RU2137899C1

RU2137899C1 - Bottom-hole pressure pulser

Info

Publication number: RU2137899C1
Application number: RU98101735A
Authority: RU
Inventors: М.Д. Еникеев; Р.Г. Фазылов; В.К. Андреев; В.А. Фусс
Original assignee: Еникеев Марат Давлетшинович; Фазылов Раис Габдрахманович
Priority date: 1998-02-02
Filing date: 1998-02-02
Publication date: 1999-09-20

Abstract

FIELD: oil and gas production industry. SUBSTANCE: bush with cam-like protrusion and pin is installed in body of device for possible turning around axis and for interaction with rod. Rod is made with cam-like protrusion and with shaped slots for bush pin. Pin and cam-like protrusion of bush are located in one plane along axis. Cam-like protrusion of rod is made coaxial with one of longitudinal grooves at side of protrusion. Longitudinal movement of bush at interaction with rod is limited by protrusion of body and sleeve. When compressing load is brought to bear on packer, adapter and half-rod are moved downwards with respect to sectional body for compression of spring. Radial passages of half-rod are disconnected from radial passages in body. Other radial passages of half-rod go beyond body seal and connect with radial passage of rod located underneath of plug. Depression is created. When section rod moves upwards, cam-like protrusion of half-rod rests on cam-like protrusion of bush, thus preventing further upward movement of sectional rod. Pressure under pulser gradually levels with bed pressure, and bed pressure is restored. Creation of depressions and repressions is repeated until bush turns around its axis through 360 deg. and at upward movement of sectional rod, bed pressure is finally restored. Thus, bottom-hole zone of bed is subjected to pulsing pressure for cleaning and testing of bed before and upon treatment. Application of aforesaid embodiment of device widens its functional potentialities due to no use of repeated lowering of bed tester. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 6 dwg

Description

Предложение относится к устройствам для обработки призабойной зоны пласта и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности. The proposal relates to devices for processing the bottom-hole formation zone and can be used in the oil and gas industry.

Известен забойный пульсатор, обеспечивающий создание циклов воздействия на пласт "депрессия-репрессия" с наибольшей амплитудой колебания давления на забое без нарушения герметичности пакера (RU, патент 2068951, кл. E 21 В 43/25, 1996). Known downhole pulsator, providing the creation of cycles of action on the reservoir "depression-repression" with the largest amplitude of pressure fluctuation on the bottom without violating the tightness of the packer (RU, patent 2068951, class E 21 In 43/25, 1996).

Известный пульсатор не позволяет проводить испытание пласта до и после обработки призабойной зоны пласта. The known pulsator does not allow testing of the formation before and after processing the bottom-hole zone of the formation.

Наиболее близким аналогом является забойный пульсатор, содержащий цилиндрический корпус с радиальными каналами и кольцевыми перегородками, верхний и нижний переходники и установленный в корпусе составной полый шток с радиальными каналами (SU, авторское свидетельство 1456540, кл. E 21 В 43/25, 1987). The closest analogue is a downhole pulsator containing a cylindrical body with radial channels and annular partitions, an upper and lower adapter and a composite hollow stem with radial channels installed in the body (SU, copyright certificate 1456540, class E 21 V 43/25, 1987).

Недостатком известного забойного пульсатора является то, что он не обеспечивает испытание пласта до и после обработки с целью определения гидродинамических параметров продуктивного пласта и оценки эксплуатационных характеристик скважины, эффективность обработки. Для определения гидродинамических параметров пласта требуется дважды спускать в скважину испытатель пластов и проводить операции по испытанию до и после обработки призабойной зоны пласта, что приводит к дополнительным затратам времени, материальных и трудовых ресурсов. A disadvantage of the known downhole pulsator is that it does not provide testing of the formation before and after treatment in order to determine the hydrodynamic parameters of the productive formation and assess the operational characteristics of the well, the processing efficiency. To determine the hydrodynamic parameters of the formation, it is necessary to lower the formation tester twice into the well and conduct test operations before and after processing the bottom-hole zone of the formation, which leads to additional time, material and labor resources.

Задачей предложения является повышение функциональных возможностей забойного пульсатора давления за счет комплексирования обработки и испытания пласта за один рейс инструмента в скважину. The objective of the proposal is to increase the functionality of the downhole pressure pulsator by combining the processing and testing of the formation for one tool trip into the well.

