Глубинное устройство для перекрытия ствола скважины

 

Союз Советских

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Социалистических

Республик (61) 3ополнительное к авт, свид-ву 746087 (22) Заявлено 11.11.79 (21) 2837515 22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритст— (43) Опубликовано 07.11.81. Бюллетень ¹ 41 (45) Дата опубликования описания 07.11.81 (51 ) Ч Кл.-

Е 21 В 43 00

Государственный комитет по делам нзобретеннй н открытий (53) УДК 622,2;6,5 (088.8) (72) Авторы Е. М. Гнеев, Г. В. Сидоренко, А. П. Шарманов, изобретения Ю. С. Голотцапов и В. А. Опалев (71) Заявители Пермский государственный научно-исследовательски(проектный институт нефтяной промышленности и Производственное ордена Трудового Красного

Знамени объединение «Пермьнефть» (54) ГЛУБИННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ПЕРЕКРЫТИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ

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

Наиболее близким техническим решением к изобрстснию является глубинное устройство для перекрытия ствола скважины (1).

Указаннос устройство содержит устанавливаемый на пакере корпус с радиальными каналами, в котором размещены запорный элемент, имеющий с корпусом взапморасположенные проходные радиальные каналы для поступления пластового флюида из продуктивного пласта в ство:I скважины и механизм управзения, управляющий запорным элементоxI при возвратнопоступатсльномдви>кении и выполненный в виде подпружиненного патрубка с пори>нем и обратным клапаном.

Прп добыче пластовый флюид пз 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 ВСPXHOCTH.

Для перекрытия ствола скважины, ко. да необходимо отделить ствол скважины от продуктивного пласта, в стволе скважины создают избыточное давление рабочей среды, и качестве которой может быть использована жидкость нли газ. Под действием избыточного давления раоочсй среды обратный клапан перекрывает подпружиHñHíûé патрубок. затем поршень с патруб15 кoxI, сжимая пружину, перемещаются вдоль своей продольной оси вниз, управляя запорным элементом. После снятия избыточного давления рабочей среды пру>кина возвращает поршень с патрубком в верхнее

20 крайнее рабочее положение. Управление запорным элементом осуществляется путем взаимодействия штифтов, установленных на нижнем конце подпружиненного патрубка, с фигурнынми пазами запорного элемента, который при движении патрубка вниз и обратно вверх поворачивается вокруг своей продольной осп на 90 по отношению к своему первоначальном положени|о. При повороте проходные каналы корпуса разобЗ0 щаются с проходными каналами запорного

878910 элемента, в рсзу.льтате 1сго продуктивный пласт оказывается разобщенным со стволом скважины. lip» последующем создании избыточного давления рабочей среды в стволе скважины и его снятии, т. е. когда подлрухки ненный патрубэк с поршнем делают ход вниз и обратно вверх, запорный элемент поворачивается еще на 90", совместив свои проходные каналы с каналами корпуса для добычи пластового флюида, Недостатком известного устройства является то, что через него вообще нельзя подать раствор химических реагентов из ствола скважины в зону продуктивного пла ста для его обработки.

Цель изобретения — обеспечение возмо кности подачи растворов химических реагентов из ствола скважины в зону продуктивного пласта для его обработки при интенсификации добычи пластового флюида без контакта растворов химических реагентов с внутренними рабочими поверхностями устройства, ". с. расширение функциональных возможностей глуоинного уcTройства при одновременном повышении эксплуатационной надежности его работы.

Цель достигается тем, ITQ и верхней части корпуса ниже паксра выполнен до полнительный радиальный канал. Он может и ср скрываться IloplllHEvl подпр 1 жиненного патрубка при нахождении его в верхнем крайнем рабочем положении. Влагодаря этому создается возможность сообшать ствол скважины с зоной продуктивного пласта при нахождении поршня с подпружиненным патрубком в нижнем положении.

На фиг. 1 изображено устройство с расположением его элементов во время добычи пластового флюида, продольный разрез: на фш.. 2 разрез Л вЂ” Л на фиг. 1; на фиг.

