Способ регулируемой закачки жидкости по пластам и устройство для его реализации

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к оборудованию для эксплуатации нагнетательных скважин, вскрывших два пласта. В скважину на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) спускают компоновку подземного оборудования, включающую нижний пакер, разъединитель, устройство распределения закачки (УРЗ), верхний пакер, разъединитель, производят посадку пакеров и их опрессовку. Осуществляют закачку жидкости с устья в полость колонны НКТ, определение суммарного расхода жидкости, закачиваемой в верхний и нижний пласты, подъем извлекаемой части УРЗ на поверхность, изменение ее характеристик, повторную установку извлекаемой части УРЗ в НКТ до ее посадки в корпусную часть УРЗ, закачку через него жидкости в соответствующие пласты, по окончании работ производят подъем компоновки подземного оборудования. Производят сброс растворимого шара, производят замер расхода жидкости для нижнего пласта, определяют расход жидкости верхнего пласта, сопоставляют фактические расходы жидкости для верхнего и нижнего пластов с заданными значениями, причем при их отличии поднимают извлекаемую часть УРЗ на поверхность, далее в посадочные места извлекаемой части УРЗ устанавливают верхний и нижний штуцеры, опускают извлекаемую часть УРЗ в НКТ до ее посадки в корпусную часть УРЗ и осуществляют регулируемую закачку жидкости. Над верхней втулкой извлекаемой части УРЗ размещена дополнительная втулка, оснащенная радиальными отверстиями и посадочным седлом под сбрасываемый растворимый шар. Технический результат заключается в повышении эффективности одновременно-раздельной закачки. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

 

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к оборудованию для эксплуатации нагнетательных скважин, вскрывших два пласта.

Известно устройство для раздельной закачки, выбранное в качестве аналога, содержащее корпус со сквозными и радиальными отверстиями, упор в нижней части и направляющие конусные поверхности в верхней части, размещенный в корпусе ниппель с верхним и нижним уплотнительными узлами, с радиальными отверстиями, упором в нижней части и проточкой на наружной поверхности, цилиндрическое седло, размещенное в ниппеле с возможностью перекрытия радиальных отверстий ниппеля, пружину под цилиндрическим седлом, сбрасываемый в устройство при его работе шар. При этом радиальные отверстия корпуса и ниппеля выполнены соосными и с наклоном вниз на величину выступающей части шара, размещенного в цилиндрическом седле, с расположением низа радиальных отверстий ниппеля на уровне верхней части шара. Объем камеры, образованной проточкой на наружной поверхности ниппеля и внутренней поверхностью корпуса, равен сумме объемов радиальных отверстий ниппеля и корпуса (RU №2494230 С1, МПК Е21В 34/06, приор. 19.11.2012 г.).

Недостатками известного устройства являются: высокие затраты, необходимые для проведения одновременно-раздельной закачки (ОРЗ), риск возникновения аварии и сложность технологии ОРЗ.

Известен способ и устройство для регулируемой закачки жидкости по пластам с автоматизированным замером параметров процесса, выбранный в качестве аналога, заключающийся в том, что в скважину на колонне насосно-компрессорных труб - НКТ спускают компоновку, включающую воронку или хвостовик, нижний пакер, разъединитель, устройство для измерения параметров закачиваемой жидкости, устройство распределения закачки, верхний пакер, якорь, разъединитель, удлинитель. Вдоль погружного скважинного оборудования проложен контролирующий кабель (геофизический и/или оптоволоконный или др. типа кабель) для измерения параметров закачиваемой жидкости. При необходимости измерения параметров закачиваемой жидкости извлекаемую часть устройства распределения закачки извлекают и изменяют диаметры штуцеров или, при необходимости отключения закачки какого-либо пласта, устанавливают соответствующую заглушку вместо штуцера. На корпусе устройства на наружной боковой поверхности имеется продольная проточка в виде канала для прокладки контролирующего кабеля от устройства для замера параметров закачиваемой жидкости, а также проточной канал диффузора выполнен в виде расходящегося конуса, переходящего в цилиндр (RU №2610484, МПК Е21В 43/14, приор. 27.05.2015 г., патентообладателем настоящего патента является заявитель).

