RU2483199C1

RU2483199C1 - Device for simultaneous and separate operation of multiple-zone wells

Info

Publication number: RU2483199C1
Application number: RU2011143822/03A
Authority: RU
Inventors: Петр Янович Крауиньш; Садык Арифович Смайлов; Кирилл Александрович Кувшинов; Георгий Валентинович Токарев
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2013-05-27

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: device for simultaneous and separate operation of multiple-zone wells includes a lowering-and-lifting mechanism, a control shell and valve sleeves. The latte include a fixed sleeve with axisymmetrical grooves and a turning perforated valve sleeve with screw grooves. Upper and lower conical drums with cams are installed in the control shell. Upper cams are offset relative to lower cams through an angle equal to an angle between grooves of fixed and turning perforated valve sleeves; upper and lower springs are supported on a support washer, upper and lower drums, lower drum is connected to a rope, on which a load is installed.

EFFECT: reduction of costs for operation of multiple-zone wells due to a separate operation of zones.

3 dwg

Description

Изобретение относится к добыче текучих полезных ископаемых, например нефти и газа, а именно для одновременно-раздельной эксплуатации продуктивных пластов скважины, и может быть использовано в нефтегазовой добывающей промышленности.The invention relates to the extraction of fluid minerals, such as oil and gas, namely for the simultaneous and separate operation of productive strata of the well, and can be used in the oil and gas mining industry.

Известен способ одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин и приемный клапан для периодического перекрывания потока из пластов. Устройство состоит из корпуса, являющегося частью эксплуатационной колонны, золотника с приемными отверстиями и пружины, установленной под торцом золотника. Для обеспечения двух устойчивых положений "открыто" и "закрыто" на торцах золотника выполнены упоры, один из которых в устойчивом положении клапана входит в пазовый венец в корпусе с двумя последовательно чередующимися по глубине видами пазов, что и определяет состояние смещения золотниковых отверстий по отношению к отверстиям в корпусе, а упор другого торца золотника при переключении клапана входит в пазовый венец с криволинейными пазами в корпусе с другой стороны, обеспечивающий при движении золотника в осевом направлении его разворот (патент RU №2161698. Опуб. 10.01.2001).A known method of simultaneous and separate operation of multilayer wells and a receiving valve for periodically blocking the flow from the reservoirs. The device consists of a housing, which is part of the production string, a spool with receiving holes and a spring mounted under the end of the spool. To ensure two stable open and closed positions, stops are made at the ends of the spool, one of which, in a stable position of the valve, enters the groove in the housing with two types of grooves successively alternating in depth, which determines the state of displacement of the spool holes relative to holes in the housing, and the stop of the other end of the spool when switching the valve enters the groove with curved grooves in the housing on the other hand, which ensures that when the spool moves in the axial direction (Patent RU №2161698. Opub. 10.01.2001).

Основными недостатками устройства является нестабильность срабатывания золотника из-за попадания отложений в пазы под торец золотника и невозможность очистки колонны труб традиционными механическими устройствами.The main disadvantages of the device are the instability of the spool due to deposits in the grooves under the end of the spool and the inability to clean the pipe string with traditional mechanical devices.

Близким по конструкции и принципу работы является устройство для одновременной эксплуатации нескольких продуктивных пластов одной скважины. Устройство включает захватные элементы клапанных втулок, расположенных выше проходных каналов, а механизм управления в виде двух радиально подпружиненных и кинематически связанных между собой полувтулок, на которых расположен захватный механизм управления. Кроме того, захватный элемент механизма управления выполнен с торцевой рабочей поверхностью с одной стороны и с конусообразной поверхностью с другой стороны. Причем захватные элементы клапанных втулок выполнены в виде кольцевых выступов с разной длиной, уменьшающейся в сторону забоя скважины, а подпружиненные полувтулки механизма управления снабжены сменными вкладышами с выполненными в них канавками, длина которых соответствует длине кольцевых выступов клапанных втулок. На корпусной детали выполнены кольцеобразные выступы, а на полумуфтах механизма управления выполнены сменные или установочно подвижные выступы для взаимодействия с выступами на корпусной детали (a.c. RU №907225. Опуб. 23.02.1982).Close in design and principle of operation is a device for the simultaneous operation of several productive formations of one well. The device includes gripping elements of valve bushings located above the passage channels, and a control mechanism in the form of two radially spring-loaded and kinematically connected semi-bushes on which the gripping control mechanism is located. In addition, the gripping element of the control mechanism is made with an end working surface on one side and with a conical surface on the other side. Moreover, the gripping elements of the valve sleeves are made in the form of annular protrusions with different lengths, decreasing towards the bottom of the well, and the spring-loaded half-sleeves of the control mechanism are equipped with replaceable liners with grooves made in them, the length of which corresponds to the length of the annular protrusions of the valve sleeves. On the body part, ring-shaped protrusions are made, and on the coupling halves of the control mechanism interchangeable or mounting movable protrusions are made for interacting with the protrusions on the body part (a.c. RU No. 907225. Pub. 23.02.1982).

