RU76972U1

RU76972U1 - WELL HYDRAULIC DEVICE

Info

Publication number: RU76972U1
Application number: RU2008119737/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Клишин; Даньяр Иванович Кокоулин; Бакыт Кубанычбек
Original assignee: Институт горного дела Сибирского отделения Российской академии наук
Priority date: 2008-05-19
Filing date: 2008-05-19
Publication date: 2008-10-10

Abstract

Полезная модель относится к горному делу, а именно к приборам геофизики, и может быть использована при разупрочнении массивов горных пород и угля. Устройство включает корпус с осевым отверстием и размещенными на нем упругими оболочками, гидравлические толкатели, снабженные пружинами возврата упругих оболочек в исходное положение, и редукционный клапан, расположенный между упругими оболочками в центре корпуса. К торцам упругих оболочек со стороны редукционного клапана прикреплены скользящие по корпусу втулки, а гидравлические толкатели прикреплены к их противоположным торцам. Достигается повышение эффективности работы устройства и его производительность за счет качественной герметизации участка скважины в районе инициирующей щели и гарантированной разгерметизации этого участка, т.е. быстрое возвращение упругих оболочек в прежнее положение.The utility model relates to mining, namely to instruments of geophysics, and can be used for softening rock masses and coal. The device includes a housing with an axial hole and elastic shells placed on it, hydraulic pushers equipped with springs for returning the elastic shells to their original position, and a pressure reducing valve located between the elastic shells in the center of the housing. Sliding sleeves are attached to the ends of the elastic shells from the side of the pressure reducing valve, and hydraulic push rods are attached to their opposite ends. EFFECT: increased efficiency of the device and its productivity due to high-quality sealing of the well section in the region of the initiating gap and guaranteed depressurization of this section, i.e. quick return of elastic shells to their previous position.

1 з.п. ф-лы, 1 ил.1 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

Техническое решение относится к горному делу, а именно к приборам горной геофизики, и может быть использовано при разупрочнении массивов горных пород и угля, в частности, для герметизации зоны инициирующей щели при гидроразрыве.The technical solution relates to mining, namely to instruments of mining geophysics, and can be used for softening rock masses and coal, in particular, to seal the zone of the initiating gap during hydraulic fracturing.

Известно устройство для гидроразрыва скважин (а.с. СССР №877006, Е21С 39/00, опубл. в БИ №40, 1981), включающее упругие оболочки, закрепленные на полых стержнях с радиальными и осевыми каналами, соединенные между собой трубой, неподвижные наружные и внутренние уплотнительные обоймы и регулируемый редукционный клапан, установленный между оболочками. Внутренние уплотнительные обоймы закреплены на стержнях неподвижно посредством конических втулок.A device for hydraulic fracturing of wells (AS USSR No. 877006, E21C 39/00, published in BI No. 40, 1981), comprising elastic shells mounted on hollow rods with radial and axial channels, interconnected by a pipe, fixed outer and internal sealing collars and an adjustable pressure reducing valve installed between the shells. The inner sealing clips are fixed to the rods motionless by means of tapered bushings.

Недостатками данного устройства является то, что при снятии давления после гидроразрыва скважины в упругих оболочках остаются остаточные деформации. Кроме этого, внутри этих оболочек остается часть жидкости, поэтому после нескольких операций по гидроразрыву упругие оболочки не могут принять прежние размеры, что препятствует извлечению устройства из скважины. К тому же, для исключения возможности гидроразрыва вдоль скважины необходимо, чтобы расстояние между упругими оболочками не превышало диаметра концентрической щели, что в данном устройстве не предусмотрено.The disadvantages of this device is that when the pressure is removed after the fracturing of the well in the elastic shells, residual deformations remain. In addition, some of the fluid remains inside these shells, so after several hydraulic fracturing operations, the elastic shells cannot take their previous sizes, which prevents the device from being removed from the well. In addition, to exclude the possibility of hydraulic fracturing along the well, it is necessary that the distance between the elastic shells does not exceed the diameter of the concentric gap, which is not provided for in this device.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является устройство для гидроразрыва пород в скважине (патент РФ №2268359, Е21В 43/26, опубл. в БИ №2, 2006), состоящее из корпуса с каналом, установленных на нем упругих уплотнительных элементов, между которыми размещена поршневая пара с уплотнительными кольцами и стопорящей гайки. Рабочая камера поршневой пары сообщена с каналом, а в ее цилиндре выполнено радиальное отверстие с возможностью сообщения с рабочей камерой поршневой пары при пакеровании скважины упругими уплотнительными элементами и дополнительного сжатия этих элементов при давлении гидроразрыва с самозапиранием изолированного участка скважины.The closest in technical essence and combination of essential features is a device for hydraulic fracturing of rocks in a well (RF patent No. 2268359, ЕВВ 43/26, published in BI No. 2, 2006), consisting of a housing with a channel, elastic sealing elements installed on it, between which there is a piston pair with o-rings and a locking nut. The working chamber of the piston pair is in communication with the channel, and a radial hole is made in its cylinder with the possibility of communicating with the working chamber of the piston pair when packing the well with elastic sealing elements and additional compression of these elements under hydraulic fracturing with self-locking of an isolated section of the well.

