УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРФОРАЦИИ СТВОЛА СКВАЖИНЫ С НИЗКИМ ПЛАСТОВЫМ ДАВЛЕНИЕМ Российский патент 2008 года по МПК E21B43/11 

Описание патента на изобретение RU2315176C1

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к области бурения и ремонта нефтяных скважин с низким пластовым давлением для создания перфорационных каналов в обсадной колонне.

Известен «Перфоратор для скважины» (патент RU №2263767, Е21В 43/112, опубл. Бюл. №31 от 10.11.2005 г.), содержащий корпус с камерой, выполненный в виде клина с пазами и соединенный сверху с канатом, цилиндр с поршнем, расположенные в корпусе так, что подпоршневая полость сообщена с внутренним пространством скважины, а надпоршневая полость - с камерой корпуса, расположенной выше цилиндра, опору с радиальными пазами, резцы, установленные с возможностью перемещения в пазы клина и радиальные пазы опоры, отличающийся тем, что камера выполнена сборной из верхней и нижней частей, соединенных концентрично с возможностью герметичного осевого перемещения навстречу друг другу, при этом наружная поверхность нижней части камеры дополнительно оснащена самоуплотняющейся манжетой, пропускающейся снизу вверх, а верхняя часть камеры, сообщенная сверху с внутренним пространством скважины, дополнительно оснащена толкателем с конической поверхностью, прижимающей самоуплотняющуюся манжету к стенкам скважины в рабочем положении, причем опора в верхней части снабжена внутренней цилиндрической выборкой под клин и выполнена из расположенных сверху вниз конической, цилиндрической частей и упора, при этом опора дополнительно оснащена якорным узлом, расположенным на ее цилиндрической части с возможностью осевого перемещения и состоящим из жестких центраторов с направляющим штифтом и подпружиненными внутрь плашками, выполненными с возможностью взаимодействия с конической частью опоры в рабочем положении, причем на наружной поверхности цилиндрической части опоры выполнены взаимодействующие с направляющим штифтом проточки, состоящие из осевых короткой и длинной частей, соединенных каналом так, что при осевом возвратно-поступательном перемещении якорного узла относительно опоры направляющий штифт будет поочередно располагаться в длинной и короткой осевых частях проточки.

Недостатками данной конструкции является:

во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;

во-вторых, детали технологически сложны в изготовлении, а сборка устройства весьма трудоемка;

в-третьих, перед перфорацией необходимо заполнить весь объем обсадной колонны выше перфоратора.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Устройство для перфорации ствола скважины» (патент RU №2105137, Е21В 43/114, опубл. Бюл. №5 от 20.02.1998 г.), включающее трубчатый и опорный корпуса, клиновой толкатель с резцедержателями и рабочими резцами, рабочий поршень с возвратной пружиной, отличающееся тем, что оно снабжено пусковым золотниковым поршнем с дополнительной возвратной пружиной, размещенным с возможностью возвратно-поступательного перемещения на трубчатом корпусе, и кожухом, жестко соединяющим указанный пусковой золотниковый поршень с опорным корпусом, клиновой толкатель жестко соединен с рабочим поршнем, а опорный корпус выполнен с возможностью взаимодействия с резцедержателями.

Недостатками данного устройства являются:

во-первых, необходим индивидуальный подбор жесткости дополнительной возвратной пружины для скважин с различными уровнями жидкости в обсадной колонне, кроме того, при спуске устройства в скважину возможны гидроудары, что ведет к несанкционированному срабатыванию устройства и созданию аварийной ситуации, все это в целом снижает надежность работы устройства;

во-вторых, необходимо постоянно использовать насосный агрегат для создания давления в колонне труб для получения перфорационных отверстий.

Технической задачей изобретения является повышение надежности работы устройства с возможностью получения перфорационных отверстий в скважине с низким пластовым давлением на большой глубине без применения насосного агрегата.

