Устройство для кислотного гидроразрыва пласта



Устройство для кислотного гидроразрыва пласта
Устройство для кислотного гидроразрыва пласта

 


Владельцы патента RU 2526058:

Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина (RU)

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для кислотного гидроразрыва пласта в открытых стволах скважин. Устройство содержит корпус с радиальными каналами, в которых закреплены втулки с коническими соплами, установленными с возможностью радиального перемещения и подпружиненными в радиальном направлении, втулку с конической наружной поверхностью, размещенной в полости корпуса и оснащенной центральным отверстием с седлом под бросовый клапан, выполненный в виде шарика. В корпусе разрезной конус расположен под втулкой, при этом конические сопла жестко соединены с разрезным конусом, выполненным в виде секторов, охватывающих внутреннюю поверхность корпуса по периметру. Количество секторов разрезного конуса соответствует количеству конических сопел. Разрезной конус оснащен внутренней конической поверхностью, взаимообращенной к наружной конической поверхности втулки. В корпусе выполнена внутренняя кольцевая проточка, а разрезной конус и конические сопла имеют возможность радиального расширения и размещения разрезного конуса во внутренней кольцевой проточке корпуса при осевом перемещении втулки вниз до внутреннего упора, выполненного на нижнем конце корпуса под действием избыточного давления над клапаном и сообщения надклапанного пространства с коническими соплами. К шарику бросового клапана, пропускающего жидкость снизу вверх, сверху жестко закреплен шток, оснащенный сверху парашютом. Технический результат заключается в повышении эффективности и надежности кислотного гидроразрыва пласта. 2 ил.

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для проведения кислотного гидроразрыва пласта в открытых стволах скважин.

Известно устройство для гидроразрыва пласта (патент ФРГ №2402757, МПК Е21В 43/25, опубл. в 1978 г.), содержащее корпус с радиальными каналами, в которых закреплены втулки с коническим соплом.

Недостатком этого устройства является низкая эффективность, связанная с невозможностью изменения расстояния между торцами сопел и обрабатываемым пластом.

Также известно устройство для гидроразрыва пласта (авторское свидетельство SU №1029673, МПК Е21В 43/263, опубл. 10.05.1999 г.), содержащее корпус с крышкой со штоком и отражатель, образующие камеру сгорания, в которой размещены пороховой заряд с воспламенителем и уплотнительный элемент.

Недостатками этого устройства являются малая надежность в работе и необходимость соблюдения строгих мер безопасности для исключения травматизма обслуживающего персонала.

Также известно устройство для гидроразрыва пластов (патент RU №2412346, МПК Е21В 43/26, опубл. 20.02.2011 г., Бюл. №5), содержащее геофизический кабель, средство транспортировки, соединенное со средством гидроразрыва, при этом средство транспортировки выполнено в виде гидравлического движителя, соединенного общим валом с приводом и высоковольтным генератором, размещенными внутри закрытого герметичного корпуса, установленного, в свою очередь, внутри кожуха с образованием кольцевого зазора, при этом высоковольтный генератор выполнен с пьезоэлектрическими пластинами, а общий вал имеет диски с роликами, последние из которых имеют возможность оказывать давление на пьезоэлектрические пластины при вращении общего вала от привода.

Недостатками этого устройства являются сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей, а также низкая эффективность проведения гидроразрыва пласта вследствие того, что гидроразрыв пласта происходит из-за разряда, вызывающего гидроудар в скважине.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для гидроразрыва пласта (патент RU №2462589, МПК Е21В 43/26, опубл. 27.09.2012 г., Бюл. №27), содержащее корпус с радиальными каналами, в которых закреплены втулки с коническим соплом, при этом оно снабжено размещенной в полости корпуса втулкой с центральным отверстием и конической наружной поверхностью, выполненной с радиальными каналами, совмещенными в рабочем положении с радиальными каналами сопел и подпружиненной в осевом направлении, при этом сопла выполнены с наклонным торцом, контактирующим с конической поверхностью втулки, при этом сопла установлены с возможностью радиального перемещения и подпружинены в радиальном направлении, при этом втулка, размещенная в полости корпуса, выполнена с седлом под бросовый клапан, при этом седло клапана выполнено с наклонными пазами, соединяющими в рабочем положении надклапанную полость с подклапанной полостью.