Основным недостатком является проблема закрытия клапана, а выполнение выступов на корпусной детали делает невозможной очистку призабойной зоны насосно-компрессорных труб при различных отложениях.The main disadvantage is the problem of closing the valve, and the protrusions on the body part makes it impossible to clean the bottom-hole zone of the tubing in various deposits.

Задача изобретения - снижение затрат и повышение надежности устройства.The objective of the invention is to reduce costs and increase the reliability of the device.

Поставленная задача обеспечивается тем, что устройство для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин содержит спуско-подъемный механизм, управляющий снаряд и клапанные втулки. Причем клапанные втулки включают неподвижную втулку с осесимметричными канавками и поворотную перфорированную клапанную втулку с винтовыми канавками, которые смещены относительно осесимметричных канавок на некоторый угол. Управляющий снаряд включает нижний и верхний конические барабаны, на которых размещены нижний и верхний кулачки, причем на верхних торцах конических барабанов размещены пружины, опирающиеся на неподвижные относительно корпуса опорные шайбы. Верхние кулачки смещены относительно нижних на тот же угол, что и винтовые канавки на неподвижной перфорированной втулке относительно асимметричных канавок на неподвижной втулке. Нижний конический барабан жестко связан с канатом, на котором установлен груз.The task is ensured by the fact that the device for simultaneous and separate operation of multilayer wells contains a trigger mechanism, a projectile and valve bushings. Moreover, the valve sleeve includes a stationary sleeve with axisymmetric grooves and a rotary perforated valve sleeve with helical grooves that are offset relative to the axisymmetric grooves by a certain angle. The control projectile includes lower and upper conical drums, on which the lower and upper cams are placed, and on the upper ends of the conical drums springs are placed, resting on supporting washers fixed relative to the housing. The upper cams are offset relative to the lower by the same angle as the helical grooves on the stationary perforated sleeve relative to the asymmetric grooves on the stationary sleeve. The lower conical drum is rigidly connected to the rope on which the load is mounted.

На фиг.1 показан общий вид устройства в скважине, на фиг.2 - клапанные втулки, на фиг.3 - управляющий снаряд.Figure 1 shows a General view of the device in the well, figure 2 - valve sleeve, figure 3 - control projectile.

