Фрезер забойный с увеличенным промывочным каналом для подготовки скважины к проведению операции гидроразрыва пласта

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для освоения скважин, и может использоваться в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах для подготовки скважины с хвостовиком диаметром 114 мм к проведению операции гидравлического разрыва пласта (далее - ГРП) с использованием компоновки фрезеров, состоящей из фреза забойного диаметром 92 мм.
На этапе освоения скважины для обеспечения притока проводится ГРП. Технология подготовки скважин с хвостовиком диаметром 114 мм к проведению операции ГРП состоит из трех спуско-подъемных операций: спуск долота диаметром 95,3 мм с турбобуром Д-75 для подбуривания цементного стакана (нормализация забоя), спуск скрепера для очистки стенок колонны в интервале установки пакера под ГРП, спуск-подъем пера-воронки для промывки забоя с целью удаления механических частиц, сформировавшихся после подбуривания, и очистки стенок. Далее спускается пакерно-якорное оборудование и проводится ГРП.
При этом существует ряд ограничений: по максимальному расходу промывочной жидкости (не более 5 л/с), по минимальному внутреннему диаметру гидроскрепера (12 мм). Указанные конструктивные особенности оборудования не обеспечивают качественную промывку скважины перед вторичным вскрытием пласта до замера коэффициента взвешенных частиц - ПДК не более (100 мг/л).
Известен фрез забойный, описанный в патенте RU №119386 МПК Е21В 29/00, опубликованный 20.08.2012. Указанный фрез включает в себя цилиндрический корпус, верхний конец которого выполнен с резьбой для присоединения к колонне бурильных труб, а на нижнем расположены лезвия, покрытые твердосплавным материалом, между лезвиями на нижнем торце выполнены промывочные отверстия, отличающиеся малыми диаметрами промывочных каналов.
Недостатками фреза являются:
- ограничения по расходу промывочной жидкости;
- отсутствие возможности обратной промывки;
- необходимость проведения дополнительной спуско-подъемной операции пера-воронки для промывки скважины.
В качестве ближайшего аналога выбран фрез забойный, описанный в патенте RU №111882 U1, опубликованный 27.12.2011. Указанный фрез забойный включает цилиндрический корпус с промывочными отверстиями на нижнем торце. Верхний конец цилиндрического корпуса оснащен резьбой для присоединения к колонне бурильных труб, а нижний армирован рядами твердосплавных резцов. В нижней части цилиндрического корпуса расположены лезвия, на которые напаены твердосплавные резцы, причем твердосплавные резцы выполнены в виде пластин ступенчатого типа. Между лезвиями расположен композиционный твердосплавный материал, выполненный из калиброванной карбидовольфрамовой крошки в связке с припоем. Кроме того, фрезер забойный снабжен стабилизаторами, расположенными в средней части цилиндрического корпуса. Кроме того, в нижней части цилиндрического корпуса между лезвиями расположены дополнительные промывочные отверстия.
Недостатками фреза являются:
- ограничения по расходу промывочной жидкости необходимой для выноса с забоя скважины механического шлама, что не обеспечивает подъем механических частиц с забоя скважины;
- отсутствие возможности обратной промывки;
- необходимость проведения дополнительной спуско-подъемной операции пера-воронки для выноса механического шлама с забоя.
Технической задачей настоящей полезной модели является сокращение количества спуско-подъемных операций, что, в свою очередь, позволит сократить время на освоение и ввод скважин в эксплуатацию.
Результат подготовки скважины к проведению ГРП за одну спуско-подъемную операцию достигается за счет того, что фрезер забойный включает в себя стальной корпус с тремя промывочными каналами, одно из которых увеличенного диаметра, в 3 раза по сравнению с диаметрами других промывочных отверстий, для обеспечения создания максимально возможного расхода промывочной жидкости (10-12 л/с) с целью обеспечения выноса с забоя механического шлама, образовывающегося вследствие разрушения лезвиями фрезера и возможности проведения обратной промывки без кольматации промывочных каналов механическим шламом крупной фракции. На нижнем торце корпуса приварены лопасти с напаянными пластинами из твердого сплава, между лопастями расположен композиционный твердосплавный материал, выполненный из калиброванной карбидовольфрамовой крошки в связке с припоем, верхний конец стального корпуса оснащен резьбой для присоединения к колонне бурильных труб.
Выбор увеличенного диаметра одного из отверстий обусловлен созданием проходного сечения максимально приближенному к проходному сечению в корпусе фрезера, а также к сокращению потерь на трение при выходе жидкости из промывочных отверстий фрезера, что позволит увеличить расход промывочной жидкости, тем самым создавая условия для создания турбулентного потока обеспечивающего вынос механического шлама. Суммарная площадь сечения применяемых фрезеров составляет 20% от общего проходного сечения бурильных труб. Выбор увеличенного отверстия позволяет повысить площадь проходного сечения до 60% от общего проходного сечения бурильных труб.
Преимуществом предлагаемой конструкции является то, что вместе с пластинами из твердосплавного материала на оборудование нанесен композиционный твердосплавный материал, выполненный из калиброванной карбидовольфрамовой крошки в связке с припоем. Такое выполнение позволяет проводить подбуривание цементного стакана, а увеличенный промывочный канал, расположенный ближе к краю торцевой части - удалять с забоя (за счет создания расхода промывочной жидкости более 10-12 л/с) различные по фракции частицы механического шлама, в том числе за счет обратной циркуляции промывочной жидкости, не допуская кольматации промывочных каналов.
Сущность полезной модели поясняется графическим изображением.
На Фиг. 1 изображен общий вид фрезера забойного.
Фрезер забойный состоит из цилиндрического корпуса 1 (фиг. 2) с промывочными отверстиями 2 на нижнем торце 3. Верхний конец 8 цилиндрического корпуса 1 имеет присоединительную резьбу 4 для присоединения к колонне бурильных труб. Нижний торец 3 цилиндрического корпуса 1 армирован рядами твердосплавных пластин 5, которые напаяны на лопасти 6, расположенные в нижней части цилиндрического корпуса 1. Между лопастями 6 расположен композиционный твердосплавный материал 7, выполненный из калиброванной карбидовольфрамовой крошки в связке с припоем. В нижней части цилиндрического корпуса 1 между лопастями 6 расположены промывочные отверстия 2, одно из которых увеличенного диаметра, в 3 раза по сравнению с диаметрами других промывочных отверстий.
Устройство работает следующим образом.
Фрезер забойный присоединяется с помощью присоединительной резьбы 4 к колонне бурильных труб и спускается в скважину. К фрезеру прикладывается осевая нагрузка и вращающий момент с одновременной подачей промывочной жидкости. Ряды твердосплавных пластин 5 начинают срезать слой цементного стакана, истирая его в более мелкие частицы (механический шлам), который удаляется с забоя циркуляцией промывочной жидкости, поступаемой через промывочные отверстия 2 на нижнем торце 3 цилиндрического корпуса 1. Кроме того, проходное сечение увеличенного промывочного канала 2, расположенного в нижней части цилиндрического корпуса 1, между лопастями 6, позволяет производить обратную промывку забоя скважины, предназначенную для выноса более крупных механических частиц и качественной очистки забоя.
Технико-экономическая или иная эффективность:
- снижение количества спуско-подъемных операций за счет проведения разбуривания и промывки скважины перед вторичным вскрытием пласта до замера коэффициента взвешенных частиц за одну операцию;
- сокращение продолжительности цикла освоения скважины.