Многопозиционный инструмент для разрыва пласта без проведения дополнительных спуско-подъемных операций
Группа изобретений относится к инструментам для разрыва пласта для применения в нефтяных и газовых скважинах. Инструмент для разрыва пласта имеет положение спуска и два рабочих положения. В сквозном канале инструмента для разрыва пласта расположена муфта, имеющая проход с возможностью его совмещения с первым проходом в корпусе инструмента, а именно в первом рабочем положении, при выполнении операций разрыва пласта. В корпусе имеется второй проход с ограничением сечения, расположенный в корпусе и закрытый муфтой при выполнении операций разрыва пласта. После завершения операций разрыва пласта муфта перемещается с помощью возвратного механизма инструмента для разрыва пласта из первого рабочего положения во второе рабочее положение для осуществления операций по добыче. В этом втором рабочем положении первый проход закрыт, и проход муфты совмещен со вторым проходом. Перемещение муфты из первого рабочего положения во второе рабочее положение осуществляется без необходимости проведения дополнительных спуско-подъемных операций в скважине с использованием каких-либо других инструментов и приборов. Техническим результатом является снижение трудоемкости работ по разрыву пласта. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к инструментам для разрыва пласта для применения в нефтяных и газовых скважинах, а именно к инструментам разрыва пласта, снабженным муфтой, которая может быть перемещена из первого рабочего положения во второе рабочее положение, так что инструмент может обеспечивать выполнение операций разрыва пласта в первом рабочем положении, после чего инструмент можно переместить во второе рабочее положение для добычи флюидов из скважины.
Уровень техники
Системы или инструменты для разрыва пласта используются в нефтяных и газовых скважинах для заканчивания и повышения дебита скважин. В скважинах с отклонением по вертикали, в особенности в скважинах, имеющих большую длину, в прямолинейную или горизонтальную оконечную часть скважины обычно вводятся текучие среды (далее - "жидкости") для разрыва для осуществления разрыва пласта продуктивной зоны, в результате которого в ней создаются трещины и поры. Например, в методе гидравлического разрыва пласта используется гидравлическое давление, создаваемое жидкостью для разрыва пласта, для создания разрывов и трещин в подземном пласте.
В дополнение к растрескиванию пласта в зону разрыва может закачиваться проппант, проницаемость которого выше проницаемости породы пласта, для поддержания в открытом состоянии трещин, созданных на первом этапе разрыва пласта. Для целей настоящего описания проппант входит в определение "жидкостей (текучих сред) для разрыва пласта" и составляет часть операций по разрыву пласта. Когда производительности насосов и давления снижаются, трещины не могут полностью смыкаться или закрываться, поскольку они удерживаются в открытом состоянии частицами проппанта, имеющего высокую проницаемость.
Расклиненные трещины обеспечивают проходы с высокой степенью проницаемости, соединяющие эксплуатационную скважину с большей площадью пласта для интенсификации добычи углеводородов.
Один из результатов разрыва пласта заключается в том, что возвратные флюиды, а именно нефть, газ, вода, которые должны откачиваться из скважины, смешиваются с песком и другим обломочным материалом, высвобождающимся из пласта. Поэтому после выполнения разрыва пласта в скважине выполняются действия по изменению ориентации скважинного инструмента, такого как инструмент для разрыва пласта, таким образом, чтобы возвратные флюиды проходили через фильтр или другое устройство для фильтрации песка и обломочного материала. Такие действия обычно включают сброс в скважину шара или другого запорного элемента для изоляции части скважины или для приведения в действие инструмента для разрыва пласта, в результате чего срабатывает исполнительный механизм, открывающий проход для потока флюидов через фильтр и закрывающий проход для потока флюида, через который жидкость для разрыва пласта подавалась ранее в скважину или в пласт.
Краткое изложение сущности изобретения
После установки в скважине предлагаемых в настоящем изобретении инструментов для разрыва пласта в положении спуска (нерабочее положение) и после перевода их в первое рабочее положение, они могут переводиться во второе рабочее положение без необходимости выполнения спуско-подъемных операций в скважине для перевода инструментов из первого рабочего положения во второе рабочее положение. Термин "рабочее положение" означает, что инструмент для разрыва пласта установлен таким образом, что он может выполнять в скважине операции заканчивания скважины, добычи флюидов или другие операции. Иначе говоря, термин "рабочее положение" означает, что инструмент для разрыва пласта установлен в скважине таким образом, что он может выполнять функции, для которых он предназначен.
