УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ХРАПОВЫМ МЕХАНИЗМОМ ИНСТРУМЕНТА ОБРАБОТКИ ПЛАСТА ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРИТОКА Российский патент 2011 года по МПК E21B43/114 E21B43/26 E21B37/00 

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к системе обработки пласта скважины для интенсификации добычи и, конкретнее, к устройству и способу гидроразрыва.

Гидравлический разрыв часто используют для интенсификации добычи углеводородов из пластов, пройденных скважинами. Обычно при использовании обсадной колонны скважины она должна быть проперфорирована вблизи зоны, подлежащей обработке. Можно обрабатывать несколько зон, и зона может содержать пласт, или несколько зон можно обрабатывать в одном пласте. После перфорирования обсадной колонны жидкость разрыва закачивают в скважину через перфорационные каналы для создания разрывов и их углубления в пласт. Расклинивающие агенты, суспендированные в жидкости разрыва, должны осаждаться в разрыве для предотвращения его закрытия.

Один способ гидроразрыва предусматривает использование гидроструйного инструмента с соплами или отверстиями в нем, которые можно использовать для инициирования и углубления разрывов в зоне. Часто является необходимым вращение гидроструйного инструмента так, что жидкость, прокачиваемая через сопла, действует на одно место зоны относительно продольной оси в скважине или вблизи него, но на разные места в радиальном направлении. Другими словами, жидкость должны прокачивать через сопла для действия на зону в скважине, и инструмент должен вращаться, так что сопла ориентируются на различные места в радиальном направлении в скважине, но могут оставаться на одном месте относительно продольной оси в скважине или вблизи него.

Обычно для вращения гидроструйного инструмента необходимо перемещать всю бурильную колонну. При этом часто сложно, затратно по времени и иногда невозможно вращать гидроструйный инструмент и точно устанавливать гидроструйный инструмент радиально и продольно по оси скважины. Необходимо создание инструмента, который можно согласованно и точно вращать и устанавливать в скважине для точного размещения разрывов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно изобретению создан способ обработки зоны, пересекающей скважину, содержащий следующие этапы:

спуск колонны с гидроструйным инструментом в скважину;

установка гидроструйного инструмента примыкающим к зоне в первом продольном положении в первом радиальном положении в скважине;

закачка жидкости разрыва с расклинивающим агентом через колонну инструмента и, по меньшей мере, одно отверстие в гидроструйном инструменте для инициирования гидроразрывов в первом продольном положении и в первом радиальном положении в скважине; и

перемещение с помощью храпового механизма гидроструйного инструмента с поворотом, по меньшей мере, одного отверстия во второе радиальное положение в скважине, содержащее осевое втягивание гидроструйного инструмента относительно колонны посредством уменьшения гидравлического давления в колонне и одновременный поворот гидроструйного инструмента, и осевое выдвижение гидроструйного инструмента относительно колонны в выдвинутое положение посредством увеличения гидравлического давления в колонне и одновременный поворот гидроструйного инструмента во второе радиальное положение.

Способ может дополнительно содержать закачку жидкости разрыва с расклинивающим агентом через колонну с гидроструйным инструментом и, по меньшей мере, одно отверстие во втором радиальном положении гидроструйного инструмента.

Этап закачки жидкости разрыва может содержать выброс струи жидкости разрыва с расклинивающим агентом через, по меньшей мере, одно отверстие для перфорирования обсадной колонны в скважине в первом продольном положении и первом радиальном положении гидроструйного инструмента в скважине перед инициированием гидроразрывов.

Способ может дополнительно содержать закачку жидкости кольцевого пространства в кольцевое пространство между колонной с гидроструйным инструментом и стенкой ствола скважины и приложение давления в кольцевом пространстве, так что жидкость кольцевого пространства и жидкость разрыва с расклинивающим агентом из указанной колонны создают и углубляют гидроразрывы в зоне через перфорационные каналы. Жидкость кольцевого пространства может быть свободной от примесей. Способ может дополнительно содержать вытеснение жидкости кольцевого пространства в зону через колонну инструмента и гидроструйный инструмент за жидкостью разрыва с расклинивающим агентом в колонне инструмента.

Осевое перемещение гидроструйного инструмента относительно колонны может вызывать поворот гидроструйного инструмента относительно колонны.

Этап установки гидроструйного инструмента после этапа спуска колонны может содержать осевое выдвижение гидроструйного инструмента относительно колонны инструмента и поворот гидроструйного инструмента относительно колонны инструмента.