Поставленная задача достигается тем, что корпус забойного пульсатора давления снабжен установленной на его внутренней поверхности между ограничителями осевого перемещения втулкой с кулачковым выступом и штифтом, расположенными в одной плоскости по оси, шток снабжен фигурным пазом с продольными канавками и кулачковым выступом, выполненным соосно одной из продольных канавок, расположенной со стороны выступа, при этом втулка установлена с возможностью поворота вокруг оси и взаимодействия своим штифтом с фигурным пазом штока. При этом полый шток снабжен наружным поршнем и внутренней перегородкой. The task is achieved in that the case of the downhole pressure pulsator is equipped with a sleeve with a cam protrusion and a pin located on the same surface along the axis, the rod is equipped with a figured groove with longitudinal grooves and a cam protrusion made coaxially with one of the longitudinal grooves located on the side of the protrusion, while the sleeve is mounted with the possibility of rotation around the axis and the interaction of its pin with a curly groove of the rod. In this case, the hollow rod is equipped with an external piston and an internal partition.

Продольное (осевое) перемещение втулки при взаимодействии со штоком строго ограничено выступом корпуса и гильзой, установленной под кольцевой перегородкой корпуса. The longitudinal (axial) movement of the sleeve when interacting with the rod is strictly limited by the protrusion of the housing and the sleeve installed under the annular partition of the housing.

Наличие втулки с кулачковым выступом и штифтом, расположенным в одной плоскости, установка ее в корпусе с возможностью поворота вокруг оси и строго ограниченным продольным перемещением, выполнение штока с кулачковым выступом и фигурными пазами под штифт втулки с расположением кулачкового выступа соосно с одной из продольных пазов со стороны выступа позволяют проводить испытание пласта до и после обработки с получением полного открытого и закрытого циклов испытания и регистрацией глубинным манометром притока пластового флюида и восстановления пластового давления. За счет этих признаков обеспечивается комплексирование обработки и испытания пласта, выполняемых за один рейс инструмента в скважину. Исключается необходимость спусков испытателя пластов в скважину до и после обработки пласта и связанных с этим дополнительных затрат времени, материальных и трудовых ресурсов. The presence of a sleeve with a cam protrusion and a pin located in the same plane, its installation in the housing with the possibility of rotation around the axis and strictly limited longitudinal movement, execution of the rod with a cam protrusion and curly grooves under the pin of the sleeve with the cam protrusion coaxially with one of the longitudinal grooves with the sides of the protrusion allow the formation to be tested before and after treatment to obtain complete open and closed test cycles and registration of the inflow of formation fluid and recovery with a deep gauge reservoir pressure recovery. Due to these signs, a combination of processing and testing of the formation performed during one flight of the tool into the well is ensured. It eliminates the need for the formation tester runs into the well before and after the treatment of the formation and the associated additional costs of time, material and labor resources.

В связи с изложенным можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "новизна". Заявителю неизвестны технические решения, содержащие сходные признаки, отличающие заявляемое предложение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию "Изобретательский уровень". In connection with the above, we can conclude that the claimed invention meets the criterion of "novelty." The applicant is not aware of technical solutions containing similar features that distinguish the claimed proposal from the prototype, which allows us to conclude that it meets the criterion of "Inventive step".

Предложение представлено чертежами, где на фиг. 1, 1a показана конструктивная схема забойного пульсатора давления, открытое и закрытое положение клапанов (радиальных каналов штока); на фиг. 2 - вид А-А на фиг. 1; на фиг.3 представлен вариант выполнения фигурного паза; на фиг. 4 представлено положение штока при сжимающей нагрузке на верхний переходник; на фиг. 5 - положение штока при снятии нагрузки. The proposal is represented by drawings, where in FIG. 1, 1a shows a structural diagram of the downhole pressure pulsator, the open and closed position of the valves (radial stem channels); in FIG. 2 is a view AA in FIG. 1; figure 3 presents an embodiment of a curly groove; in FIG. 4 shows the position of the rod under compressive load on the upper adapter; in FIG. 5 - the position of the rod when unloading.