Инструменты для разрыва пласта имеют корпус со сквозным каналом, сформированным внутренней поверхностью стенки. Корпус имеет ряд проходов, например два прохода, один из которых может содержать элемент, регулирующий поток флюидов, такой как фильтр, используемый для предотвращения попадания через проход обломочного материала в инструмент для разрыва пласта или в регулятор интенсивности потока флюидов. Этот проход с "регулированием потока флюидов" расположен над другим проходом, в котором регулятор потока не используется.
В корпусе установлена муфта с возможностью ее скольжения по внутренней поверхности стенки, причем муфта содержит приводной механизм и проход в боковой стенке. Муфта, до ее приведения в действие, удерживается в положении спуска фиксатором, в качестве которого может использоваться, например, срезной винт или фланец, функционально связанный с внутренним диаметром инструмента для разрыва пласта. Когда инструмент для разрыва пласта находится в положении спуска, оба прохода в корпусе закрыты.
После того как инструмент для разрыва пласта установлен в скважине в нужном месте, приводное устройство, например сферическое гнездо с шаром, может быть приведено в действие для преодоления удерживающей силы фиксатора и для освобождения муфты для перемещения ее в первое рабочее положение, в котором проход муфты совмещается с первым проходом в корпусе инструмента для разрыва пласта. При этом второй проход в корпусе остается закрытым. Этот первый проход в корпусе не содержит ограничителя потока, так что жидкость для разрыва пласта может нагнетаться через первый проход в скважину или в пласт без всяких препятствий для потока. В результате совмещения первого прохода с проходом в муфте жидкость для разрыва пласта может проходить из сквозного канала инструмента для разрыва пласта в скважину для осуществления разрыва пласта.
После осуществления разрыва пласта давление жидкости для разрыва понижается. В результате возвратный элемент, такой как пружина, толкает муфту из первого рабочего положения во второе рабочее положение, так что проход муфты будет теперь совмещен со вторым проходом в корпусе. При этом первый проход в корпусе теперь будет закрыт. Как уже указывалось, этот второй проход в корпусе может содержать регулятор потока флюидов. В результате совмещения прохода муфты с этим вторым проходом возвратные флюиды из скважины или из пласта смогут проходить в сквозной канал корпуса и оттуда подниматься на поверхность. При этом по меньшей мере часть обломочного материала в возвратных флюидах будет задержана фильтром и не попадет в сквозной канал корпуса и/или в регулятор интенсивности потока флюидов.
В одном из вариантов осуществления изобретения предлагается инструмент для разрыва пласта, который может находиться в положении спуска, в первом рабочем положении и во втором рабочем положении. Инструмент для разрыва пласта содержит: корпус с внутренней поверхностью стенки, формирующей сквозной канал, с первым проходом и вторым проходом, расположенным над первым проходом; муфту, установленную в корпусе с возможностью скольжения по внутренней поверхности стенки корпуса, причем муфта имеет проход и приводной механизм для перемещения муфты из положения спуска в первое рабочее положение, и возвратный механизм, установленный в корпусе с возможностью скольжения по внутренней поверхности стенки и функционально связанный с муфтой, причем возвратный механизм имеет смещающий элемент, который аккумулирует энергию (заряжен), когда инструмент разрыва пласта находится в первом рабочем положении, и смещающий элемент не заряжен, когда инструмент разрыва пласта находится во втором рабочем положении; причем муфта закрывает первый и второй проходы в корпусе, когда инструмент для разрыва пласта находится в положении спуска; когда же инструмент для разрыва пласта находится в первом рабочем положении, то проход муфты совмещается с первым проходом в корпусе и второй проход при этом закрыт муфтой; и когда инструмент для разрыва пласта находится во втором рабочем положении, то проход муфты совмещается со вторым проходом в корпусе и первый проход при этом закрыт муфтой.
