СПОСОБ ВТОРИЧНОГО ВСКРЫТИЯ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА С ФОРМИРОВАНИЕМ СИСТЕМЫ ИЗ ПРОТЯЖЕННЫХ ДРЕНАЖНЫХ КАНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК E21B43/11 

Изобретения относятся к нефтегазодобывающей промышленности и могут быть использованы при вторичном вскрытии продуктивных пластов путем формирования системы из протяженных дренажных каналов, восстановлении нефтяных и газовых скважин и создании перфорационных отверстий в обсадной колонне.

Известен способ глубокой перфорации обсаженных скважин /RU 2190089 С1, МПК Е21В 43/112, 2002.09.27/, 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, при этом 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.

Недостатком данного технического решения является то, что согласно способу получают каналы перфорации, глубина которых ограничена параметрами перфорационного устройства, также не обеспечен контроль положения режущего инструмента в корпусе перфорационного устройства. Кроме того, для выполнения нескольких фильтрационных каналов необходимо проведение дополнительных спуско-подъемных операций и перемещений перфорационного устройства по стволу скважины.

Известен способ глубокой перфорации скважин и устройство для его осуществления /RU 2299316 С2, МПК Е21В 43/112, 2007.06.20/, заключающийся в том, что спускают в скважину на каротажном кабеле в заданный интервал перфорации устройство, фиксируют устройство в стене скважины с помощью соответствующего модуля, перемещают модуль привода устройства к модулю его фиксации, выдвигают вращающийся гибкий вал с режущим инструментом из направляющего канала. Одновременно с этим создают в устройстве возврат запаса потенциальной энергии, подают скважинную жидкость промывочным насосом через полую штангу к режущему инструменту, осуществляют перфорацию скважины путем осевого перемещения вращающегося гибкого вала с усилием подачи. При завершении канала перфорации возвращают гибкий вал с режущим инструментом в исходное положение. Расфиксируют устройство в заданной точке перфорации скважины. Устанавливают в другую точку скважины для образования нового перфорационного канала. Устройство содержит модуль привода, модуль фиксации, соединительные штанги, гибкий вал, промывочный насос, режущий инструмент, преобразователь перемещения устройства. Модуль привода перемещается с помощью стягивающего узла к закрепленному в стволе скважины модулю фиксации. Соединительные штанги передают стягивающее усилие на устройство возврата для накопления потенциальной энергии. Последняя обеспечивает раздвижение двух модулей и возвращение гибкого вала с режущим инструментом в исходное положение. Гибкий вал выполнен полым.

Недостатком данного способа глубокой перфорации скважин и устройства для его реализации является то, что глубина перфорационных каналов, полученных в результате его реализации, ограничена длиной гибкого вала перфоратора, на котором закреплен режущий инструмент. Кроме того, из-за того что всю компоновку спускают в скважину на каротажном кабеле, невозможно обеспечить радиальное формирование дренажных каналов, расположенных на одной глубине в одной плоскости. Вместе с тем, в данном способе не реализована возможность дистанционного контроля за положением режущего инструмента, что может привести к возникновению аварийной ситуации при проведении спускоподъемных операций во время перфорации и после ее завершения.

Известен также способ вскрытия пластов и устройство для его осуществления /RU 2375556, МПК Е21В 43/114, 2009.12.10/, включающий спуск в скважину перфорационного устройства, формирование, по меньшей мере, одной щели в эксплуатационной колонне и последующую гидромониторную обработку призабойной зоны пласта (ПЗП) с формированием каверн путем создания избыточного давления в перфорационном устройстве и подачи жидкости вскрытия через, по меньшей мере, одну гидромониторную насадку, которой оснащено перфорационное устройство в виде струи, направленной в сформированную щель.

Недостатком известного способа вскрытия пластов и устройства для его осуществления является то, что для формирования перфорационных щелей необходимо выполнять возвратно-поступательные перемещения колонны насосно-компрессорных труб (НКТ), на которой установлено перфорационное устройство, что существенно влияет на ее прочность. Кроме того, из-за того что гидромониторные насадки жестко зафиксированы в корпусе устройства, глубина образующегося фильтрационного канала ограничена параметрами воздействия затопленной струи промывочной жидкости. Кроме того, в известном способе не реализована возможность дистанционного контроля за положением режущего инструмента, что может привести к возникновению аварийной ситуации при проведении спускоподъемных операций во время перфорации и после ее завершения.

Известен скважинный прибор /RU 2277166, МПК Е21В 43/112, 2006.05.27/, содержащий режущий инструмент, установленный в корпусе с возможностью выдвижения с помощью узла подачи режущего инструмента к стенке скважины и вращения с помощью узла вращения и узла передачи вращения режущему инструменту, а также механизм фиксации корпуса прибора в скважине. Кроме этого в корпусе размещены функционально совмещаемые узел гидроаккумуляции и контроля перемещения режущего инструмента, узел электрогидроавтоматики и гидротермокомпенсатор давления.

