Впускное устройство
Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к впускному устройству (1) для регулирования потока текучей среды между коллектором (2) углеводородов и эксплуатационной обсадной колонной в скважине. Устройство включает первую трубу (4), имеющую осевую протяженность и по меньшей мере одно впускное отверстие (5) и первую стенку (6) с по меньшей мере первым осевым каналом (7), проходящим в первой стенке от указанного впускного отверстия, вторую трубу (8), имеющую первый и второй конец (9) и по меньшей мере одно выпускное отверстие (11). Вторая труба установлена с возможностью вращения внутри первой трубы, при этом она имеет вторую стенку (12) с по меньшей мере вторым осевым каналом, проходящим во второй стенке от первого конца к выпускному отверстию. Повышается надежность, расширяются технологические возможности. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 14 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Данное изобретение в одном варианте относится к впускному устройству, предназначенному для регулирования потока текучей среды между коллектором углеводородов и эксплуатационной обсадной колонной в скважине, содержащему первую трубу, имеющую протяженность в осевом направлении и по меньшей мере одно впускное отверстие и первую стенку с по меньшей мере первым осевым каналом, проходящим в первой стенке от впускного отверстия, вторую трубу, имеющую первый и второй конец и по меньшей мере одно выпускное отверстие, причем указанная вторая труба установлена с возможность вращения внутри первой трубы, при этом она имеет вторую стенку с по меньшей мере вторым осевым каналом, проходящим во второй стенке от указанного первого конца к выпускному отверстию.
Данное изобретение в другом варианте относится к устройству, предназначенному для регулирования потока текучей среды между коллектором углеводородов и эксплуатационной обсадной колонной в скважине, содержащему первую трубу, имеющую по меньшей мере первое и второе впускное отверстие, вторую трубу, выполненную с возможность вращения внутри первой трубы, имеющую стенку и выпускное отверстие, проходящее сквозь указанную стенку. Данное изобретение также относится к скважинному оборудованию.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Для регулирования потока текучей среды между коллектором углеводородов и эксплуатационной обсадной колонной в скважине желательно обеспечивать открытие и/или закрытие различных впускных отверстий вдоль колонны обсадных труб.
Эта процедура может быть выполнена, например, посредством расположения скользящего компонента на внутренней стороне впускного отверстия. Однако движению скольжения указанного элемента могут препятствовать возможные отложения окалины и других твердых остатков в участках скольжения указанного элемента, результатом которых может быть невозможность открытия или закрытия конкретного впускного отверстия.
Другой недостаток заключается в возможности засорения окалиной и твердыми остатками одного или более впускных отверстий и, соответственно, выхода их из строя.
Кроме того, известно использование вращающихся рукавов, которые могут быть приведены во вращение относительно неподвижной трубы, при этом как указанный рукав, так и труба выполнены с отверстиями, причем указанный рукав приводится во вращение до тех пор, пока все отверстия не будут совмещены встык. Соответственно, решения предшествующего уровня техники, связанные с использованием вращающегося рукава, подходят либо для одновременного открытия, либо для одновременного закрытия всех отверстий, т.е. они работают по типу задвижки в состояниях открыто/закрыто.
Помимо этого, поскольку в коллекторе углеводородов имеется весьма высокое гидростатическое давление, то недостатком указанных известных технических решений является тенденция к потере их уплотнительных свойств, особенно, когда впускные отверстия находятся в закрытом состоянии.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью данного изобретения является полное или частично устранение вышеуказанных недостатков предшествующего уровня техники. Более конкретно, целью данного изобретения является создание улучшенного впускного устройства, предназначенного для регулирования потока текучей среды между коллектором углеводородов и эксплуатационной обсадной колонной в скважине.
Вышеуказанные цели вместе с различными другими целями, преимуществами и свойствами, которые будут очевидны из нижеследующего описания, достигаются техническим решением в соответствии с данным изобретением посредством впускного устройства, предназначенного для регулирования потока текучей среды между коллектором углеводородов и эксплуатационной обсадной колонной в скважине, содержащего:
- первую трубу, имеющую протяженность в осевом направлении и по меньшей мере одно впускное отверстие и первую стенку с по меньшей мере первым осевым каналом, проходящим в первой стенке от впускного отверстия,
- вторую трубу, имеющую первый и второй конец и по меньшей мере одно выпускное отверстие, причем указанная вторая труба установлена с возможность вращения внутри первой трубы, при этом она имеет вторую стенку с по меньшей мере вторым осевым каналом, проходящим во второй стенке от первого конца к выпускному отверстию,
- причем указанная вторая труба установлена с возможность вращения относительно первой трубы по меньшей мере между первым положением, в котором первый и второй каналы совмещены встык для обеспечения прохождения текучей среды из указанного коллектора в обсадную трубу через первый конец второй трубы, и вторым положением, в котором первый и второй каналы разведены так, что текучая среда не может проходить в обсадную трубу.
