СИСТЕМА ДЛЯ ПЕРФОРАЦИИ ОБСАЖЕННЫХ СКВАЖИН

Полезная модель относится к средствам добычи жидких или газообразных текучих сред из буровых скважин и может применяться при проведении на скважине глубокопроникающей перфорации первичного или повторного вскрытия продуктивных пластов.
В качестве прототипа принято описание изобретения «Система для сверлящей перфорации стенок обсаженных скважин» по патенту №2321728, МПК Е21В 43/11, опубликованного 10.04.2006. Упомянутая система для сверлящей перфорации стенок обсаженных скважин состоит из НКТ с нагнетательным патрубком, использующихся в качестве корпуса устройства. В корпусе устройства на каротажном кабеле через сальник подвешена скважинная аппаратура, состоящая из блока подачи, комплекса технической оснастки, включающий измерительный глубинный прибор, гидравлический двигатель, компенсатор нагрузки на сверлящий инструмент, гибкий вал для крепления головки сверлящего инструмента, прижимное устройство.
Блок подачи приводит в действие тормозное устройство якорного типа с электрическим приводом, работающем на постоянном токе, которое фиксирует скважинную аппаратуру в НКТ. Перемещение сверлящего инструмента на гибком вале к поверхности стенки скважины осуществляется блоком подачи посредством выдвижного телескопического устройства с электроприводом. Нагрузки на сверлящий инструмент и гибкий вал снижаются механическим пружинным компенсатором.
Причина, препятствующая получению в известном техническом решении технического результата, который обеспечивается полезной моделью, заключается в использовании в качестве корпуса для подвешенных механизмов и арматуры насосно-компрессорных труб, которые создают достаточно большие зазоры между их внутренней поверхностью и системой, предопределяя возможность больших колебаний в процессе эксплуатации, а значит и больших динамических нагрузок. Следующая причина, препятствующая получению указанного технического результата, состоит в оснащении блока подачи приводом, что увеличивает энергозатраты в процессе эксплуатации. Совмещение в одном механизме функций направления гибкого вала и прижима не обеспечивают плотного соприкосновения механизма с внутренней поверхностью обсадной трубы, а это приводит к менее точному позиционированию и возможности отклонения режущего инструмента от заданного направления. Отсутствие устройства, регулирующего поток промывочной жидкости, не способствует стабилизации работы винтового забойного двигателя.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении эффективности перфорации обсаженной скважины и дальнейшего бурения.
Технический результат, обеспечивающий решение указанной задачи, заключается в исключении энергозатрат на подачу режущего инструмента, снижении динамических нагрузок на систему, обеспечение более точного позиционирования режущего инструмента, снижение возможности отклонения его от заданного направления перфорации и дальнейшего бурения, повышении стабильности работы винтового забойного двигателя.
Достигается технический результат тем, что в системе для перфорации обсаженных скважин, включающей насосно-компрессорные трубы, подвеску в виде каротажного кабеля, на котором установлены скважинные механизмы и аппаратура, содержащие геофизический блок, винтовой забойный двигатель, гибкий вал с режущим инструментом на конце, прижимное устройство, согласно полезной модели система оснащена рычажно-пружинным механизмом стопорения, установленным перед геофизическим блоком, винтовой забойный двигатель в концевой части снабжен плунжером, система снабжена также пружинным демпфером, направляющим устройством с каналом для гибкого вала и с наклонной концевой частью, подвижно соединенной с наклонной верхней частью прижимного устройства, выполненного в виде клинового механизма, якорем, при этом упомянутые выше механизмы и аппаратура в зоне от рычажно-пружинного механизма стопорения до направляющего устройства помещены в корпус из прецизионных трубчатых элементов, установленный на конце насосно-компрессорных труб, а прижимное устройство установлено на якоре, закрепленном в обсадной трубе.
При этом исключение энергозатрат на подачу режущего инструмента обеспечивается тем, что подача осуществляется усилием сжатой пружины пружинного демпфера, которое создается весом выемной части и столба промывочной жидкости системы при отключенном рычажно-пружинном механизме стопорения и исключает необходимость в приводе подачи режущего инструмента.
Снижение динамических нагрузок на систему, возникающих как от запуска, остановки винтового забойного двигателя, так и от процесса перфорации, бурения, обеспечивается пружинами пружинного демпфера и рычажно-пружинного механизма стопорения, а также корпусом из прецизионно-трубчатых элементов. При этом пружины снижают вертикальную составляющую динамических нагрузок, а корпус -горизонтальную, за счет уменьшения зазоров между внутренней поверхностью корпуса и механизмов, и как следствия - уменьшения амплитуды колебаний и далее динамических нагрузок.