Недостатком данного скважинного прибора является то, что он создает незначительные по глубине перфорационные каналы, величина которых ограничена линейным размером сверла, параметры которого, в свою очередь, ограничены поперечным габаритом корпуса. Кроме того, из-за того что вся компоновка спускается в скважину на каротажном кабеле, невозможно обеспечить радиальное формирование каналов, расположенных на одной глубине в одной плоскости. Вместе с тем, в данном способе не реализована возможность дистанционного контроля за положением режущего инструмента, что может привести к возникновению аварийной ситуации при проведении спускоподъемных операций во время перфорации и после ее завершения.

Известно устройство для радиального вскрытия пласта /RU 2313651, МПК Е21В 7/08, МПК Е21В 29/06, 2007.12.27/, включающее корпус с изогнутым каналом, размещенный ниже корпуса и жестко связанный якорь. Корпус связан с колонной лифтовых труб с возможностью ограниченного осевого перемещения посредством штифтового соединения и снабжен дополнительными изогнутыми каналами со смещенными от оси корпуса входами, которые равномерно размещены по окружности, при этом устройство снабжено установленной над корпусом с возможностью вращения втулкой с продольным отверстием в виде несимметричной воронки и фигурным пазом, выполненным замкнутым по периметру ее наружной поверхности для взаимодействия, в свою очередь, с закрепленным на колонне лифтовых труб штифтом таким образом, что при каждом возвратно-поступательном перемещении колонны лифтовых труб относительно корпуса нижний выход несимметричной воронки последовательно совмещается со входом одного из изогнутых каналов.

Недостатком данного изобретения является то, что для формирования перфорационных щелей необходимо выполнять возвратно-поступательные перемещения колонны лифтовых труб, на которой установлено устройство, как при сверлении обсадной колонны, так и во время формирования глубоких фильтрационных каналов, что существенно влияет на ее прочность. Кроме того, неустойчивое положение режущего инструмента на гибком валу существенно затрудняет процесс резания отверстия в обсадной колонне. Вместе с тем, в данном устройстве не реализована возможность дистанционного контроля за положением режущего инструмента, что может привести к возникновению аварийной ситуации при проведении спуско-подъемных операций во время перфорации и после ее завершения.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемым изобретениям является перфоратор для вторичного вскрытия продуктивных пластов с формированием протяженных дренажных каналов и способ вскрытия каналов данным перфоратором /RU 51098, МПК Е21В 43/112, 2006.01.27/. Перфоратор включает устанавливаемый в обсадной колонне на колонне НКТ корпус с отверстиями на боковой поверхности для выхода режущего инструмента механизма формирования отверстий и изогнутый канал для перемещения в нем с обеспечением выхода в затрубное пространство соединительного рукава высокого давления с закрепленной на нем гидромониторной насадкой, обеспечивающей формирование каналов в продуктивном пласте за счет поступающей с устья скважины под давлением рабочей жидкости. Способ формирования каналов включает спуск в скважину на заданную глубину на колонне НКТ перфоратора, снабженного механизмом формирования отверстий в обсадной колонне и каналом для перемещения в нем соединительного рукава высокого давления с присоединенной к нему гидромониторной насадкой, вскрытие обсадной колонны механизмом формирования отверстий за счет подачи под давлением рабочей жидкости с устья скважины в перфоратор, выдвижение по каналу в отверстие обсадной колонны соединительного рукава высокого давления с гидромониторной насадкой с последующим формированием дренажного канала за счет давления рабочей жидкости, подаваемой в гидромониторную насадку, по окончании формирования канала возвращение соединительного рукава высокого давления в исходное положение, формирование системы из протяженных фильтрационных каналов, расположенных в разные стороны относительно оси скважины.

Недостаткам данного способа и устройства для его осуществления является то, что для фрезерования отверстий в стенке обсадной колонны необходимо неоднократно производить возвратно-поступательные перемещения колонны НКТ, на которой установлен перфоратор. Кроме того, в случае формирования перфорационных отверстий сверлением, из-за того что положение перфоратора внутри обсадной колонны не фиксируется, практически не представляется возможным обеспечить вход гидромониторных насадок в просверленные отверстия и произвести промывку протяженных дренажных каналов. Вместе с тем, в данном способе не реализована возможность дистанционного контроля за положением режущего инструмента, что может привести к возникновению аварийной ситуации при проведении спуско-подъемных операций во время перфорации и после ее завершения.

Задачей предлагаемых изобретений является создание высокотехнологичного способа вскрытия продуктивного пласта и устройства для его осуществления с формированием системы из протяженных дренажных каналов с обеспечением контроля проведения вскрытия обсадной колонны и формирования каналов без проведения дополнительных спуско-подъемных операций колонны НКТ и ее перемещений по стволу скважины.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе вторичного вскрытия продуктивного пласта с формированием системы из протяженных дренажных каналов, включающем спуск в скважину на заданную глубину на колонне НКТ перфоратора, снабженного механизмом формирования отверстий в обсадной колонне и изогнутым каналом для перемещения в нем соединительного рукава высокого давления с присоединенной к нему гидромониторной насадкой, вскрытие обсадной колонны механизмом формирования отверстий, выдвижение по каналу в отверстие обсадной колонны соединительного рукава высокого давления с гидромониторной насадкой с последующим формированием дренажного канала за счет давления рабочей жидкости, подаваемой в гидромониторную насадку, по окончании формирования канала возвращение соединительного рукава высокого давления в исходное положение, при котором гидромониторная насадка расположена в изогнутом канале, формирование системы из протяженных дренажных каналов, расположенных в разные стороны относительно оси скважины, согласно изобретению после спуска перфоратора осуществляют его фиксацию в обсадной колонне, выдвижение гидромониторной насадки в отверстие в обсадной колонне осуществляют за счет подачи с устья скважины колтюбинговой трубы, к которой присоединен рукав высокого давления, формирование системы из протяженных дренажных каналов осуществляют после формирования в обсадной колонне на одном уровне отверстий без перемещения колонны НКТ по стволу скважины и проведения дополнительных спуско-подъемных операций; обеспечивают контроль положения режущего инструмента и гидромониторной насадки, выбор количества дренажных каналов, их направления и протяженности.

