УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРФОРАЦИИ ЗАЦЕМЕНТИРОВАННЫХ ОБСАДНЫХ КОЛОНН Советский патент 1994 года по МПК E21B43/116 

Изобретение относится к строительству и капитальному ремонту нефтяных, водных и газовых скважин и предназначается для использования при перфорации зацементированных обсадных колонн скважины перфораторами взрывного типа, проводимой с целью вскрытия продуктивного пласта как для вновь строящихся скважин, вышедших после бурения, так и для ранее эксплуатировавшихся скважин, например, при переходе на эксплуатацию вышележащих горизонтов.

Известен кумулятивный перфоратор, имеющий толстостенный цилиндрический полый корпус, в котором просверлены гнездовые отверстия, где размещены заряды, состоящие из шашек взрывчатого вещества. Каждое отверстие с зарядом герметизируется. Корпус перфоратора снабжен кабельным наконечником, имеет электроввод, детонирующий шнур, электропривод, взрывной патрон для инициирования взрыва зарядов. Образующиеся при взрыве зарядов высокоскоростные металлические струи ограниченной длины, растягивающиеся в полете, пробивают отверстия в обсадной колонне и затрубном цементном камне, соединяя продуктивный пласт со стволом скважины.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является бескорпусный кумулятивный перфоратор, представляющий собой стальную ленту или стальной проволочный каркас, на которых смонтированы заключенные в герметизирующие оболочки заряды, представляющие собой шашки взрывчатого вещества. Перфоратор имеет кабельный наконечник, детонирующий шнур, электропривод и взрывной патрон.

Недостатки известных перфораторов взрывного типа заключаются в неизбежности нарушения цементного кольца вне интервала перфорации, что создает условия для возникновения межпластовых перетоков, например для преждевременного обводнения продукции нефтяных скважин. Для ликвидации этих перетоков необходимо проводить дорогостоящие работы по исправительному цементированию, т. е. необходим капительный ремонт скважин.

Нарушение цементного кольца вне интервала перфорации при использовании перфораторов взрывного типа происходит из-за того, что во время взрыва заряда взрывчатого вещества образуется ударная волна, которая распространяется в среде скважинной жидкости, воздействуя на обсадную колонну. Ударные волны, возникающие при взрыве заряда, распространяются вверх и вниз по стволу скважины на большие расстояния от места взрыва, вызывая в колонне мгновенно возникающие поперечные упругие деформации, остаточные поперечные деформации колонны и ее поперечные колебания. Это приводит к образованию в цементном кольце продольных трещин, которые и служат каналами для межпластовых перетоков.

Целью изобретения является предотвращение нарушений цементного кольца вне интервала перфорации.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено расположенными по обе стороны торцов перфоратора компенсаторами давлений, каждый из которых выполнен в виде герметичного корпуса с отверстиями, перекрытыми предохранительными элементами, причем внутренняя полость корпуса заполнена газом под давлением.

При этом компенсаторы давлений расположены над или под перфоратором. Предохранительные элементы могут быть выполнены или в виде разрушаемых мембран, или в виде подпружиненных клапанов.

На фиг. 1 дана схема размещения в скважине перфоратора с одним компенсатором давлений, расположенным над перфоратором; на фиг. 2 - компенсатор давлений, у которого в качестве предохранительных элементов в корпусе установлены разрушающиеся мембраны, продольный разрез; на фиг. 3 - то же, но в качестве предохранительных элементов в корпусе установлены подпружиненные клапаны, продольный разрез.

Устройство содержит компенсатор давлений, имеющий полый герметизированный корпус 1, в стенках которого выполнены отверстия 2. Указанные отверстия герметично перекрыты предохранительными элементами, которые могут быть выполнены, например, в виде разрушающихся мембран 3 (см. фиг. 2), или в виде подпружиненных клапанов 4 (см. фиг. 3). Внутреннее пространство 5 корпуса 1 заполнено газом, например воздухом, давление которого принимается меньшим давления столба скважинной жидкости и может быть равно, например, атмосферному.

Прочность разрушающихся мембран 3 и величина сжатия пружин клапанов 4 при установке в корпус 1 принимаются такими, чтобы обеспечить герметичное перекрытие отверстий 2 под давлением, несколько превышающим давление столба скважинной жидкости в интервале перфорации.

Корпус 1 может быть выполнен цельным или разъемным. На обоих его концах выполнена резьба 6 для подсоединения к корпусу 1 других деталей и приборов.

При установке компенсатора давлений над перфоратором 7 взрывного типа для передачи электрической энергии с поверхности на перфоратор внутри корпуса 1 устройства устанавливают электропровод 8, который при входе в корпус 1 и при выходе из него герметизируется.

Устройство работает следующим образом. Перед использованием устройства вначале определяют интервал перфорации зацементированной обсадной колонны скважины. Затем определяют, с какой стороны (снизу, сверху или и снизу и сверху) продуктивного пласта возможна в данной скважине реальная угроза обводнения.

В скважину, обсадная колонна 9 которой уже зацементирована, на каротажном кабеле 10 через навинченную кабельную головку 11 подвешивается корпус 1 устройства. К нижней части корпуса 1 устройства присоединена кабельная головка 12 с отрезком 13 каротажного кабеля, на котором через кабельную головку 14 подвешен перфоратор 7 с грузом 15. Перфоратор 7 устанавливают в скважине в интервале намечаемой перфорации - против индуктивного пласта I.

Затем с поверхности по каротажному кабелю 10 подают импульс электрического тока, в результате чего заряды взрывчатых веществ в перфораторе взрываются, а образующиеся при этом высокоскоростные металлические струи ограниченной длины, растягивающиеся в полете, пробивают отверстия в обсадной колонне и затрубном цементном камне.

Образующаяся во время взрыва зарядов взрывчатых веществ перфоратора ударная волна мгновенно распространяется в среде скважинной жидкости по стволу скважины. Достигая корпуса 1 устройства, ударная волна разрушает мембраны 3 или открывает клапаны 4, так как ее давление выше давления газа, которым заполнено внутреннее пространство корпуса. Устремившись через открывшиеся отверстия 2 внутрь корпуса 1, скважинная жидкость мгновенно теряет свое давление, т. е. ударная волна скважинной жидкости в результате заполнения внутреннего пространства корпуса 1 разрушается. В результате зацементированная обсадная колонна 9 скважины, находящаяся вне интервала перфорации, будет избавлена от отрицательных последствий ударной волны скважинной жидкости, возникающей во время перфорации в результате взрыва зарядов взрывчатых веществ перфораторов взрывного типа, т. е. цементное кольцо 16 не будет нарушено.

Использование устройства позволит исключить дорогостоящие работы по исправительному цементированию скважин. (56) Авторское свидетельство СССР N 258986, кл. E 21 B 43/06, 1968.

Авторское свидетельство СССР N 240623, кл. E 21 B 43/06, 1967.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРФОРАЦИИ ЗАЦЕМЕНТИРОВАННЫХ ОБСАДНЫХ КОЛОНН, включающее перфоратор взрывного типа, отличающееся тем, что, с целью предотвращения нарушений цементного кольца вне интервала перфорации, оно содержит расположенные над и под перфоратором компенсаторы давлений, каждый из которых выполнен в виде полого герметичного корпуса с отверстиями, перекрытыми предохранительными элементами, причем внутренняя полость корпуса заполнена газом под давлением. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что предохранительные элементы выполнены в виде разрушаемых мембран. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что предохранительные элементы выполнены в виде подпружиненных клапанов.