Поставленная техническая задача решается устройством для перфорации ствола скважины с низким пластовым давлением, спускаемым на колонне труб, включающим трубчатый корпус, соединенный с поршнем, поджатым пружиной вверх, и клиновым толкателем с резцедержателями и рабочими резцами, опорный корпус, взаимодействующий снизу с резцедержателями, пусковой золотниковый корпус, установленный с возможностью продольного перемещения относительно трубчатого корпуса, и кожух, соединенный жестко с опорным корпусом и установленный снаружи поршня с возможностью герметичного продольного перемещения относительно него вверх.

Новым является то, что трубчатый корпус и золотниковый корпус соединены жестко соответственно с поршнем и с колонной труб, а в верхней части трубчатый корпус снабжен радиальными каналами, выполненными с возможностью герметичного перекрытия золотниковым корпусом при его перемещении вниз, при этом кожух снабжен сверху цилиндрическим патрубком, герметично охватывающим трубчатый корпус и оснащенным снаружи на верхнем конце расширяющимся вверх конусным выступом, причем цилиндрический патрубок оснащен якорем с возможностью возвратно-поступательного и вращательного перемещения, состоящим из корпуса с направляющим штифтом, подпружиненных наружу центраторов с поджатыми внутрь плашками, выполненными с возможностью взаимодействия с конусным выступом в рабочем положении, при этом на наружной поверхности цилиндрического патрубка выполнены взаимодействующие с направляющим штифтом проточки, состоящие из продольных короткого и длинного паза, соединенных фигурными пазами, верхний из которых, соединенный со средней частью длинного паза, оснащен технологической выборкой, так что при неконтролируемом возвратно-поступательном перемещении якоря относительно цилиндрического патрубка направляющий штифт располагается вне верхней части длинного паза, а при расчетном ограниченном перемещении якоря вниз относительно цилиндрического патрубка с последующим подъемом направляющий штифт будет располагаться в верхней части длинного паза - рабочее положение, при этом золотниковый корпус выполнен с возможностью взаимодействия с конусным выступом цилиндрического патрубка при его перемещении вниз относительно трубчатого корпуса.

На фигуре 1 изображено предлагаемое устройство для перфорации ствола скважины.

На фигуре 2 изображено сечение А-А.

На фигуре 3 изображена развертка проточки.

Устройство для перфорации ствола скважины с низким пластовым давлением, спускаемое на колонне труб 1 (см. фиг.1), включает трубчатый корпус 2, соединенный с поршнем 3, поджатым пружиной 4 вверх, и клиновым толкателем 5 (см. фиг.1 и 2). В пазах клинового толкателя 5, например, соединением «ласточкин хвост» закреплены резцедержатели 6 с рабочими резцами 7.

Также устройство содержит опорный корпус 8 (см. фиг.1), взаимодействующий снизу с резцедержателями 6, пусковой золотниковый корпус 9, установленный с возможностью продольного перемещения относительно трубчатого корпуса 1. Кожух 10 соединен жестко с опорным корпусом 8 и установлен снаружи поршня 3 с возможностью герметичного продольного перемещения относительно него вверх. Трубчатый корпус 1 и золотниковый корпус 9 соединены жестко соответственно с поршнем 3 и с колонной труб 1. В верхней части трубчатый корпус 1 снабжен радиальными каналами 11, выполненными с возможностью герметичного перекрытия золотниковым корпусом 9 при его перемещении вниз. Кожух 10 имеет возможность взаимодействия с наружной поверхностью 12 поршня 3 и снабжен сверху цилиндрическим патрубком 13, с которым соединен жестко. Цилиндрический патрубок 13 герметично охватывает трубчатый корпус 1 и оснащен снаружи на верхнем конце расширяющимся вверх конусным выступом 14.

Цилиндрический патрубок 13 оснащен якорем 15 с возможностью возвратно-поступательного и вращательного перемещения. Якорь 15 состоит из корпуса 16 с направляющим штифтом 17, подпружиненных наружу посредством пружин 18 центраторов 19 с поджатыми внутрь плашками 20, выполненными с возможностью взаимодействия с конусным выступом 14 в рабочем положении. Золотниковый корпус 9 выполнен с возможностью взаимодействия с верхним торцом конусного выступа 14 цилиндрического патрубка 13 при его перемещении вниз относительно трубчатого корпуса 2.