Способ может дополнительно содержать перемещение гидроструйного инструмента во второе продольное положение в скважине с примыканием ко второй зоне, подлежащей обработке для интенсификации притока, и повтор этапов закачки и перемещения с помощью храпового механизма.

Согласно другому варианту способ обработки скважины содержит следующие этапы:

(а) установка инструмента обработки пласта для интенсификации притока на колонне в скважине с примыканием к первой подлежащей обработке зоне, при этом указанный инструмент содержит герметичный переводник с хвостовиком, размещенным с возможностью скольжения внутри переводника и имеющим гидроструйную головку на его конце, и самое нижнее уплотнение, размещенное в самом нижнем канале в герметичном переводнике, при этом герметичный переводник и хвостовик образует зазор между собой на нижнем конце, сообщающий скважину с самым нижним каналом;

(б) осевое выдвижение инструмента обработки пласта относительно колонны для интенсификации притока и одновременный поворот гидроструйного инструмента в первое радиальное положение с примыканием к первой зоне;

(в) закачка жидкости разрыва с расклинивающим агентом через инструмент обработки пласта для интенсификации притока для инициирования гидроразрывов в первой зоне;

(г) перемещение с помощью храпового механизма инструмента обработки пласта для интенсификации притока во второе радиальное положение с примыканием к первой зоне; и

(д) закачка жидкости разрыва с расклинивающим агентом через инструмент обработки пласта для интенсификации притока для инициирования гидроразрывов в первой зоне во втором радиальном положении инструмента.

Способ может дополнительно содержать установку инструмента обработки пласта для интенсификации притока с примыканием ко второй подлежащей обработке зоне в скважине и повторение этапов (б), (в), (г) и (д) для второй зоны.

Способ может дополнительно содержать закачку жидкости кольцевого пространства в кольцевое пространство между колонной инструмента и обсадной колонной в скважине в первую зону. Жидкость кольцевого пространства можно выбирать из жидкости разрыва с расклинивающим агентом или свободной от примесей жидкости.

На этапе перемещения инструмента для обработки пласта с помощью храпового механизма скважинные отходы могут попадать в зазор и удаляться из него самым нижним уплотнением.

Этап перемещения инструмента для обработки пласта с помощью храпового механизма может содержать осевое втягивание гидроструйной головки относительно колонны инструмента и одновременный поворот гидроструйной головки относительно колонны инструмента, и осевое выдвижение гидроструйной головки относительно колонны инструмента и одновременный поворот гидроструйной головки во второе радиальное положение.

Этап осевого выдвижения гидроструйной головки может содержать приложение достаточного гидравлического давления в колонне для осевого выдвижения гидроструйной головки, и этап осевого втягивания гидроструйной головки может содержать уменьшение гидравлического давления в колонне для автоматического осевого втягивания гидроструйной головки.

Согласно изобретению создан противодействующий засорению инструмент обработки пласта для интенсификации притока, содержащий герметичный переводник, хвостовик, размещенный с возможностью скольжения в герметичном переводнике, гидроструйную головку, соединенную с хвостовиком, причем хвостовик и гидроструйная головка выполнены с возможностью осевого перемещения и поворота относительно герметичного переводника, и уплотнение, размещенное в самом нижнем канале в герметичном переводнике, причем переводник и хвостовик образуют между собой зазор на нижнем конце для сообщения скважины, в которой размещен инструмент, с самым нижним каналом, в который отходы втягиваются и из которого отходы удаляются при осевом перемещении хвостовика относительно герметичного переводника.

Инструмент может дополнительно содержать храповый механизм, соединенный с хвостовиком. Храповый механизм может содержать соединенные байонетный паз и выступ, причем байонетный паз выполнен в хвостовике, а выступ закреплен на герметичном переводнике.

Уплотнение в самом нижнем канале может быть самым нижним уплотнением, имеющим изогнутый паз, обращенный к нижнему концу герметичного переводника, и дополнительно имеется самое верхнее уплотнение, размещенное в самом верхнем канале, образованном в герметичном переводнике, причем переводник и хвостовик образуют зазор между собой на верхнем конце герметичного переводника, при этом самое верхнее уплотнение является, по существу, идентичным самому нижнему уплотнению и ориентировано противоположно самому нижнему уплотнению, так что изогнутый паз в самом верхнем уплотнении обращен к зазору на верхнем конце герметичного переводника.

Гидроструйная головка может выдвигаться вдоль оси относительно герметичного переводника в выдвинутое положение только после приложения гидравлического давления текучей среды, подаваемой через хвостовик в гидроструйную головку, и автоматически втягиваться вдоль оси в отведенное положение при уменьшении гидравлического давления текучей среды.