В одном варианте выполнения между первой трубой и первым концом второй трубы может быть расположен уплотнитель, причем указанный уплотнитель содержит по меньшей мере один сквозной канал, совмещенный встык с первым осевым каналом.
Указанный уплотнитель может быть выполнен из керамики.
Одно преимущество указанного уплотнителя, выполненного из керамики, заключается в том, что он обеспечивает возможность для создания качественного уплотнения за счет гладкой поверхности, так как указанная поверхность может быть более плотно прижата к противоположной поверхности.
Кроме того, между первым уплотнителем и первой трубой может быть расположен первый упругий элемент.
В одном варианте выполнения указанный упругий элемент может иметь круговую форму и может быть сжат между первым уплотнителем и первой трубой с образованием уплотнения со второй трубой за счет прижатия к ней первого уплотнителя.
В другом варианте выполнения указанный упругий элемент может иметь круговую форму и может быть сжат между первым уплотнителем и первой трубой с образованием уплотнительного соединения как с первым уплотнителем, так и с первой трубой.
Указанный упругий элемент может иметь кольцевую форму с внутренним диаметром, который по существу равен внутреннему диаметру первой трубы.
Кроме того, указанный упругий элемент может иметь по меньшей мере одно отверстие для обеспечения сообщения посредством текучей среды между первым осевым каналом и вторым осевым каналом.
Указанное по меньшей мере одно отверстие упругого элемента может проходить через упругий элемент вдоль протяженности первой трубы.
Помимо этого указанный уплотнитель может иметь кольцевую форму с внутренним диаметром, который по существу равен внутреннему диаметру первой трубы.
Кроме того, указанный уплотнитель может содержать один канал, обеспечивающий сообщение посредством текучей среды между первым осевым каналом и вторым осевым каналом
Дополнительно, указанный по меньшей мере один канал уплотнителя может проходить через уплотнитель вдоль протяженности первой трубы.
Указанный упругий элемент может быть прочно соединен с частью первой трубы так, что по меньшей мере одно отверстие в упругом элементе выровнено встык с первым осевым каналом указанной части первой трубы.
Также указанный упругий элемент может быть прочно соединен с частью первой трубы и первым уплотнителем так, что по меньшей мере одно отверстие в упругом элементе выровнено встык с первым осевым каналом указанной части первой трубы и по меньшей мере одно отверстие в уплотнителе выровнено встык с по меньшей мере с одним отверстием в упругом элементе и первым осевым каналом указанной части первой трубы.
Помимо этого указанный упругий элемент может иметь форму сильфона и может быть выполнен из металла.
В одном варианте выполнения упругий элемент с формой сильфона может иметь первую наружную поверхность, примыкающую к первой трубе с обеспечением уплотнительного соединения с ней так, что текучая среда проходит в первый осевой канал первой трубы через отверстие в упругом элементе.
Кроме того, упругий элемент с формой сильфона может содержать канавки, в которых поток текучей среды может прижимать упругий элемент к указанному уплотнителю.
В этом случае уплотнитель оказывается прижат ко второй трубе, обеспечивая тем самым лучшее уплотнение.
Помимо этого указанный упругий элемент может иметь площадь поверхности, которая больше поперечного сечения осевой канавки.
Такое решение является преимущественным, так как текучая среда оказывает давление на указанную площадь поверхности с обеспечением уплотнения.
Дополнительно первая труба может содержать второе впускное отверстие и третий осевой канал, проходящий в первой стенке от второго впускного отверстия, указанная вторая труба содержит второе выпускное отверстие и по меньшей мере четвертый осевой канал, проходящий во второй стенке от второго конца, причем указанная вторая труба установлена с возможность вращения относительно первой трубы по меньшей мере между первым положением, в котором третий и четвертый каналы совмещены встык, обеспечивая возможность для прохождения текучей среды из указанного коллектора в обсадную трубу через второй конец второй трубы, и вторым положением, в котором третий и четвертый каналы разведены так, что при этом текучая среда не может проходить в обсадную трубу из второго конца второй трубы.
Кроме того, второй уплотнитель может быть расположен между первой трубой и вторым концом второй трубы, причем указанный уплотнитель содержит по меньшей мере один сквозной канал, совмещенный встык с третьим осевым каналом.
Дополнительно, между вторым уплотнителем и первой трубой может быть расположен второй упругий элемент, при этом на обе стороны второй трубы действует давление, обеспечивая тем самым качественное уплотнение на обеих сторонах.
Помимо этого первая труба может содержать множество впускных отверстий и/или множество первых осевых каналов.
Дополнительно, вторая труба может содержать множество вторых осевых каналов.
Указанный уплотнитель может сдержать множество каналов, предпочтительно в одинаковом количестве с первыми и/или третьими осевыми каналами.