Забойный пульсатор давления (фиг. 1) включает составной полый шток, состоящий из нижнего 1, среднего 2 и верхнего 3 полуштоков, верхний переходник 4, корпус, состоящий из элементов 5, 6, 7, 8, 9, нижний переходник 10, пружину 11, шпонки 12, кожух 13, пробку 14 в корпусе и пробку 15 во внутренней перегородке полуштока 1. В корпусном элементе 6 установлена втулка 16 с кулачковым выступом 17 и штифтом 18 с возможностью поворота вокруг оси. Продольное перемещение втулки 16 строго ограничено гильзой 19 и выступом 20 корпуса 6. Полушток 1 выполнен с кулачковым выступом 21 и фигурными пазами 22 (см. фиг.1, 2) и имеет радиальные каналы 23, 24, 25, 26 и наружный поршень 27. Корпусной элемент 7 имеет радиальные каналы 28, а элемент 9 - радиальные каналы 29. Уплотнение подвижных и неподвижных соединений осуществлено стандартными резиновыми кольцами круглого сечения 30. Фигурный паз 22 выполнен из угловых канавок 31, 32 и продольных канавок 33,34. The downhole pressure pulsator (Fig. 1) includes a composite hollow stem consisting of the lower 1, middle 2 and upper 3 half rods, the upper adapter 4, the housing consisting of elements 5, 6, 7, 8, 9, the lower adapter 10, the spring 11 , dowels 12, casing 13, plug 14 in the housing and plug 15 in the inner partition of the half-rod 1. In the housing element 6 there is a sleeve 16 with a cam protrusion 17 and a pin 18 with the possibility of rotation around the axis. The longitudinal movement of the sleeve 16 is strictly limited by the sleeve 19 and the protrusion 20 of the housing 6. The half shaft 1 is made with a cam protrusion 21 and curly grooves 22 (see figure 1, 2) and has radial channels 23, 24, 25, 26 and the outer piston 27. The housing element 7 has radial channels 28, and element 9 has radial channels 29. The sealing of the movable and fixed joints is carried out with standard rubber o-rings 30. The figured groove 22 is made of angular grooves 31, 32 and longitudinal grooves 33.34.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Устройство в растянутом положении разобщения радиальных каналов 24 и 25 (фиг. 1) полуштока 1 и совмещения радиальных каналов 26 и 29 навинчивается на пакер и фильтр с заглушкой и на трубах опускается в скважину до заданной глубины. Производится пакерование (установка пакера). При этом шпонки 12 обеспечивают передачу вращательного движения через элементы 5, 6, 7, 8 и 9 составного корпуса и переходник 10 для срабатывания байонетного замка пакера и его установки. При создании сжимающей нагрузки на пакер переходник 4 и соединенные с ним полуштоки 1, 2 и 3 перемещаются вниз относительно составного корпуса, сжимая пружину 11. Радиальные каналы 26 полуштока 1 разобщаются с радиальными каналами 29 корпуса 9, а радиальные каналы 24 полуштока 1, перемещаясь вниз, выходят за уплотнения 30 корпуса 8 и сообщаются с радиальными каналами 25 (см. фиг. 4). Поскольку продольное перемещение втулки 16 ограничено, а вращение составного штока в корпусе ограничено шпонкой 12, то при перемещении полуштока 1 вниз штифт 18 втулки 16 проходит фигурный паз 22 (см. фиг.3), штифт 18 проходит по продольной канавке 33, угловую канавку 31 и продольную канавку 34. При прохождении угловой канавки 31 по штифту 18 втулка 16 поворачивается вокруг своей оси на некоторый угол. The device in the extended position of separation of the radial channels 24 and 25 (Fig. 1) of the half-rod 1 and the combination of the radial channels 26 and 29 is screwed onto the packer and filter with a plug and lowered into the well to the specified depth on the pipes. Packing is performed (packer installation). In this case, the keys 12 provide the transmission of rotational motion through the elements 5, 6, 7, 8 and 9 of the composite housing and the adapter 10 for actuating the bayonet lock of the packer and its installation. When creating a compressive load on the packer, the adapter 4 and the half-tubes 1, 2, and 3 connected to it move downward relative to the composite case, compressing the spring 11. The radial channels 26 of the half-rod 1 are disconnected from the radial channels 29 of the case 9, and the radial channels 24 of the half-rod 1, moving down go beyond the seal 30 of the housing 8 and communicate with the radial channels 25 (see Fig. 4). Since the longitudinal movement of the sleeve 16 is limited, and the rotation of the composite rod in the housing is limited by the key 12, when moving the half-rod 1 down, the pin 18 of the sleeve 16 passes a figured groove 22 (see Fig. 3), the pin 18 passes along the longitudinal groove 33, the angular groove 31 and a longitudinal groove 34. As the corner groove 31 passes through the pin 18, the sleeve 16 rotates around its axis by a certain angle.