3 — развертка фигурных пазов запорного элемента; на фиг. 4 — устройсгво с расположением его элементов прп подаче растворов мимических реагентов из ствола скважины в зону продуктивного пласта продольный разрез.

l ëóáèííîå устройство для перекрытия ствола скважины 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 пазами в верхней 6 и нижней 7 частях. Проходные каналы 2 и 4 как в корпусе 1, так и в запорном элементе 3, выполнены друг напротив друга (под углом

180 друг к другу). Прорези фигурных пазов как в верхней 6, так и в нихкней 7 частях запорного элемента 3 выполнены с шагом по окружности в 45 . Взаимное расположение фигурных пазов и проходных каналов в корпусе 1 и запорном элементе 3 выполнено взаимносогласовапным. Внутри корпуса 1 размещен также управляющий

55 запорным элементом механизм управления, который выполнен в виде патруока Ь, подпружиненного в осевом направлении прп помощи пружины 9, с поршнем 10 и штифтами 11. Внутри подпружиненного патрубка 8 установлен обратный клапан 12. Г1ри этом подпружиненный патрубок 8 не может поворачиваться вокруг своей продольной оси, что осуществляется, например, с помощью прилива 13, выполненного на клетке 14 обратного клапана 12. Прилив 13 вводится в соответствующий паз, выполненный в корпусе 1 устройства.

Устройство спускают в обсадную колонну 15 скважины и крепят в ней при помощи пакера 16. В качестве пакера может быть использован, например, малогабаритный универсальный Ilalep типа ППГМ-2.

В корпусе 1 устройства выполнен сщс дополнительный радиальный проходной канал 17, который размещен ниже пакера 16 на таком расстоянии, что при нахождении поршня 10 в верхнем крайнем рабочем положении дополнительный радиальный проходной канал 17 оказывается перекрытым поршнем 10.

На фиг. 1 и 4 представлен один пз возможных вариантов выполнения дополнительного радиального проходного канала

17. Со стороны затрубного пространства канал может быть оборудован подпружиненным клапаном, а гакжс устройством для направления движения clp>.II раствора химреагента (последние элемен гы на чертеже не показаны) .

Работает глубинное устройство следующим образом.

Гlрн добыче пластового флюида (см. фиг. 1) последний через радиальные каналы 2 корпуса 1, каналы 4 и осевые каналы

5 запорного органа 3 поступает внутрь подпружиненного патрубка 8 и далее — в скважину II на поверхность. Гlри этом обратный клапан 12 под напором добываемого флюида (при фонтаном и насосном способе добычи) занимает свое верхнее положение.

В случае проведения ремонта наземного или подземного оборудования илп для проведения исследовательских работ в скважине ес ствол перекрывают, т. е. отделяют ствол скважины от продуктивного пласта, чтобы исключить в это время выброс пластового флюида из скважины, который ivloжет произойти под действием пластоной энергии.

Для этого в стволе скважин.1 создают избыточное давление рабочей среды, в ка1естве которой может быть использована жидкость или газ. Под действием избыточного давления раоочей среды обратный клапан 12 перекрывает подпружиненный патрубок 8, сжимая пру кину 9, и перемещается вниз. Штифты ll при этом выходят из фигурных пазов верхней части 6 запорного элемента 3, заходят в соответствующие прорези фигурных пазов нижней ее части 7 и, доходя до упора, поворачивают запориый элсмс!п 3 на 45, в результате чего радиальные каналы 2 корпуса 1 и каналы 4 запорного элечсита 3 перекрываются. После этого давление рабочей среды в стволе скважины снижают, в результате чсго пружина 9 возвращает патрубок 8 с поршнем

10 в верхнее крайнее рабо(ее положение. (1ри ЕзозВращеllilii из нижнсГО НОЛО)1(ениз1 в верхнее штифты 11 выходят из (, игурных пазов нижней части 7 запорного элсмснг»

3 и заходят в соответствующие прорези фиГурных пазов верхней ее часги 6, повора швая заиорный элемент 3 еще на 45 . Та!(Им образом, 13 результате одного дэижс1(ия

íB iðóáê3 8 с поршнем 10 вниз и обратного

1(х возвращения вверх, за пор ный элс м снт 3 поворачивастся иа 90 по отношен!зно к его первоначальному положению, ири этом и тифты 11, находясь в прорезях фигурных пазов верхнеи части 6 запорного элемента

3, прочно удерживают (фе!кс!!ру!От) его в закрь1том llo«IÎ)f(cHI!è. СтВОл ск(заже1ны lз рсзчльт»10 ок»зывастся перекрытым.