В одном или более выпускных отверстиях может быть расположен клапан, предпочтительно клапан-регулятор потока.
Далее, в одном или более выпускных отверстиях может быть расположен дроссель.
Также снаружи первой трубы напротив впускного отверстия может быть расположен экран.
Указанный экран может быть установлен с возможностью вращения или возможностью скольжения.
Помимо этого вторая труба может содержать по меньшей мере один паз с возможностью доступа изнутри, причем указанный паз предназначен для приема инструмента с целью обеспечения вращения второй трубы.
Осевые каналы могут быть выполнены на обеих сторонах второй трубы с обеспечением возможности регулирования потока, поступающего через несколько впускных отверстий/клапанов, посредством одной вращаемой трубы.
Помимо этого данное изобретение относится к устройству для регулирования потока текучей среды между коллектором углеводородов и эксплуатационной обсадной колонной в скважине, содержащему:
- первую трубу, имеющую по меньшей мере первое и второе впускные отверстия,
- вторую трубу, установленную с возможностью вращения внутри первой трубы, имеющую стенку и сквозное выпускное отверстие в указанной стенке,
- причем указанная вторая труба установлена с возможностью вращения с переходом из первого положения, в котором выпускное отверстие совмещено встык с первым впускным отверстием и стенка расположена напротив второго впускного отверстия, во второе положение, в котором выпускное отверстие совмещено встык со вторым впускным отверстием и стенка расположена напротив первого впускного отверстия, или в третье положение, в котором указанная стенка расположена напротив первого и второго впускных отверстий.
В одном варианте выполнения первая труба может содержать множество впускных отверстий.
Помимо этого вторая труба может содержать множество выпускных отверстий так, что несколько впускных отверстий и выпускных отверстий могут быть совмещены встык.
Вторая труба может содержать по меньшей мере один паз с возможностью доступа изнутри, причем указанный паз предназначен для приема инструмента с целью обеспечения вращения второй трубы.
И, наконец, данное изобретение относится к скважинному оборудованию, содержащему колонну обсадных труб и одно или несколько впускных устройств, описанных выше.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Ниже приведено более подробное описание данного изобретения и его многочисленных преимуществ со ссылкой на сопроводительные схематические чертежи, которые с иллюстративной целью показывают некоторые неограничительные варианты выполнения, на которых:
фиг.1 показывает вид сбоку в разрезе впускного устройства в соответствии с данным изобретением,
фиг.2 показывает вид в разрезе по линии А-А,
фиг.3 показывает уплотнитель,
фиг.4 показывает вид упругого элемента в разрезе по линии B-B на фиг.5,
фиг.4A показывает вид упругого элемента в разрезе по линии A-A на фиг.4,
фиг.4B показывает увеличенный вид B, показанный на фиг.4B,
фиг.4C показывает упругий элемент в аксонометрии,
фиг.5 показывает увеличенный вид сбоку в разрезе упругого элемента,
фиг.6a и 6b показывают виды сбоку в разрезе другого варианта выполнения впускного устройства в соответствии с данным изобретением,
фиг.7 показывает вид в разрезе варианта выполнения впускного клапана, расположенного во впускном отверстии первой трубы,
фиг.8 показывает вид сбоку в разрезе другого варианта выполнения впускного устройства, дополнительно содержащего третью трубу, и
фиг.9a и 9b показывают виды в разрезе дополнительного впускного устройства в соответствии с другим аспектом данного изобретения.
Все указанные чертежи являются весьма схематическими и не обязательно выполнены в масштабе, при этом они иллюстрируют только те части, которые необходимы для объяснения данного изобретения, поэтому другие части изъяты или просто предложены без объяснения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг.1 показывает вид сбоку в разрезе впускного устройства 1, предназначенного для регулирования потока текучей среды между коллектором 2 углеводородов и эксплуатационной обсадной колонной в скважине 3.
Впускное устройство содержит первую трубу 4, содержащую двенадцать впускных отверстий 5 и первую стенку 6, содержащую двенадцать первых осевых каналов 7, проходящих в первой стенке от впускных отверстий 5. Под осевыми каналами понимаются каналы, проходящие в осевом направлении относительно впускного устройства.
Впускное устройство 1 также содержит вторую трубу 8, имеющую первый конец 9 и второй конец 10 и, на этом виде, шесть выпускных отверстий 11. Несмотря на то что вторая труба показана как содержащая только шесть выпускных отверстий 11, в действительности количество выпускных отверстий равно количеству отверстий в первой трубе, т.е. 12 выпускных отверстий.
Кроме того, вторая труба 8 установлена с возможностью вращения внутри первой трубы 4, при этом она имеет вторую стенку 12, содержащую двенадцать вторых осевых каналов (не показаны), которые проходят во второй стенке 12 от первого конца 9 к выпускному отверстию 11. Таким образом, каждое выпускное отверстие имеет свой собственный второй осевой канал.