Инструмент может дополнительно содержать пружину, размещенную вокруг хвостовика и способную смещать хвостовик в отведенное положение.

При перемещении хвостовика вдоль оси относительно герметичного переводника отходы в скважине могут втягиваться в самые верхние и самые нижние каналы и удаляются из них через зазоры на верхнем и нижнем концах соответственно герметичного переводника.

Если необходимо, можно обрабатывать несколько зон в одном пласте или можно обрабатывать зоны в отдельных пластах способом, описанным в данном документе.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1 схематично показан инструмент обработки пласта для интенсификации притока, размещенный в скважине.

На фиг.2А и 2В показаны виды продольных сечений инструмента при выдвинутом положении инструмента изобретения.

На фиг.3А и 3В показаны виды продольных сечений инструмента при втянутом положении инструмента изобретения.

На фиг.4 показан изометрический вид хвостовика инструмента.

На фиг.5 показан вид развертки внешней поверхности хвостовика инструмента.

На фиг.6 показан вид сечения нижнего конца инструмента.

На фиг.7 детально показан для фиг.6 стык между хвостовиком и кожухом с уплотнениями в пазах кожуха.

На фиг.8 показан изометрический вид грязесъемной манжеты.

На фиг.9 показан вид сечения грязесъемной манжеты по линии 9-9.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1 показана скважина 10, содержащая ствол 12 с обсадной колонной 14, зацементированной в нем. Колонна 16 скважинного инструмента показана установленной в скважине 10. Колонна 16 инструмента включает в себя инструмент 17 обработки пласта для интенсификации притока, который может содержать кожух или герметичный переводник 18 с гидроструйным инструментом 20, выходящим из него. На фиг.1 гидроструйный инструмент 20 установлен примыкающим к одному из множества пластов или зон 22, пересеченных скважиной 10. Понятно, что хотя инструмент 17 обработки пласта для интенсификации притока показан в обсаженной скважине 10, его можно использовать также в необсаженных стволах скважин. Колонна 16 скважинного инструмента и обсадная колонна 14 образуют между собой кольцевое пространство 21.

На фиг.2 и 3 показан герметичный переводник 18, содержащий верхний конец 24 и нижний конец 26. Герметичный переводник 18 имеет внутреннюю поверхность 28, образующую проходной канал 30 в нем. В герметичном переводнике 18 выполнен, по меньшей мере, один и, предпочтительно, множество верхних пазов или каналов 32 с, по меньшей мере, одним и, предпочтительно, множеством верхних уплотнений 34, размещенных в них. Герметичный переводник 18 имеет, по меньшей мере, один и, предпочтительно, множество нижних каналов 36 с, по меньшей мере, одним и, предпочтительно, множеством нижних уплотнений 38, размещенных в них. Верхние и нижние уплотнения 34 и 38 описаны более подробно ниже. Гидроструйный инструмент 20 содержит хвостовик 42 и гидроструйную головку 44 и установлен с возможностью скольжения в герметичном переводнике 18. Внутри хвостовика 42 выполнен проходной канал 43. Хвостовик 42 и, следовательно, гидроструйный инструмент 20 имеют возможность скольжения относительно герметичного переводника 18 и вращения относительно него. Верхние и нижние уплотнения 34 и 38 находятся в контакте с хвостовиком 42, герметизируя его, так что хвостовик 42 и герметичный переводник 18 образуют изолированную, заполненную маслом полость 46.

Пружина 48 размещена вокруг хвостовика 42 в полости 46 и установлена между верхним заплечиком 50, образованным на хвостовике 42, и нижним заплечиком 52. Нижний заплечик 52 может быть образован верхним концом 54 резьбовой крышки 56 нижнего конца. Резьбовая крышка 56 нижнего конца образует нижний конец 26 герметичного переводника 18, и нижние уплотнения 38 размещены в резьбовой крышке 56 нижнего конца. Пружина 48 отклоняет хвостовик 42 вверх, как видно на фиг.2А и 2В, для перевода гидроструйного инструмента 20 из второго или выдвинутого положения, показанного на фиг.2А и 2В, в первое или втянутое положение, показанное на фиг.3А и 3В.

Множество нижних каналов 36 содержит первый самый нижний канал 58, и второй, третий и четвертый нижние каналы 60, 62 и 64 соответственно. Самый нижний канал 58 имеет грязесъемную манжету 66, размещенную в нем. Герметичный переводник 18 и хвостовик 42 образуют между собой зазор 68 на нижнем конце 26 герметичного переводника 18, так что скважина 10 связана с каналом 58 через зазор или проход 68.

