УСТАНОВКА РАДИАЛЬНОГО ВСКРЫТИЯ ПЛАСТА

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 аналога «Система для сверлящей перфорации стенок обсаженных скважин» по патенту №2321728, МПК E21B 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 - повышения надежности и производительности системы, а также и эффективности вскрытия пласта, 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.
В качестве прототипа принято описание полезной модели Патент РФ N 109208, МПК E21B 43/11, опубл. 10.10.2011 Система для перфорации обсаженных скважин (далее система для перфорации), включающая насосно-компрессорные трубы, корпус, отклонитель (в описании прототипа - отклоняющее устройство), якорь, подвеску в виде каротажного кабеля, на котором установлены скважинные механизмы и аппаратура, которые выполняют функцию привода, содержащие геофизический блок (геофизический прибор), винтовой забойный двигатель, гибкий вал с режущим инструментом на конце. Система снабжена рычажно-пружинным механизмом стопорения, установленным перед геофизическим блоком, плунжером в концевой части винтового забойного двигателя, пружинным демпфером (амортизатором), направляющим устройством с каналом для гибкого вала и с наклонной нижней частью, подвижно соединенной с наклонной верхней частью прижимного устройства, выполненного в виде клинового механизма, 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, нижняя часть которого соединена с направляющим устройством, а прижимное устройство установлено на якоре, закрепленном в обсадной трубе.
Недостатком является то, что при отключении рычажно-пружинного механизма стопорения после запуска ВЗД возникает неконтролируемый промежуток времени. В этот промежуток времени под действием силы тяжести выемной части и давления промывочный жидкости, возникает результирующая сила на каротажный кабель, направленная в сторону потока промывочной жидкости (вниз по оси корпуса установки). В результате действующей силы на каротажный кабель возникает максимальное его удлинение, вследствие этого удлинения может возникнуть удар инструмента о стены обсадной колонны и вызвать поломку гибкого вала или инструмента. В результате процесс вскрытия пласта может остановиться или возникнуть аварийная ситуация. В итоге предложенная в прототипе система для перфорации не обеспечивает стабильной и постоянной работы (зависит от давления промывочной жидкости, а свою очередь давление промывочной жидкости зависит от глубины интервала вскрытия продуктивного пласта). Таким образом, система для перфорации по прототипу не обеспечивает стабильный режим сверления обсадной колонны, плавную подачу инструмента для вскрытия, а также полную управляемость во время всего процесса вскрытия продуктивного пласта. Это снижает надежность работы системы для перфорации.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении надежности и эффективности работы установки радиального вскрытия пласта. Технический результат - обеспечение стабильного (безаварийного) режима сверления обсадной колонны при обеспечении управляемости процесса вскрытия продуктивного пласта.
Технический результат достигается тем, что в установке радиального вскрытия продуктивного пласта обсаженных скважин, включающая насосно-компрессорные трубы, корпус, отклонитель, якорь, подвеску в виде каротажного кабеля, на подвеске установлен привод с гибким валом и инструментом, состоящий из геофизического прибора, винтового забойного двигателя, амортизатора, согласно полезной модели подвеска дополнительно снабжена гидротормозом, установленным перед геофизическим прибором и выполненным в виде гидроцилиндра с электроуправляемым клапаном, а корпус снабжен упором.
Снабжение подвески гидротормозом, установленным перед геофизическим прибором и выполненным в виде гидроцилиндра, а также снабжение гидротормоза электроуправляемым клапаном обеспечивает стабильный (безаварийный) режим сверления обсадной колонны при обеспечении управляемости процесса вскрытия продуктивного пласта. В процессе вскрытия пласт гидротормоз за счет посадки в упоре (упорной втулке) корпуса фиксирует положение привода в установке, а подача гибкого вала с инструментом осуществляется за счет выдвижения штока гидротормоза. Осевое перемещение штока гидротормоза осуществляется при включении электроуправляемого клапана и за счет давления промывочной жидкости (давление создается насосным агрегатом на устье скважины). Таким образом, процесс вскрытия продуктивного пласта становится контролируемым и управляемым, а, соответственно, стабильным (безаварийным). Управляемость процесса вскрытия обеспечивается плавной подачей инструмента к выходному отверстию установки, до касания стенки обсадной колонны, в результате чего происходит стабильный режим вскрытия обсадной колонны и продуктивного пласта.
