RU2487231C1

RU2487231C1 - Device for open hole division into separate sections

Info

Publication number: RU2487231C1
Application number: RU2012132412/03A
Authority: RU
Inventors: Нигаматьян Хамитович Хамитьянов; Камиль Мансурович Гарифов; Габдрашит Султанович Абдрахманов; Альберт Салаватович Ягафаров; Альберт Хамзеевич Кадыров
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2013-07-10

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: device for open hole division includes longitudinally corrugated tubes with encapsulated components, upper and lower cylindrical sections. Encapsulated components are located at sections with lesser circumscribing circle. The upper cylindrical section is equipped with sealed piston and retention pin. The lower cylindrical section is equipped with nonexpansible bushing from below. Movable nipple is inserted hermetically into inner cavity of bushing. Nipple is equipped with valve and connected to piston by pull-rod from above. Encapsulated components are designed as closed components along tube perimetre. End sections of longitudinally corrugated tubes to be connected by welding are made as graduated bells corrugated longitudinally. Circumscribing diameter of bells is bigger or equal to circumscribing diameter of encapsulated diameter. Thickness of encapsulated components and distance between them can be adjusted without mutual overlapping in case of extension by rolling device after correction by inner pressure.

EFFECT: tightness of bore-hole annulus covering at significant differential pressure.

4 dwg

Description

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к разработке и эксплуатации нефтяных пластов с зонами различной проницаемости, в том числе в горизонтальных, многозабойных скважинах и боковых стволах с применением технологии одновременно-раздельной эксплуатации.The proposal relates to the oil and gas industry, in particular to the development and operation of oil reservoirs with zones of various permeability, including in horizontal, multilateral wells and sidetracks using technology of simultaneous and separate operation.

Известен пакер (патент RU №2143053, МПК Е21В 33/12, опубл. 20.12.1999), устанавливаемый на колонне обсадных труб в скважине, включающий корпус с центральным и впускным каналами, уплотнительный элемент и размещенную на корпусе оболочку, образующую с его наружной стенкой гидравлическую камеру, сообщенную впускным каналом, перекрытым обратным клапаном, с центральным каналом корпуса, при этом оболочка выполнена продольно-гофрированной, а уплотнительный элемент размещен снаружи ее средней части, причем концевые участки оболочки, примыкающие к уплотнительному элементу, выполнены с диаметрами описанных вокруг них окружностей, большими по сравнению со средней ее частью на величину, обеспечивающую предотвращение трения этого элемента о стенки при спуске пакера в скважину, а периметр их после выправления гофр оболочки изнутри давлением равен периметру скважины в месте установки пакера.Known packer (patent RU No. 2143053, IPC ЕВВ 33/12, publ. 12/20/1999), installed on a casing string in a well, including a housing with a central and inlet channels, a sealing element and a shell placed on the housing, forming with its outer wall a hydraulic chamber communicated by an inlet channel blocked by a non-return valve with the central channel of the housing, the shell being longitudinally corrugated and the sealing element located outside its middle part, with the end sections of the shell adjacent to the seal to the element, made with the diameters of the circles described around them, large in comparison with its middle part by an amount that prevents the friction of this element against the wall when the packer is lowered into the well, and their perimeter after straightening the corrugation of the shell from the inside by pressure is equal to the perimeter of the well at the packer installation site .

Недостатками устройства являются:The disadvantages of the device are:

- устройство не обеспечивает достаточную надежность перекрытия заколонного пространства скважины из-за того, что оно полностью перекрывается только за счет уплотнительного элемента, в котором необходимо постоянно поддерживать внутреннее давление, как следствие, не обеспечивает требуемую герметичность при значительном перепаде давления, особенно при долговременной работе пакера или его установки в проницаемом участке ствола скважины;- the device does not provide sufficient reliability for closing the annulus of the well due to the fact that it is completely blocked only by the sealing element, in which it is necessary to constantly maintain the internal pressure, as a result, it does not provide the required tightness with a significant pressure drop, especially during long-term operation of the packer or installing it in a permeable section of a wellbore;

- значительное уменьшение проходного сечения и, кроме того, значительное удорожание устройства, так как пакер содержит сложное клапанное устройство;- a significant reduction in the cross section and, in addition, a significant increase in the cost of the device, since the packer contains a complex valve device;

