RU2634319C1

RU2634319C1 - Device for controlled injection of water into formation

Info

Publication number: RU2634319C1
Application number: RU2016133520A
Authority: RU
Inventors: Марат Мирсатович Нагуманов; Фаат Тахирович Шамилов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Пакер"
Priority date: 2016-08-15
Filing date: 2016-08-15
Publication date: 2017-10-25

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention relates to the oil production industry and is designed to control the flow rate of injected water into the formation while maintaining the formation pressure. The device includes a body with a union bushing lowered on tubing pipes with through holes against slit unions which are arranged along the perimeter and made with a variable cross-section along the length of the slit. In the lower end of the union bushing is made in form of split flexible collet, which lobes end with triangular projections engaging with triangular grooves in the lower part of the body. There are guide shear screws positioned between the collet lobes on outer side in the lower part of the union bushing and entering longitudinal guiding grooves in the lower part of the body. In upper part, the union bushing is provided with a seat for impact massive weight and has triangular groove for bushing engagement with a catcher. A bushing with triangular guiding projections is installed in the lower part of the body along the perimeter of its end, and fixing screws. A changeable union bushing is provided for replacement of the union bushing with the collet. The bushing is made in form of a plugging chisel with triangular guides. They provide accurate fitting of the changeable union bushing against through ports in the body together with reciprocal triangular guide projections of the bushing.

EFFECT: increase of device operation reliability and provision of control formation injectivity by geophysical methods.

2 cl, 6 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для регулирования расхода закачиваемой воды в пласт при поддержании пластового давления.The present invention relates to the oil industry and is intended to control the flow rate of injected water into the reservoir while maintaining reservoir pressure.

Известен механически регулируемый штуцер [Патент РФ №2230885, МПК E21B 43/06, E21B 43/12, F16K 47/08, опубликован 20.06.2004], включающий корпус, цилиндр, выполненный перфорированным по всей длине, шток, размещенный в цилиндре с возможностью перекрытия части перфорационных отверстий и имеющий тарельчатый клапан для закрытия входного отверстия в корпусе, снабженном стопорными винтами для фиксации положения штока.Known mechanically adjustable fitting [RF Patent No. 2230885, IPC E21B 43/06, E21B 43/12, F16K 47/08, published 06/20/2004], comprising a housing, a cylinder made perforated along the entire length, a rod placed in the cylinder with the possibility overlapping part of the perforations and having a poppet valve to close the inlet in the housing, equipped with locking screws for fixing the position of the rod.

Предлагаемый штуцер выполняет регулирующую функцию расхода воды при закачке ее в пласт. Управление штуцером осуществляется оператором вручную с помощью перфорированного цилиндра и перекрывающего его отверстия штока. Однако он требует ручной переустановки стопорных винтов при смене режима закачки. Штуцер используется на поверхности и не предназначен для работы в скважине.The proposed fitting performs the regulatory function of water flow when pumping it into the reservoir. The nozzle is controlled manually by the operator with the help of a perforated cylinder and a rod hole overlapping it. However, it does require manual reinstallation of the locking screws when changing the injection mode. The fitting is used on the surface and is not designed to work in the well.

Известна установка для одновременно-раздельной эксплуатации скважины и скважинная камера для нее (прототип) [Патент РФ №2473791, МПК E21B 43/14, опубликован 20.06.2004], включающая скважинные камеры, выполненные виде полых тубусов со сквозными радиальными отверстиями, своими концами тубусы свинчены с насосно-компрессорными трубами (НКТ), внутри тубусов герметично установлены цилиндрические штуцеры со сквозными радиальными отверстиями против сквозных отверстий тубусов, вышерасположенный цилиндрический штуцер имеет больший диаметр по сравнению с нижерасположенным для сквозного прохождения последнего в случае замены его.A known installation for simultaneous and separate operation of the well and the borehole chamber for it (prototype) [RF Patent No. 2473791, IPC E21B 43/14, published June 20, 2004], including borehole chambers made in the form of hollow tubes with through radial holes, tube ends screwed with tubing (tubing), inside the tubes are sealed cylindrical fittings with through radial holes against the through holes of the tubes, the upstream cylindrical fitting has a larger diameter compared to and located for the through passage of the latter if replaced.