Спуск привода установки в предлагаемой полезной модели аналогичен прототипу. В качестве выемной части используемся привод установки с гибким валом с закрепленным на конце инструментом. Подачу инструмента для вскрытия колонны, а далее продуктивного пласта выполняют механизмы и аппаратура привода установки. Привод устанавливается в канальной части корпуса установки как в прототипе. Посадка привода установки осуществляется в упор - упорное гнездо, (например, упорная втулка) корпуса установки в отличие от прототипа. После посадки привода в упоре корпуса установки процесс вскрытия пласта осуществляется без грузонесущей функции каротажного кабеля. Посадка в упор позволяет запустить винтовой забойный двигатель (ВЗД) не опасаясь возникновения удара инструмента о стенку обсадной колонны, т.к. движение привода ограничено упором корпуса установки. После запуска ВЗД возникает рабочее давление рабочей (промывочной) жидкости. Затем включается электроклапан гидротормоза, и осуществляется выдвижение штока гидротормоза, при необходимости можно выключить электроклапан, выдвижение штока, соответственно, прекращается. Таким образом, обеспечивается электроуправляемость процесса радиального вскрытия при стабильности режима сверления. В результате аварийная ситуация в предлагаемой полезной модели исключена по сравнению с прототипом.
Также в результате электроуправляемости инструмент плавно и равномерно подается во время всего процесса радиального вскрытия продуктивного пласта.
На фиг. 1 - изображена установка радиального вскрытия пласта, общий вид в разрезе, на фиг. 2 - гидротормоз в разрезе.
Установка радиального вскрытия пласта располагается в полости обсадных труб 1 скважины и состоит из насосно-компрессорных труб 2 (НКТ), устьевого оборудования 3, корпуса 4 с упором 5, отклонителем 6, установленных на якоре 7, подвески в виде каротажного кабеля 8, на котором подвешен привод установки с гибким валом 9, на конце которого закреплен инструмент 10. Привод установки с гибким валом 9, с закрепленным на конце инструментом 10, заключен во внутренней полости корпуса 4 и отклонителя 6. Внутренняя полость корпуса 4 и отклонителя 6 называется канальная часть 11. В отклонителе 6 располагается выходное отверстие 12 установки, через которое осуществляется вскрытие продуктивного пласта обсаженной скважины. Отклонитель 6, выполнен в виде клинового механизма, состоящего из верней и нижней части, подвижно-соединенных между собой. Верхняя часть отклонителя прижимается к внутренней стенке обсаженной скважины выходным отверстием 12 (прижатие происходит за счет перемещения верхней и нижней частей относительно друг друга). Нижняя часть отклонителя соединена с якорем 7. Якорь 7 центрируется в полости обсадной колонны и жестко фиксирует установку в скважине. Привод установки состоит из гидротормоза 13, предназначенный для передачи гибкому валу 9 с инструментом 10 управляемого осевого перемещения; геофизического прибора 14, предназначенного для контроля процесса вскрытия пласта; винтового забойною двигателя 15 (ВЗД), предназначенного для создания крутящего момента; амортизатора 16, предназначенного для гашения колебаний и поглощения ударов, действующих на привод установки, передачи осевого перемещения и крутящего момента гибкому валу 9 с инструментом 10. Гидротормоз 13 выполнен в виде гидроцилиндра, с электроуправляемым клапаном 17 (фиг. 2). После запуска ВЗД 15 и включении электроуправляемого клапана 17 гидротормоза 13, выдвигается шток 18 гидротормоза 13, передавая плавное и равномерное осевое перемещение через аппаратуру и механизмы привода установки к гибкому валу 9 с инструментом 10.