- устройство является неизвлекаемым, и отказ любого из технических узлов, входящих в состав пакера, приводит к возникновению аварийной ситуации в скважине.- the device is not removable, and the failure of any of the technical nodes included in the packer leads to an emergency in the well.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ разобщения пластов в скважине профильным перекрывателем (патент RU №2083798, МПК Е21В 33/12, опубл. 10.07.1997 г.), включающий устройство для разобщения пластов в скважине, содержащее соединенные резьбой профильные трубы, оснащенные цилиндрическими концевыми участками, которые снаружи осажены в средней своей части, снабжены замкнутыми ободьями и заполнены во впадинах герметизирующим составом.The closest in technical essence and the achieved result is a method of uncoupling the formations in the well with a profile cutter (patent RU No. 2083798, IPC ЕВВ 33/12, publ. 07/10/1997), including a device for uncoupling the formations in the well containing threaded profile pipes equipped with cylindrical end sections, which are externally upset in their middle part, are provided with closed rims and are filled in the depressions with a sealing compound.

Недостатками этого устройства являются:The disadvantages of this device are:

- при расширении перекрывателя давлением изнутри выпуклые части гофр касанием стенки скважины препятствуют радиальному распространению герметика вокруг перекрывателя, вследствие чего он выдавливается в продольных направлениях по впадинам гофр, оставляя разгерметизированные участки, в результате чего не обеспечиваются герметичность и надежность разобщения пластов;- when the overlap expands with pressure from the inside, the convex parts of the corrugations by touching the well wall prevent the radial spread of sealant around the overlap, as a result of which it is squeezed out in longitudinal directions along the corrugation cavities, leaving depressurized sections, as a result of which tightness and reliability of formation separation are not ensured;

- отсутствует герметизация в сопряжении вершины профильной трубы и стенки скважины, так как сопряжение вершины профильной трубы и стенки скважины остается без уплотнителя из-за того, что распространения битумной мастики в поперечном сечении не происходит ни при расширении профильной трубы с уплотнителями давлением, ни после развальцовывания и плотного прижатия к стенкам скважины профильной трубы с уплотнителями развальцевателем, так как уплотнители из битумной мастики нанесены во впадины профильной трубы, следовательно, создаются условия для гидропрорыва жидкости;- there is no sealing in the interface between the top of the profile pipe and the borehole wall, since the pairing of the top of the profile pipe and the borehole wall remains without a sealant due to the fact that bitumen mastic does not propagate in the cross section either when the profile pipe is expanded with pressure seals or after expansion and tightly pressing the profile pipe with flare seals to the well walls, since the seals from bitumen mastic are deposited in the hollows of the profile pipe, therefore, Ovia for gidroproryva liquid;

- уменьшенное проходное сечение, так как ободья препятствуют прижатию стенки трубы к стенке скважины, а уплотнители, нанесенные во впадины, препятствуют полному расширению трубы гидравлическим давлением и роликовым развальцевателем, кроме того, создают препятствие при развальцовывании;- a reduced bore, since the rims prevent the pipe wall from being pressed against the well wall, and the seals deposited in the cavities prevent the pipe from expanding completely with hydraulic pressure and the roller flare, in addition, create an obstacle when expanding;

- для герметизации внутриколонного пространства необходимо применять пакер, устанавливаемый внутри устройства, что приводит к удорожанию устройства в целом.- for sealing the annular space it is necessary to use a packer installed inside the device, which leads to a rise in the cost of the device as a whole.

Технической задачей предлагаемого устройства является обеспечение герметичности перекрытия устройством заколонного пространства при значительных перепадах давления за счет дополнительного прижатия уплотнительных элементов развальцевателем, применения любой необходимой длины устройства, расположения уплотнительных элементов, обеспечивая возможность их радиально и продольно распределяться, и водонефтенабухающих резин, а также за счет применения втулки с ниппелем обеспечивается герметизация внутриколонного пространства и упрощаются установка и применение устройства в скважине.The technical task of the proposed device is to ensure that the device overlays annular space at significant pressure drops due to the additional pressing of the sealing elements with a flare, the use of any necessary length of the device, the location of the sealing elements, allowing them to be radially and longitudinally distributed, and water-oil-swelling rubbers, as well as due to the use of bushings with a nipple provides sealing of the annulus and simplifies Installation and use of the device in the well are given.

Техническая задача решается устройством для разобщения открытого ствола скважины на отдельные участки, включающим соединенные продольно-гофрированные трубы с герметизирующими элементами, размещенными на участках с меньшей описанной окружностью, верхний и нижний цилиндрические участки, верхний из которых снабжен уплотненным поршнем с фиксатором.The technical problem is solved by a device for separating an open wellbore into separate sections, including connected longitudinally-corrugated pipes with sealing elements located in sections with a smaller circumference, upper and lower cylindrical sections, the upper of which is equipped with a sealed piston with a retainer.

