СПОСОБ ГИДРОПЕРФОРАЦИИ ПЛАСТА И СКВАЖИННЫЙ ГИДРОПЕРФОРАТОР Российский патент 1997 года по МПК E21B43/114 

Изобретение относится к процессу скважинной гидроперфорации и может использоваться преимущественно для перфорационных обработок пласта через эксплуатационные нефтедобычные скважины.

Наиболее близким аналогом изобретения в части способа является способ гидроперфорации пласта, включающий спуск в скважину отклонителя на нагнетательной колонне насосно-компрессорных труб, создание отверстия в стенке обсадной колонны, введение в полученное отверстие гибкого трубчатого зонда с соплом на нижнем конце и гидроприводом, нагнетание жидкости под давлением, гидроструйное разрушение породы пласта и продвижение зонда вглубь пласта по мере образования канала.

Недостатком известного способа является его малая эффективность из-за замедления спуско-подъемных операций.

Наиболее близким аналогом изобретения в части устройства является скважинный гидроперфоратор, включающий корпус с криволинейным направляющим каналом, верхнее входное отверстие которого выполнено с возможностью нахождения на оси нагнетательной колонны насосно-компрессорных труб, а нижнее выходное отверстие выполнено с возможностью направления на боковую поверхность скважины, и гибкий трубчатый зонд с соплом на нижнем конце и гидроприводом.

Недостатком известного устройства является его низкая надежность.

Технический результат изобретения повышение эффективности способа гидроперфорации пласта и повышение надежности работы устройства.

Технический результат в части способа достигается тем, что в способе гидроперфорации пласта, включающем спуск в скважину отклонителя на нагнетательной колонне насосно-компрессорных труб, создание отверстий в стенке обсадной колонны, введение в полученное отверстие гибкого трубчатого зонда с соплом на нижнем конце и гидроприводом, нагнетание в полость зонда жидкости под давлением, гидроструйное разрушение породы пласта и продвижение зонда вглубь пласта по мере образования канала, создание отверстия в стенке обсадной колонны осуществляют путем электрохимического растворения металла, для чего после спуска отклонителя в его канал вводят гибкий электроизолированный токопровод с токопроводящим наконечником с последующей фиксацией токопровода в канале отклонителя, циркуляцией электролита в обсадной колонне и подачей тока через электролит между токопроводящим наконечником и обсадной колонной, а после создания отверстия в стенке обсадной колонны токопровод из скважины извлекают путем подъема грузонесущего кабеля, при этом в качестве гибкого трубчатого зонда применяют извлекаемый зонд.

Технический результат в части устройства достигается тем, что скважинный гидроперфоратор, включающий корпус-отклонитель с криволинейным направляющим каналом, верхнее входное отверстие которого выполнено с возможностью нахождения на оси нагнетательной колонны насосно-компрессорных труб, а нижнее входное отверстие выполнено с возможностью направления на боковую поверхность скважины, и гибкий трубчатый зонд с соплом на нижнем конце и гидроприводом, имеет гибкий электроизолированный токопровод с токопроводящим наконечником, выполненный с возможностью соединения с грузонесущим электрокабелем и с упором-ограничителем выдвижения токопроповода, установленным на нем на расстоянии от токопроводящего наконечника, обеспечивающем расположение его в выходном отверстии отклонителя, а гибкий трубчатый зонд выполнен извлекаемым, гидропривод которого выполнен в виде контейнера на подвеске с перфорацией в верхней части, перегородкой, отделяющей перфорированную часть контейнера, уплотнением в перегородке и полым штоком, проходящим через уплотнение и связанным нижним его концом с гибким трубчатым зондом, выполненным упругим, при этом отклонитель выполнен из диэлектрического материала и с сечением его направляющего канала, превышающим сечение токопровода.

На фиг. 1 показан разрез скважины с опущенным в полость насосно-компрессорных труб (НКТ) электрическим кабелем; на фиг. 2 поперечный разрез колонны НКТ на уровне упора-ограничителя выдвижения токопровода; на фиг. 3 разрез нижней части скважины с опущенным в полость НКТ гидроприводом выдвижения зонда.

