СПОСОБ ГЛУБОКОЙ ПЕРФОРАЦИИ ОБСАЖЕННЫХ СКВАЖИН Российский патент 2002 года по МПК E21B43/112 

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности и предназначено для перфорации обсаженных скважин и вскрытия продуктивных нефтяных и газовых горизонтов.

Известен способ глубокой перфорации стенок обсаженной скважины, заключающийся в том, что режущему инструменту, закрепленному на гибком валу, размещенном в криволинейной направляющей, сообщают вращение и осевую подачу, и после достижения направляющей стенки скважины подачу режущего инструмента продолжают за счет перемещения гибкого вала вдоль направляющей, по осевой линии за пределы корпуса, высверливая при этом криволинейный канал (см. А.С. SU, 1776771, Е 21 В 43/11, 1990).

Однако известный способ не позволяет получать радиальные перфорационные каналы и обеспечивает ограниченную глубину внедрения направляющей в пласт, что определяется твердостью породы.

Увеличение же глубины внедрения за счет повышения величины осевой нагрузки на режущую головку и момента резания, в свою очередь, снижает ресурс работы режущей головки.

Кроме того, способ не обеспечивает замены отработанной режущей головки без подъема и спуска в скважину колонны труб.

Известны способы повышения ресурса работы режущего инструмента путем его охлаждения, используемые, например, в способах разбуривания стенок буровых скважин с целью отбора керна потоком бурового раствора, размывающего стенку скважины (см. патент RU 2052095, Е 21 В 49/06, 1992).

Однако указанный прием повышения ресурса работы режущего инструмента использован в совокупности операций для отбора керна в процессе бурения, т. е. предназначен для другой задачи и не может обеспечить решение комплекса проблем по повышению эффективности процесса перфорации.

Из известных способов наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ глубокой перфорации обсаженной скважины, включающий спуск в скважину на колонне труб перфорационного устройства с режущей головкой на конце гибкого вала, стопорение устройства в стволе скважины в заданном интервале и сверление каналов перфорации режущей головкой путем подачи рабочей жидкости на механизм вращения гибкого вала и механизм его осевого перемещения, причем режущую головку устанавливают радиально стенке обсадной колонны скважины, и при осевой подаче режущей головке дополнительно создают усилие сжатия в направлении, обратном направлению сверления, что позволяет увеличить глубину и диаметр перфорационного канала за счет повышения величины осевой нагрузки на режущую головку, момента резания и жесткости системы: режущий инструмент - гибкая штанга (см. патент RU 2109129, Е 21 В 43/11, 1996).

К недостаткам указанного способа относится низкая эффективность процесса перфорации, обусловленная ограниченным сроком работы режущего инструмента, кольматацией пор вскрываемого пласта частицами высверливаемой породы, что в свою очередь отражается на проницаемости вскрываемого пласта, приводит к ограничению глубины и диаметра перфорационных каналов и снижению скорости сверления каналов.

В основу настоящего изобретения положена задача создания способа глубокой перфорации обсаженной скважины, обеспечивающего повышение эффективности перфорации, а именно повышение скорости сверления каналов, расширение диапазона их параметров, а также уменьшение износа режущего инструмента за счет создания и поддержания депрессии на пласт в процессе сверления перфорационных каналов и, как следствие, предотвращение кольматации пор вскрываемого пласта высверливаемой породы и, соответственно, сохранение его первоначальных коллекторских свойств, а также улучшение условий работы режущего инструмента.

Поставленная задача достигается тем, что в способе глубокой перфорации обсаженных скважин, включающем спуск в скважину на колонне труб перфорационного устройства с режущим инструментом на конце гибкого вала, стопорение устройства в стволе скважины в заданном интервале и сверление каналов перфорации режущим инструментом посредством сообщения ему вращения и осевого перемещения путем подачи рабочей жидкости на механизмы вращения гибкого вала и его осевого перемещения, согласно изобретению, сверление каналов перфорации осуществляют одновременно с промывкой последних путем подачи на режущий инструмент и в зону контакта его с высверливаемой средой рабочей жидкости, в качестве которой используют промывочную жидкость, закачиваемую наземным насосом последовательно через колонну труб, механизм вращения гибкого вала, в качестве которого используют гидравлический забойный двигатель, и сообщающийся с выходным валом последнего проточный канал, выполненный в гибком вале.

В предпочтительных вариантах реализации способа:
- используют промывочную жидкость с удельным весом, меньшим удельного веса пластового флюида;
- давление промывочной жидкости поддерживают меньшим величины пластового давления;
- используют аэрированную промывочную жидкость.

Сущность способа заключается в следующем.

Процесс сверления каналов перфорации осуществляют одновременно с промывкой этих каналов посредством подачи на режущий инструмент и в зону контакта его с высверливаемой средой рабочей жидкости, в качестве которой используют промывочную жидкость, закачиваемую наземным насосом через колонну труб и перфорационное устройство с обеспечением одновременного вращения исполнительного органа с режущим инструментом и подачи промывочной жидкости на него.