В этом положении устройства пласт (подпакерное устройство) сообщается с внутритрубным пространством, давление P₁ в полости труб над пробкой 15 выравнивается с давлением P₂ под пульсатором и на пласт создастся депрессия (открытый период испытания - приток пластового флюида). Через 3... 5 минут натяжением колонны труб с поверхности перемещают переходник 4 и полуштоки 1, 2, 3 вверх относительно составного корпуса. При этом сначала по штифту 18 проходит продольную канавку 34 (см. фиг.3), затем проходит угловую канавку 32, одновременно поворачивая втулку 16 вокруг своей оси на некоторый угол, а потом штифт 18 попадает в продольную канавку 33. Но полного растяжения устройства не происходит, т.к. кулачковый выступ 21 полуштока 1 упирается на кулачковый выступ 17 втулки 16 (см. фиг.5), что препятствует дальнейшему перемещению составного штока вверх относительно составного корпуса.In this position of the device, the formation (sub-packer device) communicates with the in-tube space, the pressure P ₁ in the pipe cavity above the plug 15 is equalized with the pressure P ₂ under the pulsator and a depression will form on the formation (open test period - formation fluid inflow). After 3 ... 5 minutes, by pulling the pipe string from the surface, the adapter 4 and half tubes 1, 2, 3 are moved upward relative to the composite housing. In this case, the longitudinal groove 34 passes first along the pin 18 (see FIG. 3), then the corner groove 32 passes, while turning the sleeve 16 about its axis by a certain angle, and then the pin 18 enters the longitudinal groove 33. But the device does not stretch completely happens because the cam protrusion 21 of the half-rod 1 rests on the cam protrusion 17 of the sleeve 16 (see figure 5), which prevents the further movement of the composite rod upward relative to the composite housing.

При этом положении устройства радиальные каналы 24 и 25 полуштока 1 разобщены. Разобщены также радиальные каналы 26 полуштока 1 с радиальными каналами 29 корпусного элемента 9 (см. фиг.5). Давление P₂ под пульсатором постепенно выравнивается с пластовым давлением и происходит закрытый период испытания - восстановление пластового давления. При натяжении колонны труб для перемещения переходника 4 и полуштоков 1, 2, 3 относительно составного корпуса снятие пакера с места (распакеровка) не происходит из-за гидравлической неуравновешенности за счет разности давлений P₁ над поршнем 27, действующим через радиальные каналы 23, и P₃ под поршнем 27, действующим через радиальные каналы 28 корпусного элемента 7, а также за счет силы упругости пружины 11.With this position of the device, the radial channels 24 and 25 of the half-rod 1 are disconnected. The radial channels 26 of the half-rod 1 are also disconnected with the radial channels 29 of the housing element 9 (see FIG. 5). The pressure P ₂ under the pulsator is gradually equalized with reservoir pressure and a closed test period occurs - restoration of reservoir pressure. When the pipe string is tensioned to move the adapter 4 and half rods 1, 2, 3 relative to the composite housing, the packer is not removed from the place (unpacking) due to hydraulic imbalance due to the pressure difference P ₁ over the piston 27 acting through the radial channels 23 and P ₃ under the piston 27, acting through the radial channels 28 of the housing element 7, and also due to the elastic force of the spring 11.

Через 25. . . 30 минут снова опускают колонну труб и создают сжимающую нагрузку на забойный пульсатор давления. Переходник 4 и полуштоки 1, 2, 3 перемещаются вниз относительно составного корпуса. Through 25.. . 30 minutes again lower the pipe string and create a compressive load on the downhole pressure pulsator. The adapter 4 and half-tubes 1, 2, 3 are moved down relative to the composite housing.