Скважинный гидроперфоратор состоит из корпуса-отклонителя 1 с направляющим каналом 2, выходное отверстие 3 которого ориентировано на боковую стенку обсадной колонны 4. Отклонитель 1 выполнен из диэлектрического материала (например, стеклотекстолита) и герметично соединени с колонной 5 насосно-компрессорных труб.

Внутрь колонны 5 НКТ опущен грузонесущий кабель 6, оканчивающийся изолированным гибким токопроводом 7 с токопроводящим наконечником 8. На токопроводе 7 закреплен упор-ограничитель 9 его выдвижения, взаимодействующий с поверхностью опорного гнезда 10 отклонителя 1 так, чтобы обеспечивался пропуск жидкости (электролита) из полости колонны 5 НКТ в канал 2 отклонителя 1 (фиг.2). Расстояние от наконечника 8 до упора-ограничителя 9 равно длине канала 2 отклонителя 1. На устье кабель 6 герметизируется уплотнением 11.

При проходке радиального канала (фиг. 3) на опорном гнезде 10 герметично установлен контейнер 12, в средней части которого расположен сальник 13, уплотняющий полый полированный шток 14 с ограничителем выдвижения 15. Выше сальника 13 стенки контейнера 12 перфорированы отверстиями 16. На нижнем конце штока 14 закреплен зонд 17 с соплом 18. Зонд 17 выполнен упругим, например, из высоконапорного металлорезинового рукава. Его длина равна длине полированного штока 14, а длина контейнера 12 вдвое больше длины зонда 17. Отверстия 14 могут иметь вид щелей, ширина которых меньше диаметра сопла 18. Сверху контейнер 12 закрыт крышкой 19, с которой соединена штанга 20. Полированный шток снабжен торцевым отверстием 21 и боковым отверстием 22. Расстояние от отверстия 22 до ограничителя 15 больше, чем толщина сальника 13.

Скважинный гидроперфоратор работает следующим образом.

На забой скважины, оборудованной обсадной колонной 4, на колонне 5 НКТ опускают отклонитель 1, устанавливая выходное отверстие 3 направляющего канала 2 отклонителя 1 напротив запланированного для перфорационной обработки интервала пласта. Закрепляют колонну 5 НКТ на устье скважины и на грузонесущем кабеле 6 в полость колонны 5 опускают гибкий электроизолированный токопровод 7, вводя его в канал 2 отклонителя 1. Токопровод 7 фиксируют в канале 2 в таком положении, чтобы токопроводящий наконечник 8 остановился в выходном отверстии 3 канала 2, не соприкасаясь со стенкой обсадной колонны 4. Спуск кабеля 6 в колонну 5 ведут до установки ребер упора-ограничителя 9 на опорном гнезде 10, а поскольку длина токопровода 7, т.е. расстояние от наконечника 8 до упора-ограничителя 9, равна длине канала 2 в отклонителе 1, то выполнение этого требования обеспечивается автоматически. Возможность продвижения токопровода 7 в канал 2 отклонителя 1 достигается за счет того, что сечение канала 2 превышает сечение токопровода 7. После герметизации полости колонны 5 с выведением из нее кабелем 6 с помощью устьевого уплотнителя 11, приступают к созданию отверстия в стенке обсадной колонне 4 напротив выходного отверстия 3 канала 2 отклонителя 1. Для этого подключают электрокабель 6 к отрицательному полюсу наземного источника постоянного тока (ИТ на фиг. 1), соединяя его положительный полюс с колонной 4 проложенным по поверхности проводом. Заполнив скважину раствором электролита, например, водным раствором хлористого натрия, ведут его циркуляцию закачкой в полость колонны 5 со сбросом из обсадной колонны 4. Проходя в отклонителе 1 по зазору между стенками канала 2 и токопроводом 7 и выходя из отверстия 3, струя электролита обеспечивает эффективное омывание участка колонны 4 (зазор образован за счет того, что сечение канала 2 превышает сечение токопровода 7). Затем в работу включают ИТ, замеряя силу тока и напряжение в цепи.