Поставленная задача решается также за счет того, что в устройстве для осуществления вышеуказанного способа, включающем устанавливаемый в обсадной колонне на колонне НКТ корпус с боковыми отверстиями для выхода, по меньшей мере, режущего инструмента механизма формирования отверстий в обсадной колонне и изогнутый канал для перемещения в нем с обеспечением выхода в затрубное пространство соединительного рукава высокого давления с закрепленной на нем гидромониторной насадкой, обеспечивающей формирование в продуктивном пласте системы из протяженных дренажных каналов, расположенных в разные стороны относительно оси скважины, за счет поступающей с устья скважины под давлением рабочей жидкости, согласно изобретению изогнутый канал, механизм формирования отверстий расположены в подвижном блоке, герметично установленном в корпусе с возможностью осевого перемещения на длину хода, соизмеримую с осевым расстоянием между выходным отверстием изогнутого канала и отверстием для выхода режущего инструмента, с обеспечением фиксации в корпусе в верхнем положении с возможностью вращения с обеспечением совмещения отверстия для выхода режущего инструмента с заданным боковым отверстием корпуса с одновременным обеспечением изоляции изогнутого канала от затрубного пространства скважины; и с обеспечением фиксации в нижнем положении с возможностью вращения с обеспечением совмещения выходного отверстия изогнутого канала с боковым отверстием корпуса, соосным с заданным отверстием в обсадной колонне, с возможностью обеспечения изоляции полости изогнутого канала от внутреннего пространства колонны НКТ при расположении в нем гидромониторной насадки; снабжен механизмом фиксации корпуса в скважине; и элементами контроля положения режущего инструмента и гидромониторной насадки с обеспечением передачи информации на устье скважины.

В частном случае исполнения механизм формирования отверстий в обсадной колонне может содержать гидроцилиндр, внутри которого с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлен поршень с закрепленным на нем режущим инструментом, и привод вращения режущего инструмента, включающий гидравлически управляемый с устья скважины винтовой забойный двигатель (ВЗД), и зубчатую передачу, содержащую зубчатое колесо, установленное на гидроцилиндре, и коническую зубчатую шестерню, установленную на валу ВЗД, причем перемещение поршня обеспечивается давлением рабочей жидкости, поступающей с устья скважины по каналам, выполненным в подвижном блоке

При этом для обеспечения поворота подвижного блока в корпусе в нижних частях подвижного блока и корпуса, взаимодействующих посредством храповой муфты, устроены гидроцилиндры, в которых установлены поршни, соединенные винтом, взаимодействующим с гайкой, жестко установленной в нижней части подвижного блока.

Кроме этого механизм формирования отверстий в обсадной колонне может содержать гидроцилиндр, внутри которого с возможностью возвратно-поступательного перемещения расположен поршень с закрепленным на нем режущим инструментом, разделяющий полость гидроцилиндра на две полости, которые посредством соответствующих гидравлических каналов соединены с насосом, приводимым в действие одним из двух электродвигателей, соединенных через коммутатор с пультом управления, расположенным на устье скважины, при этом второй электродвигатель через зубчатую передачу взаимодействует с гидроцилиндром для обеспечения вращения поршня.

При этом в нижней части корпуса может быть установлен управляемый с устья скважины электродвигатель, взаимодействующий с подвижным блоком через одну обгонную муфту и планетарный механизм для обеспечения вращения блока в корпусе и через вторую обгонную муфту и винтовую передачу для обеспечения осевого перемещения блока в корпусе.

Механизм фиксации корпуса в скважине может быть выполнен в виде трубного якоря.

Кроме этого элементы контроля положения режущего инструмента и гидромониторной насадки могут быть выполнены в виде датчиков, установленных на подвижном блоке и/или корпусе, с обеспечением передачи информации на устье скважины, в частности, по электрическому кабелю.

Помимо этого входное отверстие изогнутого канала может быть снабжено уплотнительным элементом, обеспечивающим изоляцию полости изогнутого канала от внутреннего пространства колонны насосно-компрессорных труб при расположении в нем гидромониторной насадки.

