RU2547879C1

RU2547879C1 - Device for selective development and processing of multipay well or bed consisting of zones with different permeability

Info

Publication number: RU2547879C1
Application number: RU2014111438/03A
Authority: RU
Inventors: Габдрашит Султанович Абдрахманов; Нигаматьян Хамитович Хамитьянов; Анатолий Вениаминович Киршин; Альберт Салаватович Ягафаров; Виталий Петрович Филиппов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2015-04-10

Abstract

FIELD: mining.SUBSTANCE: device contains branch pipes with holes located opposite to each of the productive beds or zones with different permeability which are tightly separated from each other by packers. Each group of holes is fitted with valves with seats spring-loaded from below that are fitted with sealing rings along the external surface. The device contains a guiding pin which is rigidly fixed and designed with a possibility of interaction and movement under the effect of difference of pressure along the closed groove made outside of the seat designed as alternating short and long grooves for closing and opening of holes of the branch pipe. The seat is inserted into the respective branch pipe with pin and designed as two bushings connected by a sleeve with sealing rings, the upper one of which is designed with a bigger outer diameter, and the lower one is fitted with one or several lateral holes located between sealing rings and designed with a possibility of interconnection with holes at pin arrangement in short or long cavity of the groove which is made on external surface of the hollow barrel placed outside of the sleeve with a possibility of rotation, and the spring is installed outside of the barrel between bosses, the lower one of which is fixed with reference to the branch pipe, and the top one - with reference to the valve seat.EFFECT: improvement of reliability of the device design.2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к селективному освоению и обработке многопластовой скважины или пласта, состоящего из зон с различной проницаемостью, в том числе с помощью боковых и боковых горизонтальных стволов из эксплуатационных колонн.The invention relates to the oil and gas industry, namely to the selective development and processing of a multilayer well or formation, consisting of zones with different permeabilities, including using lateral and lateral horizontal shafts from production casing.

Известно устройство для одновременной эксплуатации нескольких продуктивных пластов одной скважиной (авторское свидетельство SU №907225, МПК E21B 43/14; опубл. бюл. №7 от 23.02.1982 г.), выполненное в виде расположенных в корпусной детали регулирующих клапанных втулок, снабженных проходными каналами и захватными элементами и управляемых с дневной поверхности при помощи механизма управления, снабженного ответным захватным элементом, при этом захватные элементы клапанных втулок расположены выше проходных каналов, а механизм управления выполнен в виде двух радиально подпружиненных и кинематически связанных между собой полувтулок, на которых расположен захватный элемент механизма управления.A device is known for the simultaneous operation of several productive formations in one well (copyright certificate SU No. 907225, IPC E21B 43/14; publ. Bulletin No. 7 of 02/23/1982), made in the form of control valve bushings located in the body part, equipped with bushing channels and gripping elements and controlled from the day surface using a control mechanism provided with a response gripping element, while the gripping elements of the valve sleeves are located above the passage channels, and the control mechanism is made in the form two radially sprung and are kinematically interconnected half sleeves, which is situated the gripping element control mechanism.

Недостатками данной конструкции являются:The disadvantages of this design are:

- сложность конструкции устройства, связанная с большим количеством узлов и деталей, в частности сложна конструкция клапанных втулок и механизма управления, а это ведет к удорожанию изготовления устройства и стоимости его в целом;- the complexity of the design of the device associated with a large number of nodes and parts, in particular, the design of valve bushings and the control mechanism is complicated, and this leads to a rise in the cost of manufacturing the device and its cost in general;

