RU2268359C1

RU2268359C1 - Hydraulic well rock fracturing device

Info

Publication number: RU2268359C1
Application number: RU2004119111/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Клишин (RU); Владимир Иванович Клишин; Юрий Михайлович Леконцев (RU); Юрий Михайлович Леконцев; Павел Васильевич Сажин (RU); Павел Васильевич Сажин
Original assignee: Институт горного дела Сибирского отделения Российской академии наук
Priority date: 2004-06-23
Filing date: 2004-06-23
Publication date: 2006-01-20
Also published as: RU2004119111A

Abstract

FIELD: methods for stimulating production, particularly for initiating crack zone sealing during fluid or hydraulic fracture performing.

SUBSTANCE: device comprises body with channel, flexible sealing members installed on the body, piston couple with sealing rings arranged between the flexible sealing members and fixing nut. Working chamber of piston couple communicates with the channel and has cylinder with radial orifice. The radial orifice communicates with working chamber of piston couple during well packing with flexible sealing members and additional compression of above members under hydraulic fracturing pressure to provide self-sealing of isolated well section.

EFFECT: increased efficiency due to simplified structure.

2 dwg

Description

Техническое решение относится к горному делу и может быть использовано для герметизации зоны инициирующей щели при проведении флюидо- или гидроразрыва.The technical solution relates to mining and can be used to seal the zone of the initiating gap during fluid or hydraulic fracturing.

Известен пакер (авт. св. СССР №300593, Е 21 B 33/12, опубл. в бюл. №13 за 1971 г.), состоящий из корпуса, штока с радиальными каналами и эластичных уплотнительных элементов с опорными втулками. Опорные втулки имеют каналы, сообщающие после снятия осевой нагрузки внутритрубное пространство с пространством между уплотнительными элементами и стенкой скважины.Known packer (ed. St. USSR No. 300593, E 21 B 33/12, published in Bulletin No. 13 for 1971), consisting of a housing, a rod with radial channels and elastic sealing elements with support sleeves. The support sleeves have channels communicating, after removing the axial load, the in-pipe space with the space between the sealing elements and the borehole wall.

Недостатком данного устройства является то, что при повышении в межтрубном пространстве давления, действующего на эластичные уплотнительные элементы, увеличиваются осевые усилия, которые, превысив усилия, обусловленные трением, могут выдавить пакер из скважины. Таким образом, область применения таких устройств существенно сужается.The disadvantage of this device is that when the pressure in the annulus increases, acting on the elastic sealing elements, the axial forces increase, which, exceeding the forces due to friction, can squeeze the packer out of the well. Thus, the scope of such devices is significantly narrowing.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является устройство для гидроразрыва пород в скважине (авт. св. СССР №1737116, Е 21 С 39/00, опубл. в бюл. №20 за 1992 г.), содержащее цилиндрический корпус с установленными на его концах уплотнительными элементами и механизм сжатия последних. В корпусе выполнены два канала. Механизм сжатия уплотнительных элементов выполнен в виде установленной на корпусе между уплотнительными элементами поршневой пары с отверстием в цилиндре. Рабочая камера поршневой пары соединена с одним из каналов корпуса, а второй канал корпуса сообщен с отверстием цилиндра.The closest in technical essence and combination of essential features is a device for hydraulic fracturing of rocks in a well (ed. St. USSR No. 1737116, E 21 C 39/00, published in Bulletin No. 20 for 1992), containing a cylindrical body with installed at its ends by sealing elements and a compression mechanism of the latter. Two channels are made in the housing. The compression mechanism of the sealing elements is made in the form of a piston pair mounted on the housing between the sealing elements with an opening in the cylinder. The working chamber of the piston pair is connected to one of the channels of the housing, and the second channel of the housing is in communication with the cylinder bore.

Недостатком этого устройства является наличие двух рабочих каналов, что негативно сказывается на эффективности работы всего устройства, так как технология применения этого устройства подразумевает два этапа. На первом этапе производят пакерование скважины путем подачи под давлением рабочей жидкости в рабочую камеру поршневой пары через первый канал корпуса. Затем переключают подачу рабочей жидкости на второй канал и на втором этапе производят непосредственно гидроразрыв путем нагнетания в межпакерное пространство под давлением рабочей жидкости через второй канал корпуса.The disadvantage of this device is the presence of two working channels, which negatively affects the efficiency of the entire device, since the technology for using this device involves two stages. At the first stage, the well is packaged by supplying a working fluid under pressure to the working chamber of a piston pair through the first channel of the housing. Then, the supply of the working fluid to the second channel is switched off and, in the second stage, hydraulic fracturing is carried out directly by injection into the interpacker space under the pressure of the working fluid through the second channel of the housing.