Еще одна особенность инструмента для разрыва пласта заключается в том, что приводной механизм может содержать гнездо, расположенное в сквозном канале муфты с возможностью приведения его в действие запорным элементом, так что муфта может быть перемещена из положения спуска в первое рабочее положение давлением жидкости, прижимающим запорный элемент в гнезде. Еще одна особенность инструмента для разрыва пласта заключается в том, что гнездо может быть сферическим гнездом и запорный элемент может быть шаром. Дополнительно внутренняя поверхность стенки может быть снабжена уступом, функционально связанным со смещающим элементом, и уступом-ограничителем, функционально связанным с возвратным механизмом. Возвратный механизм может включать возвратную муфту, имеющую головку, шток и сквозной канал, проходящий через муфту в продольном направлении. Еще одна особенность инструмента для разрыва пласта заключается в том, что головка, шток, внутренняя поверхность стенки и уступ могут формировать камеру, в которой расположен смещающий элемент. Смещающий элемент может представлять собой цилиндрическую пружину. Муфта может содержать освобождаемый фиксатор для удерживания муфты в положении спуска. А освобождаемый фиксатор может содержать фланец, расположенный на муфте и функционально связанный с углублением, расположенным по внутренней поверхности стенки корпуса. Еще одна особенность инструмента для разрыва пласта заключается в том, что возвратный механизм может быть расположен ниже муфты и содержит поверхность, взаимодействующую с муфтой в первом и втором рабочих положениях.
В другом варианте осуществления изобретения предлагается инструмент для разрыва пласта, который может находиться в положении спуска, в первом рабочем положении и во втором рабочем положении и который содержит: корпус, имеющий внутреннюю поверхность стенки, сквозной канал, формируемый внутренней поверхностью стенки, внешнюю поверхность стенки, первый проход и второй проход, которые соединяются со сквозным каналом через внутреннюю и внешнюю поверхности стенки, обеспечивая возможность прохождения флюидов в сквозной канал, причем первый проход расположен ниже второго прохода, в котором расположен фильтр; муфту, установленную в корпусе с возможностью скольжения по внутренней поверхности стенки корпуса, причем муфта имеет проход и гнездо, расположенное в сквозном канале муфты и имеющее поверхность взаимодействия с запорным элементом для ограничения потока жидкости через сквозной канал муфты, так что муфта может быть перемещена из положения спуска в первое рабочее положение давлением жидкости, прижимающим запорный элемент в гнезде; и возвратный механизм, установленный в корпусе с возможностью скольжения по внутренней поверхности стенки и функционально связанный с муфтой, причем возвратный механизм имеет смещающий элемент, который аккумулирует энергию (заряжается) при перемещении муфты из положения спуска в первое рабочее положение; причем проход муфты закрывает первый и второй проходы в корпусе, когда инструмент для разрыва пласта находится в положении спуска; когда же инструмент для разрыва пласта находится в первом рабочем положении, то проход муфты совмещается с первым проходом в корпусе, и второй проход при этом закрыт муфтой; и когда инструмент для разрыва пласта находится во втором рабочем положении, то проход муфты совмещается со вторым проходом в корпусе, а первый проход при этом закрыт муфтой.
Еще одна особенность инструмента для разрыва пласта заключается в том, что возвратный механизм может быть расположен ниже муфты и содержит поверхность, взаимодействующую с муфтой в первом и втором рабочих положениях. Внутренняя поверхность стенки может быть снабжена уступом, функционально связанным со смещающим элементом, и уступом-ограничителем, функционально связанным с возвратным механизмом, который содержит возвратную муфту, имеющую головку, шток и сквозной канал, проходящий в муфте в продольном направлении. Головка, шток, внутренняя поверхность стенки и уступ могут формировать камеру, в которой расположен смещающий элемент. В предпочтительном варианте осуществления смещающий элемент является упругим элементом, в частности, цилиндрической пружиной.