Недостатками известного способа являются: высокие затраты, необходимые для проведения ОРЗ по пластам, риск возникновения аварии, сложность технологии ОРЗ и риск обрыва геофизического оборудования при изменении объема закачиваемой в нижний пласт жидкости.

Известен способ и устройство для регулируемой закачки жидкости по пластам, выбранный в качестве прототипа, заключающийся в том, что в скважину на колонне насосно-компрессорных труб - НКТ спускают компоновку, включающую нижний пакер, разъединитель, устройство распределения закачки (УРЗ), верхний пакер, разъединитель. Нижнюю часть компоновки оснащают воронкой или хвостовиком, а верхнюю часть компоновки - удлинителем. Над нижним и верхним пакером устанавливают переводник-центратор. Устанавливают и спрессовывают пакеры. Спускают глубинный расходомер с пробкой выше посадочного места последней. Подают жидкость в НКТ, определяют общий расход жидкости. Опускают пробку в посадочное место, подают жидкость в НКТ, определяют расход жидкости, закачиваемой в нижний пласт. Вычитают его из общего расхода и находят расход жидкости, закачиваемой в верхний пласт. Сопоставляют фактические расходы жидкости для пластов с заданными значениями. При их отличии поднимают извлекаемую часть УРЗ на поверхность. Устанавливают верхний и нижний штуцеры в посадочные места. Опускают извлекаемую часть УРЗ в НКТ до ее посадки в корпусную часть УРЗ. Осуществляют регулируемую закачку по пластам. Для изолирования одного из пластов вместо штуцера устанавливают заглушку. По окончании работ производят подъем установки. УРЗ включает в себя корпусную часть, состоящую из ниппеля с несколькими сквозными каналами, корпуса и втулки-переводника, извлекаемую часть, состоящую из верхней и нижней втулок и диффузора. В верхней втулке и диффузоре выполнены посадочные места под верхний и нижний штуцеры или заглушки. В верхней втулке имеется посадочное место для пробки. В нижней втулке выполнены верхний и нижний центральные каналы, расходящиеся и сходящиеся каналы (RU №2495235 С1, МПК Е21В 43/14, приор. 06.03.2012 г., патентообладателем настоящего патента является заявитель).

Недостатками известного способа являются: высокие затраты, необходимые для проведения ОРЗ, риск возникновения аварии, сложность технологии ОРЗ и риск обрыва геофизического оборудования при изменении объема закачиваемой в нижний пласт жидкости.

Задачей, решаемой изобретением, является снижение затрат, необходимых для проведения ОРЗ, устранение риска обрыва геофизического оборудования при изменении объема закачиваемой в нижний пласт жидкости, упрощение технологии ОРЗ, снижение риска возникновения аварии при ОРЗ.

Снижение затрат, необходимых для проведения ОРЗ, упрощение технологии ОРЗ и снижение риска возникновения аварии при ОРЗ достигается с помощью растворимого шара, сбрасываемого без специально обученного персонала и размещаемого в посадочном седле дополнительной втулки, имеющей радиальные отверстия и размещенной над верхней втулкой извлекаемой части устройства распределения закачки.

Устранение риска обрыва геофизического оборудования при изменении объема закачиваемой в нижний пласт жидкости достигается исключением использования геофизического оборудования.

Указанный технический результат достигается тем, что: - сбрасывают растворимый шар, который размещается в посадочном седле дополнительной втулки извлекаемой части УРЗ и отсекает подачу жидкости в верхний пласт, при этом продолжают подачу жидкости в полость НКТ и далее в нижний пласт, затем в течение времени размывания сброшенного растворимого шара производят замер расхода жидкости для нижнего пласта, определяют расход жидкости верхнего пласта вычитанием замеренного расхода нижнего пласта из суммарного расхода жидкости, закачиваемой в верхний и нижний пласты, сопоставляют фактические расходы жидкости для верхнего и нижнего пластов с заданными значениями, причем при их отличии после размывания сброшенного растворимого шара поднимают извлекаемую часть УРЗ на поверхность при помощи ловильного инструмента на геофизическом кабеле, проволоке или колтюбинговой установке, далее в посадочные места извлекаемой части УРЗ устанавливают верхний и нижний штуцеры, опускают извлекаемую часть УРЗ в НКТ до ее посадки в корпусную часть УРЗ и осуществляют регулируемую закачку жидкости, для возобновления отсечения верхнего пласта и проведения замера расхода жидкости для нижнего пласта, последовательно повторяют вышеописанные операции;

над верхней втулкой извлекаемой части УРЗ размещена дополнительная втулка, оснащенная радиальными отверстиями и посадочным седлом под сбрасываемый растворимый шар.