Для пуска скважины в работу после исрекрыт!!я сс ствола в стВоле с! Важины вновь создают избьпочнос давление рабочей среды и вновь его снижают, в результатс чего и»трубок 8 с поршнем 10 и штифтах!и 11 движется вниз и обратно вверх, и QT взаимодействия штифтов 11 с фигурными лазами запорного элемента 3, последний поворачивается .на 90, сов:>!С«те1!з радиальные каналы 2 корпуса 1 с каналами 4 запорного элемента 3, чем открывает доступ добываемому флюиду из продуктивного пласта в ствол скважины.

Кроме того, устройство обеспечивает гозможность подачи растворов «имическпх реагентов из ствола скважины в зону продуктивного Ilласта, что в проиессе экси IvBTBf1HH скВажины Вызь!Вается 11еобхьдимостью обработки продуктивного пласта с целью интенсификации добычи пластового флЕоида, обработки призабойной зоны пла ста с целью предотвращения гипсоотложсния и т. п. целей. Так, для задавки раствора кислоты в продуктивный пласт при проведении солянокислотных обработок или для задавки раствора ингибитора солеотложения при обработке призабойной зоны сква)кипы, с целью предотвраще(!ия гипсоотложения, в разобщенный от продукт,!вного пласта ствол скважины закачивают необходимый объем раствора кими (еского рсагснта. Далее в стволе скважины создают избыточнос давление, под действием которого обратный клапан 12 перекрывает подпружиненный патрубок Я и поршень 10 с пат))уоком 8, c)l(H>IBI! Ifp>> жину 9, перемещастся вниз. При достижении нижнего IIOложсния (см. фиг. 4) поршень 10 открывает дополнительный радиальный проходной канал 17, в результате чего ствол скважины сообщается с зоной продуктивного пласта.! о

123

11Ослс этОГО 113(iы! О Iho< .j >»>,>с»»е в «ГВО. 1«

«К!13:К!!11Ы !1ОДДЕР)КИВ»!ОТ ПОСТОЯННО В ТЕЧСиис всего времени, которо(необходимо для задавки xlf,»if Iccf<010 pc»I«illa в пласт. 11ри

Н»ГИСТ»НИИ P»CT!IOPOD ХИ !ССК1!Х;)(. 3ГСН тов из стВО,13 скВажины II зону продчктивного пласта Зерсз дополнительный ради3 л ь и ы Й п р О х О д н О Й K 3 I I <1 « I 1 7, II hl if 0, 111 (. I l l: bl I t в корпусе 1 устройства, полностьк) исключас(ся контакг растворов химических рсаг(llT03, являющихся активноксрроз.(онными, со внутренними рабочими поверхностями устройства, благодаря чему помимо расширения функциональных возчожностсй у(тройства обсспсчивается эксплуат»цион«ая надежность его работы как при nepei(P hi T l l! f С Т ВО.l 3 (КВ 3 Ж ИН 1>1, Т 3 К И П Р И 3 3 К 3 Ч 1< Е в илал любых коррозионноактивных растворов.

Г1ослс того. как весь ооъсм рс»гент» бу;Ic! задавлен в пласт, давление в стволе

«ква)кипы снижают, в результате !«TO п:р1исиь 10 «патрубком 8 возг>ращаются в всрхнсс крайнее рабочее положение, перскрывая допогпштельньш р»ди льный проходной канал 17. ГIроходиь>е каналы 4 запорного элемента 3 при этом совмещаются с радиальными каналами 2 корпуса 1. Если по условиям обработки продуктивного пласта закачки в него химического реагснта не

Обходимо сразу вызывать приток пластового флюида, то тогда устройство оставляют

lI таком положении. Если не необходимо после закачки химического pc»ãåíTB в пласт оставить его на реакции, то в стволе скважины нсобходичо еще раз создать избыточное давление рабочей среды и сразу жс снизить его, в результате чего запорный элемент повернется вокруг своей продольной оси на 90, перекрыв ствол скважины. Если далее необходимо извлечь продукты реакции из призабойной зоны пласта на поверхность (или очистить призабойную зону), то устройство позволяет осуществить глубо кую и х!Ногс1кратную депрессию на пласт.

