УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРФОРАЦИИ ОБСАЖЕННОЙ СКВАЖИНЫ Российский патент 2006 года по МПК E21B43/11 

Изобретение относится к оборудованию, используемому в нефтегазодобывающей промышленности для вскрытия продуктивных пластов, путем формирования отверстий в стенках обсадной трубы скважины и создания перфорационных каналов большой протяженности в породе продуктивного пласта.

Известны устройства гидропескоструйного вскрытия пласта за счет использования абразивного и гидромониторного эффектов высоконапорных песчано-жидкостных струй, вытекающих с большой скоростью из насадок глубинного устройства пескоструйного перфоратора по насосно-компрессорным трубам (см. "Обзор исследовательских работ по гидроструйному вскрытию пласта", Малое государственное предприятие Техно-интенс, М., 1992 г.), а также «Гидравлический зондовый перфоратор, включающий корпус, связанный вверху с гидроцилиндром, внутри которого установлен тормозной поршень регулятора движения гибкого рукава с гидромониторным соплом на конце; на внешней стороне корпуса на пальце установлен пробойник, на уровне его нижнего конца в корпусе радиально выполнена герметичная камера, в которой установлен силовой поршень, нижним концом корпус соединен с мультипликатором давления, камера высокого давления которого связана каналом с герметичной камерой силового поршня, а камера низкого давления соединена обводным каналом с внутренней полостью гидроцилиндра над тормозным поршнем; путем подбора давления создают в герметичной камере давление на силовой поршень из камеры высокого давления мультипликатора через канал, обеспечивающие вскрытие пробойником стенки обсадной трубы и разрушение породы продуктивного пласта из гидромониторного сопла гибкого рукава» (см. авт. свид. №916744, МПК³ E 21 В 43/114 от 28.11.1980 г.).

Недостатками известных решений - перфораторов является то, что при таком вскрытии стенок обсадной трубы пробойником образуются рваные отверстия и разрушается (растрескивается) затрубный цементный камень, а также невозможно установить окончание процесса вскрытия стенок обсадной трубы пробойником и окончание процесса образования перфорационного канала в породе продуктивного пласта.

Известно также устройство для перфорации обсаженной скважины, включающее колонну труб, аппарат направляющий с инструментом формирования отверстия в обсадной трубе. Аппарат направляющий выполнен в виде гибкого рукава с гидромониторным соплом. Устройство содержит отклонитель гибкого рукава, механизм выдвижения гибкого рукава с размещенным в гидроцилиндре полым штоком и поршнем, линию подачи рабочей жидкости и гидравлическую систему управления устройством. Верхний конец полого штока плотно входит во внутрь выходного патрубка дифференциальной втулки, которая с верхнего торца соединена с выходным патрубком кольцевой перегородкой с отверстиями (см. авт. свид. №883350, МПК³ Е 21 В 23/114 от 10.05.1978 г.).

Недостатком данного решения является то, что оно имеет малый срок службы ввиду наличия абразива в рабочей жидкости, циркулирующей по всем его основным элементам и производящей интенсивный износ элементов устройства, существенно сокращающий срок его службы. Кроме того, известное устройство требует повышенных энергозатрат, так как для формирования отверстий в обсадной трубе гидропескоструйным способом требуется несколько насосных агрегатов.

Кроме того, конструкция устройства не предусматривает подачу на поверхность скважины сигнала об окончании вырезки отверстия в стенке обсадной трубы, а ориентирование на заданное время проведения этой операции не во всех случаях обеспечивает полное завершение операции, что создает эксплуатационные затруднения, после вырезки отверстия в стенке обсадной трубы гибкий рукав с гидромониторным соплом не во всех случаях попадает в вырезанное отверстие, так как при вырезке отверстия в большинстве случаев происходит смещение осей вырезанного отверстия и гибкого рукава по вертикали и в горизонтальной плоскости, что осложняет дальнейшие работы. Сложно установить на всю ли длину вошел гибкий рукав в образуемый перфорационный канал в продуктивном пласте, и нельзя получить сигнал о том, что гибкий рукав полностью возвращен в исходное положение после окончания работ, что осложняет эксплуатацию данного устройства.