Недостатком данного устройства является отсутствие принудительного возврата упругих уплотнительных элементов в исходное положение, поэтому после отключения давления жидкости упругие уплотнительные элементы не могут быстро выдавить жидкость из камеры поршневой пары и вернуться в прежнее положение, что будет препятствовать извлечению устройства из скважины. Для возвращения в исходное положение упругих уплотнительных элементов за счет собственных упругих деформаций требуется определенное время, что снижает производительность и эффективность работ по гидррразрыву.The disadvantage of this device is the lack of a forced return of the elastic sealing elements to their original position, therefore, after turning off the fluid pressure, the elastic sealing elements cannot quickly squeeze the liquid out of the chamber of the piston pair and return to the previous position, which will prevent the device from being removed from the well. To return the elastic sealing elements to their original position due to their own elastic deformations, a certain time is required, which reduces the productivity and efficiency of hydraulic fracturing.

Технической задачей предлагаемого решения является повышение производительности и эффективности работы устройства за счет управления сжатием и разгрузкой упругих оболочек при качественной герметизации изолированного участка скважины.The technical task of the proposed solution is to increase the productivity and efficiency of the device by controlling the compression and unloading of elastic shells with high-quality sealing of an isolated section of the well.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для гидроразрыва скважин, включающее корпус с осевым отверстием и размещенными на нем упругими оболочками и гидравлические толкатели, согласно техническому решению снабжено редукционным клапаном, расположенным между упругими оболочками в центре корпуса, при этом к торцам упругих оболочек со стороны редукционного клапана прикреплены скользящие по The task is achieved in that the device for hydraulic fracturing, including a housing with an axial hole and elastic shells placed on it and hydraulic pushers, according to the technical solution is equipped with a pressure reducing valve located between the elastic shells in the center of the body, while to the ends of the elastic shells from the pressure reducing side valves attached sliding on

корпусу втулки, а гидравлические толкатели снабжены пружинами возврата упругих оболочек в исходное положение и прикреплены к противоположным торцам упругих оболочек.the sleeve body, and the hydraulic pushers are equipped with springs for returning the elastic shells to their original position and are attached to opposite ends of the elastic shells.

Наличие редукционного клапана, установленного указанным образом и прикрепленных к торцам упругих оболочек со стороны редукционного клапана скользящих по корпусу втулок обеспечивает качественную герметизацию участка скважины с инициирующей щелью, позволяющую создавать в изолируемом участке скважины давление жидкости, необходимое для гидроразрыва. Качественная герметизация участка скважины достигается за счет дополнительного сжатия упругих оболочек перемещающимися по корпусу втулками под воздействием давления воды, поступившей через редукционный клапан в пространство скважины, изолированное упругими оболочками.The presence of a pressure reducing valve installed in this way and attached to the ends of the elastic shells on the pressure reducing valve side of the bushings sliding along the body ensures high-quality sealing of the well section with the initiating gap, which allows creating the fluid pressure necessary for hydraulic fracturing in the insulated section of the well. High-quality sealing of the well section is achieved due to additional compression of the elastic shells by the sleeves moving along the body under the influence of water pressure entering through the pressure reducing valve into the well space isolated by the elastic shells.

Прикрепление гидравлических толкателей к противоположным торцам упругих оболочек и наличие в них пружин возврата упругих оболочек в исходное положение обеспечивает управляемую герметизацию и гарантированную разгерметизацию изолированного участка скважины, т.е. быстрое возвращение упругих оболочек в прежнее положение.The attachment of hydraulic pushers to the opposite ends of the elastic shells and the presence of springs for returning the elastic shells to their original position in them provides controlled sealing and guaranteed depressurization of an isolated section of the well, i.e. quick return of elastic shells to their previous position.

Указанная совокупность признаков значительно повышает эффективность работы устройства и его производительность.The specified set of features significantly increases the efficiency of the device and its performance.

Целесообразно чтобы указанные втулки со стороны редукционного клапана были выполнены с торцов со скосами. Такое исполнение обеспечивает повышенную герметизацию изолированного участка скважины со стороны инициирующей щели, что также повышает эффективность работы устройства.It is advisable that these bushings on the side of the pressure reducing valve were made from the ends with bevels. This design provides increased sealing of the isolated section of the well from the side of the initiating gap, which also increases the efficiency of the device.

Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнения устройства для гидроразрыва скважины и чертежом, на котором представлен его общий вид в продольном разрезе.The essence of the technical solution is illustrated by an example of a specific embodiment of a device for hydraulic fracturing and a drawing, which shows its general view in longitudinal section.

