Устройство для вторичного вскрытия продуктивного пласта сверлением

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам, применяемым при вторичном вскрытии продуктивных пластов сверлением до глубины проникновения фильтрата буровых, тампонажных и других загрязняющих пласт технологических жидкостей.
Уровень техники
Перфорацию скважин, т.е. сверление отверстий в обсадной колонне, цементном кольце и стенках скважины в заранее заданном интервале глубины, осуществляют для притока из продуктивного пласта в скважину нефти. Наиболее широко применяются ударно-взрывные методы перфорирования: пулевая и кумулятивная перфорации. Однако при таких методах вскрытия существует угроза разрушения обсадной колонны и цементного камня, кроме того, глубина перфорируемых отверстий невелика. Это обусловило необходимость развития более щадящих безударных методов вскрытия, таких как сплошное (или щелевое) вскрытие и точечная перфорация: гидропескоструйная и механическая посредством сверления.
Устройство для вторичного вскрытия продуктивного пласта сверлением позволяет:
Создание горизонтальных каналов диаметром 20 мм и длиной более 1.5 м.
Формирование протяженного канала осуществляется без разрушения эксплуатационных колонн и цементного камня в затрубном пространстве.
Вскрытие многоколонной конструкции скважины, т.е. вторичное вскрытие пласта через эксплуатационную и техническую колонны.
Вскрытие пластов мощностью от 0.5 м и более.
Создание канала строго под 90 градусов относительно оси скважины.
Контроль прямым и косвенным (графическим) методом глубины пробуренного канала. Процесс бурения графически выводится на монитор компьютера.
Использование нефти и нефтесодержащей эмульсии, как промывочную жидкость при сверлении пласта, исключая возможность кольматации канала, уменьшая этим срок выхода скважины на режим.
Вскрытие пласта на репрессии, равновесии и депрессии.
Установление связи между нефтяным пластом и обсадной колонной в новых скважинах, вышедших из бурения и в старых скважинах, находящихся в эксплуатации.
Площадь фильтрации одного канала равна площади фильтрации 1500 каналам, создаваемых с помощью кумулятивных перфораторов типа ПК-103, ПК-105.
Создание протяженных каналов позволяет включить в работу ранее незадействованные участки пласта, получить положительную динамику по гидропроводности, пьезопроводности и скин-фактору, что ведет к увеличению пластового давления, дебита скважины, коэффициента продуктивности и уменьшению обводненности.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где
на фиг.1 - общий вид устройства с частичным разрезом;
на фиг.2 - изображен вид А на фиг.1 с ленточной кассетой 7 и звездочками 4;
на фиг.3 - изображен выносной элемент Б с фиг.2 ленточной кассеты 7 с буровыми втулками 6;
на фиг.4 - изображено сечение В-В с фиг.3 ленточной кассеты с втулками 6.
Устройство содержит спускаемый в ствол скважины  на геофизическом кабеле корпус, в котором размещены электродвигатель 1, узел фиксации 2, промывочный насос и узел бурения 3, шпиндель 5, ленточная кассета 7, буровые втулки 6, две звездочки 4. Кассета расположена ниже узла бурения 3 и частично в нем. Рабочий конец шпинделя 5, часть кассеты 7 и кондукторная втулка с очередной буровой втулкой 6 для перемещения фрезы, а также часть бура, размещены в выполненном в узле бурения 3 и герметически изолированы от остальных узлов устройства.
Устройство работает следующим образом.
Устройство, опущенное в ствол скважины на каротажном кабеле на необходимую глубину, после пуска электродвигателя 1 с наземного пульта управления (на чертежах не показан) фиксируется механизмами фиксации 2. Одновременно начинают работать насос для подачи промывочной жидкости и узел бурения 3. Шпиндель 5, перемещаясь поступательно, входит в зацепление с фрезой, которая просверливает вначале обсадную колонну скважины, а затем углубляется в пласт. При обратном ходе шпинделя 5 с помощью рычага храпового механизма происходит поворот ленточной кассеты на один шаг и подается следующая буровая втулка. Далее шпиндель 5 при помощи подпружиненного хвостовика входит в плавное зацепление с торцом буровой втулки 6 и ввинчивает ее во фрезу. Затем фреза и буровая втулка 6 продолжают углубляться в пласт на рабочую длину одной буровой втулки. Процесс наращивания колонны буровых втулок 6 повторяется и продолжается до тех пор, пока в ленточной кассете 7 не останется ни одной буровой втулки 6. Промывочная жидкость в отсеке находится под давлением. При холостом ходе шпинделя 5 промывочная жидкость нагнетается в полость колонны буровых втулок 6 непосредственно из отсека, а при рабочем - через соединение между торцами выступов шпинделя 5 и пазов буровой втулки 6. Избыточное давление в отсеке не позволяет шламу проникать в его внутреннюю зону. После того как в кассете 7 не останется ни одной буровой втулки 6, колебания нагрузки при рабочем и холостом ходе шпинделя влияют на характеристики тока, питающего электродвигатель 1 и регистрируются приборами, находящимися на поверхности земли. После того, как в кассете 7 не останется ни одной буровой втулки, включается реверс электродвигателя 1, устройство расфиксируется и извлекается из скважины для перезарядки. Колонна буровых втулок остается в скважине и служит каналом для прохождения пластовой жидкости.
Наиболее близкими к предлагаемой полезной модели являются устройства для вскрытия продуктивных пластов сверлением (Патент РФ №98045 U1 опубликовано 27.09.2010г.), включающие корпус, внутри которого размещены узлы вращения и подачи бура, подвеску корпуса в виде каротажного кабеля, бур, выполненный в виде полого стержня с фрезой (сверлом) на конце, механизм прижатия корпуса к стенке скважины, кассету с размещенными в ней буровыми втулками, поджатые пружиной, для наращивания бура, и узел промывки для подачи промывочной жидкости в зону разрушения породы буром.
Недостатками известных устройств является низкая надежность в работе.
Значительное механическое давление на шпиндель со стороны столба буровых втулок, поджатых пружиной кассеты, что приводило к быстрому износу и поломке шпинделя и перекашиванию и заклиниванию буровых втулок в кассете.
Технический результат - повышение надежности устройства.
Устройство для вскрытия продуктивного пласта сверлением, включающее корпус с размещенным в нем узлом бурения, бур, выполненный в виде полого стержня с фрезой на конце, узел промывки бура, механизмы фиксации корпуса к стенке ствола скважины,   кассету с размещенными в ней буровыми втулками для наращивания бура, шпиндель с выступами на торце, взаимодействующими с пазами на торцах втулок для осуществления вращения и подачи бура, кондуктор, обеспечивающий соосность оси втулки, наращивающей бур, с осью бура и шпинделя, а также подвески корпуса в виде каротажного кабеля, отличающееся тем, что содержит храповый механизм для подачи буровых втулок, а кассета подачи буровых втулок выполнена в виде ленты и содержит гнезда для вставки буровых втулок, которые дополнительно центрируют ось буровых втулок относительно оси шпинделя.
Заявляемое решение - ленточный кондуктор, позволяет повысить надежность работы устройства.
Источники информации:
1. Патент Российской Федерации №2232873, дата подачи заявки 23.01.2003г., опубликовано 20.07.2004г.
2. Патент Российской Федерации №98045 U1, дата подачи заявки 11.06.2010г., опубликовано 27.09.2010г.