УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРФОРАЦИИ СКВАЖИН ПОД ДЕПРЕССИЕЙ Российский патент 2001 года по МПК E21B43/116 E21B43/25 

Изобретение относятся к устройствам в нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для вскрытия продуктивного коллектора перфорацией под депрессией, барообработки призабойной зоны и испытания пласта за один рейс инструмента в скважину.

Известен перфоратор для нефтяных скважин (заявка 2542804, Франция, опубл. 21.09.84 г. , МКИ E 21 B 43/116), содержащий колонну труб, пакер, клапан, заряды для перфорации, соединенных между собой детонирующим шнуром, и средств произведения перфоратора в действие, гидравлически реагирующих на перепад давления между давлением в затрубном пространстве выше пакера и давлением внутри колонны труб.

Недостаток этого перфоратора заключается в недостаточной надежности, особенно при работе в наклонно-направленных скважинах, из-за возможности преждевременного срабатывания перфоратора в результате посадок в процессе спуска и открытия клапана.

Известен перфоратор (патент США 4538680, опубл. 03.09.85 г., МКИ E 21 B 43/11, НКИ 166/55), содержащий колонну труб, пакер, соединительный патрубок с разрывной диафрагмой, перфоратор с запальной головкой. Диафрагма служит для предохранения запальной головки от загрязнения. При установке пакера диафрагма разрушается, образуя отверстие для забрасываемой с поверхности штанги, которая при ударе на запальную головку инициирует взрыв заряда перфоратора.

Недостаток данного устройства заключается в отсутствии возможности гидроимпульсной обработки и испытания пласта после перфорации за один рейс оборудования в скважину.

Известно устройство для перфорации скважин (прототип), включающее колонну насосно-компрессорных труб, пакер, струйный насос, механизм инициирования взрыва перфоратор (авторское св. 1146416, опубл. 23.03.85 г., МКИ 4 E 21 B 43/116). Верхняя часть механизма инициирования взрыва гидравлически связана со струйным насосом, а нижняя - с подпакерным затрубным пространством. При снижении давления на забое скважины с помощью струйного насоса срабатывает срезной элемент и поршень инициатора взрыва, ударившись о боек, вызывает срабатывание перфоратора через детонирующий шнур.

Недостатки устройства заключаются в следующем:
1. Дорогостоящая технология перфорации под депрессией, поскольку требуется наличие мощного насоса агрегата на устье скважины, запаса большого количества жидкости для прокачки через струйный насос.

2. Недостаточная надежность срабатывания инициатора взрыва, т.к. срезной элемент, фиксирующий поршень инициатора взрыва, может быть срезан под действием инерционных сил в процессе спуска оборудования в скважину.

3. Отсутствие возможности обработки пласта и очистки призабойной зоны созданием мгновенных глубоких депрессий, т.е. гидроимпульсного воздействия на пласт непосредственно после перфорации и обработки.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства для перфорации скважин под депрессией, а именно возможность бародинамического воздействия пульсирующим давлением на продуктивный коллектор и испытания пласта с регистрацией параметров режима испытания измерительными приборами для определения гидродинамических и эксплутационных характеристик пласта, а также повышение надежности устройства.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для перфорации скважин под депрессией, содержащее колонну насосно-компрессорных труб, циркуляционный клапан, пакер, фильтр и перфоратор, снабжено забойным пульсатором давления с клапаном, выполненным с возможностью попеременного открытия и закрытия клапана для кратковременного сообщения полости насосно-компрессорных труб с подпакерным пространством и проведения бародинамической обработки призабойной зоны пласта, при этом устройство имеет глубинные дистанционные измерительные приборы для контроля перфорации, бародинамической обработки и испытания пласта и включает в себя механизм, с кабельной секцией и электроконтактным наконечником, размещенным во внутренней поверхности устройства, для передачи электроэнергии с поверхности к измерительным приборам и перфоратору, кроме того, оно снабжено демпфирующим центратором с эластичным элементом, установленным над перфоратором с возможностью осевого сжатия и радиального расширения эластичного элемента.

Изобретение представлено чертежами, где на фиг. 1 показана схема компоновки устройства для перфорации скважин, на фиг. 2 - простейшая схема конструкции забойного пульсатора давления, а на фиг. 3 и фиг. 4 - конструктивная схема демпфирующего центратора.

Устройство для перфорации скважин под депрессией содержит следующие основные элементы (фиг. 1): насосно-компрессорные трубы (НКТ) (1), циркуляционно-сливной клапан (2), приборный патрубок (3), пакер (4) с якорем (5), фильтр-переходник (6) для подвески перфоратора (7), забойный пульсатор давления (8) (фиг. 2) и демпфирующий центратор (9) (фиг. 3 и 4).