Устройство для гидроразрыва скважин (далее-устройство) состоит из корпуса 1 с наконечником 2. В центре корпуса 1 установлен редукционный A device for hydraulic fracturing of wells (hereinafter referred to as the device) consists of a housing 1 with a tip 2. In the center of the housing 1, a reduction

клапан 3, по обе стороны которого установлены скользящие по корпусу 1 втулки 4 и 5, которые прикреплены к торцам упругих оболочек 6 и 7 соответственно. К противоположным торцам упругих оболочек 6 и 7 присоединены гидравлические толкатели 8 и 9 с пружинами 10, 11 возврата упругих оболочек 6, 7 в исходное положение. Скользящие по корпусу 1 втулки 7 и 8 со стороны редукционного клапана 3 выполнены с торцов со скосами 12 и 13.valve 3, on both sides of which sleeves 4 and 5 are installed sliding on the housing 1, which are attached to the ends of the elastic shells 6 and 7, respectively. To the opposite ends of the elastic shells 6 and 7 are attached hydraulic pushers 8 and 9 with springs 10, 11 to return the elastic shells 6, 7 to their original position. The bushings 7 and 8 sliding on the housing 1 from the side of the pressure reducing valve 3 are made from the ends with bevels 12 and 13.

Подача жидкости в устройство осуществляется через став труб (на чертеже не показан) и хвостовик 14 по осевому отверстию 15 в корпусе 1. Выход жидкости в концентрическую инициирующую щель осуществляется через редукционный клапан 3 в отверстие 16. Подача жидкости к гидравлическим толкателям 8 и 9 осуществляется по радиальным отверстиям 17 и 18.The fluid is supplied to the device through a pipe stand (not shown in the drawing) and a shank 14 along the axial hole 15 in the housing 1. The fluid is supplied to the concentric initiating slot through a pressure reducing valve 3 to the hole 16. The fluid is supplied to the hydraulic pushers 8 and 9 by radial holes 17 and 18.

Устройство работает следующим образом. Перед началом работы осуществляется сборка (см. чертеж) и установка устройства в скважине, при этом редукционный клапан 3 должен находиться в центре инициирующей щели.The device operates as follows. Before starting work, the assembly is carried out (see drawing) and the device is installed in the well, while the pressure reducing valve 3 should be in the center of the initiating gap.

Затем через осевое отверстие 15 подается жидкость в гидравлические толкатели 8, 9 по радиальным отверстиям 17 и 18 в корпусе 1. Гидравлические толкатели 8 и 9, преодолевая сопротивление пружин 10 и 11 возврата, сжимают упругие оболочки 6 и 7, которые, расширяясь в радиальном направлении, соприкасаются со стенками скважины и герметизируют ее. При достижении давления срабатывания редукционного клапана 3, он открывается и жидкость под давлением поступает в изолированную полость участка скважины с инициирующей щелью. При повышении давления в изолированном участке скважины до давления гидроразрыва, при котором происходит разрыв скважины по инициирующей щели, жидкость, воздействуя на скользящие по корпусу 1 втулки 4 и 5 через скосы 12 и 13 с их торцов, дополнительно сжимает через них упругие оболочки 6 и 7, надежно герметизируя изолированный участок скважины.Then, fluid is supplied through the axial hole 15 to the hydraulic pushers 8, 9 through the radial holes 17 and 18 in the housing 1. The hydraulic pushers 8 and 9, overcoming the resistance of the return springs 10 and 11, compress the elastic shells 6 and 7, which expand in the radial direction touch the walls of the well and seal it. When the operating pressure of the pressure reducing valve 3 is reached, it opens and fluid under pressure enters the isolated cavity of the well section with the initiating gap. When the pressure in the isolated section of the well increases to the fracture pressure, at which the well ruptures along the initiation slit, the fluid, acting on the sleeves 4 and 5 sliding along the body 1 through the bevels 12 and 13 from their ends, additionally compresses the elastic shells 6 and 7 through them reliably sealing an isolated section of the well.

После гидроразрыва скважины давление в ставе труб сбрасывается, упругие оболочки 6 и 7 возвращаются в исходное положение с помощью пружин 10 и 11 возврата упругих оболочек 6 и 7 в исходное положение, и устройство готово к перемещению по скважине для следующего гидроразрыва или извлечению из скважины.After the fracturing of the well, the pressure in the pipe set is relieved, the elastic shells 6 and 7 are returned to their original position with the help of springs 10 and 11 to return the elastic shells 6 and 7 to their original position, and the device is ready to move through the well for the next hydraulic fracturing or to be removed from the well.

Claims

1. Device for hydraulic fracturing, including a housing with an axial hole and elastic shells placed on it and hydraulic pushers, characterized in that it is equipped with a pressure reducing valve located between the elastic shells in the center of the body, while attached to the ends of the elastic shells from the side of the pressure reducing valve sleeves sliding on the body, and hydraulic pushers are equipped with springs for returning the elastic shells to their original position and are attached to opposite ends of the elastic shells.

2. The device according to claim 1, characterized in that the bushings on the pressure reducing side are made from ends with bevels.