Устройство ооеспечиваст возможность вызова глубокой депрессии на пласт, причем такая депрессия может б! !.! вызвана ме!Ого!кратно. Для этого при закрытом положении запорного элемента 1,л убинного > CTPOIICTBB l13 CTBO13 С! Ва:!(ИНЬ! находящуюся в нем жидкосп„например, путем закачки компрессором газообразного агента в затрубное пространство и удаления жидкости из ствола скважины через насосиокомпрессорные трубы или снижения ее уровня до практически возможного. Fc,Iи после такого осушения стволы сква кипы создают в нем избыточное давление тем же газообразным агентом и снизить это давление, соединив затрубное пространство скважины с атмосферой, то запорный элемент устройства поворачивается вокруг своей продольной оси на 90, сообщая меж ду собой зону продуктивного пласта со ство878910

1О !

ЭО

7, !ОМ CKIskli!i!IIII>.. l 10ско;I!)! у г! IIO,! i ::.:.!)яжпны осушен и соединен с я гмосферой, То на продуктивный пласт создается глубокая депрессия. Даг!се скважину оставляют на приток, в результате чего вместе с пластовым флюидом выносятся продукты реакции и химические примеси. При этом пластовым флюидом з;!цо;!ня TcH cTIso!I скважин!.!, объем которого по сравнению, например, с объемом применяемых для этих целей пластоиспытятелей, г, 5--6 раз выше. Это позволяет по!высить эффективность Очистки призабойной зоны и сократить время проведения этик работ без привлечения агрегатов подьема и спуска колонны труб с пластоиспытатслем.

Такую глубокую депрессгно устройством можно проводить многократно.

Аналогичным образом устройство можно использовать для освоения новых скважин, законченных бурением. После цементировация обсадной колонны и вскрытия продук тивного пласта устройство устанавливают в стволе сква>кины выше зоны перфорации.

Осушают ствол скважины от промывочной жидкости и далее проводят работы по созданию глубокой многократной депрессии ца пласт 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 скважцнс при сс дальнейшей эксплуатации.

Устройство обеспечивает надежную работу без подьема его из скважины в течение 4 — 5 лет эксплуатации. В течение всего этого срока работы при перекрытии с!вола скважины и при пуске скважины и работу объемы проникновения рабочего агента в продуктивный пласт незначительны, онп не приводят к сии>кению дебита скважины, а при установке под!!ру>киненно!.о клапана со стороны затрубного пространства к допол нптельному радиальному проходному кана;I) 17 проникновение в пласт рабочего агента полностью исключено.

Экономический эффект от использования устройства полу !я!от за счет сокращеш!я спуско-подъемных операций сквя . инно! О ()6op>ÄÎIIIIнпя, вы!!Олнсние которых при испол зованпи известного устройства необходимо для подготовки скважинь! к проведению, например, солянокислотной обраооткн и нос Icpi!okueku пуска скважины Is эксплуятяци!о (отпя чает необходимость поднимать !IBcocklo-компрессорные трубы-1-1КТ, срывагь пакер, поднимать глубинно! устройство на поверхность, глушить скважину, ",àдсйствуя для этого подъемные агрега.п !, с!!ускят! 11КТ для проведения соляцокпслотной обрябогки, производить подъем НКТ после Обрабо-KII, заново спускать глуoIIIIIIoc vcTpoIIcTpo, ставить его на пакер и снова спускать скважинное оборудование д,!я последу!ошей эксплуатации скважины), а также зя счст увеличения текущей добычи пласто!гого флюида, например, нефти, Kolорос будет достигнуто благодаря сокращению времени простоя скважины под указанными Isыше дополнительными спуско-подъемными операциями скважинного оборудования.

Экономия ця одну скважину в год я! применения данного устройства составляет не менее 2 тыся I рублей.

Формула изобретения

Глубинное устро!!ство для перекрытия ствола скваж!шы по явт. св. М 746087, о тли ч а ющсеся тем, что, с целью обеспечения возможности пода !и растворов химических реагентов из ствола скважины в зону продуктивного пласта для его обработки при интенсификации дооычи пластового флюида без контакта растворов химических реагентов с внутренними рабочими поверхностями устройства, в верхней части корпуса ниже пакера выполнен дополнительный радиальный капал, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Хо 746087, кл. E 21 В 4ЖО(, 1977 (прототип).

878910

Вякая 8759

Изд. № 560 Тираж 634

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская аб., л. 4/5

Подписное

Вагop(li3H типография Упрпо:iiii рафиздаT;l Мособлисиолкома

Составитель .4 Шекель

Редактор Е. Хейфиц Техред А. Камышникова Коррек; ор T. Добровольская