Известно также устройство для перфорации обсаженной скважины, включающее колонну труб, аппарат направляющий в виде гибкого рукава с инструментом формирования отверстия в обсадной трубе. Устройство выполнено в виде цилиндрического корпуса с центральным каналом, кольцевой канавкой, обводным каналом, радиальным каналом. Сверху в центральный канал введена втулка с наружным конусом, поршнем и боковым каналом. Установленные снаружи втулки гидроцилиндр с поршнем клиновыми плашками, взаимодействующими с наружным конусом, образуют механизм стопорения в скважине. Внизу корпуса размещен механизм формирования отверстия в обсадной трубе. Он содержит концевую фрезу или сверло, две пары шестерен, шпиндель, винт осевой подачи концевой фрезы, вал, гидродвигатель и реверс. В районе механизма формирования отверстия в корпусе размещен распорный механизм с гидроцилиндром, поршнем, клином и радиальными упорами. Механизм выдвижения гибкого рукава с гидромониторным соплом через вырезанное окно за пределы обсадной трубы в пласт содержит размещение в корпусе гидроцилиндр, поршень на полом штоке с радиальными отверстиями. В корпусе размещен механизм его осевого перемещения с гидроцилиндром и поршень (см. патент №2137915, МПК⁶ Е 21 В 43/114 от 07.12.1999 г.).

Это изобретение принято в качестве прототипа.

Данное решение - прототип несколько повышает эксплуатационную надежность устройства: обеспечивает автономную и автоматическую работу каждого механизма, доведение сигнала на поверхность скважины через линию подачи жидкости, о завершении проведения каждой операции и возврат механизмов в исходное положение; использование в качестве рабочей жидкости простой воды (без абразива), с добавками полимеров позволяет уменьшить износ деталей, что продляет срок службы устройства.

Недостатками известного устройства - прототипа являются сложность его изготовления и эксплуатации, ввиду наличия в его конструкции многообразных и взаимосвязанных механизмов, элементов, приводящих к возможным срывам работы устройства и увеличивающих эксплуатационные затраты.

Задачей заявляемого технического решения является создание устройства для перфорации обсаженной скважины, позволяющего за счет упрощения конструкции устройства повысить его эксплуатационную надежность, обеспечить удобство в эксплуатации и снизить энергозатраты.

Поставленная задача решается тем, в устройстве для перфорации обсаженной скважины, включающем колонну труб, аппарат направляющий, инструмент для формирования отверстий в обсадной трубе, выполненный в виде гибкого вала, толкатель для его перемещения и режущую часть устройство содержит трубу направляющую, наружную и внутреннюю колонны труб, внутренняя из которых соединена с толкателем для его перемещения в трубе направляющей и с механизмом ее вращения, спуска и подъема, расположенным на устье скважины, при этом аппарат направляющий закреплен на трубе направляющей и выполнен в виде корпуса с несколькими каналами, в которых установлены переключатели изменения направления движения гибкого вала и съемные режущие части, на которых выполнены кулачки с возможностью захвата кулачков, выполненных на гибком валу, причем переключатели имеют возможность направления гибкого вала в один из каналов аппарата направляющего для захвата режущей части и последующего бурения нового канала.

Разделение колонны труб на наружную и внутреннюю позволяет внутренней колонной труб производить вращение, спуск и подъем режущего инструмента через толкатель и гибкий вал механизмом, расположенным на устье скважины.

Закрепление аппарата направляющего на трубе направляющей и выполнение его в виде корпуса с несколькими каналами с установленными в них переключателями изменения направления движения инструмента формирования отверстия в обсадной трубе, позволяет более точно выполнить заданные координаты каналов по горизонту и азимуту в продуктивном пласте без необходимости манипуляций аппарата направляющего по горизонту и азимуту.

Выполнение инструмента формирования отверстия в обсадной трубе, выполненного в виде гибкого вала со съемными режущими частями, установленными в каналах аппарата направляющего, позволяет формировать отверстие в обсадной трубе необходимой (заданной) формы.

Выполнение гибкого вала со съемными режущими частями и кулачками на съемных режущих частях и на гибком вале позволяет производить захват съемных режущих частей, расположенных в каналах аппарата направляющего, пробурить канал в продуктивном пласте через обсадную трубу и оставить съемную режущую часть в конце сформированного канала продуктивного пласта, что исключает подъем гибкого вала на поверхность для последующей замены режущего инструмента.

Изобретение поясняется чертежами, где на

фиг.1 показан общий вид устройства в разрезе;

фиг.2 показана верхняя часть общего вида устройства в разрезе с выходом на устье скважины;

фиг.3 показана нижняя часть общего вида устройства в разрезе с выходом на забойную зону скважины;

фиг.4 показан выносной элемент А фиг.2.