Новым является то, что нижний цилиндрический участок снабжен снизу не расширяемой втулкой, во внутреннюю полость которой герметично вставлен с возможностью перемещения ниппель, снабженный клапаном и соединенный сверху тягой с поршнем, а герметизирующие элементы профильных труб выполнены замкнутыми по периметру трубы, а их концевые участки, соединяемые сваркой, выполнены в виде продольно-гофрированных калиброванных раструбов с описанным диаметром, большим или равным описанному диаметру герметизирующих элементов, при этом толщина герметизирующих элементов и расстояние между ними выполнены с возможностью их распределения без взаимного перекрытия при расширении развальцевателем после выправления внутренним давлением.What is new is that the lower cylindrical section is provided with a non-expandable sleeve from the bottom, into the internal cavity of which a nipple is fitted with a valve and is connected with a rod and a piston connected from above, and the sealing elements of the profile pipes are closed around the perimeter of the pipe, and their end sections, connected by welding, made in the form of longitudinally corrugated calibrated sockets with a described diameter greater than or equal to the described diameter of the sealing elements, the thickness of etiziruyuschih elements and the distance between them adapted to their distribution without mutual overlap during expansion razvaltsevatelem after correcting the internal pressure.

Новым является также то, что верхний и нижний цилиндрические участки снабжены цилиндрическими патрубками, установленными между цилиндрическими участками и продольно-гофрированными трубами и снабженными в средней части герметизирующими элементами из водонефтенабухающей резины, при этом цилиндрические патрубки снабжены цилиндрическими раструбами по концам с диаметром, большим или равным наружному диаметру герметизирующего элемента до его набухания.Also new is the fact that the upper and lower cylindrical sections are equipped with cylindrical pipes installed between the cylindrical sections and longitudinally corrugated pipes and provided with sealing elements made of water-oil-swellable rubber in the middle part, while the cylindrical pipes are equipped with cylindrical pipes at the ends with a diameter greater than or equal to the outer diameter of the sealing element before it swells.

На фиг.1 показано устройство с осевым разрезом; на фиг.2 - сечение А-А; на фиг.3 - сечение Б-Б; на фиг.4 - устройство в стволе многозабойной горизонтальной скважины.Figure 1 shows a device with an axial section; figure 2 is a section aa; figure 3 is a section bB; figure 4 - the device in the trunk of a multi-hole horizontal well.

Устройство для разобщения открытого ствола скважины на отдельные участки (далее устройство) включает соединенные продольно-гофрированные трубы 1 (см. фиг.1) с герметизирующими элементами 2, размещенными на участках с меньшей описанной окружностью 3. Верхний цилиндрический участок 4 снабжен поршнем 5 с уплотнением 6 и фиксатором 7, выполненным в виде проточки 8 на поршне 5, взаимодействующей с сужением 9. Нижний цилиндрический участок 10 снабжен снизу не расширяемой втулкой 11, во внутреннюю полость которой вставлен с возможностью перемещения ниппель 12, уплотненный манжетами 13. Ниппель 12 снабжен клапаном 14 и соединен сверху тягой 15 с поршнем 5.A device for uncoupling an open wellbore into separate sections (hereinafter the device) includes connected longitudinally corrugated pipes 1 (see Fig. 1) with sealing elements 2 located in areas with a smaller circumference described 3. The upper cylindrical section 4 is provided with a piston 5 with a seal 6 and the latch 7, made in the form of a groove 8 on the piston 5, interacting with the narrowing 9. The lower cylindrical section 10 is provided with a bottom not expandable sleeve 11, into the internal cavity of which is inserted with the possibility of moving neither pel 12, compact cuffs 13. Nipple 12 is provided with a valve 14 and is connected to the top rod 15 of piston 5.