На наружной поверхности цилиндрического патрубка 13 выполнены взаимодействующие с направляющим штифтом 17 проточки 21 (см. фиг.3), состоящие из продольных короткого 22 и длинного паза 23, соединенных фигурными пазами 24 и 25, верхний из которых 24, соединенный со средней частью продольного длинного паза 23, оснащен технологической выборкой 26, так что при неконтролируемом возвратно-поступательном перемещении якоря 15 относительно цилиндрического патрубка 13 направляющий штифт 17 располагается вне верхней части 27 продольного длинного паза 23, а при расчетном ограниченном перемещении якоря 15 вниз относительно цилиндрического патрубка 13 с последующим подъемом направляющий штифт 17 будет располагаться в верхней части 27 продольного длинного паза 23 - рабочее положение. Снизу трубчатый корпус 2 снабжен технологическими отверстиями 28, сообщающими внутреннее пространство трубчатого корпуса 2 с надпоршневой полостью 29 поршня 3. Вспомогательные крепежные элементы на фигурах 1, 2, 3 не показаны. Необходимую герметичность при работе устройства обеспечивают уплотнительные элементы 30, 31, 32.

Устройство для перфорации ствола скважины с низким пластовым давлением работает следующим образом.

Устройство в сборе (см. фиг.1) на конце колонны труб 1 спускают в заданный интервал перфорации ствола скважины, при этом в процессе спуска устройства в скважину якорь 15 имеет возможность контактировать с внутренними стенками ствола скважины (на фиг.1, 2, 3 не показано) и совершать возвратно-поступательное перемещение относительно цилиндрического патрубка 13, причем направляющий штифт 17, ввернутый в корпус 16, перемещается из технологической выборки 26 сначала в продольный короткий паз 22, а затем через нижний фигурный паз 25 в нижнюю часть продольного длинного паза 23 и далее вверх, где, достигнув средней части последнего, через верхний фигурный паз 24 направляющий штифт 17 попадает обратно в технологическую выборку 26.

Таким образом, в процессе возвратно-поступательного перемещения якоря 15 относительно цилиндрического патрубка 13 направляющий штифт 17 перемещается на высоту не менее чем на 1 метр и не попадает в верхнюю часть 27 продольного длинного паза 23, что исключает контакт поджатых внутрь плашек 20 якоря 15 с конусным выступом 14 цилиндрического патрубка 13, а следовательно, не происходит преждевременное срабатывание устройства при спуске его в скважину, в связи с чем исключаются аварийные ситуации в скважине. Кроме того, в процессе спуска устройства в скважину радиальные каналы 11 трубчатого корпуса 2 находятся ниже золотникового корпуса 9, поэтому скважинная жидкость из межколонного пространства скважины (на фиг.1, 2, 3 не показано) свободно поступает во внутренние пространства трубчатого корпуса 2 и колонны труб 1, заполняя их, а подпружиненные наружу посредством пружин 18 центраторы 19, находясь в контакте с внутренними стенками ствола скважины, центрируют устройство.

Достигнув заданного интервала перфорации ствола скважины производят подъем колонны труб 1 на расчетную высоту, например 0,5 м, и опускают, при этом якорь 15 остается неподвижным относительно устройства благодаря тому, что подпружиненные наружу посредством пружин 18 центраторы 19 находятся в контакте с внутренними стенками ствола скважины, при этом остальные детали устройства совершают возвратно-поступательное перемещение относительно якоря 15.