Заявляемые изобретения иллюстрируются следующими чертежами:

на фиг.1 изображен вертикальный разрез устройства с механизмом формирования отверстий в обсадной колонне, включающим ВЗД, при сверлении отверстия в обсадной колонне; на фиг.2 - вид А (механизм формирования отверстий в обсадной колонне) на фиг.1; на фиг.3 - разрез устройства на фиг.1 при формировании протяженного дренажного канала; на фиг.4 - разрез устройства на фиг.1 при выполнении поворота для формирования следующего канала; на фиг.5 - вертикальный разрез устройства с механизмом формирования отверстий, включающим электродвигатель, перед сверлением отверстия в обсадной колонне; на фиг.6 - вертикальный разрез устройства с механизмом формирования отверстий, включающим электродвигатель, при формировании протяженного дренажного канала.

В установленном в обсадной колонне 1 на колонне НКТ 2 корпусе 3 с боковыми отверстиями 4, выполненными на одном уровне (фиг.1), соосно установлен подвижный блок 5, в верхней части которого выполнен изогнутый канал 6, с входным отверстием 7 в верхней части для сообщения с внутренней полостью колонны НКТ 2. Выходное отверстие 8 канала 6 расположено сбоку подвижного блока 5 и выполнено с возможностью совмещения с отверстиями 4 корпуса 3. Подвижный блок 5 также содержит механизм формирования отверстий в обсадной колонне 1, включающий гидроцилиндр 9, внутри которого с одной стороны с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлен поршень 10 с закрепленным на нем сверлом 11, а с другой стороны - возвратная пружина 12, и привод вращения сверла 11, включающий гидравлически управляемый с устья скважины ВЗД 13, и зубчатую передачу, включающую зубчатое колесо 14, устроенное на гидроцилиндре 9, и коническую зубчатую шестерню 15, установленную на валу ВЗД 13. Гидроцилиндр 9 установлен в подвижном блоке 5 на подшипниках 16 и 17. В гидроцилиндре 9 выполнено отверстие 18 для гидравлической связи посредством канала 19 с устроенной также в подвижном блоке 5 золотниковой камерой 20, снабженной золотником 21, гидравлически связанной посредством канала 22 с внутренней полостью колонны НКТ 2. ВЗД 13 посредством канала 19 также гидравлически связан с золотниковой камерой 20. В подвижном блоке 6 выполнено отверстие 23 для выхода сверла 11.

Устройство снабжено также механизмом, обеспечивающим фиксированный поворот подвижного блока 5 в корпусе 3, включающим гидроцилиндр 24 с установленным в нем поршнем 25, устроенный в нижней части блока 5, и гидроцилиндр 26, устроенный в нижней части корпуса 3, с установленным в нем на возвратной пружине 27 поршнем 28. Поршень 25 соединен с винтом 29, который взаимодействует с гайкой 30, жестко установленной на подвижном блоке 5. Винт 29 также соединен с поршнем 28. Цилиндр 24 посредством канала 31 гидравлически связан с золотниковой камерой 20. Между корпусом 3 и подвижным блоком 5 установлена храповая муфта 32. Подвижный блок 5 установлен внутри корпуса 3 на срезном штифте 33 и пружине 34 и герметизирован уплотнениями 35. В корпусе 3 устроен стопор 36, а в нижней его части устроен упорный бурт 37 для посадки подвижного блока 5. Подвижный блок 5 снабжен датчиками 38, контролирующими процесс вскрытия обсадной колонны 1, и датчиками 39, контролирующими процесс формирования дренажных каналов 40 (фиг.2), соединенными, например, посредством электрического кабеля 41 с пультом управления 42, расположенным на устье скважины. Управление золотником 21 также осуществляют с устья скважины по электрическому кабелю 41. В верхней части изогнутого канала 6 устроено седло 43 и установлена манжета из эластомера 44.

Способ вторичного вскрытия продуктивных пластов с формированием системы из протяженных дренажных каналов, расположенных в разные стороны относительно оси скважины и на одном уровне, с использованием вышеописанного устройства осуществляют следующим образом.

Корпус 3 (фиг.1) устройства с установленным в нем подвижным блоком 5 на колонне НКТ 2 опускают в обсаженную скважину и крепят в обсадной колонне 1 посредством трубного якоря 45. При этом одновременно с колонной НКТ 2 опускают закрепленный на ее наружной поверхности электрический кабель 41. После посадки якоря 45 в обсадной колонне 1 в колонне НКТ 2 насосом, расположенным на устье скважины (не показан), создают давление рабочей жидкости, которое по каналу 22 через золотниковую камеру 20 и канал 19 передается ВЗД 13, приводя его в действие. При этом вращение вала ВЗД 13 через коническую зубчатую шестерню 15 передается на зубчатое колесо 14, установленное на гидроцилиндре 9, и вращает его. Вместе с гидроцилиндром 9 вращаются поршень 10 и закрепленное на нем сверло 11. Одновременно давление рабочей жидкости из канала 19 через отверстие 18 передается в гидроцилиндр 9 и действует на поршень 10, сжимая возвратную пружину 12, при этом сверло 11 через отверстие 23 в подвижном блоке 5 выходит в боковое отверстие 4 корпуса 3, прижимается к стенке обсадной колонны 1 и сверлит в ней отверстие 46 (фиг.3).

По окончании сверления сигнал от датчиков 38, например, по электрическому кабелю 41 передается на пульт управления 42. Давление в колонне НКТ 2 снижают до гидростатического, и поршень 10 вместе со сверлом 11 под действием возвратной пружины 12 возвращается в исходное положение.