Реализация такой технологии перфорации обеспечивает условия для создания и поддержания депрессии на пласт при сверлении перфорационных каналов и, соответственно, поступления флюида в ствол скважины из пласта, поскольку в процессе сверления каналов перфорации осуществляется их промывка от высверливаемых частиц породы, что предотвращает кольматацию пор пласта, а также одновременно происходит охлаждение и смазка самого режущего инструмента, что приводит к повышению его ресурса работы, скорости сверления каналов и расширению диапазона их параметров.

Пример реализации способа иллюстрируется принципиальной схемой устройства для перфорации обсаженной скважины, представленной на чертеже.

Способ осуществляют следующим образом.

На дневной поверхности к низу колонны труб 1, например, НКТ, на соединительной муфте 2 жестко крепят перфорационное устройство, состоящее из механизма вращения гибкого вала в виде забойного гидравлического двигателя 3, выходной вал 4 которого соединен с гибким валом 5, имеющим проточный канал 6 и режущую головку 7. После достижения заданного интервала, колонну труб 1 крепят на устье скважины, а перфорационное устройство жестко фиксируют в стволе скважины. С устья скважины в колонну труб 1 подают промывочную жидкость, которая проходит через забойный гидравлический двигатель 3 и проточный канал 6, в результате чего обеспечивается вращение гибкого вала 5 с режущей головкой 7 и одновременно подача промывочной жидкости на нее. Производят сверление стенки обсадной колонны 8, затем - заколонного цементного камня 9 и канала перфорации в породе пласта 10.

Механизм осевого перемещения гибкого вала 5 может быть выполнен в виде поршня 11, закрепленного на наружной поверхности двигателя 3.

Промывка каналов перфорации осуществляется через систему промывочных каналов 12, выполненных в режущей головке 7.

При значении пластового давления, равного гидростатическому давлению, используют промывочную жидкость с удельным весом, меньшим удельного веса пластового флюида, а при превышении гидростатического давления величины пластового давления целесообразно использовать аэрированную промывочную жидкость.

Также целесообразно давление промывочной жидкости поддерживать меньшим величины пластового давления, что дополнительно с соблюдением вышеназванных условий и рекомендаций позволит максимально сохранить первоначальные естественные значения коллекторских свойств вскрываемого пласта и обеспечить приток пластового флюида в ствол скважины в процессе сверления каналов перфорации.

Кроме того, возможность в описанном примере реализации способа соединения перфорационного устройства, например, корпуса забойного гидравлического двигателя с грузонесущим кабелем 13 позволит производить подъем гибкого вала на дневную поверхность для смены износившейся режущей головки без подъема и спуска колонны труб, что снижает трудоемкость работ и упрощает способ.

Использование: в области нефтяной и газовой промышленности для перфорации обсаженных скважин и вскрытия продуктивных нефтяных и газовых горизонтов. Обеспечивает повышение эффективности перфорации за счет повышения скорости сверления каналов, уменьшение износа режущего инструмента и сохранение коллекторских свойств пласта. Сущность изобретения: в способе глубокой перфорации обсаженных скважин, включающем спуск в скважину на колонне труб перфорационного устройства с режущим инструментом на конце гибкого вала, стопорение устройства в стволе скважины в заданном интервале и сверление каналов перфорации режущим инструментом посредством сообщения ему вращения и осевого перемещения путем подачи рабочей жидкости на механизмы вращения гибкого вала и его осевого перемещения. Согласно изобретению сверление каналов перфорации осуществляют одновременно с промывкой последних путем подачи на режущий инструмент и в зону контакта его с высверливаемой средой рабочей жидкости. В качестве этой жидкости используют промывочную жидкость. Ее закачивают наземным насосом последовательно через колонну труб и механизм вращения гибкого вала. В качестве этого вала используют гидравлический забойный двигатель и сообщающийся с выходным валом последнего проточный канал, выполненный в гибком вале. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ глубокой перфорации обсаженных скважин, включающий спуск в скважину на колонне труб перфорационного устройства с режущим инструментом на конце гибкого вала, стопорение устройства в стволе скважины в заданном интервале и сверление каналов перфорации режущим инструментом посредством сообщения ему вращения и осевого перемещения путем подачи рабочей жидкости на механизмы вращения гибкого вала и его осевого перемещения, отличающийся тем, что сверление каналов перфорации осуществляют одновременно с промывкой последних путем подачи на режущий инструмент и в зону контакта его с высверливаемой средой рабочей жидкости, в качестве которой используют промывочную жидкость, закачиваемую наземным насосом последовательно через колонну труб, механизм вращения гибкого вала, в качестве которого используют гидравлический забойный двигатель, и сообщающийся с выходным валом последнего проточный канал, выполненный в гибком вале. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют промывочную жидкость с удельным весом, меньшим удельного веса пластового флюида. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что давление промывочной жидкости поддерживают меньшим величины пластового давления. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют аэрированную промывочную жидкость.