Регулирование расхода воды в скважине осуществляется сменой калиброванных штуцеров при одновременно-раздельной закачке воды в два пласта, разделенных пакером. Смена калиброванных штуцеров осуществляется также на поверхности с последующей доставкой их в каждый пласт. При этом для выбора режима закачки каждого пласта в отдельности требуются многократные спуско-подъемные операции.Regulation of water flow in the well is carried out by changing calibrated fittings with simultaneous-separate injection of water into two layers separated by a packer. Calibrated fittings are also changed on the surface with their subsequent delivery to each layer. Moreover, to select the injection mode of each layer separately, multiple tripping and lifting operations are required.

Целью предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.The aim of the invention is to eliminate the above disadvantages.

Эта цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве для регулируемой закачки воды в пласт цилиндрический штуцер выполнен в виде втулки с заданным рядом одинаковых щелевых штуцеров по ее периметру, выполненных с переменным поперечным сечением по длине щели, в нижнем торце штуцерная втулка выполнена в виде разрезной упругой цанги, лепестки которой оканчиваются треугольными выступами, входящими в зацепление с треугольными проточками в нижней части корпуса, между лепестками цанги на внешней стороне нижней части штуцерной втулки расположены срезные направляющие винты, входящие в продольные направляющие пазы в нижней части корпуса, в верхней части штуцерная втулка выполнена с седлом для ударного массивного груза и с треугольной проточкой для зацепления втулки ловителем, в нижней части корпуса установлена втулка с треугольными направляющими выступами по периметру ее торца и фиксирующими винтами, для замены штуцерной втулки с цангой предусмотрена сменная штуцерная втулка, выполненная в виде шлямбура с треугольными направляющими, обеспечивающими вместе с ответными треугольными направляющими выступами втулки точную посадку сменной штуцерной втулки против сквозных окон в корпусе.This goal is achieved by the fact that in the proposed device for adjustable injection of water into the reservoir, the cylindrical fitting is made in the form of a sleeve with a given row of identical slotted fittings along its perimeter, made with a variable cross section along the length of the slit, in the lower end the fitting sleeve is made in the form of a split elastic collet, the petals of which end with triangular protrusions that mesh with the triangular grooves in the lower part of the housing, between the petals of the collet on the outside of the lower part of the fitting sleeve shear guide screws included in the longitudinal guide grooves in the lower part of the housing were inserted; in the upper part, the nipple sleeve is made with a saddle for shock massive load and with a triangular groove for engaging the sleeve with a catcher; in the lower part of the case, a sleeve with triangular guide protrusions around the perimeter of its end face is installed and fixing screws, to replace the nipple sleeve with a collet, a replaceable nipple sleeve is provided, made in the form of a bolt with triangular guides, providing together with the reciprocal With angular guiding projections of the sleeve, the exact fit of the replaceable fitting sleeve against the through windows in the housing.