Технической задачей предлагаемого решения является повышение эффективности устройства за счет упрощения конструкции.The technical task of the proposed solution is to increase the efficiency of the device by simplifying the design.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для гидроразрыва пород в скважине, состоящем из корпуса с каналом, установленных на нем упругих уплотнительных элементов, между которыми размещена поршневая пара с уплотнительными кольцами, и стопорящей гайки, при этом рабочая камера поршневой пары сообщена с каналом, а в ее цилиндре выполнено радиальное отверстие, согласно техническому решению указанное радиальное отверстие выполнено с возможностью сообщения с рабочей камерой поршневой пары. Благодаря этому упрощается конструкция, а перестройка устройства с пакерования на гидроразрыв происходит автоматически, и вследствие этого повышается его эффективность.This goal is achieved by the fact that in the device for hydraulic fracturing of rocks in the well, consisting of a housing with a channel, elastic sealing elements installed on it, between which a piston pair with sealing rings is placed, and a locking nut, while the working chamber of the piston pair is in communication with the channel, and a radial hole is made in its cylinder, according to a technical solution, said radial hole is configured to communicate with the working chamber of the piston pair. Due to this, the design is simplified, and the device is being rebuilt from packing to hydraulic fracturing automatically, and as a result, its efficiency is increased.

Сущность технического решения поясняется описанием конструкции устройства и чертежами фиг.1, на котором представлен общий вид устройства в продольном разрезе в исходном положении, и фиг.2, на котором показано то же в рабочем состоянии.The essence of the technical solution is illustrated by the description of the design of the device and the drawings of figure 1, which shows a General view of the device in longitudinal section in the initial position, and figure 2, which shows the same in working condition.

Устройство для гидроразрыва пород в скважине состоит из корпуса 1 (фиг.1, 2), в котором выполнен канал 2 и место 3 для подсоединения к магистрали. На корпусе 1 установлены упругие уплотнительные элементы 4 и между ними поршневая пара (поз. не обозначена), состоящая из поршня 5 и цилиндра 6, в котором выполнено радиальное отверстие 7. Стопорящая гайка 8 фиксирует в исходном положении упругие уплотнительные элементы 4 и поршневую пару. Поршень 5 и цилиндр 6 образуют рабочую камеру 9, сообщенную с каналом 2, а уплотнительные кольца 10 обеспечивают герметичность поршневой пары по всем ее поверхностям. Радиальное отверстие 7 выполнено с возможностью сообщения с рабочей камерой 9 поршневой пары.A device for hydraulic fracturing of rocks in a well consists of a housing 1 (FIGS. 1, 2), in which a channel 2 and a place 3 for connecting to the highway are made. On the housing 1 there are installed elastic sealing elements 4 and between them a piston pair (pos. Not indicated) consisting of a piston 5 and a cylinder 6 in which a radial hole 7 is made. Locking nut 8 fixes the elastic sealing elements 4 and the piston pair in the initial position. The piston 5 and cylinder 6 form a working chamber 9, in communication with the channel 2, and the sealing rings 10 ensure the tightness of the piston pair on all its surfaces. The radial hole 7 is configured to communicate with the working chamber 9 of the piston pair.

Устройство работает следующим образом. Перед началом работы осуществляется сборка (фиг.1) и установка устройства в скважине. Затем через канал 2 подается рабочая жидкость в рабочую камеру 9 поршневой пары, которая под действием давления рабочей жидкости начинает раздвигаться и, перемещаясь по корпусу 1, сжимает упругие уплотнительные элементы 4, которые, расширяясь в радиальном направлении, соприкасаются со стенками скважины и пакеруют ее. В процессе пакерования скважины наступает момент, когда радиальное отверстие 7, выполненное в цилиндре 6, выходит за границу поршня 5. С этого момента рабочая жидкость начинает поступать в изолированный упругими уплотнительными элементами 4 участок скважины. При повышении давления в изолированном участке скважины до давления, при котором происходит разрыв стенки скважины, рабочая жидкость, воздействуя на упругие уплотнительные элементы 4, дополнительно сжимает их, надежно герметизируя изолированный участок скважины, т.е. в процессе нагружения изолированного участка скважины происходит его самозапирание.The device operates as follows. Before starting work, the assembly (Fig. 1) and installation of the device in the well are carried out. Then, through the channel 2, the working fluid is supplied to the working chamber 9 of the piston pair, which begins to move apart under the pressure of the working fluid and, moving along the housing 1, compresses the elastic sealing elements 4, which, expanding in the radial direction, are in contact with the walls of the well and pack it. In the process of packing the well, there comes a time when the radial hole 7, made in the cylinder 6, extends beyond the boundary of the piston 5. From this moment, the working fluid begins to flow into the well section insulated by elastic sealing elements 4. When the pressure in the isolated section of the well increases to the pressure at which the wall of the well ruptures, the working fluid, acting on the elastic sealing elements 4, additionally compresses them, reliably sealing the isolated section of the well, i.e. in the process of loading an isolated section of the well, it self-closes.

Claims

A device for hydraulic fracturing of rocks in a well, consisting of a housing with a channel, elastic sealing elements installed on it, between which a piston pair with sealing rings is placed, and a locking nut, while the working chamber of the piston pair is in communication with the channel and a radial hole is made in its cylinder characterized in that the said radial hole is arranged to communicate with the working chamber of the piston pair when packing the well with elastic sealing elements and additional compression of the control coarse sealing elements at fracturing pressure with self-locking of an isolated section of the well.