Еще в одном варианте осуществления изобретения предлагается способ осуществления разрыва пласта и добычи флюидов из скважины. Предлагаемый в изобретении способ включает: а) установку в колонне труб инструмента для разрыва пласта, содержащего корпус, имеющий сквозной канал, формируемый внутренней поверхностью стенки, внешнюю поверхность стенки, первый проход и второй проход, которые соединяются со сквозным проходом через внутреннюю и внешнюю поверхности стенки, обеспечивая возможность прохождения флюидов в сквозной канал, причем первый проход расположен ниже второго прохода; муфту, установленную в корпусе с возможностью скольжения по внутренней поверхности стенки корпуса, причем муфта имеет проход, и муфта может находиться в положении спуска, в первом рабочем положении и во втором рабочем положении, и проход муфты совмещается с первым проходом в первом рабочем положении и со вторым проходом во втором рабочем положении; и возвратный механизм, функционально связанный с муфтой и установленный в корпусе с возможностью скольжения по внутренней поверхности стенки корпуса; б) опускание колонны труб в скважину; в) перемещение муфты из положения спуска в первое рабочее положение, в результате чего заряжается возвратный механизм; г) осуществление разрыва пласта в первом рабочем положении путем нагнетания жидкости для разрыва пласта через сквозной канал, через проход муфты, через первый проход и в скважину; д) уменьшение потока жидкости для разрыва пласта через сквозной канал, через проход муфты и через первый проход; е) перемещение муфты из первого рабочего положения во второе рабочее положение путем высвобождения энергии, аккумулированной в возвратном механизме для перемещения муфты из первого рабочего положения во второе рабочее положение; и ж) добычу флюидов из скважины, причем флюиды проходят из скважины через второй проход, через проход муфты и в сквозной канал корпуса.
В частных вариантах осуществления муфта может быть перемещена из положения спуска в первое рабочее положение путем установки запорного элемента в гнездо, расположенное внутри сквозного канала муфты, так что над запорным элементом возрастает давление жидкости, толкающее муфту для перемещения из положения спуска в первое рабочее положение. Возвратный механизм может быть заряжен путем сжатия упругого элемента. Возвратный механизм может быть заряжен путем его перемещения из статического положения в заряженное положение путем введения муфты во взаимодействие с возвратным механизмом и толкания возвратного механизма до упора в уступ, проходящий по внутренней поверхности стенки корпуса.
Краткое описание чертежей
Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - вид сечения одного из вариантов предлагаемого в настоящем изобретении инструмента для разрыва пласта, показанного в положении спуска;
на фиг.2 - частичный вид сечения многопозиционного инструмента для разрыва пласта фиг.1, показанного в первом рабочем положении (разрыв пласта);
на фиг.3 - вид сечения многопозиционного инструмента для разрыва пласта фиг.1, показанного во втором рабочем положении (добыча).
В то время как настоящее изобретение описывается на примерах предпочтительных вариантов, необходимо понимать, что объем изобретения никоим образом не ограничивается этими вариантами. Напротив, охватываются все альтернативные варианты, их модификации и эквиваленты, которые могут быть предложены в рамках сущности и объема изобретения, как это определяется прилагаемой формулой.
Осуществление изобретения
На фиг.1-3 представлен вид инструмента 30 для разрыва пласта, который имеет внешний корпус 32 с внутренней поверхностью 34 стенки, внешней поверхностью 36 стенки, сквозной канал 38, первый проход 40 для осуществления разрыва пласта и второй проход 42 для осуществления добычи. Второй проход 42 может содержать элемент регулирования потока флюида или такое устройство, как фильтр 43, который пропускает поток жидкостей через второй проход 42, но препятствует прохождению через второй проход 42 частиц определенного размера. Второй проход 42 может также содержать второй элемент регулирования потока флюида, такой как, например, регулятор сечения прохода (не показан), который может регулировать падение давления на втором проходе 42 и интенсивность проходящего через него потока. В одном из вариантов осуществления изобретения второй проход 42 содержит фильтр 43 и регулятор потока.
Муфта 50 прилегает к внутренней поверхности 34 стенки с возможностью скольжения по ней. В муфте 50 имеется сквозной канал 52 и фиксатор 53, который показан на фиг.1 - 3 как фланец 55, входящий в углубление 35 на внутренней поверхности 34 стенки. Муфта 50 также содержит проход 54 и приводной механизм для перемещения муфты 50 из положения спуска (фиг.1) в первое рабочее положение (фиг.2). Может использоваться любой приводной механизм, известный специалистам в данной области техники. Как показано на фиг.1-3, в качестве приводного механизма используется сферическое гнездо 60, в которое садится запорный элемент, такой как шар 62. Хотя на фиг.1-3 показано сферическое гнездо 60 и шар 62, необходимо понимать, что эти элементы необязательно должны иметь шаровую форму. Действительно, гнездо может иметь любую другую желательную или необходимую форму для посадки в него запорного элемента, имеющего соответствующую форму для сопряжения с гнездом.