На фиг. 1 показан разрез общего вида предлагаемого устройства для регулируемой закачки воды в пласт: 1 - корпус; 2 - штуцерная втулка; 3, 4 - резиновые уплотнения выходных отверстий в корпусе; 5 - щелевые штуцеры с переменным сечением; 6 - выходные отверстия в корпусе; 7 - лепестки цанги с треугольными зубчатыми выступами; 8 - ряд треугольных проточек в корпусе; 9 - продольные направляющие пазы в корпусе; 10 - ниппель; 11 - втулка с треугольными направляющими выступами; 12 - треугольные направляющие выступы; 13 - фиксирующие (стопорные) винты; 14 - массивный груз, гидро- или электроинструмент; 15 - трос (канат); 16 - треугольная проточка в штуцерной втулке; 17 - срезные направляющие винты.In FIG. 1 shows a section of a General view of the proposed device for controlled injection of water into the reservoir: 1 - housing; 2 - fitting sleeve; 3, 4 - rubber seals of the outlet openings in the housing; 5 - slotted fittings with a variable cross-section; 6 - outlet openings in the housing; 7 - collet petals with triangular serrated protrusions; 8 - a series of triangular grooves in the housing; 9 - longitudinal guide grooves in the housing; 10 - nipple; 11 - a sleeve with triangular guiding protrusions; 12 - triangular guide protrusions; 13 - fixing (locking) screws; 14 - massive cargo, hydro or power tool; 15 - cable (rope); 16 - a triangular groove in the fitting sleeve; 17 - shear guide screws.

На фиг. 2 показан поперечный разрез в увеличенном масштабе устройства в сечении А-А: 1 - корпус; 2 - штуцерная втулка; 5 - щелевые штуцеры; 6 - выходные отверстия в корпусе.In FIG. 2 shows a cross-section on an enlarged scale of the device in section AA: 1 — housing; 2 - fitting sleeve; 5 - slotted fittings; 6 - outlet openings in the housing.

На фиг. 3 показан поперечный разрез в увеличенном масштабе устройства в сечении Б-Б: 1 - корпус; 2 - штуцерная втулка; 7 - лепестки цанги с треугольными зубчатыми выступами; 9 - продольные направляющие пазы в корпусе; 17 - срезные направляющие винты.In FIG. 3 shows a cross-section on an enlarged scale of the device in section BB: 1 — housing; 2 - fitting sleeve; 7 - collet petals with triangular serrated protrusions; 9 - longitudinal guide grooves in the housing; 17 - shear guide screws.

На фиг. 4 показан поперечный разрез фрагмента (вид сбоку) в увеличенном масштабе в сечении В-В: 1 - корпус; 2 - штуцерная втулка; 9 - продольные направляющие пазы; 17 - срезные направляющие винты.In FIG. 4 shows a cross-section of a fragment (side view) on an enlarged scale in section BB: 1 — housing; 2 - fitting sleeve; 9 - longitudinal guide grooves; 17 - shear guide screws.

На фиг. 5 показан разрез сменной штуцерной втулки: 2 - сменная штуцерная втулка; 5 - выбранные штуцеры; 6 - штриховые контуры выходных окон в корпусе (на фиг. 5 корпус не показан); 16 - треугольная проточка в штуцерной втулке; 18 - треугольные направляющие в сменной штуцерной втулке.In FIG. 5 shows a section through a replaceable choke sleeve: 2 — a replaceable choke sleeve; 5 - selected fittings; 6 - dashed contours of the output windows in the housing (in Fig. 5 the housing is not shown); 16 - a triangular groove in the fitting sleeve; 18 - triangular guides in a replaceable fitting sleeve.

На фиг. 6 показан разрез устройства по линии Г-Г: 9 - продольные направляющие пазы в корпусе; 10 - ниппель; 11 - втулка с треугольными направляющими выступами; 12 - треугольные направляющие выступы; 13 - фиксирующие (стопорные) винты (показаны пунктиром как невидимые).In FIG. 6 shows a section of the device along the line GG: 9 - longitudinal guide grooves in the housing; 10 - nipple; 11 - a sleeve with triangular guiding protrusions; 12 - triangular guide protrusions; 13 - fixing (locking) screws (shown by a dotted line as invisible).