Грязесъемная манжета 66 содержит корпус 70, с участком 72 паза, образующим внутренний и внешний грязесъемник 74 и 76. Грязесъемная манжета 66 имеет внутреннюю сторону 78 и внешнюю сторону 80. Грязесъемные участки 82 и 84, соответственно, отклоненные наружу, в общем, от вертикальных участков 81 и 83, образуют грязесъемники 74 и 76. Участок 72 паза содержит изогнутый паз 86, который может, в общем, представлять собой полукруглый паз 86 с концами 88 и 90. Участок 72 паза имеет участки 92 и 94, выступающие наружу под углом от концов 88 и 90, и, вместе с участками 82 и 84, образующие грязесъемники 74 и 76.

Грязесъемная манжета 66 установлена в самом нижнем канале 58 так, что участок 72 паза обращен вниз по проходу 68 и скважине 10. В показанном варианте осуществления грязесъемная манжета 66 также установлена в канале 60 и сориентирована идентично грязесъемной манжете в канале 58. Уплотнения 66 являются эластомерными, но могут быть выполнены из любого уплотняющего материала, способного выдерживать воздействие среды в скважине.

Кольцевое уплотнение 96 круглого сечения размещено в канале 62, и третья грязесъемная манжета 66 установлена в канале 64. Грязесъемная манжета 66 имеет участок 72 паза, обращенный вверх, к заполненной маслом полости 46. Таким образом, в показанном варианте осуществления множество уплотнений 38 содержит три грязесъемные манжеты 66 и одно кольцевое уплотнение 96 круглого сечения. Грязесъемные манжеты 66 введены в каналы 58, 60 и 64 между герметичным переводником 18 и хвостовиком 42 и создают их герметичный контакт.

Устройство уплотнения на верхнем конце 24 герметичного переводника 18 является зеркальным по отношению к устройству на нижнем конце 26. В связи с этим верхние каналы 32 могут содержать первый самый верхний канал 100 и второй, третий и четвертый верхние каналы 102, 104 и 106 соответственно. Грязесъемные манжеты 66, установленные так, что участок 72 паза обращен вверх по скважине 10, размещены в каналах 100 и 102, и грязесъемная манжета 66 установлена в канале 106 и обращена вниз, к заполненной маслом полости 46. Кольцевое уплотнение 96 круглого сечения размещено в третьем верхнем канале 104. Множество уплотнений 34, таким образом, содержит три грязесъемные манжеты 66 и кольцевое уплотнение 96 круглого сечения. Зазор, или проход 109, аналогичный зазору 68 на нижнем конце 26 герметичного переводника 18, образован герметичным переводником 18 и гидроструйным инструментом 20 на верхнем конце 24 герметичного переводника 18. Скважина 10 сообщается с самым верхним каналом 100 через проход 109.

Инструмент 17 обработки пласта для интенсификации притока включает в себя храповый механизм 110. Храповый механизм 110 содержит, по меньшей мере, один и, предпочтительно, пару выступов 112, закрепленных на герметичном переводнике 18, и байонетный паз 114 в хвостовике 42. Выступы 112 могут быть приварены или закреплены другим способом, известным в технике, к изолированному переводнику 18. Байонетный паз 114, показанный на фиг.5, может быть выполнен обработкой на металлорежущем станке или другим способом на хвостовике 42, или может быть выполнен обработкой на металлорежущем станке или другим способом на отдельной муфте, скрепленной с хвостовиком 42.

Выступами 112 могут быть выступы 112а и 112b, установленные с разносом на 180°. Хвостовик 42 является перемещаемым относительно герметичного переводника 18, перемещение с помощью храпового механизма происходит, когда хвостовик 42 возвратно-поступательно перемещается относительно герметичного переводника 18, и возвратно-поступательное перемещение обуславливает вращение хвостовика 42 относительно герметичного переводника 18.

Осевое перемещение хвостовика 42 относительно герметичного переводника 18 и вращение хвостовика 42 относительно герметичного переводника 18 происходит только при приложении и сбросе гидравлического давления, вследствие прохода потока текучей среды в колонне 16 скважинного инструмента в гидроструйный инструмент 20 и через него.

Гидроструйная головка 44 имеет центральный проходной канал 116, сообщающийся с проходным каналом 43 хвостовика, и множество отверстий 118 в центральном проходном канале 116, так что текучая среда может перемещаться через них в скважину 10. Отверстия 118 содержат отверстия 120 первой группы и отверстия 122 второй группы. В показанном варианте осуществления отверстия 120 и 122, в каждой группе, первой и второй, совмещены по оси, и отверстия 120 первой группы разнесены на 180° с отверстиями 122 второй группы. Каждое из отверстий 118 может иметь сопло 123, таким образом, каждое отверстие 118 содержит струйную насадку или является струйным отверстием для выброса струи текучей среды в скважину 10. Можно использовать и другое положение, и ориентацию отверстий.

