RU2462589C1

RU2462589C1 - Device for formation hydraulic fracturing (versions)

Info

Publication number: RU2462589C1
Application number: RU2011119773/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Митрофанович Панин (RU); Николай Митрофанович Панин; Виктор Михайлович Кононов (RU); Виктор Михайлович Кононов; Евгений Иванович Комаров (RU); Евгений Иванович Комаров; Николай Васильевич Носов (RU); Николай Васильевич Носов; Вячеслав Андреевич Барашков (RU); Вячеслав Андреевич Барашков
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2011-05-18
Filing date: 2011-05-18
Publication date: 2012-09-27

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: device for formation hydraulic fracturing contains housing with radial channels, in which sleeves with conical nozzle are fixed. Sleeves are made on inner surface with annular bore, and nozzles are on outer surface with annular groove forming together annular cavity. Compression spring providing nozzle radial movement is placed in annular cavity with possibility of interaction with sleeve and nozzle. As per the second version, device is additionally provided with sleeve in housing cavity designed with radial channels coincident with nozzles radial channels in operating position and sprung in axial direction. Nozzles are designed with inclined end contacting with conical surface of sleeve. Nozzles are installed with possibility of radial movement and sprung in radial direction. Sleeve located in housing cavity is designed with seat for cast-off valve. Valve seat is designed with inclined slots connecting cavity above valve with cavity below valve in operating position.

EFFECT: improving work efficiency during extraction of well product.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится преимущественно к нефтегазодобывающей промышленности и области водоснабжения для повышения проницаемости нефтегазоносных и водоносных пластов.The invention relates primarily to the oil and gas industry and the field of water supply to increase the permeability of oil and gas and aquifers.

Известно устройство для гидроразрыва пласта, содержащее корпус с крышкой со штоком и отражатель, образующие камеру сгорания, в которой размещены пороховой заряд с воспламенителем и уплотнительный элемент (см. авт. св. СССР №1029673, кл. Е21В 43/26, 1982 г.).A device is known for hydraulic fracturing, comprising a housing with a cap with a rod and a reflector forming a combustion chamber in which a powder charge with an igniter and a sealing element are placed (see ed. St. USSR No. 1029673, class E21B 43/26, 1982 )

Недостатками этого устройства являются малая надежность в работе и необходимость соблюдения строгих мер безопасности для исключения травматизма обслуживающего персонала.The disadvantages of this device are the low reliability and the need for strict safety measures to avoid injuries to staff.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является устройство для гидроразрыва пласта, содержащее корпус с радиальными каналами, в которых закреплены втулки с коническим соплом (см. патент ФРГ №2402757, кл. Е21В 43/25, 1978 г.).Closest to the proposed technical essence and the achieved result is a device for hydraulic fracturing, comprising a housing with radial channels in which bushings with a conical nozzle are fixed (see German patent No. 2402757, class E21B 43/25, 1978).

К недостаткам этого устройства следует отнести низкую эффективность, что связано с невозможностью изменения расстояния между торцами сопел от обрабатываемого пласта.The disadvantages of this device include low efficiency, which is associated with the impossibility of changing the distance between the ends of the nozzles from the treated formation.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работ при добыче нефти, газа и воды.In connection with the stated technical result of the invention is to increase the efficiency of work in the extraction of oil, gas and water.

Указанный технический результат по первому варианту достигается тем, что в устройстве для гидроразрыва пласта, содержащем корпус с радиальными каналами, в которых закреплены втулки с коническим соплом, согласно изобретению втулки выполнены на внутренней поверхности с кольцевой расточкой, а сопла - на наружной поверхности с кольцевой проточкой, образующими совместно кольцевую полость, в которой с возможностью взаимодействия с втулкой и соплом размещена пружина сжатия, обеспечивающая радиальное перемещение сопла.The specified technical result according to the first embodiment is achieved by the fact that in the device for hydraulic fracturing containing a housing with radial channels in which bushings with a conical nozzle are fixed, according to the invention, the bushings are made on the inner surface with an annular bore, and the nozzles on the outer surface with an annular groove together forming an annular cavity in which, with the possibility of interaction with the sleeve and the nozzle, a compression spring is placed, providing radial movement of the nozzle.