Вторая труба 8 расположена во внутреннем периферическом углублении 13 в первой стенке 6 первой трубы 4 так, что когда вторая труба 8 расположена в углублении, то вторая труба 8 не будет уменьшать общий внутренний диаметр впускного устройства и, соответственно, колонны обсадных труб.
Вторая труба 8 установлена с возможностью вращения относительно первой трубы 4 по меньшей мере между первым положением, в котором первый канал 7 и второй канал (не показан) совмещены встык, обеспечивая прохождение текучей среды из указанного коллектора в обсадную трубу через первый конец 9 второй трубы 8, и вторым положением (показано на фиг.1), в котором первый канал 7 разведен со вторым каналом (не показан) так, что текучая среда не может проходить в обсадную трубу.
Впускное устройство 1 также содержит первый уплотнитель 14, который расположен между первой трубой 4 и первым концом 9 второй трубы 8. Уплотнитель 14 проходит вокруг внутреннего периферического углубления 13 и имеет внутренний диаметр, который по существу равен диаметру второй трубы. Уплотнитель 14 имеет количество сквозных каналов 15, одинаковое с количеством первых осевых каналов, т.е. в этом варианте выполнения двенадцать каналов, причем каналы 15 совмещены встык с первыми осевыми каналами 7. Указанный уплотнитель прочно соединен с первой трубой так, что каналы 15 посредством текучей среды соединены с первыми осевыми каналами. Указанный уплотнитель имеет кольцевую форму, при этом через него проходят сквозные каналы вдоль протяженности первой трубы.
Уплотнитель 14 предпочтительно выполнен из керамики, что позволяет выполнить контактные поверхности уплотнителя 14 гладкими, что улучшает его уплотнительные свойства, поскольку гладкая контактная поверхность может быть плотно прижата к противоположной поверхности, которая является первым концом 9 второй трубы 8. Однако в других вариантах выполнения указанный уплотнитель может быть выполнен из металла, композиционных материалов, полимеров или подобных им материалов.
Помимо этого между первой трубой 4 и вторым концом 10 второй трубы 8 расположен второй уплотнитель 16. Однако в другом варианте выполнения второй уплотнитель изъят, поэтому второй конец 10 второй трубы 8 обращен к первой стенке первой трубы 4.
Между первым уплотнителем 14 и первой трубой 4 расположен первый упругий элемент 17, который будет рассмотрен ниже на фиг.4 и 5.
Кроме того, вторая труба 8 содержит по меньшей мере один паз 18 с возможностью доступа изнутри, причем паз 18 предназначен для приема инструмента (не показан) с целью обеспечения вращения второй трубы 8 относительно первой трубы 4.
Впускное устройство 1 приспособлено для введения и образования части колонны обсадных труб с завершением тем самым обсаженного ствола (не показан). Таким образом, концы впускного устройства 1 приспособлены для соединения с другим элементом обсадной трубы обычным соединительным средством, например, посредством резьбового соединения.
Фиг.2 показывает вид в разрезе по линии А-А, показанной на фиг.1, первой трубы 4. Показаны две группы впускных отверстий 5 по шесть отверстий в каждой группе. Указанные две группы расположены диаметрально противоположно друг другу. Впускные отверстия 5 проходят в радиальном направлении из внутренней части первой трубы к первым осевым каналам 7. Первые осевые каналы 7 проходят в осевом направлении первой трубы 4 и предпочтительно выполнены посредством просверливания каналов в первой стенке 6. В этом варианте выполнения во впускных отверстиях 5 расположены ограничители 19 потока, обеспечивающие ограничение или дросселирование впускного потока текучей среды в первых каналах 7. Ограничители 19 потока могут быть вкладышами из твердого металла.
В другом варианте выполнения во впускных отверстиях 5 могут быть расположены другие ограничители потока или клапаны.
Кроме того, вокруг отверстий 5 для их защиты, а также для защиты расположенных в них ограничителей потока и клапанов расположен экран 20, когда указанный впускное устройство находится в нерабочем состоянии. Экран может быть выполнен с возможностью вращения или с возможностью скольжения.
На фиг.3 показан вид в разрезе уплотнителя 14. Каналы 15 уплотнителя расположены таким же образом, как и в двух группах впускных отверстий, как изложено в соответствии с фиг.2.
Фиг.4 и 5 показывают вариант выполнения упругого элемента 17. На фиг.4 показан вид упругого элемента 17 в разрезе, взятом по линии В-В, показанной на фиг.5.