При эксплуатации колонну 16 скважинного инструмента с инструментом 17 обработки пласта для интенсификации притока спускают в скважину 10 и устанавливают примыкающей к первой зоне, например первой зоне 124, подлежащей обработке. Можно осуществлять циркуляцию текучей среды в скважине 10 при спуске в нее колонны 16 скважинного инструмента. При спуске инструмента 17 обработки пласта для интенсификации притока в скважину 10 выступы 112а и 112b должны быть установлены, как показано сплошными линиями на фиг.5 и указано как положение А, в котором инструмент 17 обработки пласта для интенсификации притока находится во втянутом положении. После достижения инструментом 17 необходимого положения в скважине с примыканием к первой зоне 124 расход текучей среды в колонне 16 скважинного инструмента увеличивают так, что производится достаточное гидравлическое давление, обуславливающее осевое перемещение гидроструйного инструмента 20 относительно герметичного переводника 18.

Осевое возвратно-поступательное перемещение должно вызывать поворот гидроструйного инструмента 20 относительно герметичного переводника 18, когда выступы 112а и 112b находятся в контакте с байонетным пазом 114 и перемещаются из положения, указанного буквой «А» в положение, указанное буквой «В». Осевое перемещение и вращение, таким образом, обуславливается только гидравлическим давлением в колонне скважинного инструмента, действующим на гидроструйный инструмент 20 для перемещения гидроструйного инструмента 20 относительно герметичного переводника 18. Текучую среду прокачивают из колонны 16 скважинного инструмента через проходной канал 43 хвостовика, центральный проходной канал 116 гидроструйной головки 44 и через гидроструйные отверстия 118 для перфорирования обсадной колонны 14 в скважине 10 и для инициирования и углубления гидроразрывов в зоне 124. Как описано выше, показанный вариант осуществления включает в себя обсадную колонну 14, но способ и инструмент, описанный в данном документе, можно использовать также в необсаженнных стволах скважин. Текучая среда, применяемая на начальном этапе, прокачиваемая через гидроструйный инструмент 20, содержит первую текучую среду в насосно-компрессорной трубе, предпочтительно жидкость разрыва с расклинивающим агентом. В скважине 10 может также находиться применяемая на начальном этапе жидкость в кольцевом пространстве, которую можно именовать первой жидкостью кольцевого пространства, заполняющей кольцевое пространство 21. Применяемая на начальном этапе жидкость кольцевого пространства является, предпочтительно, свободной от примесей жидкостью без расклинивающего агента, но может являться и другой жидкостью.

Давление может прикладываться к первой жидкости в кольцевом пространстве, так что давление прикладывается в зоне 124 как первой жидкостью кольцевого пространства, так и первой жидкостью в насосно-компрессорной трубе, выбрасываемой струей через отверстия 120 и 122. В одном варианте осуществления гидроразрывы можно дополнительно углублять жидкостью разрыва без расклинивающего агента или второй жидкостью в насосно-компрессорной трубе, находящейся за жидкостью с расклинивающим агентом в колонне 16 скважинного инструмента. Давление должно продолжать прилагаться к первой жидкости кольцевого пространства. После закачки жидкости разрыва без расклинивающего агента через колонну 16 скважинного инструмента обработку можно продолжать. Например, третью жидкость кольцевого пространства, такую, например, как свободную от примесей жидкость, можно закачивать вниз по колонне 16 скважинного инструмента, когда жидкость разрыва с расклинивающим агентом закачивают в кольцевое пространство 21 для продолжения углубления гидроразрывов. Если необходимо, можно использовать другой способ для закачки свободной от примесей жидкости разрыва в кольцевое пространство, но жидкость разрыва с расклинивающим агентом закачивают через гидроструйный инструмент 20 после жидкости разрыва без расклинивающего агента.