При этом в процессе подъема направляющий штифт 17 перемещается вниз из технологической выборки 26 через верхний фигурный паз 24 в среднюю часть продольного длинного паза 23 и при последующем спуске направляющий штифт 17 перемещается из средней части продольного длинного паза 23 в его верхнюю часть 27, при этом поджатые внутрь плашки 20 своей внутренней поверхностью вступают во взаимодействие с конусным выступом 14 цилиндрического патрубка 13, занимая рабочее положение. Спуск колонны труб 1 продолжают, при этом золотниковый корпус 9 смещается вниз до тех пор, пока своим нижним торцом не упрется в верхний торец конусного выступа 14 цилиндрического патрубка 13, при этом радиальные каналы 11 трубчатого корпуса 1 герметично посредством уплотнительных элементов 30 перекрываются золотниковым корпусом 9.

Далее происходит разгрузка колонны труб 1 на якорь 15, поджатые внутрь плашки 20 которого дожимаются к внутренним стенкам ствола скважины под весом колонны труб 1, при этом на устьевом индикаторе веса (на фиг.1, 2, 3 не показано) фиксируется падение веса колонны труб. Если глубина перфорации ствола скважины с низким пластовым давлением большая, то перфорация происходит без долива технологической жидкости в колонну труб 1 за счет веса (разгрузки) колонны труб 1 на якорь 15. Если глубина перфорации ствола скважины с низким пластовым давлением не достаточна для ее перфорации только за счет веса колонны труб 1, то в нее доливают технологическую жидкость до устья. Если же глубина перфорации ствола скважины с низким пластовым давлением мала, то после долива технологической жидкости колонны труб 1 до устья необходимо применить насосный агрегат (на фиг. не показано) для создания давления в устройстве.

При этом во всех случаях происходит перемещение вниз поршня 3 и клинового толкателя 5, а следовательно, и сжатие пружины 4, при этом поршень 3 своей наружной поверхностью 12 смещается относительно остающегося неподвижным кожуха 10, жестко связанного с цилиндрическим патрубком 13. В процессе перемещения клинового толкателя 5 вниз он раздвигает резцедержатели 6 с рабочими резцами 7 радиально наружу, при этом от осевого перемещения резцедержатели 6 удерживает верхний торец опорного корпуса 8. Рабочие резцы 7 перфорируют (прокалывают) ствол скважины, после чего колонну труб 1 приподнимают вверх, при этом золотниковый корпус 9, жестко связанный с колонной труб 1, поднимается вверх относительно находящегося неподвижно трубчатого корпуса 2, открывая радиальные каналы 11 последнего, которые оказываются ниже золотникового корпуса 9 и сообщают межколонное пространство скважины с внутренними пространствами колонны труб 1, трубчатого корпуса 2 и надпоршневой полостью 29, при этом давление в них и в межколонном пространстве скважины выравнивается. В результате чего, при последующем подъеме колонны труб 1 сначала поджатые внутрь плашки 20 своей внутренней поверхностью выходят из контакта с конусным выступом 14 технологического цилиндрического патрубка 13, а затем находящийся на нижнем конце колонны труб 1 поршень 3 вместе с клиновым толкателем 5 за счет возвратной силы сжатой пружины 4 поднимаются вверх, при этом резцедержатели 6 с рабочими резцами 7 перемещаются внутрь и занимают начальное положение (см. фиг.1). Якорь 15 опускается вниз относительно цилиндрического патрубка 13 в пределах проточки 21, при этом направляющий штифт 17 из верхней части 27 продольного длинного паза 23 перемещается вниз и через нижний фигурный паз 25 попадает в продольный короткий паз 22. Далее устройство извлекают из скважины, а при необходимости, приподняв или опустив устройство на определенную высоту, процесс перфорации повторяют.

Предлагаемое устройство надежно в работе, поскольку глубина перфорационных отверстий, прокалываемых в стволе скважины, не зависит от жесткости пружины, кроме того, устройство исключает преждевременное срабатывание устройства за счет выполнения проточки, а прокалывание перфорационных отверстий на большой глубине можно проводить без применения насосного агрегата, что позволяет сократить материальные и финансовые затраты.