- необходимость проведения спуско-подъемных операций механизма управления для открытия-закрытия клапанных втулок клапанов в скважине, для чего необходимо привлечь ремонтную или геофизическую бригады, что влечет дополнительные затраты.- the need for hoisting operations of the control mechanism to open-close valve valve sleeves in the well, for which it is necessary to attract repair or geophysical teams, which entails additional costs.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для одновременно раздельной эксплуатации многопластовой скважины (патент RU №2334866, МПК E21B 43/14; опубл. бюл. №27 от 27.09.2008 г.), содержащее патрубок с отверстиями, размещенными напротив каждого из продуктивных пластов, герметично разделенных между собой пакерами, причем снаружи патрубка напротив каждого из его отверстий размещены клапаны, каждый из которых состоит из корпуса с боковым каналом, подпружиненного снизу седла, герметично размещенного в корпусе, направляющего штифта и шарика, установленного на седле, кроме того, на наружной поверхности седла выполнен замкнутый паз, состоящий из чередующихся между собой коротких и длинных проточек, а направляющий штифт с одной стороны жестко соединен с корпусом, а с другой стороны размещен в замкнутом пазу седла с возможностью перемещения по траектории чередующихся между собой коротких и длинных проточек под действием гидравлического давления сверху, при этом при расположении направляющего штифта в короткой проточке замкнутого паза седла клапан закрыт, а при размещении направляющего штифта в длинной проточке замкнутого паза седла клапан открыт.The closest in technical essence and the achieved result is a device for simultaneously separate operation of a multilayer well (patent RU No. 2334866, IPC E21B 43/14; publ. Bulletin No. 27 of 09/27/2008), containing a nozzle with holes located opposite each from productive formations, hermetically separated by packers, and outside the nozzle opposite each of its holes are valves, each of which consists of a body with a side channel, spring-loaded from the bottom of the seat, hermetically placed in the body, a guide pin and a ball mounted on the seat; in addition, a closed groove is made on the outer surface of the seat, consisting of alternating short and long grooves, and the guide pin is rigidly connected to the body on one side and placed in a closed seat groove on the other side with the possibility of moving along the trajectory of alternating short and long grooves under the action of hydraulic pressure from above, while with the location of the guide pin in a short groove of the closed groove of the valve seat n is closed, and when the guide pin is placed in a long groove of the closed groove of the seat, the valve is open.

- невозможность обработки пласта (кислотная обработка, исследования и т.д.), так как конструкция клапана одностороннего действия рассчитана только на извлечение скважинной жидкости на поверхность скважины;- the impossibility of processing the formation (acid treatment, research, etc.), since the design of the single-acting valve is designed only to extract well fluid to the surface of the well;

- невозможность использования данной конструкции клапанов в горизонтальных и наклонно-направленных скважинах, так как шарик не будет полностью перекрывать седло и воздействовать на пружину при переключении клапана;- the impossibility of using this valve design in horizontal and directional wells, since the ball will not completely overlap the seat and act on the spring when switching the valve;

- прохождение внутри клапана (через пружину, седло клапана, шарик) всей скважинной жидкости, что может забить канал и вывести из строя клапан;- the passage inside the valve (through the spring, valve seat, ball) of the entire borehole fluid, which can clog the channel and damage the valve;

- невозможность воздействия на клапан механическим способом в случае залипания шарика или засорения сечения клапана.- the impossibility of influencing the valve mechanically in the event of ball sticking or clogging of the valve section.

Технической задачей данного изобретения является создание более надежной конструкции, которая позволяет не только откачивать скважинную жидкость из конкретного пласта скважины, но и проводить обработки, исследования каждого пласта в отдельности и в случае необходимости перекрыть его.The technical task of this invention is to create a more reliable design, which allows not only to pump out the wellbore fluid from a particular wellbore, but also to carry out processing, research of each formation separately and, if necessary, block it.

Поставленная техническая задача решается устройством для селективного освоения и обработки многопластовой скважины или пласта, состоящего из зон с различной проницаемостью, содержащим патрубки с отверстиями, размещенными напротив каждого из продуктивных пластов или зон с различной проницаемостью, герметично разделенных между собой пакерами, причем каждая группа отверстий оснащена клапанами с подпружиненными снизу седлами, оборудованными герметизирующими кольцами по наружной поверхности, направляющего штифта, жестко зафиксированного и выполненного с возможностью взаимодействия и перемещения под действием перепада давления по замкнутому пазу, выполненному снаружи седла в виде чередующихся коротких и длинных проточек для закрытия и открытия отверстий патрубка.The stated technical problem is solved by a device for the selective development and treatment of a multilayer well or formation, consisting of zones with different permeability, containing nozzles with holes located opposite each of the productive layers or zones with different permeability, hermetically separated by packers, and each group of holes is equipped valves with spring-loaded seats below, equipped with sealing rings on the outer surface of the guide pin, is rigidly fixed th and adapted to engage and move under the influence of differential pressure in a closed groove, configured outside the saddle in the form of alternating short and long bores for opening and closing the nozzle holes.