При этом по штифту 18 втулки 16 происходит часть продольной канавки 33 затем угловой канавки 31 и продольной канавки 34 (см. фиг.3). Втулка 16 поворачивается на некоторый угол вокруг своей оси. При этом положении устройства радиальные каналы 26 полуштока 1 разобщаются с радиальными каналами 29 корпусного элемента 9, а радиальные каналы 24 полуштока 1 сообщаются с радиальными каналами 25 (см. фиг.4). На пласт снова создается депрессия. Через 2... 3 минуты натяжением колонны труб с поверхности осуществляют полное растяжение устройства. При этом радиальные каналы 24 полуштока 1 разобщаются с каналами 25, а радиальные каналы 26 полуштока 1 сообщаются с радиальными каналами 29 корпусного элемента 9 (см. фиг. 1). Давление P₂ под пульсатором выравнивается с давлением P₃ за корпусом и на пласт создается репрессия.At the same time, along the pin 18 of the sleeve 16, a part of the longitudinal groove 33 then the angular groove 31 and the longitudinal groove 34 (see figure 3). The sleeve 16 is rotated at a certain angle around its axis. With this position of the device, the radial channels 26 of the half-rod 1 are disconnected from the radial channels 29 of the housing element 9, and the radial channels 24 of the half-rod 1 are in communication with the radial channels 25 (see Fig. 4). Depression is again created on the formation. After 2 ... 3 minutes, by tensioning the pipe string from the surface, the device is completely stretched. In this case, the radial channels 24 of the half-rod 1 are disconnected from the channels 25, and the radial channels 26 of the half-rod 1 are in communication with the radial channels 29 of the housing element 9 (see Fig. 1). The pressure P ₂ under the pulsator is equalized with the pressure P ₃ behind the body and repression is created on the formation.

Сжатие и растяжение пульсатора давления, т. е. создание депрессий и репрессий, повторяют до тех пор, пока втулка 16 повернется вокруг своей оси на 360^oC и при перемещении системы штоков вверх относительно составного корпуса кулачковый выступ 21 полуштока 1, упираясь на кулачковый выступ 17 втулки 16, будет препятствовать дальнейшему перемещению составного штока вверх относительно составного корпуса. В этом положении устройства (см.фиг. 5) радиальные каналы 24 полуштока 1 разобщены с радиальными каналами 29 корпусного элемента 9. Давление P₂ под пульсатором постепенно выравнивается с пластовым давлением и снова происходит закрытый период испытания-восстановления пластового давления. Таким образом, осуществляется испытание пласта полным циклом, воздействие на призабойную зону пульсирующим давлением и повторное испытание пласта полным циклом после обработки.The compression and extension of the pressure pulsator, i.e. the creation of depressions and repressions, is repeated until the sleeve 16 rotates around its axis 360 ^o C and when the rod system moves upward relative to the composite housing, the cam projection 21 of the half-rod 1, resting on the cam projection 17 of the sleeve 16, will prevent further movement of the composite rod up relative to the composite housing. In this position of the device (see Fig. 5), the radial channels 24 of the half-rod 1 are disconnected from the radial channels 29 of the housing element 9. The pressure P ₂ under the pulsator gradually aligns with the reservoir pressure and again the closed period of the reservoir pressure test-recovery occurs. Thus, the formation is tested in a full cycle, the bottom-hole zone is subjected to pulsating pressure, and the formation is tested again in a full cycle after treatment.

Использование предложенного устройства обеспечивает: испытание пласта до и после обработки за один рейс инструмента в скважину, определение гидродинамических и эксплуатационных параметров пласта без дополнительного применения пластоиспытателей, возможность оценки эффективности обработки призабойной зоны пласта пульсирующим давлением. Using the proposed device provides: testing the formation before and after processing for one trip of the tool into the well, determining the hydrodynamic and operational parameters of the formation without the additional use of reservoir testers, the ability to evaluate the effectiveness of processing the bottom-hole formation zone with pulsating pressure.

Claims

1. Downhole pressure pulsator comprising a cylindrical body with radial channels and annular partitions, upper and lower adapters and a composite hollow rod with radial channels installed in the body, characterized in that the body is equipped with a sleeve with a cam protrusion mounted on its inner surface between the axial movement limiters and a pin located in the same plane along the axis, the rod is equipped with a figured groove with longitudinal grooves and a cam protrusion made coaxially with one of the longitudinal channels approx situated by the protrusion, wherein the sleeve is mounted rotatably around the axis of the sleeve and the pin for engagement with a shaped groove.

2. The pressure pulsator according to claim 1, characterized in that the axial limiter of the sleeve is made in the form of a protrusion on the housing and a sleeve mounted above the annular partition of the housing.

3. The pressure pulsator according to claim 1 or 2, characterized in that the hollow rod is equipped with an external piston and an internal partition.