Недостатками данного устройства являются:

- во-первых, низкая эффективность работы, связанная с тем, что наклонные пазы втулки имеют расчетную пропускную способность, при превышении которой в процессе проведения гидроразрыва пласта возникает «запирание» потока жидкости выше клапана и разобщение радиальных каналов конических сопел и втулки под бросовым клапаном (шаром), что приводит к резкому росту давления в устройстве и, как следствие, невозможности дальнейшего проведения гидроразрыва пласта;

- во-вторых, низкая надежность работы устройства, связанная с высокой вероятностью поломки пружины под втулкой при создании избыточного давления в полости устройства выше клапана;

- в-третьих, невозможность промывки скважины через устройство после проведения кислотного гидроразрыва пласта в открытом стволе скважины;

- в-четвертых, излив жидкости, вытесняемой колонной труб при спуске и подъеме устройства, на устье скважины.

Техническими задачами предложения являются повышение эффективности и надежности работы устройства с возможностью промывки скважины после проведения кислотного гидроразрыва пласта и исключение излива скважинной жидкости на устье скважины.

Поставленные задачи решаются устройством для кислотного гидроразрыва пласта, содержащим корпус с радиальными каналами, в которых закреплены втулки с коническими соплами, установленными с возможностью радиального перемещения и подпружиненными в радиальном направлении, втулку с конической наружной поверхностью, размещенной в полости корпуса и оснащенной центральным отверстием с седлом под бросовый клапан, выполненный в виде шарика.

Новым является то, что в корпусе сверху на втулку установлен разрезной конус, при этом конические сопла жестко соединены с разрезным конусом, выполненным в виде секторов, охватывающих внутреннюю поверхность корпуса по периметру, причем количество секторов разрезного конуса соответствует количеству конических сопел, при этом разрезной конус оснащен внутренней конической поверхностью, взаимообращенной к наружной конической поверхности втулки, причем в корпусе выполнена внутренняя кольцевая проточка, а разрезной конус и конические сопла имеют возможность радиального расширения и размещения разрезного конуса во внутренней кольцевой проточке корпуса при осевом перемещении втулки вниз до внутреннего упора, выполненного на нижнем конце корпуса под действием избыточного давления над клапаном и сообщения надклапанного пространства с коническими соплами, при этом к шарику бросового клапана, пропускающего жидкость снизу вверх, сверху жестко закреплен шток, оснащенный сверху парашютом.

На фиг.1 схематично в продольном разрезе изображено предлагаемое устройство.

На фиг.2 изображено сечение А-А устройства.

Устройство для кислотного гидроразрыва пласта (КГРП) содержит корпус 1 (см. фиг.1) с радиальными каналами 2, в которых закреплены втулки 3 с коническими соплами 4, установленными с возможностью радиального перемещения наружу и подпружиненными посредством пружин 5 в радиальном направлении. Устройство также содержит втулку 6, размещенную в полости корпуса и оснащенную центральным отверстием 7 с седлом 8 под бросовый клапан, выполненный в виде шарика 9.

Конические сопла 4 жестко соединены, например, с помощью резьбового соединения 10 с разрезным конусом 11 (см. фиг.2), выполненным в виде секторов 11', 11″…11n, охватывающих внутреннюю поверхность корпуса 1 по периметру.

Количество секторов 11', 11″…11n разрезного конуса 11 соответствует количеству конических сопел 4. Например, для трех конических сопел 4 выполняют разрезной конус 11, состоящий из трех секторов 11', 11″, 11‴, охватывающих внутреннюю поверхность корпуса 1 по периметру с углом 120° каждый.