Скважинная установка включает в себя спущенную в скважину 1 (фиг. 1) на колонне НКТ 2 компоновку подземного оборудования, включающую нижний пакер 3, разъединитель 4, УРЗ 5, верхний пакер 6, разъединитель 7. Нижняя часть компоновки оснащена воронкой 8 или хвостовиком (на фиг. 1 не показан). Над нижним 3 и верхним 6 пакерами установлены разъединители 4, 7 механического или гидравлического принципа действия, служащие для отсоединения колонны НКТ 2 соответственно от нижнего пакера 3 и верхнего пакера 6 в случае прихвата. Над нижним пакером 3 и под верхним пакером 6 установлены переводники-центраторы 9, 10. Нижний пакер 3 выполнен механического принципа действия и установлен над воронкой 8 или хвостовиком. Выше расположено УРЗ 5, служащее для регулирования объемов закачки жидкости в нижний 11 и верхний 12 пласты, отключения верхнего пласта 12 для измерения расхода жидкости, закачиваемой в нижний пласт 11, а также для изолирования при необходимости одного из пластов. Далее установлен верхний пакер 6. Верхний пакер 6 выполнен механического принципа действия с упором на нижний пакер 3. В верхней части компоновки имеется удлинитель 13, предназначенный для герметичного соединения верхнего пакера 6 с колонной НКТ 2 и компенсации осевых перемещений НКТ 2, возникающих в процессе закачки жидкости. Удлинитель 13 установлен непосредственно над разъединителем 7 или через определенное число секций НКТ 2 или непосредственно под планшайбой (на фиг. 1 не показана).

УРЗ 5 (фиг. 1) состоит из корпусной и извлекаемой частей. Корпусная часть состоит из соединенных между собой ниппеля 14 (фиг. 2), корпуса 15 и втулки-переводника 16. В ниппеле 14 выполнено несколько сквозных каналов 17. В корпусную часть вставлена извлекаемая часть, состоящая сверху вниз из верхней втулки 18 (фиг. 3), нижней втулки 19 и диффузора 20. На нижнюю втулку 19 установлены верхний 21 и нижний 22 уплотнительные узлы. Верхний уплотнительный узел 21 закреплен снизу гайкой 23. Нижний уплотнительный узел 22 сверху ограничен упором 24, выполняющим функцию ограничителя перемещения извлекаемой части при ее посадке в корпусную часть. Между корпусной и извлекаемой частями образована камера 25. В верхней втулке 18 и в диффузоре 20 имеются посадочные места 26, 27 (фиг. 2) под верхний 28 и нижний 29 штуцеры, либо заглушки (на фиг. не показаны). В нижней втулке 19 выполнен верхний центральный канал 30 (фиг. 4), разветвляющийся с образованием нескольких расходящихся каналов 31. Расходящиеся каналы 31 связаны с камерой 25 и со сквозными каналами 17 ниппеля 14. В нижней втулке 19 также выполнено несколько сходящихся каналов 32 (фиг. 2), образующих нижний центральный канал 33. Нижний центральный канал 33 имеет сообщение с проходным каналом 34 диффузора 20. Над верхней втулкой 18 извлекаемой части УРЗ 5 размещена дополнительная втулка 35, оснащенная радиальными отверстиями 36, под которыми размещено посадочное седло 37 под сбрасываемый растворимый шар 38, служащий для отсечения закачиваемой в верхней пласт 12 жидкости.

Реализация способа приведена в описании работы оборудования.

Перед спуском компоновки производят шаблонирование скважины 1 (фиг. 1) и очистку стенок обсадной колонны скребками (скреперами) (на фиг. 1 не показаны), а затем промывку ствола скважины 1.