Сигналом с пульта управления 42 посредством электрического кабеля 41 переключают золотник 21 в новое положение, при этом прерывается гидравлическая связь между каналом 22 и каналом 19 и открывается гидравлическая связь через канал 31 и золотник 21 между каналом 22 и гидроцилиндром 24. Поднимают давление в колонне НКТ 2, рабочую жидкость по каналу 22, через золотник 21, по каналу 31 подают в гидроцилиндр 24 и, воздействуя на поршень 25, перемещают его, при этом поступательное движение соединенного с ним винта 29 вращает гайку 30 и жестко соединенный с ней подвижный блок 5, поворачивая их на заданный угол. Храповая муфта 32 фиксирует новое взаимное положение корпуса 3 и подвижного блока 5. При этом сверло 11 устанавливается в корпусе 3 напротив следующего бокового отверстия 4, сигнал об этом передается по электрическому кабелю 41 на пульт управления 42. Давление в колонне НКТ 2 снижают до гидростатического, при этом пружина 27 воздействует на поршень 28, установленный в гидроцилиндре 26, и возвращает его в исходное положение, одновременно возвращаются в исходное положение и жестко связанные с поршнем 28 винт 29 и поршень 25. Сигналом с устья скважины по электрическому кабелю 41 вновь переключают золотник 21, при этом прерывается гидравлическая связь между гидроцилиндром 24 и каналом 22 через золотник 21 и канал 31, и восстанавливается гидравлическая связь между каналом 22, ВЗД 13 и гидроцилиндром 9 через золотниковую камеру 20 и канал 19. В колонне НКТ 2 поднимают давление рабочей жидкости. В результате начинает работать ВЗД 13, сверло 11 прижимается к стенке обсадной колонны 1 и сверлит следующее отверстие. Выполняют необходимое количество циклов сверления отверстий 46 в обсадной колонне 1. При этом, за счет вращательного движения подвижного блока в корпусе, неподвижно закрепленном на колонне НКТ 2, которая, в свою очередь, не совершает возвратно-поступательных перемещений в обсадной колонне 1, так как зафиксирована в ней якорем 45, отверстия в обсадной колонне выполняют на одном уровне.

После окончания сверления последнего отверстия в обсадной колонне 1 (фиг.3) производят еще один поворот подвижного блока 5 внутри корпуса 3, после которого сверло 11 устанавливают соосно первому, просверленному в обсадной колонне 1, отверстию 46. Давление в колонне НКТ 2 продолжают повышать, и после достижения критической величины происходит разрушение срезного штифта 33, и подвижный блок 5 под действием давления рабочей жидкости и усилия пружины 34 перемещается внутри корпуса 3 на величину, соизмеримую с осевым расстоянием между выходным отверстием 8 канала 6 и выходным отверстием 23 подвижного блока 5, и садится на упорный бурт 37. При этом стопор 36 освобождается и фиксирует новое положение подвижного блока 5 внутри корпуса 3, при котором выходное отверстие 8 канала 6 устанавливается напротив отверстия 4 в корпусе 3 и соосного ему первого просверленного отверстия 46 в стенке обсадной колонны 1, а гидроцилиндр 9 герметизируется в корпусе 3 уплотнениями 35. Давление рабочей жидкости снижают до гидростатического и через колонну НКТ 2 в канал 6 опускают закрепленный на колтюбинговой трубе 47 рукав высокого давления (РВД) 48 с гидромониторной насадкой 49. РВД 48, пройдя по каналу 6, выходное отверстие 8, боковое отверстие 4, входит в отверстие 46, просверленное в стенке обсадной колонны 1. Насосом с устья скважины (не показан) в гидромониторную насадку 49 по колтюбинговой трубе 47 и РВД 48 подают под давлением рабочую жидкость и с постоянной подачей гидромониторной насадки 49 производят формирование протяженного дренажного канала 40.

После окончания формирования протяженного дренажного канала 40 колтюбинговую трубу 47 с РВД 48 и гидромониторной насадкой 49 приподнимают из дренажного канала 40 до исходного положения (фиг.4), при котором гидромониторная насадка 49 расположена внутри канала 6 и не выходит за пределы поворотного блока 5. В колонну НКТ 2 под давлением подают рабочую жидкость и воздействуют ею на манжету из эластомера 44, которая плотно обжимает РВД 48, препятствуя тем самым прохождению рабочей жидкости в изогнутый канал 6. Рабочую жидкость под давлением из колонны НКТ 2 через канал 22, золотник 21 и канал 31 подают в гидроцилиндр 24, где она воздействует на поршень 25, и происходит поворот подвижного блока 5 внутри корпуса 3 аналогично процессу поворота во время сверления отверстия 46 в обсадной колонне 1. Выходное отверстие 8 канала 6 устанавливается напротив следующего отверстия 46, просверленного в стенке обсадной колонны 1.