Похожие патенты RU2315176C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРФОРАЦИИ СТВОЛА СКВАЖИНЫ С НИЗКИМ ПЛАСТОВЫМ ДАВЛЕНИЕМ 2006
  • Абдулмазитов Рафиль Гиниятуллович
  • Рамазанов Рашит Газнавиевич
  • Страхов Дмитрий Витальевич
  • Зиятдинов Радик Зяузятович
  • Оснос Владимир Борисович
RU2312977C1
ПЕРФОРАТОР ДЛЯ РАБОТЫ В СКВАЖИНАХ С НИЗКИМ ПЛАСТОВЫМ ДАВЛЕНИЕМ И/ИЛИ В РЕЖИМЕ ДЕПРЕССИИ 2009
  • Габдуллин Рафагат Габделвалиевич
  • Страхов Дмитрий Витальевич
  • Ибатуллин Ринат Расимович
  • Оснос Владимир Борисович
RU2407882C1
ПЕРФОРАТОР ДЛЯ СКВАЖИНЫ 2007
  • Габдуллин Рафагат Габделвалиевич
  • Гарифов Камиль Мансурович
  • Страхов Дмитрий Витальевич
  • Оснос Владимир Борисович
  • Зиятдинов Радик Зяузятович
RU2348796C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРФОРАЦИИ СТВОЛА СКВАЖИНЫ 1996
  • Габдуллин Р.Г.
  • Оснос В.Б.
  • Страхов Д.В.
RU2105137C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПЕРФОРАЦИОННЫХ КАНАЛОВ В ОБСАДНОЙ КОЛОННЕ СКВАЖИНЫ 2009
  • Габдуллин Рафагат Габделвалиевич
  • Кадыров Альберт Хамзеевич
  • Страхов Дмитрий Витальевич
  • Оснос Владимир Борисович
  • Асадуллин Марат Фагимович
  • Зиятдинов Радик Зяузятович
RU2395671C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЩЕЛЕВОЙ ПЕРФОРАЦИИ ОБСАДНЫХ КОЛОНН 2011
  • Бахтизин Рамиль Назифович
  • Ишбаев Гниятулла Гарифуллович
  • Уразаков Камил Рахматуллович
  • Буранчин Азамат Равилевич
  • Шайжанов Нурсултан Серикболатович
RU2464412C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПЕРФОРАЦИОННЫХ ЩЕЛЕВЫХ КАНАЛОВ В СТЕНКЕ СКВАЖИНЫ 2001
  • Валеев М.Д.
  • Уразаков К.Р.
  • Мусин М.М.
  • Исхаков И.А.
  • Кутдусов Э.Т.
RU2189436C1
Противополетное устройство для насосно-компрессорных труб 2019
  • Талипов Ильшат Асгатович
  • Талипова Юлия Владимировна
RU2685252C1
КЛИНОВОЙ ОТКЛОНИТЕЛЬ 2019
  • Евстифеев Сергей Владиленович
  • Ахметов Булат Ильдусович
RU2730077C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТ 2000
  • Левшин Т.С.
  • Мясникова Н.Т.
  • Мосияченко Н.Т.
RU2183738C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 315 176 C1

Реферат патента 2008 года УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРФОРАЦИИ СТВОЛА СКВАЖИНЫ С НИЗКИМ ПЛАСТОВЫМ ДАВЛЕНИЕМ

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Обеспечивает повышение надежности и эффективности устройства. Устройство включает трубчатый корпус, соединенный с поршнем и клиновым толкателем с резцедержателями и рабочими резцами. Также устройство содержит опорный корпус, пусковой золотниковый корпус. Кожух соединен с опорным корпусом и установлен снаружи поршня. Трубчатый корпус и золотниковый корпус соединены соответственно с поршнем и с колонной труб. В верхней части трубчатый корпус снабжен радиальными каналами. Кожух снабжен сверху цилиндрическим патрубком, герметично охватывающим трубчатый корпус и оснащенным снаружи на верхнем конце расширяющимся вверх конусным выступом. Цилиндрический патрубок оснащен якорем. Якорь состоит из корпуса с направляющим штифтом и подпружиненных наружу центраторов с плашками. На наружной поверхности цилиндрического патрубка выполнены взаимодействующие с направляющим штифтом проточки. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 315 176 C1