Фиг.5 показывает увеличенный вид сбоку в разрезе упругого элемента 17. Указанный упругий элемент 17 расположен между стенкой 6 первой трубы 4 и уплотнителем 14. Упругий элемент 17 размещен в том же внутреннем периферическом углублении 13, что и уплотнитель 14, а также вторая труба (не показана). Соответственно, упругий элемент, имеющий круговую форму, находится в сжатом состоянии между первым уплотнителем и первой трубой с обеспечением уплотнительного соединения как с первым уплотнителем, так и с первой трубой.
Указанный упругий элемент кольцеобразной формы, имеющей внутренний диаметр Dis, по существу равный внутреннему диаметру Di первой трубы. Упругий элемент 17 содержит множество отверстий 40, обеспечивающих сообщение посредством текучей среды между первым осевым каналом и вторым осевым каналом. Указанный упругий элемент прочно соединен с первой трубой 4 и расположен между первой трубой и уплотнителем, соединяя указанный уплотнитель и первую трубу 4 так, что обеспечивается совмещение встык первого осевого канала, отверстий в первом упругом элементе 17 и сквозных каналов 15 уплотнителя. Таким образом, проход для текучей среды из коллектора определяется посредством установки второй трубы в требуемое положение относительно уплотнителя и, соответственно, первой трубы.
Таким образом, указанные отверстия упругого элемента проходят через упругий элемент вдоль осевой протяженности первой трубы.
Указанный уплотнитель также имеет кольцеобразную форму с внутренним диаметром Dip, по существу равным внутреннему диаметру первой трубы, так что при этом внутренний диаметр указанной трубы не уменьшается.
Упругий элемент 17 имеет форму сильфона, как показано на фиг.4A, 4B, 4C и 5, при этом он предпочтительно выполнен из металла. Упругий элемент 17 с формой сильфона имеет осевые канавки 21, в которых поток текучей среды (обозначенный стрелками) может прижимать упругий элемент 17 к уплотнителю 14, соответственно, поток текучей среды и давление оказывают воздействие осевого усилия на уплотнитель 14, так что уплотнитель прижимается ко второй трубе (не показана), обеспечивая улучшенные уплотнительные свойства. Упругий элемент с формой сильфона имеет первую наружную поверхность, примыкающую к первой трубе с обеспечением тем самым уплотнительного соединения с первой трубой так, что текучая среда проходит в первый осевой канал первой трубы через отверстие в упругом элементе.
В действительности упругий элемент 17 имеет площадь поверхности, которая больше поперечного сечения осевой канавки, что также приводит к воздействию имеющегося в первом канале 7 давления текучей среды на указанную площадь поверхности, в результате которого уплотнитель 14 прижимается ко второй трубе с обеспечением улучшенного уплотнения.
Фиг.6a и 6b показывают два вида сбоку в разрезе другого варианта выполнения впускного устройства 1. Указанное устройство 1 частично идентично варианту выполнения, показанному на фиг.1. Однако первая труба 4 дополнительно содержит шесть вторых впускных отверстий 22 и шесть третьих осевых каналов 23, проходящих в первой стенке 6 от вторых впускных отверстий 22.
Вторая труба 8 дополнительно содержит шесть выпускных отверстий 24 и шесть четвертых осевых каналов (не показаны), проходящих во второй стенке 12 от второго конца 10. В этом варианте выполнения вторая труба 8 также выполнена с возможностью вращения относительно первой трубы 4 по меньшей мере между первым положением (не показано), в котором третий и четвертый каналы совмещены встык, обеспечивая возможность для прохождения текучей среды из указанного коллектора в обсадную трубу через второй конец 10 второй трубы, и вторым положением (показанным на фиг.6a и 6b), в котором третий и четвертый каналы разведены, так что при этом не допускается прохождение текучей среды в обсадную трубу из второго конца 10 второй трубы 8.
Как было упомянуто выше в соответствии с фиг.1, левая сторона впускного устройства 1 также показана во втором положении, в котором первый и второй каналы разведены, так что при этом не допускается прохождение текучей среды в обсадную трубу из первого конца 9 второй трубы 8.
Преимущество варианта выполнения, показанного на фиг.6a и 6b, заключается в том, что одна вращающаяся вторая труба 8 может регулировать приток текучей среды в обсадную трубу из большего количества участков, чем впускное устройство 1, показанное на фиг.1. Это преимущество достигается за счет совмещения встык каждого конца второй трубы с впускными отверстиями, расположенными в первой трубе 4 с каждой стороны второй трубы 8.
Помимо этого как впускные отверстия, так и выпускные отверстия, а также промежуточные каналы могут быть расположены, соответственно, в первой трубе и второй трубе с разнесением по периферии первой и второй труб на заданные расстояния, так что оператор впускного устройства 1 может выбрать, какие впускные отверстия открыть, а какие закрыть посредством поворота второй трубы 8 в положение, при котором указанные каналы будут совмещены встык. Это обстоятельство является дополнительным преимуществом в том случае, когда одно или более впускных отверстий и/или выпускных отверстий засорены или закупорены так, что в них не может поступать текучая среда.