На фиг.1 разрывы 126 схематично представлены как разрывы, которые могут возникать во время обработки в первом радиальном положении в скважине в необходимой зоне, в данном случае в зоне 124. После завершения обработки гидроструйный инструмент 20 можно повернуть в новое или второе радиальное положение, отраженное на фиг.1 положением гидроструйной головки 44, в котором струйные отверстия 118 показаны перпендикулярными плоскости листа. Для поворота из первого радиального положения во второе радиальное положение, находящее в 90° от первого радиального положения, давление в колонне 16 скважинного инструмента сбрасывают для обеспечения перемещения гидроструйной головки 20 вверх относительно герметичного переводника 18 во втянутое положение и вращения вследствие контакта с выступами 112а и 112b с байонетным пазом 114. Выступы 112 должны располагаться в положении С фиг.5. Давление затем увеличивают так, что гидроструйная головка 20 должна вновь переместиться в выдвинутое положение, и возвратно-поступательное перемещение гидроструйной головки 20 вызывает контакт выступов 112а и 112b с байонетным пазом 114 для поворота гидроструйной головки 20 относительно герметичного переводника 18 в положение D, находящееся в 90° от положения гидроструйной головки 20 при нахождении выступов в положении В. Процесс обработки, описанный в данном документе, можно затем выполнить во втором радиальном положении в зоне 124. Такая обработка может происходить в аналогичном осевом положении в скважине в зоне 124 или, если необходимо, колонну 16 скважинного инструмента можно поднять или опустить так, что обработка во втором радиальном положении смещается в осевом направлении от обработки в первом радиальном положении. После завершения процесса обработки во втором радиальном положении давление можно уменьшить для обеспечения перемещения гидроструйного инструмента 20 в его втянутое положение. Колонну 16 скважинного инструмента можно затем переместить в скважине 10 во вторую необходимую зону, которая может являться второй зоной, аналогичной второй зоне 128, составляющей либо отдельный пласт, либо зону в пласте, где проходила предыдущая обработка. Процесс обработки, описанный в данном документе, можно выполнять во второй и других зонах так, что инструмент 17 обработки пласта для интенсификации притока можно использовать для выполнения способа, описанного в данном документе, во множестве мест в одной скважине.

Ясно, что гидроструйный инструмент 20 можно быстро и эффективно вращать для обеспечения обработки в различных радиальных положениях в скважине. Это является преимуществом по сравнению с известными способами, в общем, требующим для поворота конца инструмент поворотом верха колонны скважинного инструмента. В отличие от этого поворот гидроструйного инструмента 20, описанное в данном документе, происходит посредством поворота инструмента с помощью храпового механизма. Возвратно-поступательное перемещение гидроструйного инструмента 20, преобразуемое во вращение взаимодействием выступов 112 с байонетным пазом 114, происходит только в результате приложения гидравлического давления, достаточного для выдвижения гидроструйного инструмента 20 относительно герметичного переводника 18. В дополнение к быстрому и эффективному вращению гидроструйного инструмента 20 грязесъемные манжеты 66 предотвращают загрязнение, или, по меньшей мере, уменьшают возможность загрязнения герметичного переводника 18, таким образом, уменьшая риск засорения.

Конструкция и ориентация грязесъемных манжет 66 и их взаимодействие с зазорами 68 и 109 действует, снижая любой риск загрязнения. Во время возвратно-поступательного перемещения гидроструйного инструмента 20 текучая среда и, таким образом, расклинивающий агент или другие отходы в скважине 10 может втягиваться, или иначе не пройти в каналы 58 и 100 через зазор 68 на нижнем конце 26 и через зазор 109 на верхнем конце 24 герметичного переводника 18. Грязесъемники 74 и 76 должны протирать хвостовик 42 при его возвратно-поступательном перемещении в герметичном переводнике 18. Кроме того, участку 72 паза придана такая форма, что текучая среда и любой расклинивающий агент или отходы, перемещающиеся в самый нижний канал 58 или самый верхний канал 100, должны выбрасываться из них через зазоры 68 и 109 соответственно. Возвратно-поступательное перемещение хвостовика 42, вместе с формой грязесъемных манжет 66, обуславливает циркуляцию любой текучей среды, входящей в зазоры 68 и 109, вызывая циркуляцию приносимого расклинивающего агента обратно, в скважину 10 вместо загрязнения грязесъемной манжеты 66 и перетока в заполненную маслом полость 46. Грязесъемные манжеты 66, примыкающие к заполненной маслом полости 46, сориентированы в разные стороны для содействия предотвращению какого-либо выхода масла и поддержания целостности масла в полости 46.

Таким образом, видно, что устройство и способы настоящего изобретения однозначно обеспечивают упомянутые преимущества, а также другие, присущие ему. Хотя показаны и описаны некоторые предпочтительные варианты осуществления изобретения, решающие его задачи, специалисты в данной области техники могут выполнить многочисленные изменения устройства и конструкции частей или этапов изобретения, содержащихся в объеме и сущности настоящего изобретения, заданные прилагаемой формулой изобретения.