Предлагаемое устройство для регулируемой закачки воды в пласт (фиг. 1) включает корпус 1, в котором размещена штуцерная втулка 2 с рядом щелевых штуцеров 5, выполненных в ее теле по периметру на одинаковом расстоянии. Щелевые штуцеры 5 выполнены с переменным поперечным сечением по длине щели, имитируя против выходных окон 6 непрерывный ряд круглых отверстий (фиг. 1, 2) трапецеидальными. Область щелевых штуцеров 5 на штуцерной втулке 2 загерметизирована верхним 3 и нижним 4 резиновыми уплотнениями. Штуцерная втулка 2 оканчивается снизу разрезной цангой с лепестками 7, концы которых выполнены с треугольными выступами, входящими в зацепление с треугольными проточками 8 в корпусе 1. Упругая цанга выполнена с возможностью ступенчатого перемещения ее по проточкам 8 вниз или вверх из одной треугольной проточки в корпусе 1 в другую. Штуцерная втулка 2 в нижней ее части над цангой снабжена срезными направляющими винтами 17 (фиг. 1), перемещающимися по продольным направляющим пазам 9 (фиг. 1, 4) в корпусе 1. Направляющие пазы 9 в корпусе 1 расположены между лепестками 7 цанги. Штуцерная втулка 2 вместе с цангой перемещается ступенчато каждый раз на один зубец 8 в треугольных проточках корпуса 1 при очередном ударе массивного груза (гидро- или электроинструмента) 14 по штуцерной втулке 2. Перемещение штуцерной втулки 2 вниз ограничивается втулкой 11 с треугольными направляющими 12, выполненными по периметру ее торца и зафиксированную стопорными винтами 13 в ниппеле 10. Лепестками цанги 7 штуцерная втулка 2 упирается в торец втулки 11 между треугольными направляющими 12. Захват штуцерной втулки 2 с целью перевода ее в начальное верхнее положение осуществляется другим массивным грузом (ловильным инструментом, не показанном на фиг. 1) с помощью треугольной проточки 16. Для подъема на поверхность штуцерной втулки 2 срезаются срезные винты 17 и освобождаются из продольных направляющих пазов 9 (фиг. 4). Сменная штуцерная втулка (фиг. 5) спускается на тросе (канате) 15 или свободно сбрасывается в скважину. Достигнув своими треугольными направляющими 18, она входит в ответные треугольные направляющие 12, выполненные в торце втулки 11 (фиг. 6) по ее периметру.The proposed device for controlled injection of water into the reservoir (Fig. 1) includes a housing 1, in which there is a fitting sleeve 2 with a number of slotted fittings 5, made in its body along the perimeter at the same distance. Slotted fittings 5 are made with a variable cross-section along the length of the slit, simulating against the exit windows 6 a continuous series of round holes (Fig. 1, 2) trapezoidal. The area of the slotted fittings 5 on the fitting sleeve 2 is sealed with the upper 3 and lower 4 rubber seals. The fitting sleeve 2 ends at the bottom with a split collet with petals 7, the ends of which are made with triangular protrusions that engage with the triangular grooves 8 in the housing 1. The elastic collet is made with the possibility of stepwise movement along the grooves 8 up or down from one triangular groove in the housing 1 to another. The fitting sleeve 2 in its lower part above the collet is equipped with shear guide screws 17 (Fig. 1), moving along the longitudinal guide grooves 9 (Fig. 1, 4) in the housing 1. The guide grooves 9 in the housing 1 are located between the petals 7 of the collet. The fitting sleeve 2 together with the collet moves stepwise each time by one tooth 8 in the triangular grooves of the housing 1 at the next impact of a massive load (hydraulic or power tool) 14 on the fitting sleeve 2. The movement of the fitting sleeve 2 downward is limited by the sleeve 11 with triangular guides 12 made along the perimeter of its end and fixed by the locking screws 13 in the nipple 10. With the collet 7 petals, the nipple 2 abuts against the end of the sleeve 11 between the triangular guides 12. The grip of the nipple 2 to transfer it to the beginning The upper position is carried out by another massive load (fishing tool, not shown in Fig. 1) using a triangular groove 16. For lifting to the surface of the fitting sleeve 2, shear screws 17 are cut off and released from the longitudinal guide grooves 9 (Fig. 4). The replaceable choke sleeve (Fig. 5) is lowered onto the cable (rope) 15 or freely discharged into the well. Having reached its triangular guides 18, it enters the reciprocal triangular guides 12, made at the end of the sleeve 11 (Fig. 6) along its perimeter.