Компоновку подземного оборудования собирают в следующей последовательности: нижний пакер 3, разъединитель 4, УРЗ 5, верхний пакер 6, разъединитель 7. Нижнюю часть компоновки оснащают воронкой 8 или хвостовиком. Над нижним 3 и верхним 6 пакерами устанавливают переводники-центраторы 9, 10. Верхнюю часть компоновки оснащают удлинителем 13. Затем компоновку спускают на НКТ 2 в ствол скважины 1 на определенную глубину. После чего устье оснащают устьевой арматурой (на фиг. 1 не показана). Компоновку спускают либо без извлекаемой части УРЗ 5, либо вместе с ней. Первый вариант применяют, если необходим открытый проходной канал для проведения обработок, а также для прохода геофизического оборудования. Второй вариант, соответственно, когда нет необходимости в открытом проходном канале. Устанавливают, а затем опрессовывают нижний 3 и верхний 6 пакеры, производят закачку жидкости с устья в полость колонны НКТ 2.

Жидкость поступает в нижний пласт 11, проходя через сходящиеся каналы 32, нижний центральный канал 33, нижний штуцер 29 и проходной канал 34 диффузора 20 (фиг. 2).

Жидкость поступает в верхний пласт 12, проходя через верхний штуцер 28 (фиг. 4), верхний центральный канал 30 и расходящиеся каналы 31, а затем через камеру 25 в сквозные каналы 17.

Суммарный расход жидкости, закачиваемой в верхний и нижний пласты, замеряется устьевым расходомером (на фиг. не показан).

Для отсечения закачиваемой в верхний пласт 12 жидкости и проведения замера объема закачиваемой в нижний пласт 11 жидкости, с поверхности осуществляют сброс растворимого шара 38 (фиг. 3, 5) в посадочное седло 37 дополнительной втулки 35 извлекаемой части УРЗ 5. Жидкость проходит через сходящиеся каналы 32 (фиг. 3), нижний центральный канал 33 нижней втулки 19 извлекаемой части УРЗ, проходной канал 34 диффузора 20 и поступает в нижний пласт 11.

Далее в течение времени растворения сбрасываемого шара 38 проводят замер расхода жидкости, поступающей в нижний пласт 11, при помощи устьевого расходомера. После чего определяют расход жидкости верхнего пласта 12 вычитанием замеренного расхода нижнего пласта 11 из суммарного расхода жидкости, закачиваемой в верхний и нижний пласты.

Сопоставляют фактические расходы жидкости для пластов 11, 12 с заданными значениями. При отличии фактических расходов от заданных значений после размывания сброшенного растворимого шара 38 поднимают извлекаемую часть УРЗ 5 на поверхность при помощи ловильного инструмента на геофизическом кабеле, проволоке или колтюбинговой установке. В посадочные места 26, 27 (фиг. 2) устанавливают верхний 28 и нижний 29 штуцеры. Далее спускают на геофизическом кабеле, проволоке или колтюбинговой установке или сбрасывают извлекаемую часть УРЗ 5 в НКТ 2 до ее посадки в корпусную часть УРЗ 5. Затем в полость НКТ 2 подают жидкость, которая проходя через сходящиеся каналы 32, нижний центральный канал 33, а затем проходной канал 34 диффузора 20 поступает в нижний пласт 11. В верхний пласт 12 жидкость поступает проходя через верхний центральный канал 30 (фиг. 4), расходящиеся каналы 31, а затем в сквозные каналы 17 ниппеля 14.

Для возобновления отсечения верхнего пласта 12, проведения замера расхода жидкости для нижнего пласта 11, последовательно осуществляют повтор вышеописанных операций.

При необходимости осуществления закачки только в нижний пласт 11, после размывания сброшенного растворимого шара 38, поднимают извлекаемую часть УРЗ 5 на поверхность при помощи ловильного инструмента на геофизическом кабеле, проволоке или колтюбинговой установке. В посадочное место 26 (фиг. 2) верхней втулки 18 устанавливают заглушку (на фиг. не показана), а в посадочное место 27 диффузора 20 устанавливают нижний штуцер 29.

Далее спускают на геофизическом кабеле, проволоке или колтюбинговой установке или сбрасывают извлекаемую часть УРЗ 5 в НКТ 2 до ее посадки в корпусную часть УРЗ 5.