Новым является то, что седло вставлено в соответствующий патрубок со штифтом и изготовлено в виде соединенных гильзой двух втулок с уплотнительными кольцами, верхняя из которых выполнена большим наружным диаметром, а нижняя оснащена одним или несколькими боковыми отверстиями, расположенными между уплотнительными кольцами и выполненными с возможностью сообщения с отверстиями при расположении штифта в короткой или длинной проточке паза, который изготовлен на наружной поверхности полого стакана, размещенного снаружи гильзы с возможностью вращения, при этом пружина установлена снаружи гильзы между упорами, нижний из которых зафиксирован относительно патрубка, а верхний - относительно седла клапана.What is new is that the seat is inserted into the corresponding nozzle with a pin and made in the form of two bushings connected by a sleeve with o-rings, the upper of which is made with a large outer diameter, and the lower is equipped with one or more side openings located between the o-rings and made with the possibility of communication with holes when the pin is located in a short or long groove of the groove, which is made on the outer surface of the hollow glass placed outside the sleeve with the possibility of rotation, while the spring is installed outside the sleeve between the stops, the lower of which is fixed relative to the nozzle, and the upper relative to the valve seat.

На фиг.1 изображены предлагаемые устройства для селективного освоения в многопластовой скважине.Figure 1 shows the proposed device for selective development in a multilayer well.

На фиг.2 изображено одно устройство с частичным продольным разрезом.Figure 2 shows one device with a partial longitudinal section.

Устройство для селективного освоения и обработки многопластовой скважины или пласта, состоящего из зон с различной проницаемостью (в данном примере на фиг.1 изображена скважина с тремя продуктивными пластами), содержит патрубок 1 с отверстиями 2; 2′; 2″, размещенными напротив каждого из продуктивных пластов или зон с различной проницаемостью 3; 3′; 3″.A device for the selective development and processing of a multilayer well or formation, consisting of zones with different permeabilities (in this example, figure 1 shows a well with three productive formations), contains a pipe 1 with holes 2; 2 ′; 2 ″, located opposite each of the reservoirs or zones with different permeability 3; 3 ′; 3 ″.

Каждый из продуктивных пластов или зоны с различной проницаемостью 3; 3′; 3″ в скважине 4 герметично разделены друг от друга соответственно пакерами 5; 5′; 5″. В патрубке 1 напротив отверстий 2; 2′; 2″ установлены соответственно клапаны 6; 6′, 6″. Каждый из клапанов 6; 6′; 6″ (см. фиг.2) оснащен подпружиненным снизу пружиной 7 седлом 8, оборудованным уплотнительными кольцами 9 по наружной поверхности. Седло 8 вставлено в соответствующий патрубок 1 с направляющим штифтом 10, жестко зафиксированным и выполненным с возможностью взаимодействия и перемещения под действием перепада давления по замкнутому пазу 11. Седло 8 выполнено в виде соединенных гильзой 12 двух втулок 13 и 14 с уплотнительными кольцами 9, верхняя 13 из которых выполнена большим наружным диаметром. Нижняя втулка 14 оснащена одним или несколькими боковыми отверстиями 15, расположенными между уплотнительными кольцами 9 и выполненными с возможностью сообщения с отверстиями 2, при расположении штифта 10 в короткой 16 или длинной 17 проточке замкнутого паза 11. Паз 11 изготовлен на наружной поверхности полого стакана 18, размещенного снаружи гильзы 12 с возможностью вращения, при этом пружина 7 установлена снаружи гильзы 12 между упорами, нижний 19 из которых зафиксирован относительно патрубка 1, а верхний 20 - относительно седла 8 клапана 6.Each of the productive formations or zones with different permeability 3; 3 ′; 3 ″ in the well 4 are hermetically separated from each other, respectively, by packers 5; 5'; 5". In the pipe 1 opposite the holes 2; 2 ′; 2 ″ installed respectively valves 6; 6 ′, 6 ″. Each of the valves 6; 6 ′; 6 ″ (see FIG. 2) is equipped with a seat spring 8 spring-loaded from below from the bottom 7, equipped with o-rings 9 on the outer surface. The saddle 8 is inserted into the corresponding pipe 1 with a guide pin 10, rigidly fixed and made with the possibility of interaction and movement under the action of a differential pressure in a closed groove 11. The saddle 8 is made in the form of two sleeves 13 and 14 connected by a sleeve 12 with sealing rings 9, the upper 13 of which is made with a large outer diameter. The lower sleeve 14 is equipped with one or more side holes 15 located between the sealing rings 9 and made with the possibility of communication with the holes 2, when the pin 10 is located in the short 16 or 17 long groove of the closed groove 11. The groove 11 is made on the outer surface of the hollow glass 18, placed outside the sleeve 12 with the possibility of rotation, while the spring 7 is installed outside the sleeve 12 between the stops, the lower 19 of which are fixed relative to the pipe 1, and the upper 20 relative to the seat 8 of the valve 6.