Разрезной конус 11 (см. фиг.1) оснащен внутренней конической поверхностью 12, взаимообращенной к наружной конической поверхности 13 втулки 6.

В корпусе 1 выполнена внутренняя кольцевая проточка 14, а разрезной конус 11 и конические сопла 4 имеют возможность радиального расширения с размещением разрезного конуса 11 во внутренней кольцевой проточке 14 корпуса 1 при осевом перемещении втулки 6 вниз до внутреннего упора 15, выполненного на нижнем конце корпуса 1 под действием избыточного давления и сообщения надклапанного пространства 16 с коническими соплами 4. К шарику 9 бросового клапана, пропускающего жидкость снизу вверх, сверху жестко закреплен шток 17, оснащенный сверху парашютом 18. Парашют 18 выполняют из резинового материала, например, толщиной 5 мм и диаметром d на 15-20 мм меньше внутреннего диаметра D корпуса 1.

Устройство для кислотного гидроразрыва пласта работает следующим образом.

Устройство, как показано на фиг.1, на конце колонны труб (на фиг.1 и 2 не показана) спускают в скважину с открытым стволом. В процессе спуска скважинная жидкость снизу вверх через центральное отверстие 7 (см. фиг.1) втулки 6 поступает в колонну труб выше устройства, что исключает ее излив на устье скважины.

После достижения интервала открытого ствола скважины, где необходимо выполнить трещину, сбрасывают в колонну труб бросовый клапан, который садится на седло 8 втулки 6, после чего начинают процесс кислотного гидроразрыва с закачкой жидкости разрыва по колонне труб. В качестве жидкости разрыва применяют 10-15%-ный водный раствор загущенной соляной кислоты по ГОСТ 857-95.

Жидкость разрыва по колонне труб достигает устройства и оказывает давление на втулку 6, так как центральное отверстие 7 втулки 6 перекрыто бросовым клапаном. В результате втулка 6 начинает перемещаться вниз и своей конической поверхностью воздействует на разрезной конус 11, состоящий из трех секторов 11', 11″, 11‴ (см. фиг.2).

Разрезной конус 11, состоящий из трех секторов 11', 11″, 11‴, совместно с коническими соплами 4 перемещается радиально наружу, при этом разрезной конус 11 (секторы 11', 11″, 11‴) движется во внутреннюю кольцевую проточку 14 корпуса 1, а конические сопла 4, сжимая пружины 5, перемещаются радиально и выходят за диаметр корпуса 1.

Жидкость разрыва проходит через конические сопла 4, набирает значительную скорость и оказывает динамическое воздействие на продуктивный пласт (на фиг.1 и 2 не показан), образуя в нем трещины.

В предлагаемом устройстве увеличение или уменьшение объема прокачиваемой жидкости разрыва, т.е. перепад давления на выходе из сопла, не влияет на работоспособность устройства, при этом достаточно создать в устройстве над клапаном избыточное давление, равное 1,5-2,0 МПа, для перемещения втулки вниз и сообщения надклапанного пространства с пластом через конические сопла. Кроме того, конструкция предлагаемого устройства не «запирает» поток жидкости и нет необходимости совмещать радиальные отверстия втулки и конического сопла для работы устройства, как указано в прототипе, поэтому повышается эффективность его работы.

После прекращения подачи жидкости разрыва конические сопла 4 под действием усилия пружин 5 возвращаются в исходное положение.

По окончании КГРП производят обратную промывку скважины, т.е. закачивают промывочную жидкость в заколонное пространство скважины с выносом продуктов реакции через устройства снизу вверх и по колонне труб на устье скважины, при этом жидкость с продуктами реакции попадает в устройство и перетекает из подклапанного пространства 19 в надклапанное 16 пространство, при этом бросовый клапан благодаря парашюту 18 вымывается потоком жидкости снизу вверх из устройства по колонне труб на устье скважины (на фиг.1 и 2 не показано), а жидкость с продуктами реакции через центральное отверстие 7 (см. фиг.1) втулки 6 поднимается наверх по колонне труб и на устье скважины попадает в желобную емкость (на фиг.1 и 2 не показана).

