабойной зоны пласта на поверхность (или очистить иризабойную зону), то устройство позволяет осуществить глубо

кую и .многократную л,епрессию на пласт.

Устройство обеспечивает возможность, вызова глубокой депрессии на пласт, .причем такая депрессия может быть вызвана лгно-гакратно. Для этого при закрыто.м положенпи запорного элемента глубинного устройства из ствола скважины удаляют 11аходяпл,уюся в нем жидкосгь, например, путем закачки компрессором газообразного агента в затрубное пространство и удаления жидкости из ствола еквал ииы через наеоснокомпрессорные трубы пли снижения ее уровня до практически возможного. Если после такого осушения ствола скважины создают в нем избыточное давлеиие тем

газообразным агентом и снизить это давление, соединив затрубное пространство скважины с атмосферой, то запорный элемент устройства поворачивается вокруг своей иродольной оси на 90°, сообщая меж

ду собой зону продуктивного пласта со етволом скнажгпил. Поскольку г то, 1-;чиаж11ны осушен и соединен с атмосферой, то на продуктивный пласт создается глубокая депрессия. Далее скважину оставляют на приток, в результате чего вместе с пластовым флюидом выносятся продукты реакпии п химические примесп. При этом пластовым флюидом запо.1няется ствол скважины, объем которого по сравнению, например, с объемом применяемых для этих целей пластонспытателей, в о--6 раз выше. Это позволяет повысить эффектиВПость очистки призабойной зоны и сократить время проведения этих работ без привлечепия агрегатов подъема и спуска колонны труб с пластоиспытателем. Такую глубокую депрессию устройством можно проводить многократно. Аналогичным образом устройстве можно использовать для освоения новых скважин, закопченных бурением. После цементпроваиия обсадной колонны и вскрытия продуктивного пласта устройство устанавливают в стволе скважины выше зоны перфорации. Осушают ствол скважины от промывочной жидкости и далее проводят работы по созданию глубокой многократной депрессии на иласт с последующей кислотной обработкой скважины. После освоения скважины устройство оставляют в ее стволе для отделения продуктивного пласта от ствола в случае проведения ремонтных работ в скважине при се дальнейшей эксплуатации. Устройство обеспечивает надежную работу без подъема его из скважины в течение 4-5 лет эксплуатацпи. В течение всего этого срока работы при перекрытии ствола скважины и при пуске скважины ii работу проникновени, рабочего агента в продуктивный пласт незначительны, они не приводят к снижению дебита скважины, а при установке подпружиненного клапана со стороны затрубного пространства к дополнительному радпальнолчу проходному каналу 17 проникповенпе в пласт рабочего агента полностью исключено. Экономический эффект от использоваиия устройства получают за счет сокраш,енпя спуско-иодъемных операций сква : инного оборудования, выполнение которых при исио.тьзовании известного устройства необходимо для подготовки скважины к проведению, например, солянокислотиой обработки п пос.тедуюшего пуска скважины в -жсилуатапию (отпадает необходимость подиимать насосно-комирессориые трубы-ПКТ, срывать пакер, поднимать глубинноо уст)ойство на поверхность, глушить скважлну, задействуя д. того подъемные агрегаты, спускать НЮ дли проведения солянокислотной обрабогки, производить подъем НКТ после обработки, заново спускать глубинное устройство, ставить его на пакер и снова спускать скр.ажинное оборудование для последующей эксплуатации сква/кпны), а также за счет увеличения текущей добычи пластового флюида, например, нефти, которое будет достигнуто благодаря сокращению вре.мспи простоя скважины под указанными вьние дополнител ;ными спуско-подъемпымп операциями скважинного оборудования. Экономия на одну скважину в год JT применения данного устройства составляет не менее 2 тысяч рублей. Формула и 3 о б р е т с и п я Глубинное устройство для перекрытия ствола С:кв:аж1 пы по авт. св. JN 746087, о тл п ч а ю ш, е е с я тем, что, с це.шю обеспечения возможности подачи растворов химическпх реагентов из ствола скважины в зону продуктивного пласта для его обработки при интенсификации добычи пластового флюида без контакта растворов химических реагеитов с внутренними рабочими поверхностями устройства, в верхней части корпуса ниже пакера выполнен дополннтельный радиальный канал. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 746087,кл. Е 21 В 43/00, 1977 (прото