Давление в колонне НКТ 2 снижают до гидростатического, манжета из эластомера 44 освобождается, РВД 48 с гидромониторной насадкой 49, за счет перемещения колтюбинговой трубы 47, выдвигают по каналу 6 и через выходное отверстие 8 вводят в отверстие 46, ранее просверленное в стенке обсадной колонны 1. Насосом с устья скважины в гидромониторную насадку 49 по колтюбинговой трубе 47 и РВД 48 подают под давлением рабочую жидкость и с постоянной подачей гидромониторной насадки 49 производят формирование следующего протяженного дренажного канала 40. Далее повторяют формирование следующих протяженных дренажных каналов до создания системы из заданного количества протяженных дренажных каналов.

После формирования системы из протяженных дренажных каналов на одном уровне на заданной глубине всю компоновку, включающую колонну НКТ, якорь, корпус с подвижным блоком, перемещают внутри обсадной колонны в пределах продуктивного пласта и устанавливают на другой заданной глубине. Повторяя все вышеперечисленные операции, формируют на новом уровне следующую систему из протяженных дренажных каналов. Таким образом происходит формирование нескольких систем из протяженных дренажных каналов, расположенных на разных уровнях в пределах продуктивного пласта. Это приводит к значительному увеличению площади фильтрации и, соответственно, к увеличению дебита скважины.

Механизм формирования отверстий в обсадной колонне 1 и механизм, обеспечивающий поворот подвижного блока 5 в корпусе 3 и его перемещение, могут быть выполнены с использованием других конструктивных элементов (фиг.5). Так, механизм формирования отверстий может быть реализован следующим образом. В гидроцилиндре 50 с возможностью вращения и возвратно-поступательного перемещения расположен поршень 51 с закрепленным на нем сверлом 52. Поршень 51 разделяет полость гидроцилиндра 50 на две полости 53 и 54, которые посредством соответствующих гидравлических каналов 55 и 56 соединены с насосом 57, приводимым в действие электродвигателем 58. Поршень 51 посредством зубчатой передачи приводят во вращение электродвигателем 59. В нижней части корпуса 3 установлен электродвигатель 60, который посредством обгонной муфты 61, планетарного механизма 62 обеспечивает взаимодействие корпуса 3 с подвижным блоком 5. Одновременно электродвигатель 60 посредством обгонной муфты 63 связан с винтом 64, взаимодействующим с резьбой 65, устроенной в подвижном блоке 5. Электродвигатели 58, 59 и 60, через коммутатор 66, посредством кабеля 41, закрепленного на наружной или внутренней поверхности колонны НКТ 2, электрически связаны с расположенным на устье скважины пультом управления 42.

Осуществляют способ вторичного вскрытия продуктивных пластов с формированием системы из протяженных дренажных каналов с использованием вышеописанного устройства следующим образом.

После того как спустят в скважину на колонне НКТ 2 корпус 3 и зафиксируют в обсадной колонне 1 посредством якоря 45, с пульта управления 42 по электрическому кабелю 41 через коммутатор 22 подают сигнал на электродвигатель 58 и связанный с ним насос 57. Рабочая жидкость (например, масло) по каналу 56 поступает в полость 54 гидроцилиндра 50 и, воздействуя на поршень 51, перемещает его, при этом сверло 52 выходит из корпуса 3 через радиальное отверстие 4 и упирается в обсадную колонну 1. Затем включается двигатель 59 и начинает вращать цилиндр 50, а вместе с ним и сверло 52. Происходит процесс сверления отверстия в обсадной колонне 1, при этом давление рабочей жидкости постоянно воздействует на поршень 51 и прижимает сверло 52 к обрабатываемой поверхности. После того как отверстие 46 в обсадной колонне 1 просверлено и поршень 51 находится в крайнем положении, сигнал от датчика 38 поступает в коммутатор 66 и от него по кабелю 41 на пульт управления 42. Останавливают процесс сверления и переключают насос 57 таким образом, что рабочая жидкость по каналу 55 поступает в полость 53 и, воздействуя на поршень 51 со сверлом 52, возвращает их в исходное положение. Сигналом с пульта управления 42 включают электродвигатель 60, вращение от которого через планетарный механизм 62 и обгонную муфту 61 передается на подвижный блок 5, поворачивая его на определенный угол. При этом отверстие 23 для выхода сверла 11 устанавливается напротив следующего бокового отверстия 4 в корпусе 3. Далее выполняют следующую операцию сверления отверстий 46 в обсадной колонне 1. Циклы повторяют.

После того как все отверстия в обсадной колонне 1 просверлены (фиг.6), включают электродвигатель 60 на обратное вращение, при этом это вращение через обгонную муфту 63 передается на винт 64, который взаимодействует с резьбой 65 и перемещает подвижный блок 5 в крайнее нижнее положение на величину, соизмеримую с осевым расстоянием между выходным отверстием 8 изогнутого канала 6 и отверстием 23 для выхода сверла, при этом выходное отверстие 8 изогнутого канала 6 устанавливается в корпусе 3 напротив бокового отверстия 4. После этого с устья скважины на колтюбинговой трубе 47 в изогнутый канал 6 подают рукав высокого давления 48 с гидромониторной насадкой 49 на нижнем конце и через выходное отверстие 8, отверстие 4 в корпусе 3 вводят в просверленное отверстие 46 в обсадной колонне 1. Насосом, расположенным на устье скважины, рабочую жидкость подают в колтюбинговую трубу 47, из нее в рукав высокого давления 48 и далее в гидромониторную насадку 49. Происходит процесс формирования протяженного дренажного канала 40. Датчик 39, расположенный рядом с выходным отверстием 8, передает на пульт управления 42 информацию о положении гидромониторной насадки 49. После того как один протяженный дренажный канал сформирован, производят подъем колтюбинговой трубы 47 и соединительный рукав высокого давления 48 с гидромониторной насадкой 49 возвращают в исходное положение, т.е. в изогнутый канал 6, при этом датчик 39 передает на пульт управления 42 информацию о положении гидромониторной насадки 49.