Муфта 50 содержит динамические уплотнения 56 (указаны только на фиг.1), способствующие скольжению муфты 50 по внутренней поверхности 34 стенки и снижающие вероятность утечек между внутренней поверхностью 34 стенки и внешней поверхностью стенки муфты 50.
Кроме того, по внутренней поверхности 34 стенки расположен возвратный механизм 70. Возвратный механизм 70 содержит возвратную муфту 71 со сквозным каналом 73 и смещающий элемент 74. Хотя на фиг.1-3 смещающий элемент 74 показан в форме упругого элемента, такого как пружина, необходимо понимать, что в качестве смещающего элемента может использоваться и другой упругий элемент, который может аккумулировать энергию (заряжаться), чтобы затем этот элемент толкал вверх или против потока флюида муфту 50, когда она находится в первом рабочем положении (фиг.2). Подходящими упругими элементами для использования в качестве смещающего элемента 74 являются, например, тарельчатые пружины, капиллярные пружины и деформируемые эластомеры и полимеры.
Возвратная муфта 71 прилегает к внутренней поверхности 34 стенки с возможностью скольжения по ней. Как показано на фиг.1-3, внутренняя поверхность 34 стенки содержит уступы 33 и 35, а возвратная пружина 71 содержит головку 75 и шток 76. Возвратная муфта 71 снабжена динамическими уплотнениями 77 (указаны только на фиг.1), способствующими скольжению возвратной муфты 71 по внутренней поверхности 34 стенки и снижающими вероятность утечек между внутренней поверхностью 34 стенки и внешней поверхностью стенки возвратной муфты 71.
Головка 75 и уступ 33 формируют камеру 37, в которой располагается смещающий элемент 74. Выступ 35 является упором-ограничителем, ограничивающим ход возвратной муфты 71 при ее скольжении по внутренней поверхности 34 стенки.
Смещающий элемент 74 располагается в камере 37 и опирается на уступ 33, так что смещающий элемент 74 может толкать вверх головку 75 и, соответственно, возвратную муфту 71.
Как показано на фиг.2, шар 62 входит в сферическое гнездо 60 для ограничения потока флюида в сквозном канале 52. Давление, создаваемое жидкостью для разрыва пласта (не показана), прокачиваемой вниз по сквозному каналу 38, действует на шар 62, освобождая фиксатор 53 из углубления во внутренней поверхности 34 стенки, так что муфта 50 под действием давления движется вниз и упирается в возвратный механизм 70. После этого продвижение муфты 50 вниз под действием давления продолжается, в результате чего смещающий элемент 74 будет аккумулировать энергию (заряжаться), пока возвратная муфта 71 не упрется в уступ 35. В этом положении проход 54 муфты совмещен с первым проходом 40 корпуса 32, и, таким образом, инструмент 30 для разрыва пласта установлен в первое рабочее положение (см. фиг.2). Соответственно, жидкость для разрыва пласта может накачиваться из сквозного канала 38, через проход 54 муфты и через первый проход 40 в скважину или в породу пласта для осуществления его разрыва.
Как показано на фиг.3, после подачи достаточного количества жидкости для разрыва пласта в скважину или в необсаженный ствол, шар 62 удаляют из сферического гнезда с использованием любого способа, известного специалистам в данной области техники. Например, шар 62 может быть извлечен из сферического гнезда 60 путем повышения давления жидкости для разрыва пласта, прокачиваемой вниз по сквозному каналу 38, пока шар 62 не будет продавлен сквозь гнездо 60, так что шар сможет упасть на дно скважины. В альтернативном варианте шар 62 может быть извлечен из сферического гнезда 60 путем снижения давления жидкости для разрыва пласта, прокачиваемой по сквозному каналу 38, так что шар может всплыть по скважине на поверхность.