Устройство для регулируемой закачки воды в пласт работает следующим образом.A device for controlled injection of water into the reservoir works as follows.

Устройство с навинченным сверху пакером, а снизу заглушенной насосно-компрессорной трубой (на фиг. 1 не показана) спускается в скважину. При этом штуцерная втулка 2 зафиксирована в верхнем положении срезными направляющими винтами 17 в верхнем конце продольного направляющего паза 9 (фиг. 4). В этом положении штуцерная втулка 2 находится с минимальными штуцерами (щелями) против выходных отверстий 6 в корпусе 1. После чего производится закачка воды в пласт. Через лубрикатор спускается на тросе (канате) 15 массивный груз 14 (гидро- или электроинструмента), который садится своим конусом в седло штуцерной втулки 2 и своим весом перемещает ее во второе положение с увеличенными щелями 5 против выходных отверстий 6. Для дальнейшего увеличения расхода штуцерная втулка 2 ступенчато опускается еще ниже очередным ударом массивного груза 14 в ее седло. Перемещением щелей 5 с увеличивающейся шириной, вплоть до максимальной, выбирают оптимальный режим закачки воды в пласт по установившемуся насыщению пласта, т.е. по моменту прекращения роста расхода закачиваемой воды. Положение штуцерной втулки 2, соответствующее оптимальному режиму закачки, запоминают. Таким образом, с помощью предлагаемого устройства осуществляется выбор оптимального режима закачки воды в нижний пласт. Затем ударный груз 14 поднимают и спускают ловильный инструмент (на фиг. 1 не показан), которым поднимают штуцерную втулку 2 на поверхность, срезая направляющие срезные винты 17. После чего спускают или сбрасывают сменную штуцерную втулку 2 (фиг. 5) без щелей, для полного перекрытия закачки воды в нижний пласт.A device with a packer screwed on top and a plugged tubing pipe (not shown in Fig. 1) below is lowered into the well. In this case, the fitting sleeve 2 is fixed in the upper position by shear guide screws 17 at the upper end of the longitudinal guide groove 9 (Fig. 4). In this position, the fitting sleeve 2 is located with the minimum fittings (slots) against the outlet holes 6 in the housing 1. Then, water is pumped into the formation. A massive load 14 (hydraulic or power tool) descends through a lubricator 15 through a lubricator, which sits with its cone in the saddle of the fitting sleeve 2 and with its weight moves it to the second position with enlarged slots 5 against the outlet openings 6. To further increase the flow rate, the fitting the sleeve 2 stepwise falls even lower by the next blow of the massive load 14 in its saddle. By moving slots 5 with increasing width, up to the maximum, choose the optimal mode of water injection into the reservoir according to the steady saturation of the reservoir, i.e. at the time of the cessation of growth in the flow rate of injected water. The position of the fitting sleeve 2, corresponding to the optimal injection mode, is stored. Thus, using the proposed device, the choice of the optimal mode of pumping water into the lower reservoir. Then, the impact load 14 is lifted and lowered by a fishing tool (not shown in FIG. 1), with which the choke sleeve 2 is lifted to the surface by cutting the shear guide screws 17. Then, the replaceable choke sleeve 2 is lowered or dropped (without cracks), for complete shutdown of water injection into the lower layer.