Включают электродвигатель 60, который, вращаясь в прямом направлении, через планетарный механизм 62 и обгонную муфту 61, поворачивает подвижный блок 5 на определенный угол, при этом выходное отверстие 8 изогнутого канала 6 устанавливается напротив следующего отверстия 4 в корпусе 3. Далее повторяют процесс формирования следующего протяженного дренажного канала.

Циклы повторяют до тех пор, пока не будет сформирована система из протяженных дренажных каналов.

Таким образом, техническое решение поставленной задачи в данном изобретении достигается за счет того, что осуществляют способ вторичного вскрытия продуктивных пластов с формированием системы из протяженных дренажных каналов на одном уровне с использованием устройства, включающего корпус, неподвижно закрепленный посредством якоря внутри обсадной колонны, с расположенным в нем подвижным блоком с механизмом формирования отверстий в обсадной колонне, управляемым с устья скважины. В том же подвижном блоке устроен изогнутый канал для выхода гидромониторной насадки. При этом подвижный блок имеет возможность как поворачиваться внутри неподвижного корпуса на заданный угол, так и перемещаться в нем для обеспечения совпадения выходного отверстия изогнутого канала с просверленными на одном уровне отверстиями в обсадной колонне, и тем самым позволяет формировать систему из протяженных дренажных каналов на одном уровне на заданных глубинах в продуктивном пласте скважины без проведения дополнительных спуско-подъемных операций как самой колонны НКТ, так и любых перемещений корпуса устройства внутри колонны НКТ во время формирования систем из дренажных каналов. При этом в процессе формирования системы из протяженных дренажных каналов все операции контролируют с пульта управления, расположенного на устье скважины, а управление работой устройства может быть выполнено как за счет гидравлики, так и за счет применения управляемых электродвигателей.

Кроме этого формирование протяженных дренажных каналов обеспечено за счет того, что гидромониторную насадку, соединенную с рукавом высокого давления, подают в скважину с использованием колтюбинговой трубы, при этом длина промытого дренажного канала ограничивается только длиной рукава высокого давления.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована при вторичном вскрытии продуктивных пластов путем формирования системы из протяженных дренажных каналов, восстановлении нефтяных и газовых скважин и создании перфорационных отверстий в обсадной колонне. В скважину спускают на заданную глубину на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) устройство с боковыми отверстиями, в котором с возможностью осевого перемещения и вращения герметично установлен подвижный блок, в котором расположены механизм формирования отверстий в обсадной колонне и изогнутый канал для перемещения в нем с обеспечением выхода в затрубное пространство соединительного рукава высокого давления с закрепленной на нем гидромониторной насадкой, обеспечивающей формирование в продуктивном пласте системы из протяженных дренажных каналов, расположенных на одном уровне в разные стороны относительно оси скважины, за счет поступающей с устья скважины под давлением рабочей жидкости, при этом подвижный блок в корпусе установлен с возможностью осевого перемещения на длину хода, соизмеримой с осевым расстоянием между выходным отверстием изогнутого канала и отверстием для выхода режущего инструмента, с обеспечением фиксации в корпусе в верхнем положении с возможностью вращения с обеспечением совмещения отверстия для выхода режущего инструмента с заданным боковым отверстием корпуса с одновременным обеспечением изоляции изогнутого канала от затрубного пространства скважины; и с обеспечением фиксации в нижнем положении с возможностью вращения с обеспечением совмещения выходного отверстия изогнутого канала с боковым отверстием корпуса, соосным с заданным отверстием в обсадной колонне, с возможностью обеспечения изоляции полости изогнутого канала от внутреннего пространства колонны НКТ при расположении в нем гидромониторной насадки; снабжен механизмом фиксации корпуса в скважине и элементами контроля положения режущего инструмента и гидромониторной насадки с обеспечением передачи информации на устье скважины. Обеспечивает контроль проведения вскрытия обсадной колонны и формирование каналов без проведения дополнительных спускоподъемных операций колонны НКТ и ее перемещений по стволу скважины. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ вторичного вскрытия продуктивного пласта с формированием системы из протяженных дренажных каналов, включающий спуск в скважину на заданную глубину на колонне насосно-компрессорных труб перфоратора, снабженного механизмом формирования отверстий в обсадной колонне и изогнутым каналом для перемещения в нем соединительного рукава высокого давления с присоединенной к нему гидромониторной насадкой, вскрытие обсадной колонны механизмом формирования отверстий, выдвижение по каналу в отверстие обсадной колонны соединительного рукава высокого давления с гидромониторной насадкой с последующим формированием дренажного канала за счет давления рабочей жидкости, подаваемой в гидромониторную насадку, по окончании формирования канала возвращение соединительного рукава высокого давления в исходное положение, при котором гидромониторная насадка расположена в изогнутом канале, формирование системы из протяженных дренажных каналов, расположенных в разные стороны относительно оси скважины, отличающийся тем, что после спуска перфоратора осуществляют его фиксацию в обсадной колонне, выдвижение гидромониторной насадки в отверстие в обсадной колонне осуществляют за счет подачи с устья скважины колтюбинговой трубы, к которой присоединен рукав высокого давления, формирование системы из протяженных дренажных каналов осуществляют после формирования в обсадной колонне на одном уровне отверстий без перемещения колонны насосно-компрессорных труб по стволу скважины и проведения дополнительных спускоподъемных операций; обеспечивают контроль положения режущего инструмента и гидромониторной насадки, выбор количества дренажных каналов, их направление и протяженность.