Снижение давления жидкости для разрыва пласта, либо после продавливания шара 62 через сферическое гнездо 60, либо для того, чтобы шар 62 мог всплыть на поверхность, позволяет смещающему элементу 74 преодолеть действующее вниз давление жидкости, которая прокачивается или прокачивалась по сквозному каналу 38. После того как действующая вверх сила смещающего элемента 74 преодолеет действующее вниз давление жидкости, которая прокачивается или прокачивалась по сквозному каналу 38, обратный механизм 70 начинает двигаться вверх и, соответственно, толкает вверх муфту 50 из первого рабочего положения (фиг.2) во второе рабочее положение (фиг.3). В этом положении проход 54 муфты совмещен со вторым проходом 42 корпуса 32, и, таким образом, инструмент 30 разрыва пласта установлен во второе рабочее положение (фиг.3). Соответственно, добываемые флюиды, такие как нефть, газ и вода, могут выходить из скважины или из пласта в сквозной канал 38, так что они могут собираться на поверхности.
При работе инструмент 30 для разрыва пласта размещен в лифтовой или в обсадной колонне труб с помощью фиксирующих элементов (не показаны), расположенных на верхнем и нижнем концах корпуса 32. Затем колонна опускается в скважину в нужное положение. На этом подготовительном этапе муфта 50 и, соответственно, инструмент 30 разрыва пласта находятся в положении спуска (фиг.1), так что первый 40 и второй 42 проходы закрыты.
Сквозной канал 52 имеет сужение, и муфта 50 перемещается из первого рабочего положения во второе рабочее положение. В одном из вариантов осуществления изобретения сечение сквозного канала 52 уменьшается в результате сбрасывания запорного элемента, такого как шар 60, в сквозной канал 38 и его посадки в гнездо. Жидкость для разрыва пласта прокачивается вниз по сквозному каналу 38 для освобождения муфты 50 и проталкивания ее вниз. Муфта 50 упирается в возвратный механизм 70 и толкает его вниз, пока он не упрется в ограничитель, расположенный на внутренней поверхности 34 стенки, например, в упор-ограничитель 35. В результате, возвратный механизм аккумулирует энергию (заряжается).
Когда возвратный механизм 70 заряжен, муфта 50 и, соответственно, инструмент 30 для разрыва пласта находятся в первом рабочем положении (фиг.2), так что проход 54 муфты совмещен с первым проходом 40 корпуса 32. Поэтому жидкость для разрыва пласта может проходить из сквозного канала 38 в скважину или в пласт для его разрыва. После определенного времени, необходимого для осуществления разрыва пласта для интенсификации добычи углеводородов из скважины, прокачивание жидкости для разрыва пласта вниз по сквозному каналу 38 прекращается. В одном из вариантов осуществления изобретения сквозной канал 52 полностью открыт, то есть сечение в нем больше не ограничивается, до его перемещения из первого рабочего положения (фиг.2) во второе рабочее положение (фиг.3) или в процессе такого перемещения. При снижении давления жидкости для разрыва пласта, в результате которого муфта 50 упирается в возвратный механизм 70, заряженный возвратный механизм 70 будет двигать муфту 50 вверх из первого рабочего положения (фиг.2) во второе рабочее положение (фиг.3). В результате проход 54 муфты будет выровнен со вторым проходом 42 в корпусе 32, а первый проход 40 будет закрыт.
Когда муфта 50 находится во втором рабочем положении (фиг.3), добываемые флюиды могут проходить из скважины или из пласта через второй проход 42 в сквозной канал 38 и далее подниматься по скважине на поверхность.
Как это будет понятно специалистам в данной области техники, перемещение инструмента 30 для разрыва пласта из первого рабочего положения (фиг.2) во второе рабочее положение (фиг.3) не потребовало проведения дополнительных спуско-подъемных операций с использованием других инструментов или приборов. Все, что потребовалось для такого перемещения, - это снижение давления жидкости для разрыва пласта, которое прижимает муфту 50 к возвратному механизму 70, либо для обеспечения устранения сужения сквозного канала 52 и перемещения муфты 50 из первого рабочего положения (фиг.2) во второе рабочее положение (фиг.3), либо для облегчения перемещения муфты 50 из первого рабочего положения (фиг.2) во второе рабочее положение (фиг.3), после того как сужение сквозного канала 52 будет устранено другим способом, не требующим проведения дополнительных операций с использованием других инструментов или приборов, например путем продавливания шара 62 сквозь сферическое гнездо 60. В другом варианте осуществления изобретения для проведения операции разрыва пласта, то есть когда инструмент 30 для разрыва пласта находится в первом рабочем положении, ограничение сечения сквозного канала 52 не требуется. В другом варианте ограничение сечения сквозного канала 52 может сохраняться при проведении операции разрыва пласта, когда инструмент 30 разрыва пласта находится во втором рабочем положении.