В скважине расположены две продуктивные зоны А и Б (фиг.1), но их может быть больше. Продуктивные зоны герметизированы с помощью пакеров 1, установленных между колонной обсадных труб 2 и колонной насосно-компрессорных труб 3. На дневной поверхности имеется спуско-подъемный механизм 4, а на канате 5 подвешен управляющий снаряд 6. В зонах перфорации насосно-компрессорных труб 3 установлены клапанные втулки 7. Клапанные втулки 7 (фиг.2) состоят из неподвижной втулки 8 с осесимметричными канавками, дистанционной втулки 9 и поворотной перфорированной клапанной втулки 10 с винтовыми канавками. Фиксация поворотной перфорированной клапанной втулки 10 в радиальном направлении осуществляется фиксаторами 11, а неподвижная втулка 8 стопорится винтами 12. Герметизация каналов 13 и отверстий 14 в поворотной перфорированной клапанной втулке 10 осуществляется кольцами 15. На фиг.3 представлен эскиз управляющего снаряда 6, состоящий из корпуса 16 и нижней 17 и верхней 18 крышек. В верхней части корпуса 16 установлена верхняя опорная шайба 19, зафиксированная винтами 20. В нижней части корпуса 16 установлена нижняя опорная шайба 21, зафиксированная винтами 22. На нижнюю опорную шайбу 21 через пружину 23 упирается нижний конический барабан с пазами 24. Нижний конический барабан с пазами 24 жестко связан с канатом 5 упорным фиксатором 25. На верхнюю часть нижнего конического барабана с пазами 24 опирается дистанционная втулка 26. На верхнюю опорную шайбу 19 через пружину 27 опирается верхний конический барабан с пазами 28. Верхние кулачки 29 установлены в верхних окнах корпуса 16 и в пазах верхнего конического барабана 28. Нижние кулачки 30 установлены в нижних окнах корпуса 16 и в пазах нижнего конического барабана с пазами 24. Под управляющим снарядом 6 на канате 5 размещен груз 31.In the well are two productive zones A and B (figure 1), but there may be more. Productive zones are sealed with packers 1, installed between the casing string 2 and the tubing string 3. On the day surface there is a lifting mechanism 4, and a control shell 6 is suspended on the cable 5. In the perforation zones of the tubing 3 are installed valve sleeves 7. The valve sleeves 7 (FIG. 2) consist of a fixed sleeve 8 with axisymmetric grooves, a distance sleeve 9 and a rotary perforated valve sleeve 10 with helical grooves. The rotation of the perforated valve sleeve 10 in the radial direction is carried out by the clamps 11, and the fixed sleeve 8 is locked with screws 12. The channels 13 and the holes 14 in the rotary perforated valve sleeve 10 are sealed with rings 15. Figure 3 shows a sketch of the control projectile 6, consisting of a housing 16 and bottom 17 and top 18 covers. In the upper part of the casing 16, an upper support washer 19 is installed, fixed by screws 20. In the lower part of the casing 16, a lower support washer 21 is fixed by screws 22. A lower conical drum with grooves 24 abuts through a spring 23. The lower conical drum with the grooves 24 is rigidly connected to the rope 5 by a stopper 25. On the upper part of the lower conical drum with grooves 24 the distance sleeve 26 is supported. The upper conical drum with grooves 28 rests on the upper support plate 19 through the spring 27. Upper achki 29 installed in the upper housing 16 and the windows in the upper slots of the conical drum 28. The lower jaws 30 are installed in the lower body 16 and the windows in the grooves of the lower conical drum with the notches 24. By controlling shell 6 is placed on the rope 5 load 31.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В зоне перфорации фиг.1 в насосно-компрессорных трубах 2 устанавливаются клапанные втулки 7. Продуктивные зоны А и Б герметизируются пакерами 1. С помощью спуско-подъемного устройства 4 на канате 5 опускается управляющий снаряд 6 ниже зоны перфорации выбранной продуктивной зоны. На канате 5, проходящем через управляющий снаряд 6, подвешен груз 31. При подъеме управляющего снаряда 6 нижний конический барабан с пазами 24 вместе с канатом 5 движется вверх, сжимая пружину 23 относительно корпуса 16, нижние кулачки 24 выдвигаются в радиальном направлении. При достижении управляющего снаряда 6 неподвижной втулки 8 с осемметричными канавками нижние кулачки 30 входят в канавки неподвижной втулки 8. При этом через дистанционную втулку 26 нижний конический барабан с пазами 24 воздействует на верхний конический барабан с пазами 28, который сжимает пружину 27 и выдвигает верхние кулачки 29 в радиальном направлении. При дальнейшем подъеме управляющего снаряда 6 верхние кулачки 29 попадают в винтовые канавки поворотной перфорированной клапанной втулки 10. В исходном состоянии наклонные канавки поворотной перфорированной клапанной втулки 10 смещены на некоторый угол относительно осесимметричных канавок неподвижной втулки 8. На этот же угол верхние кулачки 29 смещены относительно нижних кулачков 30. При дальнейшем подъеме управляющего снаряда 6 поворотная перфорированная клапанная втулка 10 поворачивается вокруг своей оси на угол, определяемый величиной наклона винтовых канавок. Число верхних кулачков 29 и число нижних кулачков 30 различно, как и число наклонных канавок на поворотной перфорированной клапанной втулке 10, и число канавок на неподвижной втулке 8. При достижении верхнего края поворотной перфорированной клапанной втулки 10 верхними кулачками 29 поворотная перфорированная клапанная втулка 10 поворачивается вокруг своей оси на шаг, соответствующий одному из положений "открыто" или "закрыто", продуктивная зона подключается или отключается от колонны насосно-компрессорных труб 3. При опускании управляющего снаряда 6 вниз пружины 23 и 27 отжимают верхний конический барабан с пазами 28 и нижний конический барабан с пазами 24 относительно корпуса 16, верхние кулачки 29 и нижние кулачки 30 выходят из канавок поворотной перфорированной клапанной втулки 10 и асимметричной неподвижной втулки 8. Управляющий снаряд 6 беспрепятственно двигается вниз по колонне насосно-компрессорных труб 2. Последующее повторение операции приводит к изменению положения клапана на "закрыто" или "открыто" соответственно и, соответственно, подключению или отключению продуктивной зоны с колонной насосно-компрессорных труб 3.In the perforation zone of Fig. 1, valve sleeves 7 are installed in the tubing 2. Productive zones A and B are sealed by packers 1. Using a release device 4 on the cable 5, a control projectile 6 is lowered below the perforation zone of the selected productive zone. A load 31 is suspended from a cable 5 passing through the control projectile 6. When the control projectile 6 is raised, the lower conical drum with grooves 24 together with the cable 5 moves upward, compressing the spring 23 relative to the housing 16, the lower cams 24 extend in the radial direction. Upon reaching the control projectile 6 of the fixed sleeve 8 with axisymmetric grooves, the lower cams 30 enter the grooves of the fixed sleeve 8. In this case, the lower conical drum with grooves 24 acts on the upper conical drum with grooves 28, which compresses the spring 27 and extends the upper cams through the distance sleeve 26 29 in the radial direction. With the further raising of the control projectile 6, the upper cams 29 fall into the helical grooves of the rotary perforated valve sleeve 10. In the initial state, the inclined grooves of the rotary perforated valve sleeve 10 are offset by a certain angle relative to the axisymmetric grooves of the stationary sleeve 8. The upper cams 29 are shifted by the same angle relative to the lower cams 30. With a further rise in the control projectile 6, the rotary perforated valve sleeve 10 rotates around its axis by an angle determined by inclination of helical grooves. The number of upper cams 29 and the number of lower cams 30 are different, as well as the number of inclined grooves on the rotary perforated valve sleeve 10 and the number of grooves on the fixed sleeve 8. When the upper cams of the rotary perforated valve sleeve 10 reach the upper cams 29, the rotary perforated valve sleeve 10 rotates around its axis by a step corresponding to one of the open or closed positions, the productive zone is connected or disconnected from the tubing string 3. When the control unit is lowered a spring 6 downwards the springs 23 and 27 press the upper conical drum with grooves 28 and the lower conical drum with grooves 24 relative to the housing 16, the upper cams 29 and lower cams 30 emerge from the grooves of the rotary perforated valve sleeve 10 and the asymmetric fixed sleeve 8. The control projectile 6 freely moves down the tubing string 2. The subsequent repetition of the operation leads to a change in valve position to “closed” or “open”, respectively, and, accordingly, connecting or disconnecting a productive Ones with tubing string 3.