После обратной промывки устройство может быть переведено в другой интервал открытого ствола для проведения КГРП в другом интервале скважины или может быть свободно поднято на поверхность. В процессе подъема устройства с колонной труб скважинная жидкость не изливается на устье скважины, так как бросовый клапан вымыт из устройства по колонне труб.

Предлагаемое устройство для кислотного гидроразрыва пласта позволяет повысить эффективность и надежность работы, а также производить промывку скважины после проведения кислотного гидроразрыва пласта и исключает излив скважинной жидкости на устье скважины.

Устройство для кислотного гидроразрыва пласта, содержащее корпус с радиальными каналами, в которых закреплены втулки с коническими соплами, установленными с возможностью радиального перемещения и подпружиненными в радиальном направлении, втулку с конической наружной поверхностью, размещенной в полости корпуса и оснащенной центральным отверстием с седлом под бросовый клапан, выполненный в виде шарика, отличающееся тем, что в корпусе разрезной конус расположен под втулкой, при этом конические сопла жестко соединены с разрезным конусом, выполненным в виде секторов, охватывающих внутреннюю поверхность корпуса по периметру, причем количество секторов разрезного конуса соответствует количеству конических сопел, при этом разрезной конус оснащен внутренней конической поверхностью, взаимообращенной к наружной конической поверхности втулки, причем в корпусе выполнена внутренняя кольцевая проточка, а разрезной конус и конические сопла имеют возможность радиального расширения и размещения разрезного конуса во внутренней кольцевой проточке корпуса при осевом перемещении втулки вниз до внутреннего упора, выполненного на нижнем конце корпуса под действием избыточного давления над клапаном и сообщения надклапанного пространства с коническими соплами, при этом к шарику бросового клапана, пропускающего жидкость снизу вверх, сверху жестко закреплен шток, оснащенный сверху парашютом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при обработке призабойной зоны в горизонтальных стволах скважин, пробуренных в залежи битумов и разрабатываемых термическим методом.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при обработке призабойной зоны скважины. Изобретение обеспечивает повышение эффективности обработки пласта за счет повышения проницаемости пласта перед его обработкой, упрощение способа, снижение стоимости и продолжительности обработки пласта.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к обработке кислотными композициями призабойной зоны нефтедобывающей скважины. Технический результат - повышение проницаемости и продуктивности в среднем на 42% с одновременным упрощением и удешевлением способа обработки.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для освоения газовых и газоконденсатных скважин при вторичном вскрытии продуктивных пластов.
Изобретение относится к нефтяной промышленности. Технический результат - повышение эффективности обработки призабойной зоны пласта.

Изобретение относится к нефтяной промышленности. Технический результат - повышение эффективности обработки пласта за счет предварительной очистки и промывки призабойной зоны скважины углеводородным растворителем с последующей обработкой раствором соляной кислоты в пульсирующем режиме с короткими по времени импульсами с увеличением объема, что при последующей разработке пласта позволит повысить продуктивность пласта, упрощение технологического процесса, снижение стоимости и продолжительности обработки пласта.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при осуществлении гидравлического разрыва пласта преимущественно в карбонатных пластах.

Изобретение относится к добыче углеводородов или воды из скважин. Технический результат - эффективная одностадийная обработка с ликвидацией углеводородных, эмульсионных или водяных барьеров и растворением кислоторастворимых материалов с контролируемой скоростью.

Изобретение относится к нефтяной промышленности. Технический результат - повышение эффективности обработки призабойной зоны пласта за счет повышения проницаемости призабойной зоны пласта с одновременным упрощением технологического процесса, снижением стоимости и продолжительности обработки пласта.