Устройство для селективного освоения и обработки многопластовой скважины 4 или пласта, состоящего из зон 3; 3′; 3″ с различной проницаемостью, работает следующим образом.A device for the selective development and treatment of a multilayer well 4 or formation, consisting of zones 3; 3 ′; 3 ″ with different permeability, works as follows.

Устройство для селективного освоения и обработки многопластовой скважины 4 или пласта, состоящего из зон 3; 3′; 3″ с различной проницаемостью, монтируют в скважине 4, как показано на фиг.1, причем каждый из клапанов 6; 6′; 6″ открыт, то есть внутреннее пространство скважины 4 сообщается с продуктивными пластами 3; 3′; 3″.A device for the selective development and treatment of a multilayer well 4 or formation, consisting of zones 3; 3 ′; 3 ″ with different permeability, mounted in the well 4, as shown in figure 1, with each of the valves 6; 6 ′; 6 ″ is open, that is, the internal space of the well 4 communicates with the productive formations 3; 3 ′; 3 ″.

Далее в скважину 4 на колонне труб 21 спускают насос (на фиг. не показан) любой известной конструкции (например, электроцентробежный насос). После чего запускают скважину 4 в эксплуатацию. При этом происходит одновременная эксплуатация всех трех пластов 3; 3′; 3″. Допустим, что в процессе эксплуатации обводняется один пласт, например продуктивный пласт 3, что значительно увеличивает обводненность добываемой скважинной жидкости, при этом возникает необходимость отключения продуктивного пласта 3.Next, a pump (not shown) of any known construction (for example, an electric centrifugal pump) is lowered into a well 4 on a pipe string 21. Then start the well 4 in operation. In this case, the simultaneous operation of all three layers 3; 3 ′; 3 ″. Suppose that during the operation one layer is watered, for example, productive layer 3, which significantly increases the water cut of the produced well fluid, and there is a need to turn off the production layer 3.

Для этого останавливают скважину 4 и извлекают из нее колонну труб 21 с насосом (на фиг.1, 2 не показано). Затем обвязывают устье скважины 4 с насосом и создают в скважине 4 гидравлическое давление, например 8 МПа, соответствующее порогу срабатывания клапана 6. При этом за счет разности площадей верхней 13 и нижней 14 втулок (см. фиг.2) происходит сжатие пружины 7, которая нижним концом упирается в упор 19, а верхний ее конец упирается в упор 20. Седло 8 сдвигается вниз вдоль оси патрубка 1, а штифт 10 перемещается по замкнутому пазу 11. После сброса давления под действием усилия пружины 7 седло 8 поднимается или опускается (на фиг. не показано), и происходит вращение полого стакана 18, размещенного снаружи гильзы 12, причем штифт 10 перемещается из короткой проточки 16 замкнутого паза 11 или наоборот (на фиг. не показано), в длинную проточку 17. Отверстия 2 патрубка 1 при этом перекрываются уплотнительными кольцами 9 нижней втулки 14, что приводит к отсечению сообщения затрубного пространства (продуктивного пласта 3) с отверстиями 15 (внутренняя полость клапана).To do this, stop the well 4 and remove from it a string of pipes 21 with a pump (not shown in FIGS. 1, 2). Then, the mouth of the borehole 4 is tied with a pump and a hydraulic pressure is created in the borehole 4, for example, 8 MPa, corresponding to the response threshold of the valve 6. In this case, due to the difference in the areas of the upper 13 and lower 14 bushings (see Fig. 2), the spring 7 is compressed, which the lower end abuts against the stop 19, and its upper end abuts against the stop 20. The seat 8 moves down along the axis of the pipe 1, and the pin 10 moves along the closed groove 11. After the pressure is released under the action of the force of the spring 7, the seat 8 rises or falls (in FIG. not shown), and the hollow cup 18 located outside the sleeve 12, and the pin 10 is moved from the short groove 16 of the closed groove 11 or vice versa (not shown in Fig.), into the long groove 17. The holes 2 of the pipe 1 are blocked by the sealing rings 9 of the lower sleeve 14, which leads to cutting off the message annular space (reservoir 3) with holes 15 (the inner cavity of the valve).