Герметизирующие элементы 2 выполнены замкнутыми по периметру трубы 1 (см. фиг.2). Концевые участки 16 (см. фиг.1) продольно-гофрированных труб 1, соединяемые сваркой 17, выполнены в виде продольно-гофрированных калиброванных раструбов 18 с описанным диаметром, большим или равным описанному диаметру герметизирующих элементов 2. Толщина герметизирующих элементов 2 и расстояние между ними выполнены с возможностью их распределения без взаимного перекрытия при расширении развальцевателем (не показан) после выправления внутренним давлением.The sealing elements 2 are made closed around the perimeter of the pipe 1 (see figure 2). The end sections 16 (see figure 1) of longitudinally corrugated pipes 1 connected by welding 17 are made in the form of longitudinally corrugated calibrated sockets 18 with a described diameter greater than or equal to the described diameter of the sealing elements 2. The thickness of the sealing elements 2 and the distance between them made with the possibility of their distribution without mutual overlap during expansion flare (not shown) after straightening by internal pressure.

Для дополнительной герметизации верхний цилиндрический 4 и нижний цилиндрический участки 10 могут быть снабжены цилиндрическими патрубками 19, установленными между цилиндрическим участком 4 и поршнем 5 с фиксатором 7, цилиндрическим участком 10 и не расширяемой втулкой 11 и снабженными в средней части 20 герметизирующими элементами 21 из водонефтенабухающей резины. При этом цилиндрические патрубки 19 снабжены цилиндрическими раструбами 22 по концам с диаметром, большим или равным наружному диаметру герметизирующего элемента 21 до его набухания.For additional sealing, the upper cylindrical 4 and lower cylindrical sections 10 can be equipped with cylindrical nozzles 19 installed between the cylindrical section 4 and the piston 5 with the retainer 7, the cylindrical section 10 and the non-expandable sleeve 11 and provided with sealing elements 21 made of water-oil-swellable rubber in the middle part 20 . In this case, the cylindrical pipes 19 are provided with cylindrical pipes 22 at the ends with a diameter greater than or equal to the outer diameter of the sealing element 21 before it swells.

Пример применения устройства.An example of the use of the device.

Эксплуатационную колонну 23 (см. фиг.4) спускают в скважину 24 и цементируют с входом в кровлю продуктивного пласта 25, например, с высокой проницаемостью, после чего бурят горизонтальный ствол. Далее производят вскрытие и бурение нижележащего продуктивного пласта 26, например, с низкой проницаемостью. Вскрытие и бурение продуктивных пластов 25 и 26 производят по существующим технологиям. Проводят геофизические исследования и выделяют место установки 27 с плотными непроницаемыми породами для установки предлагаемого устройства. Установку устройства осуществляют следующим образом. На колонне труб (не показаны) устройство в сборе спускают в место установки 27 с плотными непроницаемыми породами, после чего расширяют продольно-гофрированные трубы 1 (см. фиг.1) гидравлическим давлением. Благодаря тому, что концевые участки 16 продольно-гофрированных труб 1, соединяемые сваркой 17, выполнены в виде продольно-гофрированных калиброванных раструбов 18 с описанным диаметром, большим или равным описанному диаметру герметизирующих элементов 2, при спуске устройства герметизирующие элементы 2 не повреждаются о стенки скважины. Повышением давления и натяжением колонны труб производят отсоединение колонны труб с поршнем 5 от верхнего цилиндрического участка 4. При этом ниппель 12 с манжетами 13, соединенный тягами 15 с поршнем 5, извлекают из скважины 24. Далее, на колонне труб спускают развальцеватель до торца устройства. Вращением развальцевателя забойным двигателем или ротором (не показаны) производят расширение цилиндрических участков 4, 10, цилиндрических патрубков 19 и прижатие герметизирующих элементов 2 и 21, плотно прикатывая их к стенкам скважины 24, тем самым герметично разделяют продуктивные пласты 25 и 26. Благодаря тому, что толщина герметизирующих элементов 2 и расстояние между ними выполнены с возможностью их распределения без взаимного перекрытия при расширении развальцевателем, при установке устройства в стволе скважины немного большим номинального обеспечивается необходимое прижатие герметизирующих элементов 2, а при установке устройства в номинальном диаметре скважины или немного меньше номинального исключается чрезмерное накопление герметизирующего материала. После чего осуществляют спуск оборудования, включающего насосно-компрессорные трубы 28, насосы 29 и прочее необходимое оборудование для эксплуатации, при этом ниппель 12, уплотненный манжетами 13, размещается в не расширяемой втулке 11, разобщая внутриколонное пространство ствола скважины 24.The production string 23 (see figure 4) is lowered into the well 24 and cemented with the entrance to the roof of the reservoir 25, for example, with high permeability, after which a horizontal well is drilled. Next, the opening and drilling of the underlying reservoir 26, for example, with low permeability, is performed. Opening and drilling of productive formations 25 and 26 is carried out using existing technologies. Conduct geophysical research and allocate the installation site 27 with dense impermeable rocks for the installation of the proposed device. The installation of the device is as follows. On the pipe string (not shown), the complete assembly is lowered to the installation site 27 with dense impermeable rocks, and then the longitudinally corrugated pipes 1 (see FIG. 1) are expanded with hydraulic pressure. Due to the fact that the end sections 16 of the longitudinally corrugated pipes 1 connected by welding 17 are made in the form of longitudinally corrugated calibrated sockets 18 with a described diameter greater than or equal to the described diameter of the sealing elements 2, when the device is launched, the sealing elements 2 are not damaged on the well walls . By increasing the pressure and tension of the pipe string, the pipe string with the piston 5 is disconnected from the upper cylindrical section 4. In this case, the nipple 12 with cuffs 13 connected by rods 15 to the piston 5 is removed from the well 24. Next, the flare is lowered to the end of the device on the pipe string. By rotating the flare tool with a downhole motor or rotor (not shown), the cylindrical sections 4, 10, the cylindrical pipes 19 are expanded and the sealing elements 2 and 21 are pressed, rolling them tightly against the walls of the well 24, thereby tightly separating the productive formations 25 and 26. Due to this, that the thickness of the sealing elements 2 and the distance between them are made with the possibility of their distribution without mutual overlap when expanding with a flare, when installing the device in the wellbore a little larger The necessary pressure of the sealing elements 2 is provided, and when the device is installed in the nominal well diameter or slightly less than the nominal, excessive accumulation of the sealing material is eliminated. Then carry out the descent of the equipment, including the tubing 28, pumps 29 and other necessary equipment for operation, while the nipple 12, sealed with cuffs 13, is placed in an non-expandable sleeve 11, separating the casing space of the wellbore 24.