По второму варианту указанный технический результат достигается тем, что устройство для гидроразрыва пласта, содержащее корпус с радиальными каналами, в которых закреплены втулки с коническим соплом, согласно изобретению снабжено размещенной в полости корпуса втулкой с конической наружной поверхностью, выполненной с радиальными каналами, совмещенными в рабочем положении с полостью сопел, и подпружиненной в осевом направлении, при этом сопла выполнены с наклонным торцом, контактирующим с конической поверхностью втулки, а сопла установлены с возможностью радиального перемещения и подпружинены в радиальном направлении.According to the second embodiment, the technical result is achieved in that the device for hydraulic fracturing, comprising a housing with radial channels, in which bushings with a conical nozzle are fixed, according to the invention, is equipped with a sleeve located in the cavity of the housing with a conical outer surface made with radial channels aligned in the working position with the nozzle cavity, and axially spring loaded, while the nozzles are made with an inclined end contacting with the conical surface of the sleeve, and the nozzle is set Lena a radially displaceable and spring-loaded in the radial direction.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что втулка, размещенная в полости корпуса, выполнена с седлом под бросовый клапан, при этом седло клапана выполнено с наклонными пазами, соединяющими в рабочем положении надклапанную полость с подклапанной полостью.The achievement of the specified technical result is also facilitated by the fact that the sleeve located in the body cavity is made with a seat for the throttle valve, while the valve seat is made with inclined grooves that connect the supravalve cavity with the subvalvular cavity in the working position.

Изобретение поясняется чертежами, на которых на фиг.1 и 2 изображен общий вид устройства соответственно по первому и второму вариантам.The invention is illustrated by drawings, in which figure 1 and 2 shows a General view of the device, respectively, according to the first and second options.

Предложенное устройство для гидроразрыва пласта по первому варианту содержит корпус 1 (см. фиг.1) с радиальными каналами 2, в каждом из которых закреплена втулка 3 с коническим соплом 4. Сопло 4 зафиксировано от перемещения в сторону оси корпуса 1 в полости втулки 3 любым известным способом, например пружинным разрезным кольцом 5. Втулки 3 выполнены со ступенчатой внутренней поверхностью, а сопла 4 - с наружной ступенчатой поверхностью, образующими совместно кольцевую полость 6, в которой с возможностью взаимодействия с втулкой 3 и соплом 4 размещена пружина сжатия 8, обеспечивающая радиальное перемещение сопла 4. Для герметизации сопла 4 предусмотрено уплотнительное кольцо 7, установленное в канавке на его наружной поверхности и контактирующее с внутренней поверхностью втулки 3.The proposed device for hydraulic fracturing according to the first embodiment comprises a housing 1 (see FIG. 1) with radial channels 2, in each of which a sleeve 3 with a conical nozzle 4 is fixed. Nozzle 4 is fixed from moving towards the axis of the housing 1 in the cavity of the sleeve 3 by any In a known manner, for example, a spring split ring 5. The bushings 3 are made with a stepped inner surface, and the nozzles 4 are made with an outer stepped surface, forming together an annular cavity 6, in which, with the possibility of interaction with the sleeve 3 and the nozzle 4, is placed on the compression spring 8, providing radial movement of the nozzle 4. To seal the nozzle 4 is provided a sealing ring 7, mounted in a groove on the outer surface thereof and contacting with the inner surface of the sleeve 3.

Устройство для гидроразрыва пласта по второму варианту содержит корпус 1 с радиальными каналами 2, в каждом из которых закреплена втулка 3 с коническим соплом 4. Устройство снабжено размещенной в полости корпуса 1 подпружиненной в осевом направлении втулкой 10 с конической наружной поверхностью 11, ответной конической поверхности 12 торца сопла 4 со стороны оси корпуса 1. Втулка 10 выполнена с радиальными каналами 13, совмещенными в рабочем положении с полостью сопел 4. Втулка 10 опирается на пружину 14 и выполнена с седлом 15 под бросовый клапан 16, при этом седло 15 клапана 16 выполнено с наклонными пазами 9, соединяющими в рабочем положении надклапанную полость с подклапанной полостью. Как и в первом варианте, между наружной поверхностью сопла 4 и внутренней поверхностью втулки 3 размещена пружина сжатия 8 для радиального перемещения сопла 4 в полости втулки 3.The device for hydraulic fracturing according to the second embodiment comprises a housing 1 with radial channels 2, each of which has a sleeve 3 with a conical nozzle 4. The device is equipped with an axially spring-loaded sleeve 10 with a tapered outer surface 11, a mating conical surface 12 the end face of the nozzle 4 from the side of the axis of the housing 1. The sleeve 10 is made with radial channels 13, combined in working position with the cavity of the nozzles 4. The sleeve 10 is supported by a spring 14 and is made with a seat 15 under the throttle valve 16, pr and this seat 15 of the valve 16 is made with inclined grooves 9, connecting in the working position supravalve cavity with subvalvular cavity. As in the first embodiment, between the outer surface of the nozzle 4 and the inner surface of the sleeve 3 there is a compression spring 8 for radial movement of the nozzle 4 in the cavity of the sleeve 3.