Поскольку скорость растворения металла обсадной колонны 4 при электролизе пропорциональна величине тока в межэлектродном пространстве, процесс образования отверстия целесообразно вести при подаче энергии по кабелю 6 при максимально допустимом для его сечения значении силы тока. При работе в глубоких скважинах для снижения потерь энергии в кабельной линии возможна подача по кабелю переменного тока под высоким напряжением с последующим его трансформированием и выпрямлением: для этого между кабелем 6 и токопроводом 7 необходимо установить забойный трансформатор и выпрямитель, заключая их в герметичный корпус.

Момент образования сквозного отверстия в колонне 4 фиксируют по росту сопротивления цепи (по снижению величин тока и росту напряжения). После этого отключают ИТ, прекращают циркуляцию электролита в скважине и поднимают на поверхность кабель 6 с токопроводом 7. В освободившуюся полость колонны 5 НКТ опускают на штанге 20 контейнер 12 с установленными в верхнее положение полированным полым штоком 14 и зондом 17. Спуск ведут до остановки (герметичной посадки) нижнего конца контейнера 12 в опорном гнезде 10 отклонителя 1. Для ускорения спуска вместо штанги 20 может использоваться и грузонесущий кабель 6, к которому контейнер 12 крепится взамен токопровода 7
в этом случае грузонесущий кабель выполняет роль троса. После посадки контейнера 12 на гнездо 10, герметизируют на устье полость колонны 5 с выведенной из нее штангой 20 (или кабелем 6) и приступают к нагнетанию в колонну 5 под давлением 20-25 МПа рабочей жидкости (РЖ). В качестве РЖ может использоваться техническая или пластовая вода, соляная кислота (при перфорации карбонатных пластов) или же концентрированный раствор хлористого натрия (электролит, использовавшийся на первой стадии гидроперфорации).

Закачиваемая по колонне 5 РЖ поступает во внутрь контейнера 12 через перфорационные отверстия 16 и входят в полость полого штока 14 через отверстия 21 и 22. Из полости полого штока 14 РЖ подается в упругий трубчатый зонд 17, который давлением РЖ, преодолевая трение штока 14 в сальнике 13, продвигается вниз, вводится в канал 2 отклонителя 1 и через отверстие 3 и ранее образованное напротив последнего отверстия в обсадной колонне 4 направляют струю РЖ из сопла 18 в породу пласта. По мере размыва породы полированный шток 14 опускается, зонд 17 с соплом 18 продвигаются в создаваемый канал.

Выполнение зонда 17 упругим обеспечивает образование канала в пласте радиально-горизонтальным, так как упругий материал тела зонда 17 не получает остаточной деформации после продвижения через криволинейный канал 2 отклонителя 1, а распрямляется в силу собственной упругости, которая увеличивается за счет высокого давления РЖ, находящейся в полости зонда 17.

Гидроразрушение породы пласта и образование канала продолжают до тех пор, пока ограничитель 15 не опустится до упора на крышку сальника 13, при этом отверстие 22 опустится за пределы сальника 13 и резко возрастет расход РЖ из колонны 5, вызывая падение давления в нагнетательной линии. Получив сигнал об окончании проходки канала, прекращают нагнетание РЖ, подъемом штанги 20 (или кабеля 6) извлекают контейнер 12 на поверхность.

Для повторного использования полый шток 14 и упругий зонд 17 вновь перемещают в исходное (верхнее) положение, готовя контейнер 12 для работы по проходке следующего канала.