Благодаря тому, что верхний 4 (см. фиг.1) и нижний 10 цилиндрические участки снабжены цилиндрическими патрубками 19 с цилиндрическими раструбами 22 по концам с диаметром, большим или равным наружному диаметру герметизирующего элемента 21 до его набухания, повышается надежность разобщения между стенками скважины 24 (см. фиг.4) и устройством.Due to the fact that the upper 4 (see Fig. 1) and lower 10 cylindrical sections are equipped with cylindrical pipes 19 with cylindrical sockets 22 at the ends with a diameter greater than or equal to the outer diameter of the sealing element 21 before it swells, the reliability of the separation between the walls of the well 24 is increased (see figure 4) and the device.

Устройство обеспечивает герметичность перекрытия заколонного пространства при значительных перепадах давления за счет дополнительного прижатия уплотнительных элементов развальцевателем, применения любой необходимой длины уплотнительных элементов, обеспечивая возможность их радиально и продольно распределяться, и водонефтенабухающих резин, а также за счет применения втулки с ниппелем обеспечивается герметизация внутриколонного пространства и упрощаются установка и применение устройства в скважине.The device ensures tightness of the annular space overlap at significant pressure drops due to the additional pressing of the sealing elements by a flare tool, the use of any necessary length of the sealing elements, allowing them to be radially and longitudinally distributed, and water-oil-swelling rubbers, and also by using a sleeve with a nipple, sealing of the annular space and simplified installation and use of the device in the well.

Claims

1. Device for uncoupling an open borehole into separate sections, including connected longitudinally-corrugated pipes with sealing elements located in sections with a smaller circumference, upper and lower cylindrical sections, the upper of which is equipped with a sealed piston with a retainer, characterized in that the lower the cylindrical section is provided with a non-expandable sleeve from the bottom, into the inner cavity of which a nipple is provided that is hermetically inserted with the possibility of movement, equipped with a valve and connected from above thrust with a piston, and the sealing elements of the profile pipes are made closed around the perimeter of the pipe, and their end sections connected by welding are made in the form of longitudinally corrugated calibrated sockets with a described diameter greater than or equal to the described diameter of the sealing elements, while the thickness of the sealing elements and the distance between them are made with the possibility of their distribution without mutual overlap during expansion by a flare after straightening by internal pressure.

2. The device according to claim 1, characterized in that the upper and lower cylindrical sections are equipped with cylindrical nozzles installed between the cylindrical sections and longitudinally corrugated pipes and provided with sealing elements from water-oil-swellable rubber in the middle part, while the cylindrical pipes are provided with cylindrical sockets at the ends with a diameter greater than or equal to the outer diameter of the sealing element before it swells.