Группа изобретений относится к системе обработки пласта скважины для интенсификации добычи и, конкретнее, устройству и способу гидроразрыва. Технический результат - фиксированное и точное определение места гидроразрывов. Способ обработки зоны, пересекающей скважину, содержит следующие этапы: спуск колонны с гидроструйным инструментом в скважину; установка гидроструйного инструмента примыкающим к зоне в первом продольном положении в первом радиальном положении в скважине; закачка жидкости разрыва с расклинивающим агентом через колонну инструмента и, по меньшей мере, одно отверстие в гидроструйном инструменте для инициирования гидроразрывов в первом продольном положении и в первом радиальном положении в скважине; и перемещение с помощью храпового механизма гидроструйного инструмента с поворотом, по меньшей мере, одного отверстия во второе радиальное положение в скважине, содержащее осевое втягивание гидроструйного инструмента относительно колонны посредством уменьшения гидравлического давления в колонне и одновременный поворот гидроструйного инструмента, и осевое выдвижение гидроструйного инструмента относительно колонны в выдвинутое положение посредством увеличения гидравлического давления в колонне и одновременный поворот гидроструйного инструмента во второе радиальное положение. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Способ обработки зоны, пересекающей скважину, содержащий следующие этапы:
спуск колонны с гидроструйным инструментом в скважину;
установка гидроструйного инструмента, примыкающим к зоне, в первом продольном положении и в первом радиальном положении в скважине;
закачка жидкости разрыва с расклинивающим агентом через колонну инструмента и, по меньшей мере, одно отверстие в гидроструйном инструменте для инициирования гидроразрывов в первом продольном положении и в первом радиальном положении в скважине; и
перемещение с помощью храпового механизма гидроструйного инструмента с поворотом, по меньшей мере, одного отверстия во второе радиальное положение в скважине, содержащее осевое втягивание гидроструйного инструмента относительно колонны посредством уменьшения гидравлического давления в колонне и одновременный поворот гидроструйного инструмента, и осевое выдвижение гидроструйного инструмента относительно колонны в выдвинутое положение посредством увеличения гидравлического давления в колонне и одновременный поворот гидроструйного инструмента во второе радиальное положение.

2. Способ по п.1, дополнительно содержащий закачку жидкости разрыва с расклинивающим агентом через колонну с гидроструйным инструментом и, по меньшей мере, одно отверстие во втором радиальном положении гидроструйного инструмента.

3. Способ по п.1, в котором этап закачки жидкости разрыва содержит выброс струи жидкости разрыва с расклинивающим агентом через, по меньшей мере, одно отверстие для перфорирования обсадной колонны в скважине в первом продольном положении и первом радиальном положении гидроструйного инструмента в скважине перед инициированием гидроразрывов.

4. Способ по п.3, дополнительно содержащий закачку жидкости кольцевого пространства в кольцевое пространство между колонной с гидроструйным инструментом и стенкой ствола скважины и приложение давления в кольцевом пространстве, так что жидкость кольцевого пространства и жидкость разрыва с расклинивающим агентом из указанной колонны создают и углубляют гидроразрывы в зоне через перфорационные каналы.

5. Способ по п.4, в котором жидкость кольцевого пространства является свободной от примесей.

6. Способ по п.4, дополнительно содержащий вытеснение жидкости кольцевого пространства в зону через колонну инструмента и гидроструйный инструмент за жидкостью разрыва с расклинивающим агентом в колонне инструмента.

7. Способ по п.1, в котором осевое перемещение гидроструйного инструмента относительно колонны вызывает поворот гидроструйного инструмента относительно колонны.

8. Способ по п.1, в котором этап установки гидроструйного инструмента после этапа спуска колонны содержит осевое выдвижение гидроструйного инструмента относительно колонны инструмента и поворот гидроструйного инструмента относительно колонны инструмента.

9. Способ по п.1, дополнительно содержащий перемещение гидроструйного инструмента во второе продольное положение в скважине с примыканием ко второй зоне, подлежащей обработке для интенсификации притока, и повтор этапов закачки и перемещения с помощью храпового механизма.