Принцип работы устройства заключается в следующем. После спуска устройства в скважину в заданном интервале начинают прокачивать жидкость разрыва, которая, проходя через конические сопла 4, приобретает значительную скорость и оказывает динамическое воздействие на продуктивный пласт, образуя в нем трещины. Эффективность образования трещин зависит от скоростного напора струи, которая в свою очередь зависит от расстояния между торцом сопла 4 и пластом. Чем меньше это расстояние, тем эффективнее работа устройства. С этой целью в предложенном устройстве сопла 4 установлены с возможностью радиального перемещения, обеспечивающего приближение сопла 4 к продуктивному пласту. При увеличении объема прокачиваемой жидкости разрыва перепад давления на выходе из сопла увеличивается и сопло 4 начинает выдвигаться из втулки 3 за диаметр корпуса 1. После прекращения подачи жидкости разрыва сопла 4 под действием усилия пружины 8 возвращаются в исходное положение и не препятствуют подъему устройства на поверхность.The principle of operation of the device is as follows. After the device is lowered into the well in a predetermined interval, the fracture fluid begins to pump, which, passing through the conical nozzles 4, acquires a significant speed and has a dynamic effect on the reservoir, forming cracks in it. The effectiveness of the formation of cracks depends on the velocity head of the jet, which in turn depends on the distance between the end face of the nozzle 4 and the formation. The smaller this distance, the more efficient the device. To this end, in the proposed device, the nozzles 4 are installed with the possibility of radial movement, ensuring the proximity of the nozzle 4 to the reservoir. With an increase in the volume of the pumped fracture fluid, the pressure drop at the exit of the nozzle increases and the nozzle 4 begins to extend out of the sleeve 3 beyond the diameter of the housing 1. After the flow of the fracture fluid of the nozzle 4 is stopped, the springs 8 return to their original position and do not prevent the device from rising to the surface.

В устройстве по второму варианту радиальное перемещение сопел 4 осуществляется путем воздействия на их наклонный торец 12 наклонной поверхностью осевой втулки 10. Перемещение последней обеспечивается сбросом обратного клапана 16, перекрывающего большую часть проходного сечения осевого канала втулки 10. При этом жидкость разрыва подается через наклонные пазы 9, выполненные на поверхности седла 15, и далее через совмещенные радиальные каналы 13 втулки 10 и сопла 4. В этом случае после прекращения подачи жидкости разрыва втулка 10 под действием пружины 14 поднимается вверх и выдвинутые в радиальном направлении сопла 4 под действием пружин 8 возвращаются в исходное положение. После этого устройство при необходимости может быть свободно поднято на поверхность.In the device according to the second embodiment, the radial movement of the nozzles 4 is carried out by acting on their inclined end 12 by the inclined surface of the axial sleeve 10. The movement of the latter is provided by the discharge of the check valve 16, which covers most of the passage section of the axial channel of the sleeve 10. In this case, the fracture fluid is fed through inclined slots 9 made on the surface of the seat 15, and then through the combined radial channels 13 of the sleeve 10 and the nozzle 4. In this case, after the termination of the flow of the rupture fluid, the sleeve 10 under the influence of zhiny 14 rises up and leveled in the radial direction of the nozzle 4 under the action of springs 8 return to their original position. After that, the device, if necessary, can be freely lifted to the surface.

Применение предложенного устройства позволяет значительно повысить эффективность работ при добыче нефти, газа и воды.The application of the proposed device can significantly improve the efficiency of work in the extraction of oil, gas and water.

Claims

1. A device for hydraulic fracturing, comprising a housing with radial channels, in which bushings with a conical nozzle are fixed, characterized in that the bushings are made on the inner surface with an annular bore, and the nozzles are on the outer surface with an annular groove forming together an annular cavity, in which with the possibility of interaction with the sleeve and the nozzle is placed a compression spring that provides radial movement of the nozzle.

2. A device for hydraulic fracturing, comprising a housing with radial channels in which bushings with a conical nozzle are fixed, characterized in that it is provided with a sleeve located in the cavity of the housing with a conical outer surface made with radial channels aligned in working position with the radial channels of the nozzles , and spring-loaded in the axial direction, while the nozzles are made with an inclined end contacting with the conical surface of the sleeve, while the nozzles are mounted with the possibility of radial movement and dpruzhineny radially.

3. The device for hydraulic fracturing according to claim 2, characterized in that the sleeve located in the cavity of the body is made with a saddle under the throttle valve, while the valve seat is made with inclined grooves that connect the supravalve cavity to the subvalvular cavity in the working position.