Для установки второго устройства против верхнего пласта его снабжают вторым пакером и спускают в интервал пласта. При смежных пластах стыковку его производят непосредственную с первым устройством. Если второй пласт удален, то стыковку производят через промежуточные НКТ. Возможен спуск сразу двух пакеров и предлагаемых устройств. В отличие от первого второе устройство имеет больший диаметр на величину, необходимую для свободного прохождения нижней сменной штуцерной втулки без щелей через отверстие втулки с треугольными направляющими второго устройства. Затем спускается массивный груз 14 и вышеописанным способом осуществляется выбор оптимального режима закачки воды во второй вышележащий пласт. Выбранное положение штуцера также запоминается в случае его прохождения, а штуцерная втулка поднимается на поверхность. После чего сменная штуцерная втулка без щелей из первого устройства ловителем поднимается на поверхность и спускается или сбрасывается сменная штуцерная втулка в нижний пласт с запомненной для него при оптимальном режиме закачки щелью. Во второе устройство спускается сменная штуцерная втулка большего диаметра со щелью, запомненной для оптимального режима второго (верхнего) пласта. Закончив установку обоих сменных штуцерных втулок, начинают закачку воды в два пласта с суммарным расходом. Устройство может быть установлено и в следующие пласты аналогичным способом. Проходные отверстия в сменных штуцерных втулках позволяют осуществлять спуск геофизических приборов и другого оборудования через установленные в скважине предлагаемые устройства.To install the second device against the upper reservoir, it is equipped with a second packer and lowered into the interval of the reservoir. With adjacent formations, it is docked directly with the first device. If the second layer is removed, then the docking is done through intermediate tubing. It is possible to launch two packers and the proposed devices at once. Unlike the first, the second device has a larger diameter by the amount necessary for the free passage of the lower removable fitting sleeve without cracks through the hole of the sleeve with triangular guides of the second device. Then the massive load 14 descends and the above-described method selects the optimal mode of water injection into the second overlying formation. The selected position of the fitting is also remembered in case of its passage, and the fitting sleeve rises to the surface. After that, the replaceable choke sleeve without gaps from the first device with the catcher rises to the surface and the replaceable choke sleeve is lowered or dropped into the lower layer with the slot remembered for it under the optimal injection mode. A replaceable choke sleeve of a larger diameter with a slot remembered for the optimal regime of the second (upper) layer is lowered into the second device. Having completed the installation of both interchangeable nozzle sleeves, they begin pumping water into two layers with a total flow rate. The device can be installed in the following layers in a similar way. Through holes in interchangeable fitting sleeves allow the launching of geophysical instruments and other equipment through the proposed device installed in the well.

Технический эффект: Предлагаемое устройство повышает технологичность работ и сокращает количество спуско-подъемных операций при выборе оптимальных режимов закачки воды в пласты. При смене режимов закачки в пласты позволяет осуществлять контроль приемистости воды по пластам геофизическими методами.Technical effect: The proposed device increases the manufacturability of work and reduces the number of tripping operations when choosing the optimal modes of pumping water into the reservoirs. When changing the injection regimes into the reservoirs, it allows monitoring the water injection rate in the reservoirs using geophysical methods.

Claims

1. A device for controlled injection of water into the reservoir, comprising a housing, a cylindrical fitting lowered into tubing with through holes against the fittings, characterized in that the cylindrical fitting is made in the form of a sleeve with a predetermined number of identical slotted fittings along its perimeter, made with through the cross-section along the length of the slots, through holes are made against the fittings in the case, at the bottom end the fitting sleeve is made in the form of a split elastic collet, the petals of which end in a triangular protrusion with engaging triangular grooves in the lower part of the body, shear guide screws located in the longitudinal guide grooves in the lower part of the body are located between the collet petals in the choke sleeve, in the upper part the choke sleeve is made with a saddle for massive impact cargo and with a triangular groove for engagement of the sleeve with a catcher, a sleeve with triangular guiding protrusions around the perimeter of its end and fixing screws is installed in the lower part of the housing.

2. The device according to claim 1, characterized in that for replacing the choke sleeve with a collet, a replaceable choke sleeve is provided, made in the form of a bolt with triangular guides, providing, together with the triangular guide guides of the sleeve, the exact fit of the replaceable choke sleeve against the through windows in the case.