10. Способ обработки скважины, содержащий следующие этапы:
(а) установка инструмента обработки пласта для интенсификации притока на колонне в скважине с примыканием к первой подлежащей обработке зоне, при этом указанный инструмент содержит герметичный переводник с хвостовиком, размещенным с возможностью скольжения внутри переводника и имеющим гидроструйную головку на его конце, и самое нижнее уплотнение, размещенное в самом нижнем канале на герметичном переводнике, при этом герметичный переводник и хвостовик образуют зазор между собой на нижнем конце, сообщающий скважину с самым нижним каналом;
(б) осевое выдвижение инструмента обработки пласта относительно колонны для интенсификации притока и одновременный поворот гидроструйного инструмента в первое радиальное положение с примыканием к первой зоне;
(в) закачка жидкости разрыва с расклинивающим агентом через инструмент обработки пласта для интенсификации притока для инициирования гидроразрывов в первой зоне;
(г) перемещение с помощью храпового механизма инструмента обработки пласта для интенсификации притока во второе радиальное положение с примыканием к первой зоне и
(д) закачка жидкости разрыва с расклинивающим агентом через инструмент обработки пласта для интенсификации притока для инициирования гидроразрывов в первой зоне во втором радиальном положении инструмента.

11. Способ по п.10, дополнительно содержащий установку инструмента обработки пласта для интенсификации притока с примыканием ко второй подлежащей обработке зоне в скважине и повторение этапов (б), (в), (г) и (д) для второй зоны.

12. Способ по п.10, дополнительно содержащий закачку жидкости кольцевого пространства в кольцевое пространство между колонной инструмента и обсадной колонной в скважине в первую зону.

13. Способ по п.12, в котором жидкость кольцевого пространства является жидкостью разрыва с расклинивающим агентом или свободной от примесей жидкостью.

14. Способ по п.10, в котором на этапе перемещения инструмента для обработки пласта с помощью храпового механизма скважинные отходы попадают в зазор и удаляются из него самым нижним уплотнением.

15. Способ по п.10, в котором этап перемещения инструмента для обработки пласта с помощью храпового механизма содержит осевое втягивание гидроструйной головки относительно колонны инструмента и одновременный поворот гидроструйной головки относительно колонны инструмента, и осевое выдвижение гидроструйной головки относительно колонны инструмента и одновременный поворот гидроструйной головки во второе радиальное положение.

16. Способ по п.15, в котором этап осевого выдвижения гидроструйной головки содержит приложение достаточного гидравлического давления в колонне для осевого выдвижения гидроструйной головки и этап осевого втягивания гидроструйной головки содержит уменьшение гидравлического давления в колонне для автоматического осевого втягивания гидроструйной головки.

17. Противодействующий засорению инструмент обработки пласта для интенсификации притока, содержащий герметичный переводник, хвостовик, размещенный с возможностью скольжения в герметичном переводнике, гидроструйную головку, соединенную с хвостовиком, причем хвостовик и гидроструйная головка выполнены с возможностью осевого перемещения и поворота относительно герметичного переводника, и уплотнение, размещенное в самом нижнем канале герметичном переводнике, причем переводник и хвостовик образуют между собой зазор на нижнем конце для сообщения скважины, в которой размещен инструмент, с самым нижним каналом, в который отходы втягиваются и из которого отходы выбрасываются при осевом перемещении хвостовика относительно герметичного переводника.

18. Инструмент по п.17, дополнительно содержащий храповый механизм, соединенный с хвостовиком.

19. Инструмент по п.18, в котором храповый механизм содержит соединенные байонетный паз и выступ, причем байонетный паз выполнен в хвостовике, а выступ закреплен на герметичном переводнике.

20. Инструмент по п.17, в котором уплотнение в самом нижнем канале является самым нижним уплотнением, имеющим изогнутый паз, обращенный к нижнему концу герметичного переводника, и, дополнительно имеется самое верхнее уплотнение, размещенное в самом верхнем канале, образованном в герметичном переводнике, причем переводник и хвостовик образуют зазор между собой на верхнем конце герметичного переводника, при этом самое верхнее уплотнение является, по существу, идентичным самому нижнему уплотнению и ориентировано противоположно самому нижнему уплотнению, так что изогнутый паз в самом верхнем уплотнении обращен к зазору на верхнем конце герметичного переводника.

21. Инструмент по п.17, в котором гидроструйная головка способна выдвигаться вдоль оси относительно герметичного переводника в выдвинутое положение только после приложения гидравлического давления текучей среды, подаваемой через хвостовик на гидроструйную головку, и автоматически втягиваться вдоль оси в отведенное положение при уменьшении гидравлического давления текучей среды.

22. Инструмент по п.21, дополнительно содержащий пружину, размещенную вокруг хвостовика и способную смещать хвостовик в отведенное положение.

23. Инструмент по п.21, в котором при перемещении хвостовика вдоль оси относительно герметичного переводника отходы в скважине втягиваются в самые верхние и самые нижние каналы и удаляются из них через зазоры на верхнем и нижнем концах соответственно герметичного переводника.