В рассмотренных вариантах со ссылками на фиг.1-3 направление вверх, к поверхности (не показана), - это направление к верхней части фиг.1-3 и направление к дну скважины (противоположно направлению к поверхности) - это направление к нижней части фиг.1-3. Иными словами, термины "вверх" и "вниз" используются в отношении фиг.1-3 для указания направления по вертикали на этих фигурах. Однако необходимо понимать, что инструмент 30 для разрыва пласта может быть расположен в горизонтальной или иным образом наклоненной скважине, так что выражения "вверх" и "вниз" уже не будут означать вертикальное направление.
Необходимо понимать, что изобретение не ограничивается указанными в описании деталями конструкции и работы устройства, а также указанными материалами или конкретными описанными вариантами осуществления изобретения, а также их модификациями и эквивалентами, которые очевидны специалистам в данной области техники. Например, возвратный механизм может содержать тарельчатую пружину или же деформируемый эластомер, или прорезиненный элемент. Более того, в качестве возвратного механизма может использоваться исполнительное устройство, приводимое в действие гидравлическим давлением, гидростатическим давлением или электроэнергией, например, из аккумуляторов с электрическими таймерами. Кроме того, исполнительное устройство, обеспечивающее перемещение муфты из первого рабочего положения во второе рабочее положение, может быть поршнем, который перемещается под действием гидростатического или другого давления. Поэтому изобретение ограничивается только объемом прилагаемой формулы.
1. Инструмент для разрыва пласта, имеющий положение спуска, первое рабочее положение и второе рабочее положение и содержащий: корпус, имеющий внутреннюю поверхность стенки, формирующую этот канал, первый проход и второй проход, расположенный над первым проходом; муфту, установленную с возможностью скольжения по внутренней поверхности стенки корпуса и имеющую проход и приводной механизм для перемещения муфты из положения спуска в первое рабочее положение; и возвратный механизм, установленный с возможностью скольжения по внутренней поверхности стенки и функционально связанный с муфтой, причем возвратный механизм имеет смещающий элемент, который заряжен энергией при первом рабочем положении и разряжен при втором рабочем положении; причем в положении спуска проход муфты закрывает первый и второй проходы в корпусе, в первом рабочем положении проход муфты совмещается с первым проходом в корпусе, а второй проход при этом закрыт муфтой, и во втором рабочем положении проход муфты совмещается со вторым проходом в корпусе, а первый проход при этом закрыт муфтой.
2. Инструмент по п.1, в котором приводной механизм содержит гнездо, расположенное в канале муфты с возможностью приведения в действие запорным элементом, так что муфта может быть перемещена из положения спуска в первое рабочее положение давлением текучей среды, прижимающим запорный элемент в гнезде.
3. Инструмент по п.1, в котором гнездо представляет собой сферическое гнездо, а в качестве запорного элемента используется шар.
4. Инструмент по п.1, в котором внутренняя поверхность стенки снабжена уступом, функционально связанным с смещающим элементом, и уступом-ограничителем, функционально связанным с возвратным механизмом.
5. Инструмент по п.4, в котором возвратный механизм содержит возвратную муфту, имеющую головку, шток и канал, проходящий через нее в продольном направлении.
6. Инструмент по п.5, в котором головка, шток, внутренняя поверхность стенки и уступ формируют камеру, где расположен смещающий элемент.
7. Инструмент по п.6, в котором смещающий элемент представляет собой цилиндрическую пружину.
8. Инструмент по п.1, в котором муфта содержит освобождаемый фиксатор для удерживания муфты в положении спуска.
9. Инструмент по п.7, в котором освобождаемый фиксатор содержит фланец, расположенный на муфте и функционально связанный с углублением, расположенным вдоль внутренней поверхности стенки корпуса.
10. Инструмент по п.1, в котором возвратный механизм расположен ниже муфты и содержит поверхность, взаимодействующую с муфтой в первом и втором рабочих положениях.