При необходимости осуществления закачки только в верхний пласт 12, после размывания сброшенного растворимого шара 38 поднимают извлекаемую часть УРЗ 5 на поверхность при помощи ловильного инструмента на геофизическом кабеле, проволоке или колтюбинговой установке. В посадочное место 26 верхней втулки 18 устанавливают верхний штуцер 28, а в посадочное место 27 диффузора 20 устанавливают заглушку (на фиг. не показана). Далее спускают на геофизическом кабеле, проволоке или колтюбинговой установке или сбрасывают извлекаемую часть УРЗ 5 в НКТ 2 до ее посадки в корпусную часть УРЗ 5.

После проведения работ по закачке жидкости, извлекают компоновку на поверхность. Для этого натяжением колонны НКТ 2 (фиг.1) переводят в транспортное положение сначала верхний пакер 3, затем нижний пакер 6. После производят подъем компоновки на поверхность.

Заявляемое изобретение позволяет снизить затраты, необходимые для проведения ОРЗ, устранить риск обрыва геофизического оборудования при изменении объема закачиваемой жидкости, упростить технологию ОРЗ, снизить риск возникновения аварии при ОРЗ.

1. Способ регулируемой закачки жидкости по пластам, включающий спуск в скважину на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) компоновки подземного оборудования, включающей нижний пакер, разъединитель, устройство распределения закачки (УРЗ), верхний пакер, разъединитель, посадку пакеров и их опрессовку, закачку жидкости с устья в полость колонны НКТ, определение суммарного расхода жидкости, закачиваемой в верхний и нижний пласты, подъем извлекаемой части УРЗ на поверхность, изменение ее характеристик, повторную установку извлекаемой части УРЗ в НКТ до ее посадки в корпусную часть УРЗ, закачку жидкости в соответствующие пласты, по окончании работ производят подъем компоновки подземного оборудования, отличающийся тем, что сбрасывают растворимый шар, который размещается в посадочном седле дополнительной втулки извлекаемой части УРЗ и отсекает подачу жидкости в верхний пласт, при этом продолжают подачу жидкости в полость НКТ и далее в нижний пласт, затем в течение времени размывания сброшенного растворимого шара производят замер расхода жидкости для нижнего пласта, определяют расход жидкости верхнего пласта вычитанием замеренного расхода нижнего пласта из суммарного расхода жидкости, закачиваемой в верхний и нижний пласты, сопоставляют фактические расходы жидкости для верхнего и нижнего пластов с заданными значениями, причем при их отличии после размывания сброшенного растворимого шара поднимают извлекаемую часть УРЗ на поверхность при помощи ловильного инструмента на геофизическом кабеле, проволоке или колтюбинговой установке, далее в посадочные места извлекаемой части УРЗ устанавливают верхний и нижний штуцеры, опускают извлекаемую часть УРЗ в НКТ до ее посадки в корпусную часть УРЗ и осуществляют регулируемую закачку жидкости, для возобновления отсечения верхнего пласта и проведения замера расхода жидкости для нижнего пласта последовательно повторяют вышеописанные операции.

2. Устройство распределения закачки, включающее в себя корпусную часть, состоящую из соединенных между собой ниппеля с несколькими сквозными каналами, корпуса и втулки-переводника, извлекаемую часть, состоящую сверху вниз из верхней втулки, нижней втулки и диффузора, при этом извлекаемая часть вставлена в корпусную часть с образованием камеры, на нижнюю втулку установлены верхний и нижний уплотнительные узлы, причем первый из них закреплен снизу гайкой, а последний ограничен сверху упором, в верхней втулке и диффузоре выполнены посадочные места под верхний и нижний штуцеры или заглушки, а в нижней втулке выполнен верхний центральный канал, разветвляющийся с образованием нескольких расходящихся каналов, связанных с камерой и со сквозными каналами ниппеля, а также несколько сходящихся каналов, образующих нижний центральный канал, имеющий сообщение с проходным каналом диффузора, отличающееся тем, что над верхней втулкой извлекаемой части УРЗ размещена дополнительная втулка, оснащенная радиальными отверстиями и посадочным седлом под сбрасываемый растворимый шар.