На фиг.6a и 6b показано, что между первой трубой 4 и вторым концом 10 второй трубы 8 расположен второй уплотнитель 25, который содержит по меньшей мере один сквозной канал 26, совмещенный встык с третьим осевым каналом 23. Второй уплотнитель 25 также предпочтительно выполнен из керамики. Помимо этого между вторым уплотнителем 25 и первой трубой 4 установлен второй упругий элемент 27, конструкция которого аналогична конструкции первого упругого элемента, как изложено выше в соответствии с фиг.4 и 5.
В показанном впускном устройстве, в котором первый и второй уплотнители 14, 25 и первый и второй упругие элементы 17, 27 расположены с обеих сторон второй трубы 8, поток текучей среды, проходящий в осевые каналы на обеих сторонах второй трубы, и, соответственно, давление будут оказывать воздействие в осевом направлении на обе стороны второй трубы 8, т.е. на упругие элементы 17, 27 и, соответственно, на уплотнители 14, 25, улучшая тем самым уплотнительную способность с обеих сторон второй трубы 8. Даже когда вторая труба 8 будет находиться в закрытом положении (как показано на фиг.6a и 6b) у одного конца или обоих концов, то текучая среда, проходящая через впускные отверстия, все еще будет оказывать воздействие в осевом направлении через упругие элементы и уплотнители в направлении второй трубы 8. Таким образом, когда все осевые каналы, расположенные у каждого конца второй трубы 8, разведены с осевыми каналами первой трубы, то текучая среда по меньшей мере прекращает проходить в обсадную трубу в этих местах. Однако поскольку текучая среда у обоих концов второй трубы все еще находится под давлением, то это давление будет оказывать воздействие в осевом направлении у обоих концов второй трубы и, соответственно, будет прижимать уплотнители в направлении концов второй трубы 8, в результате которого вокруг второй трубы 8 в указанном впускном устройстве уплотнение будет улучшено, даже при прекращении движения потока текучей среды.
Помимо этого вторые впускные отверстия 22 содержат расположенный в них клапан, предпочтительно обеспечивающий постоянный расход клапан или клапан-регулятор поступающего потока, который будет кратко описан в дальнейшем в связи с фиг.7. Таким образом, во впускных отверстиях на левой стороне второй трубы 8 расположены ограничители потока, а во впускных отверстиях на правой стороне второй трубы 8 расположены обеспечивающие постоянный расход клапаны. Соответственно, данное изобретение обеспечивает возможность владельцу предприятия, ведущего разработку месторождения, спроектировать впускное устройство в соответствии с конкретными требованиями посредством введения требуемых клапанов, ограничителей потока и/или дроссельных заслонок в заранее определенные впускные отверстия.
Несмотря на то что в каждом из двух вышеописанных вариантов выполнения имеется либо двенадцать, либо шесть впускных отверстий, тем не менее первая труба может содержать множество впускных отверстий и/или множество первых осевых каналов, в зависимости от потребностей. Подобным образом, вторая труба 8 может содержать множество вторых осевых каналов, также как и выпускных отверстий.
Фиг.7 показывает один вариант выполнения клапана-регулятора поступающего потока или обеспечивающего постоянный расход клапана. В этом варианте выполнения указанный клапан-регулятор 29 содержит экран 31, расположенный во впускном отверстии 22 корпуса 32, и упругий элемент 30 с формой сильфона. Корпус 32 имеет выступ 33, сужающийся в направлении впускного отверстия 22 от конца корпуса 32, содержащего выпускное отверстие 34. Указанный сильфон имеет отверстие клапана (не показано), в которое проходит указанный выступ так, что когда из формации текучая среда проходит через впускное отверстие 22 клапана, то давление текучей среды заставляет сильфон удлиняться с перемещением отверстия клапана в направлении выпускных отверстий 34, при этом по мере перемещения сильфона вследствие сужения выступа и заполнения части отверстия клапана указанное отверстие уменьшается. При этом способе высокое давление, создаваемое давлением текучей среды в формации, уменьшает отверстие клапана и, таким образом, регулирует приток текучей среды. По мере падения давления в формации сильфон снова втягивается обратно и обеспечивает возможность для прохождения большего количества текучей среды через отверстие клапана.
Во впускных отверстиях первой трубы 4 могут быть выполнены другие конструкции клапана-регулятора поступающего потока.
Другой вариант выполнения впускного устройства 1 показан на фиг.8. Указанное устройство 1 в этом варианте выполнения содержит такие же детали, как и в варианте выполнения, показанном на фиг.6а и 6b. Помимо этих деталей указанное устройство также содержит третью трубчатую часть 28 с возможностью вращения внутри первой трубы 4. Третья трубчатая часть 28 может вращаться во внутреннем периферическом углублении 35, выполненном в первой трубе 4. Первая труба содержит ряд первых отверстий 36 в виде осевых продольных прорезей. Третья трубчатая часть 28 также содержит такое же количество вторых отверстий 37, что и первая труба 4.