Технология вскрытия пласта осуществляется в такой последовательности:
1) Спуск на НКТ 2 корпуса 4 и отклонителя 6 установки.
2) Привязка установки на необходимую глубину (в интервале вскрытия пласта) обсаженной скважины и посадка установки на якорь 7, прижатие верхней части отклонителя 6 выходным отверстием 12 установки к стенке обсаженной скважины.
3) Спуск на каротажном грузонесущем кабеле 8 привода установки с гибким валом 9, закрепленным на конце инструментом 10, по трубам НКТ 2 в канальную часть 11 корпуса 4 и отклонителя 6 установки.
4) Привод установки устанавливается в канальной части корпуса 4. Посадка привода установки осуществляется в упор (упорная втулка) 5 корпуса 4.
5) Запуск привода установки (запуск ВЗД 15). Насосным агрегатом подается в скважину рабочая жидкость, проходящая через трубы НКТ 2 и поступающая в канальную часть 11 корпуса 4 установки. Далее рабочая жидкость, протекая по внутренним каналам и отверстиям в приводе установки через гидротормоз 13, далее через геофизический прибор 14, подводится к ВЗД 15. Протекающая по внутренним каналам ВЗД 15 рабочая жидкость раскручивает ротор ВЗД и создает крутящий момент (происходи т запуск привода установки), передающийся далее через амортизатор 16 к гибкому валу 10 с инструментом 9.
6) Передача управляемого осевого перемещения гибком) валу 10 с инструментом 9. Управляемое осевое перемещение создается гидротормозом 13. При включении электроуправляемого клапана 17, давление промывочной жидкости плавно и равномерно выдвигает шток 18 гидротормоза 13. Шток 18 передает осевое перемещение через геофизический прибор 14, ВЗД 15, амортизатор 16 гибкому валу 9 с инструментом 10. Гибкий вал с инструментом за счет вращательно-поступательного движения проходит по канальной части корпуса и отклонителя установки. Перемещение вала с инструментом происходит до касания стенки обсаженной скважины.
Этап вскрытия обсадной колонны, цементного кольца и продуктивного пласта. С момента касания инструментом стенки обсаженной скважины (путем повышения давления рабочей жидкости в НКТ создается осевая нагрузка на вал 9 и режущий инструмент 10) идет процесс сверления стенки обсаженной скважины, после идет вскрытие цементного кольца и продуктивного пласта. После окончания процесса вскрытия пласта производится подъем привода установки, подача промывочной жидкости прекращается.
Процесс вскрытия пласта осуществляется гидромеханическим способом. Геофизический прибор 13 контролирует технологические параметры процесса спуска привода установки по НКТ 2 и процесса вскрытия продуктивного пласта скважины (локатор муфт, силу нагрузки на инструмент, частоту вращения вала ВЗД, длину проходки инструмента, давление на входе ВЗД, давление столба жидкости в НКТ и др.). Особенностью привода, гибкого вала и инструмента установки следует отметить, что элементы механизма - гидротормоз, геофизический прибор, ВЗД, амортизатор, - выполнены полыми для возможности подачи промывочной жидкости на интервал вскрытия пласта для охлаждения головки инструмента и выноса шлама (частиц метала, цементного кольца и разрушенной породы) в затрубное пространство.
Для вскрытия следующего канала необходимо сиять установку с колонной НКТ 2 с якоря 7 и осуществить поворот, спуск или подъем на необходимый угол или глубину с последующей посадкой на якорь. Установка с колонной НКТ 2 поворачиваются по азимуту в соответствии с показаниями измерительного прибора 13, фиксируются отклонителем 6 и якорем 7 на новом участке вскрытия продуктивного пласта и вновь повторяются вышеописанные операции по вскрытию пласта.