2. Устройство вторичного вскрытия продуктивного пласта с формированием системы из протяженных дренажных каналов, включающее устанавливаемый в обсадной колонне на колонне насосно-компрессорных труб корпус с боковыми отверстиями для выхода, по меньшей мере, режущего инструмента механизма формирования отверстий в обсадной колонне и изогнутый канал для перемещения в нем с обеспечением выхода в затрубное пространство соединительного рукава высокого давления с закрепленной на нем гидромониторной насадкой, обеспечивающей формирование в продуктивном пласте системы из протяженных дренажных каналов, расположенных в разные стороны относительно оси скважины, за счет поступающей с устья скважины под давлением рабочей жидкости, отличающееся тем, что изогнутый канал, механизм формирования отверстий расположены в подвижном блоке, герметично установленном в корпусе с возможностью осевого перемещения на длину хода, соизмеримую с осевым расстоянием между выходным отверстием изогнутого канала и отверстием для выхода режущего инструмента, с обеспечением фиксации в корпусе в верхнем положении с возможностью вращения с обеспечением совмещения отверстия для выхода режущего инструмента с заданным боковым отверстием корпуса с одновременным обеспечением изоляции изогнутого канала от затрубного пространства скважины; и с обеспечением фиксации в нижнем положении с возможностью вращения с обеспечением совмещения выходного отверстия изогнутого канала с боковым отверстием корпуса, соосным с заданным отверстием в обсадной колонне, с возможностью обеспечения изоляции полости изогнутого канала от внутреннего пространства колонны насосно-компрессорных труб при расположении в нем гидромониторной насадки; снабжен механизмом фиксации корпуса в скважине; и элементами контроля положения режущего инструмента и гидромониторной насадки с обеспечением передачи информации на устье скважины.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что механизм формирования отверстий в обсадной колонне содержит гидроцилиндр, внутри которого с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлен поршень с закрепленным на нем режущим инструментом, и привод вращения режущего инструмента, включающий гидравлически управляемый с устья скважины винтовой забойный двигатель, и зубчатую передачу, содержащую зубчатое колесо, установленное на гидроцилиндре, и коническую зубчатую шестерню, установленную на валу винтового забойного двигателя, причем перемещение поршня обеспечивается давлением рабочей жидкости, поступающей с устья скважины по каналам, выполненным в подвижном блоке.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что для обеспечения поворота подвижного блока в корпусе в нижних частях подвижного блока и корпуса, взаимодействующих посредством храповой муфты, устроены гидроцилиндры, в которых установлены поршни, соединенные винтом, взаимодействующим с гайкой, жестко установленной в нижней части подвижного блока.

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что механизм формирования отверстий в обсадной колонне содержит гидроцилиндр, внутри которого с возможностью возвратно-поступательного перемещения расположен поршень с закрепленным на нем режущим инструментом, разделяющий полость гидроцилиндра на две полости, которые посредством соответствующих гидравлических каналов соединены с насосом, приводимым в действие одним из двух электродвигателей, соединенных через коммутатор с пультом управления, расположенным на устье скважины, при этом второй электродвигатель через зубчатую передачу взаимодействует с гидроцилиндром для обеспечения вращения поршня.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что в нижней части корпуса установлен управляемый с устья скважины электродвигатель, взаимодействующий с подвижным блоком через одну обгонную муфту и планетарный механизм для обеспечения вращения блока в корпусе и через вторую обгонную муфту и винтовую передачу для обеспечения осевого перемещения блока в корпусе.

7. Устройство по п.2, отличающееся тем, что механизм фиксации корпуса в скважине выполнен в виде трубного якоря.

8. Устройство по п.2, отличающееся тем, что элементы контроля положения режущего инструмента и гидромониторной насадки выполнены в виде датчиков, установленных на подвижном блоке и/или корпусе, с обеспечением передачи информации на устье скважины, в частности, по электрическому кабелю.

9. Устройство по п.2, отличающееся тем, что входное отверстие изогнутого канала снабжено уплотнительным элементом, обеспечивающим изоляцию полости изогнутого канала от внутреннего пространства колонны насосно-компрессорных труб при расположении в нем гидромониторной насадки.