Третья трубчатая часть 28 выполнена с возможностью вращения относительно первой трубы 4 по меньшей мере между первым положением, в котором первое и второе отверстия 36, 37 совмещены встык с обеспечением через них прохода, и вторым положением, в котором первое и второе отверстия 36, 37 разведены так, что проход через третью трубчатую часть 28 невозможен.
В этом варианте выполнения третья трубчатая часть 28 расположена справа от вторых выпускных отверстий 22 первой трубы 4. Однако она также может быть расположена слева от первых впускных отверстий 5.
Третья трубчатая часть 28 может быть, например, каналом для гидроразрыва или клапаном вращающегося рукава, обеспечивающего гидроразрыв.
Таким образом, в соответствии с идеей изобретения указанное впускное устройство может содержать множество дополнительных деталей или элементов, которые могут быть включены в него для выполнения различных целей и требований. Соответственно, указанное впускное устройство может иметь множество функциональных возможностей.
В другом аспекте данного изобретения, который показан на фиг.9a и 9b, впускное устройство 101, предназначенное для регулирования потока текучей среды между коллектором углеводородов и эксплуатационной обсадной колонной в скважине, содержит первую трубу 104, которая в этом варианте выполнения имеет четыре впускных отверстия 105.
Помимо этого впускное устройство 101 содержит вторую трубу 108, установленную с возможностью вращения внутри первой трубы 104, имеющую стенку 106, и в этом варианте выполнения сквозь стенку 106 проходят четыре выпускных отверстия 111.
В соответствии с идеей изобретения вторая труба 108 может вращаться с переходом из первого положения (показано на фиг.9a), в котором выпускные отверстия 111 совмещены встык по меньшей мере с одним из выпускных отверстий 105, а стенка 106 расположена напротив других впускных отверстий, ко второму положению (не показано), в котором одно или более из выпускных отверстий 111 совмещено встык с одним или более вторых впускных отверстий, а указанная стенка расположена напротив первого впускного отверстия, или к третьему положению (не показано), в котором указанная стенка расположена напротив первого и второго впускных отверстий.
В этом случае одно или более впускных отверстий в первой трубе 104 могут быть совмещены встык с одним или более выпускных отверстий во второй трубе 108 или разведены, в силу чего указанное впускное устройство является закрытым для притока текучей среды. Затем оператор может легко повернуть вторую трубу 108 так, чтобы можно было получить требуемый поток текучей среды, удовлетворяющий конкретным требованиям.
На фиг.9b показано, что все четыре впускных отверстия 105 и четыре выпускных отверстия 111 расположены соосно, и, соответственно, они все открыты для притока текучей среды.
В соответствии с аспектом данного изобретения первая труба будет всегда по меньшей мере содержать первое и второе впускные отверстия, а вторая труба 108 также будет по меньшей мере содержать первое выпускное отверстие. Кроме того, несмотря на то что в данном изобретении показаны четыре впускных и выпускных отверстия, соответственно, первая труба может содержать множество впускных отверстий и вторая труба может содержать множество выпускных отверстий с тем, чтобы можно было выполнить совмещение встык нескольких впускных и выпускных отверстий.
В этом варианте выполнения впускные отверстия показаны в виде отверстий. Однако указанные отверстия могут содержать ограничители потока, дроссельные заслонки или клапаны, например клапаны-регуляторы потока, как изложено выше в соответствии с фиг.7.
Помимо этого вторая труба может содержать по меньшей мере один паз (не показан) с возможностью доступа изнутри, причем указанный паз приспособлен для приема инструмента с целью обеспечения вращения второй трубы.
Кроме того, данное изобретение также относится к скважинному оборудованию, содержащему колонну обсадных труб и одно или более впускных устройств, имеющих вышеописанные конструктивные особенности.
Несмотря на то что данное изобретение выше было описано в отношении предпочтительных вариантов выполнения данного изобретения, специалисту в данной области техники следует понимать, что возможно внесение различных модификаций без отклонения от данного изобретения, как определено в нижеследующей формуле изобретения.