Технический результат заключается в снижении затрат на эксплуатацию многопластовых скважин за счет раздельной эксплуатации пластов.The technical result is to reduce the cost of operating multilayer wells due to the separate operation of the reservoirs.

Claims

Устройство для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин содержит спускоподъемный механизм, управляющий снаряд и клапанные втулки, отличающееся тем, что клапанные втулки включают неподвижную втулку с осесимметричными канавками и поворотную перфорированную клапанную втулку с винтовыми канавками, в управляющем снаряде установлены верхний и нижний конические барабаны с кулачками, причем верхние кулачки смещены относительно нижних кулачков на угол, равный углу между канавками неподвижной и поворотной перфорированной клапанной втулками, верхняя и нижняя пружины опираются на опорную шайбу, верхний и нижний барабаны, а нижний барабан связан с канатом, на котором установлен груз. A device for simultaneous and separate operation of multilayer wells includes a lifting mechanism, a control projectile and valve sleeves, characterized in that the valve sleeves include a fixed sleeve with axisymmetric grooves and a rotary perforated valve sleeve with helical grooves, the upper and lower conical drums with cams are installed in the control shell moreover, the upper cams are offset relative to the lower cams by an angle equal to the angle between the grooves of the fixed and rotary perforated th of the valve sleeve, the upper and lower springs are supported on the support washer, the upper and lower drums and the lower drum is connected with a rope, on which a load is mounted.