Устройство для перфорации ствола скважины с низким пластовым давлением, спускаемое на колонне труб, включающее трубчатый корпус, соединенный с поршнем, поджатым пружиной вверх, и клиновым толкателем с резцедержателями и рабочими резцами, опорный корпус, взаимодействующий снизу с резцедержателями, пусковой золотниковый корпус, установленный с возможностью продольного перемещения относительно трубчатого корпуса, и кожух, соединенный жестко с опорным корпусом и установленный снаружи поршня с возможностью герметичного продольного перемещения относительно него вверх, отличающееся тем, что трубчатый корпус и золотниковый корпус соединены жестко соответственно с поршнем и с колонной труб, а в верхней части трубчатый корпус снабжен радиальными каналами, выполненными с возможностью герметичного перекрытия золотниковым корпусом при его перемещении вниз, при этом кожух снабжен сверху цилиндрическим патрубком, герметично охватывающим трубчатый корпус и оснащенным снаружи на верхнем конце расширяющимся вверх конусным выступом, причем цилиндрический патрубок оснащен якорем, установленным с возможностью возвратно-поступательного и вращательного перемещения, состоящим из корпуса с направляющим штифтом, подпружиненных наружу центраторов с поджатыми внутрь плашками, выполненными с возможностью взаимодействия с конусным выступом в рабочем положении, при этом на наружной поверхности цилиндрического патрубка выполнены взаимодействующие с направляющим штифтом проточки, состоящие из продольных короткого и длинного пазов, соединенных фигурными пазами, верхний из которых, соединенный со средней частью длинного паза, оснащен технологической выборкой так, что при неконтролируемом возвратно-поступательном перемещении якоря относительно цилиндрического патрубка направляющий штифт располагается вне верхней части длинного паза, а при расчетном ограниченном перемещении якоря вниз относительно цилиндрического патрубка с последующем подъемом направляющий штифт будет располагаться в верхней части длинного паза - рабочее положение, при этом золотниковый корпус выполнен с возможностью взаимодействия с конусным выступом цилиндрического патрубка при его перемещении вниз относительно трубчатого корпуса.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2315176C1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРФОРАЦИИ СТВОЛА СКВАЖИНЫ 1996
  • Габдуллин Р.Г.
  • Оснос В.Б.
  • Страхов Д.В.
RU2105137C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПЕРФОРАЦИОННЫХ КАНАЛОВ В ОБСАДНОЙ КОЛОННЕ СКВАЖИНЫ 1997
  • Габдуллин Р.Г.
  • Фархутдинов Р.Г.
  • Страхов Д.В.
  • Оснос В.Б.
RU2137914C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОКАЛЫВАНИЯ ТРУБЫ НЕФТЯНОЙ ИЛИ ГАЗОВОЙ СКВАЖИНЫ 2000
RU2188306C2
Приспособление для автоматического останова имеющей механический привод фанговой машины при обрыве нити или наличии узла на последней 1930
  • Бакович В.Б.
SU27149A1
Способ перфорации скважины, обсаженной обсадной колонной, и устройство для его осуществления 1989
  • Филимонов Николай Иванович
  • Дъяков Алексей Павлович
SU1668641A1
Способ перфорации скважины и скважинный перфоратор для его осуществления 1984
  • Саврасов Александр Алексеевич
  • Миклин Юрий Александрович
  • Гусев Владимир Иванович
  • Меркулов Игорь Львович
  • Джемалинский Владимир Константинович
  • Пальцев Федор Яковлевич
  • Свиридов Владимир Сергеевич
  • Паненко Иван Александрович
  • Шалдыбин Валерий Иванович
SU1352042A1
US 3720262 A, 13.03.1973.

RU 2 315 176 C1

Авторы

Абдулмазитов Рафиль Гиниятуллович

Рамазанов Рашит Газнавиевич

Страхов Дмитрий Витальевич

Зиятдинов Радик Зяузятович

Оснос Владимир Борисович

Даты

2008-01-20Публикация

2006-05-24Подача