1. Впускное устройство (1) для регулирования потока текучей среды между коллектором углеводородов и эксплуатационной обсадной колонной в скважине, содержащее:
первую трубу (4), имеющую осевую протяженность и по меньшей мере одно впускное отверстие (5) и первую стенку (6) с по меньшей мере первым осевым каналом (7), проходящим в первой стенке (6) от указанного впускного отверстия (5),
вторую трубу (8), имеющую первый и второй концы (9, 10) и по меньшей мере одно выпускное отверстие (11), причем указанная вторая труба (8) установлена с возможностью вращения внутри первой трубы (4), при этом она имеет вторую стенку (12) с по меньшей мере вторым осевым каналом, проходящим во второй стенке (12) от первого конца (9) к выпускному отверстию (11),
в котором указанная вторая труба (8) установлена с возможность вращения относительно первой трубы (4) по меньшей мере между первым положением, в котором первый канал (7) и второй канал совмещены встык, обеспечивая возможности прохождения текучей среды из указанного коллектора в обсадную трубу через первый конец (9) второй трубы (8), и вторым положением, в котором первый канал (7) и второй канал разведены так, что при этом текучая среда не может проходить в обсадную трубу.
2. Впускное устройство (1) по п.1, в котором между первой трубой (4) и первым концом (9) второй трубы (8) расположен уплотнитель (14), причем указанный уплотнитель (14) содержит по меньшей мере один сквозной канал (15), совмещенный встык с первым осевым каналом (7).
3. Впускное устройство (1) по п.2, в котором первый уплотнитель (14) выполнен из керамики.
4. Впускное устройство (1) по п.2 или 3, в котором между первым уплотнителем (14) и первой трубой (4) расположен первый упругий элемент (17).
5. Впускное устройство (1) по п.4, в котором упругий элемент (17) имеет форму сильфона.
6. Впускное устройство (1) по п.5, в котором упругий элемент (17) с формой сильфона содержит канавки (21), в которых поток текучей среды может прижимать упругий элемент (17) к указанному уплотнителю (14).
7. Впускное устройство (1) по любому из пп.1-3, 5, 6, в котором первая труба (4) содержит второе впускное отверстие (22) и третий осевой канал (23), проходящий в первой стенке (6) от второго впускного отверстия (22), указанная вторая труба (8) содержит второе выпускное отверстие (24) и по меньшей мере четвертый осевой канал, проходящий во второй стенке (12) от второго конца (10), причем указанная вторая труба (8) установлена с возможностью вращения относительно первой трубы (4) по меньшей мере между первым положением, в котором третий канал (23) и четвертый канал совмещены встык, обеспечивая возможность прохождения текучей среды из указанного коллектора в обсадную трубу через второй конец (10) второй трубы (8), и вторым положением, в котором третий канал (23) и четвертый канал разведены так, что при этом текучая среда не может проходить в обсадную трубу из второго конца (10) второй трубы (8).
8. Впускное устройство (1) по п.7, в котором между первой трубой (4) и вторым концом (10) второй трубы (8) расположен второй уплотнитель (25), причем указанный уплотнитель (25) содержит по меньшей мере один сквозной канал (26), совмещенный встык с третьим осевым каналом (23).
9. Впускное устройство (1) по п.8, в котором между вторым уплотнителем (25) и первой трубой (4) расположен второй упругий элемент (27).
10. Впускное устройство (1) по любому из пп.1-3, 5, 6, 8, 9, в котором первая труба (4) содержит множество впускных отверстий (11, 22) и/или множество первых осевых каналов (7, 23).
11. Впускное устройство (1) по любому из пп.1-3, 5, 6, 8, 9, в котором вторая труба (8) содержит множество вторых осевых каналов.
12. Впускное устройство (1) по любому из пп.1-3, 5, 6, 8, 9, в котором вторая труба (8) содержит по меньшей мере один паз (18) с возможностью доступа изнутри, причем указанный паз (18) приспособлен для приема инструмента с целью обеспечения вращения второй трубы (8).
13. Устройство (101) для регулирования потока текучей среды между коллектором углеводородов и эксплуатационной обсадной колонной в скважине, содержащее:
первую трубу (104), имеющую по меньшей мере первое и второе впускные отверстия (105),
вторую трубу (108), установленную с возможностью вращения внутри первой трубы (104), имеющую стенку (106) и выпускное отверстие (111), проходящее через указанную стенку (106),
в котором указанная вторая труба (108) установлена с возможностью вращения с переходом из первого положения, в котором выпускное отверстие (111) совмещено встык с первым впускным отверстием (105) и стенка (106) расположена напротив указанного второго впускного отверстия, во второе положение, в котором выпускное отверстие (111) совмещено встык со вторым впускным отверстием и стенка (106) расположена напротив первого впускного отверстия, или в третье положение, в котором указанная стенка (106) расположена напротив первого и второго впускных отверстий.
14. Впускное устройство (101) по п.13, в котором первая труба (104) содержит множество впускных отверстий (105).
15. Впускное устройство (101) по п.14, в котором вторая труба (108) содержит множество выпускных отверстий (111), при этом несколько впускных отверстий и выпускных отверстий могут быть совмещены встык.
16. Скважинное оборудование, содержащее колонну обсадных труб и одно или более впускное устройство (1, 101), выполненное в соответствии с любым из пп.1-15.