Совокупность направляющего устройства с каналом для гибкого вала и наклонной концевой частью, подвижно соединенной с наклонной верхней частью прижимного устройства, выполненного в виде клинового механизма, установленного на якоре, за счет клинового усилия наклонных частей направляющего и прижимного устройства обеспечивает более плотное прижатие режущего инструмента к внутренней поверхности обсадной трубы, чем увеличивает точность позиционирования и снижает возможность отклонения режущего инструмента от заданного направления перфорации и дальнейшего бурения.
Наличие плунжера в нижней части винтового забойного двигателя, запирающего промывочную жидкость и вынуждающего ее поток целиком проходить через его камеры, обеспечивает повышение стабильности его работы.
Новые признаки заявленного технического решения заключаются в наличии рычажно-пружинного механизма стопорения, установленного перед геофизическим блоком, плунжера в концевой части винтового забойного двигателя, пружинного демпфера, направляющего устройства с каналом для гибкого вала и наклонной концевой частью, подвижно соединенной с наклонной верхней частью прижимного устройства, выполненного в виде клинового механизма. Новые признаки заключаются также и в том, что упомянутые выше механизмы и аппаратура в зоне от рычажно-пружинного механизма стопорения до направляющего устройства помещены в корпус из прецизионных трубчатых элементов, установленный на конце насосно-компрессорных труб, прижимное устройство установлено на якоре, закрепленном в обсадной трубе.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором в разрезе показана система для перфорации обсаженных скважин (на 2-х листах).
Система для перфорации обсаженных скважин расположена в полости обсадных труб 1 и состоит из насосно-компрессорных труб 2, устьевого оборудования 3, подвески в виде каротажного кабеля 4, на котором подвешены скважинные механизмы и аппаратура. Скважинные механизмы и аппаратура заключены в корпус 5, составленный из трубчатых прецизионных элементов и охватывающий систему в зоне от рычажно-пружинного механизма 6 стопорения до направляющего устройства 7. Скважинные механизмы и аппаратура включают рычажно-пружинный механизм 6 стопорения, геофизический блок 8, винтовой забойный двигатель 9 с плунжером 10 в нижней его части, пружинный демпфер 11, удлинитель 12, вставку 13, установленное на нижнем конце корпуса 5 направляющее устройство 7 с каналом для гибкого вала 14, оснащенного на конце режущим инструментом. Направляющее устройство 7 имеет наклонную нижнюю часть, подвижно соединенную с наклонной верхней частью прижимного устройства 15, установленного на якоре 16. Корпус 5, направляющее устройство 7, прижимное устройство 15 и якорь 16 относятся к канальной части системы для перфорации обсаженных скважин, а все выше расположенные механизмы - к выемной части.
Система для перфорации обсаженных скважин работает следующим образом. В обсаженную скважину опускают насосно-компрессорные трубы 2 с установленным на их конце корпусом 5, направляющее устройство 7, прижимное устройство 15, якорь 16, который закрепляют в зоне перфорации в обсадной трубе 1. Затем на каротажном кабеле 2 опускают в корпус 5, составленный из трубчатых прецизионных элементов рычажно-пружинный механизм 6 стопорения, геофизический блок 8, винтовой забойный двигатель 9 с плунжером 10 в нижней его части, пружинный демпфер 11, удлинитель 12, вставку 13. Через нагнетательный патрубок 17 промывочную жидкость подают в систему и запускают винтовой забойный двигатель 9. Пусковой бросок крутящего момента винтового забойного двигателя 9 снижает рычажно-пружинный механизм 6 стопорения. Винтовой забойный двигатель 9 приводит во вращение гибкий вал 14 с режущим инструментом. При этом плунжер 10 блокирует подачу потока промывочной жидкости в зазоре между корпусом 5 и корпусом винтового забойного двигателя 9 и выходом из него, заставляя весь поток пройти через камеры винтового забойного двигателя, обеспечивая его стабильную работу.
Прижимное устройство 15, контактируя наклонной верхней частью с аналогичной поверхностью направляющего устройства 7, обеспечивает его беззазорное прижатие к внутренней поверхности обсадной трубы 1. Плавная подача гибкого вала 14 с режущим инструментом осуществляется пружинным демпфером 11 за счет сжатия его пружины от веса выемной части и промывочной жидкости при отключенном рычажно-пружинном механизме 6 стопорения. Привязку и контроль параметров работы системы осуществляют с помощью геофизического блока 8.