В итоге продуктивный пласт 3 отключен от сообщения с внутренним пространством скважины 4, а продуктивные пласты 3′; 3″ продолжают сообщаться с внутренним пространством скважины 4.As a result, the reservoir 3 is disconnected from communication with the internal space of the well 4, and the reservoir 3 ′; 3 ″ continue to communicate with the interior of the well 4.

Далее вновь в скважину 4 (см. фиг.1) на колонне труб 21 спускают насос и продолжают эксплуатацию скважины 4. При необходимости открытия клапана 6 в процессе последующей эксплуатации вышеописанные операции повторяют.Then again, the pump is lowered into the well 4 (see FIG. 1) on the pipe string 21 and the well 4 is continued to operate. If necessary, the valve 6 is opened during subsequent operation and the above operations are repeated.

При необходимости закрытия других клапанов 6′; 6″ вышеописанные операции повторяют, но при этом создаваемое в скважине 4 гидравлическое давление должно быть больше гидравлического давления, равного 8 МПа и соответствующего порогу срабатывания клапана 6, например для клапана 6′ - 10 МПа, а для клапана 6″ - 12 МПа (определяется подбором жесткости пружины перед спуском в скважину).If necessary, close other valves 6 ′; 6 ″, the above operations are repeated, but the hydraulic pressure created in well 4 must be greater than the hydraulic pressure equal to 8 MPa and corresponding to the response threshold of valve 6, for example, for valve 6 ′ - 10 MPa, and for valve 6 ″ - 12 MPa (determined selection of spring stiffness before lowering into the well).

Предлагаемое устройство для селективного освоения и обработки многопластовой скважины или пласта, состоящего из зон с различной проницаемостью, имеет более надежную конструкцию, которая позволяет не только откачивать скважинную жидкость из конкретного пласта скважины, но и проводить обработки, исследования каждого пласта в отдельности и в случае необходимости перекрыть его.The proposed device for the selective development and treatment of a multilayer well or formation, consisting of zones with different permeabilities, has a more reliable design, which allows not only pumping out the wellbore fluid from a specific well formation, but also to carry out treatments, studies of each formation individually and, if necessary block it.

Claims

Устройство для селективного освоения и обработки многопластовой скважины или пласта, состоящего из зон с различной проницаемостью, содержащее патрубки с отверстиями, размещенными напротив каждого из продуктивных пластов или зон с различной проницаемостью, герметично разделенных между собой пакерами, причем каждая группа отверстий оснащена клапанами с подпружиненными снизу седлами, оборудованными уплотнительными кольцами по наружной поверхности, направляющего штифта, жестко зафиксированного и выполненного с возможностью взаимодействия и перемещения под действием перепада давлений по замкнутому пазу, выполненному снаружи седла в виде чередующихся коротких и длинных проточек для закрытия и открытия отверстий патрубка, отличающееся тем, что седло вставлено в соответствующий патрубок со штифтом и изготовлено в виде соединенных гильзой двух втулок с уплотнительными кольцами, верхняя из которых выполнена большим наружным диаметром, а нижняя оснащена одним или несколькими боковыми отверстиями, расположенными между уплотнительными кольцами и выполненными с возможностью сообщения с отверстиями при расположении штифта в короткой или длинной проточке паза, который изготовлен на наружной поверхности полого стакана, размещенного снаружи гильзы с возможностью вращения, при этом пружина установлена снаружи гильзы между упорами, нижний из которых зафиксирован относительно патрубка, а верхний - относительно седла клапана. A device for the selective development and treatment of a multilayer well or formation, consisting of zones with different permeability, containing nozzles with holes located opposite each of the productive layers or zones with different permeability, hermetically separated by packers, and each group of holes is equipped with valves with spring-loaded bottom saddles equipped with o-rings on the outer surface of the guide pin, rigidly fixed and made with the possibility of interaction action and movement under the action of a differential pressure across a closed groove made outside of the seat in the form of alternating short and long grooves to close and open the nozzle holes, characterized in that the saddle is inserted into the corresponding nozzle with a pin and made in the form of two bushings with O-rings connected by a sleeve , the top of which is made with a large outer diameter, and the bottom is equipped with one or more side holes located between the sealing rings and made with possible communication with the holes when the pin is located in a short or long groove of the groove, which is made on the outer surface of the hollow glass, rotatably placed on the outside of the sleeve, while the spring is installed outside the sleeve between the stops, the lower of which is fixed relative to the nozzle, and the upper relative to the seat valve.