11. Инструмент для разрыва пласта, имеющий положение спуска, первое рабочее положение и второе рабочее положение и содержащий: корпус, имеющий канал, внутреннюю поверхность стенки, формирующую этот канал, внешнюю поверхность стенки, первый проход и второй проход, каждый из которых обеспечивает сообщение по текучей среде с каналом через внутреннюю и внешнюю поверхности стенки, причем первый проход расположен ниже второго прохода, который имеет размещенный в нем фильтр; муфту, установленную с возможностью скольжения по внутренней поверхности стенки корпуса и имеющую проход и гнездо, расположенное в канале муфты и имеющее поверхность взаимодействия с запорным элементом для ограничения потока текучей среды через канал муфты, так что муфта может быть перемещена из положения спуска в первое рабочее положение давлением текучей среды, прижимающим запорный элемент в гнезде; и возвратный механизм, установленный с возможностью скольжения по внутренней поверхности стенки, функционально связанный с муфтой и имеющий смещающий элемент, который заряжается энергией при перемещении муфты из положения спуска в первое рабочее положение; причем в положении спуска проход муфты закрывает первый и второй проходы в корпусе, в первом рабочем положении проход муфты совмещается с первым проходом в корпусе, а второй проход при этом закрыт муфтой, и во втором рабочем положении проход муфты совмещается со вторым проходом в корпусе, а первый проход при этом закрыт муфтой.
12. Инструмент по п.11, в котором возвратный механизм расположен ниже муфты и содержит поверхность, взаимодействующую с муфтой в первом и втором рабочих положениях.
13. Инструмент по п.11, в котором внутренняя поверхность стенки снабжена уступом, функционально связанным со смещающим элементом, и уступом-ограничителем, функционально связанным с возвратным механизмом, который содержит возвратную муфту, имеющую головку, шток и канал, проходящий через нее в продольном направлении.
14. Инструмент по п.13, в котором головка, шток, внутренняя поверхность стенки и уступ формируют камеру, где расположен смещающий элемент.
15. Инструмент по п.14, в котором смещающий элемент представляет собой упругий элемент.
16. Инструмент по п.15, в котором упругий элемент представляет собой цилиндрическую пружину.
17. Способ осуществления разрыва пласта и добычи флюидов из скважины, в котором: а) размещают в колонне труб инструмент для разрыва пласта, содержащий корпус, имеющий канал, формируемый внутренней поверхностью стенки, внешнюю поверхность стенки, первый проход и второй проход, каждый из которых обеспечивает сообщение по текучей среде с каналом через внутреннюю и внешнюю поверхности стенки, причем первый проход расположен ниже второго прохода, муфту, установленную с возможностью скольжения по внутренней поверхности стенки корпуса и имеющую проход, положение спуска, первое рабочее положение и второе рабочее положение, причем проход муфты совмещается с первым проходом в первом рабочем положении и со вторым проходом во втором рабочем положении, и возвратный механизм, функционально связанный с муфтой и установленный с возможностью скольжения по внутренней поверхности стенки корпуса; б) опускают колонну труб в скважину; в) перемещают муфту из положения спуска в первое рабочее положение, в результате чего заряжается энергией возвратный механизм; г) осуществляют разрыв пласта в первом рабочем положении путем нагнетания текучей среды для разрыва пласта через канал, через проход муфты, через первый проход и в скважину; д) уменьшают поток текучей среды для разрыва пласта через канал, через проход муфты и через первый проход; е) перемещают муфту из первого рабочего положения во второе рабочее положение путем высвобождения энергии, аккумулированной в возвратном механизме для перемещения муфты из первого рабочего положения во второе рабочее положение; и ж) осуществляют добычу флюидов из скважины, которые проходят из нее через второй проход, через проход муфты и в канал корпуса.
18. Способ по п.17, в котором муфту перемещают из положения спуска в первое рабочее положение путем установки запорного элемента в гнездо, расположенное внутри канала муфты, так что над запорным элементом возрастает давление текучей среды, толкающее муфту для перемещения из положения спуска в первое рабочее положение.
19. Способ по п.17, в котором возвратный механизм заряжают энергией путем сжатия упругого элемента.
20. Способ по п.17, в котором возвратный механизм заряжают путем его перемещения из статического положения в заряженное положение путем введения муфты во взаимодействие с возвратным механизмом и толкания возвратного механизма до упора в уступ, проходящий по внутренней поверхности стенки корпуса.