Устройство содержит: колонны труб - наружную 1 и внутреннюю 2, аппарат направляющий 3, с инструментом для формирования отверстий в обсадной трубе 4. Внутренняя колонна труб 2 соединена с толкателем 6, и имеет возможность перемещения в трубе направляющей 7, далее соединена с механизмом ее вращения, спуска и подъема 8, расположенным на устье скважины, при этом аппарат направляющий 3 закреплен на трубе направляющей 7 и выполнен в виде корпуса с нескольким каналами 9, установленными в них переключателями 10 изменения направления для формирования отверстий в обсадной трубе 4 инструментом, который выполнен в виде гибкого вала 11 со съемной режущей частью 12 на конце и кулачками 13 на противоположной ее стороне.

Устройство работает следующим образом.

Производят бурение отверстий через обсадную трубу в продуктивном слое следующим образом. Механизм вращения, спуска и подъема 8, расположенный на поверхности, вращая и спуская внутреннюю колонну труб 2, продвигает гибкий вал 11 через толкатель 6 в трубе направляющей 7 по одному из каналов 9 аппарата направляющего. Гибкий вал 11 поступательным движением взводит переключатель канала 10, который под действием пружины прижимается к гибкому валу и захватывает установленный в канале 9 съемный режущий инструмент 12, который бурит канал через обсадную трубу 4 в продуктивном слое по заданному азимуту и горизонту. По окончании бурения канала в продуктивном слое гибкий вал 11 через толкатель 6 подъемом внутренней колонны труб 2 возвращается в исходное положение. Съемный режущий инструмент 12 остается в конце разбуренного канала продуктивного слоя. Освобожденный переключатель каналов 10 под действием пружины перекрывает вход в пройденный канал, одновременно открывает вход в новый канал и направляет гибкий вал 11 в один из последующих каналов 9 аппарата направляющего 3 для бурения нового канала в продуктивном слое.

Использование предлагаемого технического решения позволяет упростить конструкцию устройства за счет исключения необходимости использования многообразных и взаимосвязанных механизмов, элементов, приводящих к возможным срывам в работе устройства и увеличивающих его эксплутационные затраты.

Исключает необходимость подъема гибкого вала на поверхность для замены режущего инструмента.

Кроме того, эксплуатация данного устройства практически исключает ошибки по горизонту и азимуту при формировании отверстий в обсадной трубе, что также значительно уменьшает энергозатраты и трудоемкость.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к оборудованию для вскрытия продуктивных пластов. Обеспечивает повышение эксплуатационной надежности, удобства в эксплуатации и снижение энергозатрат устройства. Сущность изобретения: устройство включает аппарат направляющий, инструмент для формирования отверстий в обсадной трубе, выполненный в виде гибкого вала, толкатель для его перемещения и его режущую часть. Согласно изобретению устройство содержит трубу направляющую, наружную и внутреннюю колонны труб. Внутренняя колонна труб соединена с толкателем для его перемещения в трубе направляющей и с механизмом ее вращения, спуска и подъема, расположенным на устье скважины. Аппарат направляющий закреплен на трубе направляющей и выполнен в виде корпуса с несколькими каналами. В каналах установлены переключатели изменения направления движения гибкого вала и съемные режущие части. На последних выполнены кулачки с возможностью захвата кулачков, выполненных на гибком валу. Переключатели имеют возможность направления гибкого вала в один из каналов аппарата направляющего для захвата режущей части и последующего бурения нового канала. 4 ил.

Устройство для перфорации обсаженной скважины, включающее аппарат направляющий, инструмент для формирования отверстий в обсадной трубе, выполненный в виде гибкого вала, толкатель для его перемещения и его режущую часть, отличающееся тем, что устройство содержит трубу направляющую, наружную и внутреннюю колонны труб, внутренняя из которых соединена с толкателем для его перемещения в трубе направляющей и с механизмом ее вращения, спуска и подъема, расположенным на устье скважины, при этом аппарат направляющий закреплен на трубе направляющей и выполнен в виде корпуса с несколькими каналами, в которых установлены переключатели изменения направления движения гибкого вала и съемные режущие части, на которых выполнены кулачки с возможностью захвата кулачков, выполненных на гибком валу, причем переключатели имеют возможность направления гибкого вала в один из каналов аппарата направляющего для захвата режущей части и последующего бурения нового канала.