Использование: в скважинной гидроперфорации, в частности при перфорационных обработках пласта через эксплуатационные нефтедобычные скважины обеспечивает повышение эффективности способа гидроперфорации пласта и повышение надежности работы устройства. Сущность изобретения: по способу в скважину спускают отклонитель на нагнетательной колонне насосно-компрессорных труб (НКТ), создают отверстия в стенке обсадной колонны, вводят в полученное отверстие гибкий трубчатый зонд с соплом на нижнем конце и гидроприводом. Затем в полость зонда нагнетают жидкость под давлением, осуществляют гидроструйное разрушение породы пласта и продвигают зонд вглубь пласта по мере образования канала. При этом отверстия в стенке обсадной колонны осуществляют путем электрохимического растворения металла. Для этого после спуска отклонителя в его канал вводят гибкий электроизолированный токопровод. Осуществляют циркуляцию электролита в обсадной колонне, при этом через электролит подают ток. После создания отверстия в стенке обсадной колонны токопровод из скважины извлекают. Устройство включает корпус-отклонитель с криволинейным каналом. Его верхнее входное отверстие выполнено с возможностью нахождения на оси нагнетательной колонны НКТ. Нижнее обходное отверстие выполнено с возможностью направления на боковую поверхность скважины. Устройство имеет гибкий токопровод с токопроводящим наконечником. Токопровод с возможностью соединения с грузонесущим электрокабелем и с упором-ограничителем выдвижения токопровода и установлен на расстоянии от наконечника, обеспечивающем расположением его в выходном отверстии отклонителя. Имеется гибкий трубчатый зонд, выполненный извлекаемым и с гидроприводом и выполнен в виде контейнера с перфорацией в верхней части и перегородкой с уплотнением. Через уплотнение проходит полый шток, связанный с гибким и упругим трубчатым зондом. При этом отклонитель выполнен из диэлектрического материала и имеет сечение направляющего канала, превышающее сечение токопровода. 2 с. п. ф-лы. 3 ил.

1. Способ гидроперфорации пласта, включающий спуск в скважину отклонителя на нагнетательной колонне насосно-компрессорных труб, создание отверстия в стенке обсадной колонны, введение в полученное отверстие гибкого трубчатого зонда с соплом на нижнем конце и гидроприводом, нагнетание в полость зонда жидкости под давлением, гидроструйное разрушение породы пласта и продвижение зонда вглубь пласта по мере образования канала, отличающийся тем, что создание отверстия в стенке обсадной колонны осуществляют путем электрохимического растворения металла, для чего после спуска отклонителя в его канал вводят на грузонесущем электрокабеле гибкий электроизолированный токопровод с токопроводящим наконечником с последующей фиксацией токопровода в канале отклонителя при положении токопроводящего наконечника в выходном отверстии отклонителя, циркуляцией электролита в обсадной колонне и подачей тока через электролит между токопроводящим наконечником и обсадной колонной, а после создания отверстия в стенке обсадной колонны гибкий электроизолированный токопровод из скважины извлекают путем подъема грузонесущего электрокабеля, при этом в качестве гибкого трубчатого зонда применяют извлекаемый зонд. 2. Скважинный гидроперфоратор, включающий корпус-отклонитель с криволинейным направляющим каналом, верхнее входное отверстие которого выполнено с возможностью нахождения на оси нагнетательной колонны насосно-компрессорных труб, а нижнее выходное отверстие с возможностью направления на боковую поверхность скважины, гибкий трубчатый зонд с соплом на нижнем конце и гидроприводом, отличающийся тем, что он имеет гибкий электроизолированный токопровод с токопроводящим наконечником, выполненный с возможностью соединения с грузонесущим электрокабелем и с упором-ограничителем выдвижения токопровода, установленным на нем на расстоянии от токопроводящего наконечника, обеспечивающем расположение его в выходном отверстии отклонителя, а гибкий трубчатый зонд выполнен извлекаемым, гидропривод которого выполнен в виде контейнера на подвеске с перфорацией в верхней части, перегородкой, отделяющей перфорированную часть контейнера, уплотнением в перегородке и полым штоком, проходящим через уплотнение и связанным нижним его концом с гибким трубчатым зондом, выполненным упругим, при этом отклонитель выполнен из диэлектрического материала с сечением его направляющего канала, превышающим сечение токопровода.