Изобретение относится к нефтяной промышленности. Технический результат - повышение эффективности обработки призабойной зоны пласта за счет повышения проницаемости призабойной зоны пласта с одновременным упрощением технологического процесса и снижением стоимости и продолжительности обработки пласта.

Группа изобретений относится к добыче углеводородов в подземных пластах и, более конкретно, к механизму для активирования множества скважинных устройств в случае, когда необходимо создать множество зон добычи.

Группа изобретений относится к области обработки нефтяных и газовых скважин для повышения добычи и коэффициента извлечения углеводородов из подземных пластов. Более конкретно, настоящее изобретение направлено на создание системы и вариантов способа удаления текучих сред из нефтяных и/или газовых скважин.

Изобретение относится к области добычи углеводородов и может быть применено при закачке рабочего агента или добычи пластового флюида. Гидравлический регулятор состоит из корпуса, по меньшей мере, одного перепускного и, по меньшей мере, одного впускного отверстий, внутри корпуса расположены устройство с камерой переменного или заданного объема, регулирующий элемент, соединенный с устройством с камерой переменного или заданного объема, полого элемента, выполненного с корпусом монолитно или раздельно, разделительного элемента, расположенного в корпусе и выполненного с возможностью герметичного разделения перепускного или перепускных отверстий от впускного или впускных отверстий, с образованием в корпусе внутренней камеры или внутренней и перепускной камер.

Устройство для замены жидкости и испытания на герметичность в трубопроводе с недоступной конечной точкой, установленное в недоступном конце трубопровода со стороны, находящейся под давлением, представляющее собой двухкомпонентный циркуляционный клапан, содержащий первый клапанный узел (4), содержащий уплотнительный элемент (1), который может закрывать и открывать клапан в зависимости от динамического давления протекающей через него текучей среды, и второй клапанный узел (6) для долговременного перекрытия текучей среды по окончании испытаний на герметичность.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена в скважинных клапанных системах. Скважинная система включает в себя насосно-компрессорную трубу, проходящую в изолированную зону скважины, и множество модулей штуцеров, расположенных в изолированной зоне, для управления перемещением текучей среды между проходным каналом насосно-компрессорной трубы и зоной.

Изобретение относится к клапанам, используемым, например, при одновременно-раздельной эксплуатации многопластовой скважины. Клапан включает в себя верхний, средний и нижний корпуса.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для обеспечения гидравлической связи межтрубного пространства с внутритрубным при проведении технологических операций.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть применено при одновременно-раздельной эксплуатации скважин, оборудованных электроцентробежными или штанговыми насосами.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для добычи углеводородов. Установка состоит из НКТ, одного или нескольких перепускных отверстий, выполненных в НКТ, канала или каналов высокого давления с напорным устройством высокого давления, одного или нескольких запорно-перепускных устройств, включающих в себя камеру заданного давления и запорное устройство, представляющее собой затвор или затвор и корпус, зафиксированный на НКТ с возможностью гидравлического сообщения внутритрубного пространства с затрубным пространством.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для добычи пластового флюида электроприводным насосом. Двухпакерная насосная установка включает колонну труб меньшего диаметра, размещенную концентрично или эксцентрично в колонне труб большего диаметра. Колонна труб большего диаметра оснащена нижним и верхним пакерами с кабельным вводом, размещенными над электроприводным насосом и обратным клапаном. Под нижним и над верхним пакерами установлены соответственно нижняя муфта перекрестного течения, нижний сбивной клапан и верхняя муфта перекрестного течения и верхний сбивной клапан. Вдоль всего оборудования и через пакеры может быть проложен контролирующий кабель, например, оптоволоконный. Между нижним и верхним пакерами установлены циркуляционный и уравнительный клапана. Двухпакерная насосная установка выше сбивного клапана оснащена разъединителем, над которым установлен гидравлический якорь. Технический результат заключается в повышении эффективности работы установки и повышении надежности циркуляционного клапана. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх