МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПЕРФОРАТОР Российский патент 2017 года по МПК E21B43/112 E21B43/114 E21B21/00 E21B37/00 

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации скважин и может быть использовано при строительстве и ремонте скважин различного назначения, в частности скважин, предназначенных для добычи нефти и газа.

Известны устройства для проведения вторичного вскрытия продуктивных пластов гидромеханической перфорацией (RU 2249678 С2, МПК 7 Е21В 43/112, 10.04.2005, RU 2371569 С1, МПК Е21В 43/112, 27.10.2009, RU 2365743 С1, МПК Е21В 43/112, 27.08.2009, RU 2490434 С2, МПК Е21В 43/112, 20.08.2013, RU 60132 U1, МПК Е21В 43/114, 10.01.2007, RU 2043486 С1, МПК Е21В 43/114, 10.09.1995, RU 2070959 С1, МПК Е21В 43/11, 27.12.1996).

Известны также скважинные компоновки, позволяющие одновременно с перфорацией осуществлять некоторые дополнительные технологические операции, например воздействие струйным насосом (RU 92466 U1, МПК Е21В 43/25, 20.03.2010, RU 102676 U1, МПК Е21В 43/25, 10.03.2011).

Применение скважинных компоновок позволяет добиться значительной экономии времени за счет сокращения количества спуско-подъемных операций, необходимых для проведения скважинных работ. Благодаря скважинным компоновкам сразу несколько видов технологических операций в скважине могут быть осуществлены за один спуско-подъем колонны насосно-компрессорных труб (НКТ).

Однако в известных компоновках, включающих перфоратор, дополнительные технологические операции производятся над перфоратором, а оборудование для их осуществления размещается на колонне НКТ выше перфоратора.

Вместе с тем существует ряд технологических скважинных операций, осуществление которых совместно с перфорацией требует подачи рабочей жидкости под перфоратор (ниже перфоратора), например: подготовка скважины для проведения перфорации (очистка и нормализация забоя, проработка интервала перфорации райбером или иным фрезерующим инструментом, шаблонирование скважины), подготовка скважины для проведения гидроразрыва пласта (ГРП), подготовка интервала к посадке пакера, посадка пакера-ретейнера гидравлического действия, в частности, при проведении ремонтно-изоляционных работ (РИР), проведение вибро-импульсной обработки призабойной зоны пласта (ПЗП) созданием расхода и давления рабочей жидкости с помощью вибро-импульсного устройства, а также проведение вибро-импульсной обработки совместно с кислотной обработкой и др.

Существующие конструкции гидромеханических перфораторов не позволяют совместить перфорацию с указанными видами технологических операций, что негативно отражается на скорости проведения работ в скважинах. Так, каждая дополнительная спуско-подъемная операция, необходимая для проведения определенного отдельного вида технологических работ занимает по времени около суток. Поэтому на сегодняшний день является актуальной разработка многофункциональных устройств и компоновок, позволяющих за одну спуско-подъемную операцию производить максимум возможных технологических работ.

Задачей изобретения является создание многофункционального устройства - гидромеханического перфоратора, позволяющего совместно с перфорацией производить одну или несколько дополнительных технологических скважинных операций, требующих подачи рабочей жидкости к технологическому оборудованию, смонтированному ниже перфоратора на колонне НКТ, либо подачи рабочей жидкости через низ НКТ в затрубное пространство (прямая промывка скважины).

Из уровня техники неизвестны гидромеханические перфораторы, позволяющие решить эту техническую задачу, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условиям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».

В качестве прототипа изобретения могут быть взяты многие из известных гидромеханических перфораторов, например перфоратор по патенту на изобретение RU 2490434 С2, МПК Е21В 43/112, 20.08.2013. Это гидромеханический щелевой перфоратор, содержащий корпус, размещенный в нем поршень-толкатель и расположенный ниже поршня режущий узел, включающий выдвижные режущие инструменты с механизмом их выдвижения в виде двуплечего рычага (коромысла), в плечах которого размещены режущие инструменты, а также отклоняющего клина, установленного под коромыслом, при том, что коромысло смонтировано на подвижной оси с возможностью поворота при взаимодействии его нижнего плеча с отклоняющим клином при перемещении вниз поршня-толкателя, при этом поршень-толкатель выполнен в виде клин-поршня с возможностью его воздействия на верхнее плечо двуплечего рычага, выдвигающее верхний режущий инструмент, и тем самым создания клин-поршнем и отклоняющим клином оппозитно направленных усилий, действующих одновременно на верхнее и на нижнее плечо коромысла.

Устройство по прототипу эффективно вскрывает эксплуатационную колонну, однако его конструкция не позволяет использовать его в компоновке со скважинным оборудованием, смонтированным ниже на колонне НКТ и требующим для работы подачи рабочей жидкости под перфоратор.

Достигаемый изобретением технический результат заключается в значительном сокращении времени на проведение технологических работ в скважине, а именно проведение в скважине за одну спуско-подъемную операцию совместно с перфорацией иных технологических работ, в том числе работ, осуществление которых совместно с перфорацией требует подачи рабочей жидкости под перфоратор (в частности, на оборудование, расположенное в компоновке ниже перфоратора).

Указанный технический результат достигается за счет снабжения гидромеханического перфоратора распределительным узлом для управления потоком рабочей жидкости, обеспечивающим возможность регулируемой попеременной подачи жидкости на рабочий узел перфоратора либо в нижнюю часть перфоратора, минуя рабочий узел. При прохождении жидкости в нижнюю часть перфоратора, она может в дальнейшем поступать сквозь перфоратор на иное технологическое оборудование, установленное ниже перфоратора, либо через низ НКТ в затрубное пространство (прямая промывка скважины).

Согласно предпочтительному варианту исполнения изобретения распределительный узел включает гидроканалы, выполненные в корпусе перфоратора, и втулки с седлами под шар, установленные последовательно в верхней части корпуса перфоратора вдоль его оси с возможностью перемещения и открытия и/или перекрытия указанных гидроканалов.

На фиг. 1-4 представлено предлагаемое устройство в одном из возможных вариантов его исполнения (гидромеханический щелевой перфоратор):

фиг. 1 - общий вид перфоратора в компоновке с расположенным ниже перфоратора на колонне НКТ технологическим оборудованием (райбером);

фиг. 2 - вид распределительного узла в разрезе, поток рабочей жидкости направлен, минуя рабочий узел перфоратора, на расположенное ниже перфоратора технологическое оборудование или в затруб;

фиг. 3 - вид распределительного узла в разрезе во время перфорации, поток рабочей жидкости направлен на рабочий узел перфоратора;

фиг. 4 - вид распределительного узла в разрезе после перфорации, поток рабочей жидкости вновь направлен, минуя рабочий узел перфоратора, на расположенное ниже перфоратора технологическое оборудование или в затруб;

Гидромеханический перфоратор содержит корпус 1 и размещенный в нем рабочий узел 2 с механизмом его инициации. Перфоратор дополнительно содержит распределительный узел 3 для управления потоком рабочей жидкости, обеспечивающий возможность регулируемой подачи жидкости на рабочий узел 2 перфоратора, либо ниже перфоратора, например, на иное технологическое оборудование, установленное на колонне НКТ ниже перфоратора. Распределительный узел 3 включает гидроканалы 4, выполненные в корпусе 1 перфоратора и втулки 5 с седлами 6 под шар, установленные последовательно в верхней части корпуса 1 перфоратора вдоль его оси, с возможностью перемещения и открытия и/или перекрытия указанных гидроканалов 4.

Устройство работает следующим образом (пример реализации).

В скважину на колонне НКТ в составе компоновки спускают гидромеханический перфоратор. Осуществляют подачу рабочей жидкости через распределительный узел 3 перфоратора на технологическое оборудование (фиг. 2), производят необходимые технологические работы в скважине, далее путем сбрасывания шара перемещают вниз втулку 5 распределительного узла 3, открывая канал 4 подвода рабочей жидкости на рабочий узел 2 перфоратора (фиг. 3), подают рабочую жидкость через распределительный узел 3 на рабочий узел 2 перфоратора, проводят перфорацию согласно применяемой технологии, далее путем сбрасывания второго шара перемещают вниз вторую втулку 5 распределительного узла 3, вновь открывая канал 4 подвода рабочей жидкости на технологическое оборудование ниже перфоратора (фиг. 4), подают рабочую жидкость через распределительный узел перфоратора повторно на технологическое оборудование. По завершении всех запланированных технологических работ всю компоновку поднимают на поверхность.

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации скважин и может быть использовано при строительстве и ремонте скважин различного назначения, в том числе скважин, предназначенных для добычи нефти и газа. Обеспечивает проведение в скважине за одну спуско-подъемную операцию совместно с перфорацией иных технологических работ, в том числе работ, осуществление которых совместно с перфорацией требует подачи рабочей жидкости под перфоратор на оборудование, расположенное в компоновке ниже перфоратора, или в затрубное пространство. Гидромеханический перфоратор для вскрытия эксплуатационной колонны содержит корпус и размещенный в нем рабочий узел с механизмом его инициации, при этом он дополнительно содержит распределительный узел для управления потоком рабочей жидкости, обеспечивающий возможность регулируемой подачи жидкости на рабочий узел перфоратора либо в нижнюю часть перфоратора, минуя рабочий узел. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Гидромеханический перфоратор для вскрытия эксплуатационной колонны, содержащий корпус и размещенный в нем рабочий узел с механизмом его инициации, отличающийся тем, что он дополнительно содержит распределительный узел для управления потоком рабочей жидкости, обеспечивающий возможность регулируемой подачи жидкости на рабочий узел перфоратора либо в нижнюю часть перфоратора, минуя рабочий узел.

2. Перфоратор по п. 1, отличающийся тем, что распределительный узел включает гидроканалы, выполненные в корпусе перфоратора, и втулки с седлами под шар, установленные последовательно в верхней части корпуса перфоратора вдоль его оси с возможностью перемещения и открытия и/или перекрытия указанных гидроканалов.