Забойный пульсатор давления (фиг. 2) включает муфту (10), корпусные детали (11, 12, 13), полый шток (14), пружину (15), патрубок (16) электроподвода с электроконтактным наконечником (17) и кабельной секцией (18). Патрубок (16) герметично установлен в нижней части штока (14) и закреплен винтом (19). Герметичность соединений обеспечивается стандартными резиновыми кольцами (20). Патрубок (16) в верхней части зафиксирован центрирующей шайбой (23) в муфте (10). Герметичность клапана забойного пульсатора давления обеспечивается уплотнительной манжетой (21), установленной на штоке (14) и закрепленной гайкой (22). При сборке компоновки (фиг. 1) токооподводящий провод перфоратора (16) соединяется с кабельной секцией (18) (фиг. 2) забойного пульсатора давления. Демфирующий центратор (фиг. 3 и 4) состоит из корпусных элементов (25) и (26), штока (27), подвижно установленного в корпусе (25), центрирующего эластичного элемента (28), установленного на штоке (27) и закрепленного корпусом (26).

Устройство работает следующим образом.

Устройство в компоновке (фиг. 1) на НКТ опускают в обсаженную скважину так, чтобы перфоратор (7) встал в интервале продуктивного пласта, вскрываемого перфорацией, и устанавливают пакер (4) с упором в стенки обсадной колонны с помощью якоря (5).

В полость колонны НКТ опускают стандартный геофизический кабель с электроконтактной розеткой, которая соединяется с электроконтактным наконечником (17) (фиг. 2) забойного пульсатора давления. Созданием осевой сжимающей нагрузки за счет веса колонны НКТ открывают клапан забойного пульсатора давления. При этом сжимается пружина (15), муфта (10) и шток (14) перемещается вниз относительно составного корпуса (11, 12, 13) и радиальные отверстия (24) выходят в полость корпуса (13) и внутренняя полость НКТ сообщается с подпакерным пространством - в зоне перфорации создается депрессия.

При передаче электроэнергии по кабелю с поверхности перфоратор срабатывает, заряды пробивают обсадную колонну, цементный камень и призабойную зону продуктивного пласта. Осевые и радиальные колебания, возникающие при срабатывании перфоратора, гасит демфирующий центратор (9) (фиг. 1) за счет осевого сжатия и радиального расширения эластичного элемента (28) (фиг. 3 и 4). Поскольку пластовое давление намного выше давления в подпакерном пространстве, то под действием перепада давления пластовая жидкость устремляется в подпакерное пространство и в полость пульсатора давления и НКТ. При этом из перфорационных и поровых каналов выносятся продукты перфорации, обломки и крошки цементного камня и породы, продукты кольмотации, проникшие в призабойную зону пласта при бурении, обсадке и цементировании скважин. Попеременным открытием и закрытием клапана забойного пульсатора давления на пласт создают кратковременную депрессию и репрессию, т.е. проводят бародинамическую обработку призабойной зоны пласта.

После 8. . .10 циклов обработки пласт испытывают на приток и восстановление давления. Затем поднимают геофизический кабель с розеткой, снимают пакер с якорем с места установки и поднимают оборудование на поверхность. Процесс перфорации, бародинамической обработки и испытания пласта контролируют и регистрируют с помощью глубинных дистанционных приборов, установленных в приборном патрубке (3) (фиг. 1).

По сравнению с прототипом использование предложенного устройства обеспечивает: высокую надежность перфорации под депрессией, бародинамическую обработку и испытание пласта под контролем всего технологического процесса, регистрацию и определение гидродинамических характеристик пласта и эксплуатационных возможностей скважины. Процесс перфорации, бародинамической обработки и испытания пласта осуществляется за одну спускоподьемную операцию оборудования в скважину.

Использование: при вскрытии продуктивного коллектора перфорацией под давлением в нефтегазодобывающей промышленности. Обеспечивает расширение функциональных возможностей устройства и повышение его надежности. Сущность изобретения: устройство содержит колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), циркуляционный клапан, пакер, фильтр и перфоратор. Устройство имеет также забойный пульсатор давления с клапаном. Он выполнен с возможностью попеременного открытия и закрытия клапана для кратковременного сообщения полости НКТ с подпакерным пространством и проведения бародинамической обработки призабойной зоны пласта. Устройство имеет глубинные дистанционные измерительные приборы для контроля перфорации, бародинамической обработки и испытания пласта и включает в себя механизм с кабельной секцией и электроконтактным наконечником. Он размещен во внутренней полости устройства для передачи электроэнергии с поверхности к измерительным приборам и перфоратору. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для перфорации скважин под депрессией, содержащее колонну насосно-компрессорных труб, циркуляционный клапан, пакер, фильтр и перфоратор, отличающееся тем, что оно снабжено забойным пульсатором давления с клапаном, выполненным с возможностью попеременного открытия и закрытия клапана для кратковременного сообщения полости насосно-компрессорных труб с подпакерным пространством и проведения бародинамической обработки призабойной зоны пласта, при этом устройство имеет глубинные дистанционные измерительные приборы для контроля перфорации, бародинамической обработки и испытания пласта и включает в себя механизм с кабельной секцией и электроконтактным наконечником, размещенным во внутренней полости устройства, для передачи электроэнергии с поверхности к измерительным приборам и перфоратору. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено демпфирующим центратором с эластичным элементом, установленным над перфоратором с возможностью осевого сжатия и радиального расширения эластичного элемента.