СКВАЖИННОЕ УСТРОЙСТВО ПЕРФОРАЦИОННОГО ВСКРЫТИЯ ПЛАСТОВ

Скважинное устройство перфорационного вскрытия пластов Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к скважинным устройствам перфорационного вскрытия пластов. Наиболее успешно настоящая полезная модель может применяться для перфорационного вскрытия глубокозалегающих нефтегазовых пластов.
Для обеспечения устойчивых оптимальных дебитов нефти и газа за счет поддержания фильтрационных параметров пласта, близких к естественным, применяются различного вида устройства перфорационного вскрытия пластов. В частности известны стреляющие кумулятивные перфораторы для вскрытия нефтегазоносных пластов и иных пластов горных пород (смотри Ю.А. Пешалов Бурение нефтяных и газовых скважин. Москва, Недра, 1980, с.300, рис.121). Кумулятивный перфоратор состоит из кабельной головки и соединенных с ней головки перфоратора, корпуса и наконечника. Внутри них размещена картонная обойма, в которой на протяжении корпуса перфоратора установлены направленные в разные стороны кумулятивные заряды, имеющие выемки со стороны, где необходимо сделать отверстие. Кумулятивные заряды связаны между собой детонирующим шнуром, соединенным со взрывным патроном, размещенным в наконечнике перфоратора. В корпусе перфоратора напротив выемок кумулятивных зарядов выполнены отверстия, в которых размещены резиновые герметизирующие уплотнения. При срабатывании взрывного патрона происходит подрыв кумулятивных зарядов. При взрыве зарядов фокусированные струи газа пробивают обсадные трубы, цементное
М.Кл.б Е 21 В 43/00
кольцо и внедряются в пласт, образуя необходимое количество перфорационных отверстий.
Кумулятивные перфораторы имеют большую пробивную способность. Однако, при их применении возможна деформация обсадной колонны и образование значительных по протяженности трещин в цементном камне, а так же нарушение сцепления каня с колонной. Кроме того при их применении возможна кольматация пласта, так как струя газов захватывает жидкость и под большим давлением внедряет ее в породу пласта.
В настоящее время наиболее распространенными устройствами перфорационного вскрытия пластов являются устройства гидропескоструйного типа, которые лишены указанных выше недостатков кумулятивных перфораторов. Наиболее эффективным из них является гидропескоструйное перфорационное устройство, создающее вертикальные щели для создания связи между стволом скважины и пластом в прискважииной зоне, которое является ближайшим аналогом заявляемого изобретения (смотри Методические указания по щелевой разгрузке прискважинной зоны. Всесоюзный научно-исследовательский институт горной механики и маркшейдерского дела, ВНИМИ, Ленинград, 1987, с. 20-21, рис.10).
Устройство состоит из цилиндрического корпуса, в котором расположены гидравлический двигатель,пружинный возвратный механизм, а так же связанный с ними выдвижной шток, и пескоструйного перфоратора форсуночного типа, закрепленного на конце штока, выступающего за пределы цилиндрического корпуса. При работе устройства перфоратор перемещается прямолинейно вдоль скважины. В результате подачи водопесчаной абразивной смеси под высоким давлением через форсунки перфоратора на стенках прискваженной зоны прорезаются прямолинейные вертикальные щели, суммарная площадь
- 2 которых, однако, недостаточно высока для обеспечения высокоэффективного вскрытия пластов в призабойной зоне скважины.
В основу настоящей полезной модели была положена задача разработать скважинное устройство перфорационного вскрытия пластов, которое было бы выполнено таким образом, чтобы при работе устройства достигалось увеличение площади щелей перфорационного вскрытия пластов в призабойной зоне, благодаря чему обеспечивается увеличение качества вскрытия пластов.
Поставленная задача решается тем, что в скважинном устройстве перфорационного вскрытия пластов, состоящем из цилиндрического корпуса, в котором расположены гидравлический двигатель, пружинный возвратный механизм, а так же связанный с ними выдвижной шток, и пескоструйного перфоратора форсуночного типа, жестко закрепленного на нижнем конце штока, выступающем из цилиндрического корпуса, новым является то , что устройство дополнительно содержит механизм поворота перфоратора, выполненный в виде направляющей втулки, неподвижно закрепленной в нижней части цилиндрического корпуса, в стенках которой выполнены спиральные пазы, являющиеся направляющими для шипов, соединенных своими нижними концами с фигурной втулкой, которая своей внутренней поверхностью жестко закреплена на щтоке перфоратора , а верхней частью своей наружной поверхности связана через упорный подшипник и соединительную втулку со штоком гидравлического двигателя.
Благодаря такому решению на стенках скважины выполняются перфорационные щели, расположенные по спиральным линиям. Суммарная площадь таких щелей значительно превышает площадь щелей, выполняемых по вертикальным линиям в ближайшем аналоге, благодаря чему и обеспечивается увеличение качества связи между стволом скважины и пластом.
- 3 Новым является так же то, что в стенках направляющей втулкн выполнено два спиральных паза, расположенных диаметрально противоположно .
Благодаря такому решению перфорационные щели, расположены по диаметрально противоположным спиральным линиям, что является наиболее простым решением, обеспечивающим исключение перекоса и заклинивания перемещающихся по направляющим пазам шипов фигурной втулки, закрепленной на штоке перфоратора.
Сущность заявляемой полезной модели более подробно разъясняется нижеследующим подробным примером, подтверждающим возможность ее осуществления, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 схематично изображает заявляемое скважинное устройство перфорационного вскрытия пластов, продольное сечение;
фиг.2 представляет механизм поворота перфоратора, продольное сечение;
фиг.3 представляет развертку направляющей втулки с пазами.
Заявляемое скважинное устройство рассматривается на примере наиболее простого и надежного в работе варианта устройства с двумя диаметрально противоположно расположенными спиральными пазами в направляющей втулке. Скважинное устройство перфорационного вскрытия пластов {фиг.1) состоит из цилиндрического корпуса 1, в котором расположен гидравлический двигатель 2, возвратный механизм 3, механизм 4 поворота штока перфоратора и выдвижной пескоструйный форсуночный перфоратор 5. Цилиндрический корпус 1 представляет из себя составную толстостенную трубу. Гидравлический двигатель 2 представляет из себя типовой гидравлический двигатель осевого перемещения, а возвратный механизм 3 выполнен на основе спиральной пружины сжатия. Механизм 4 поворота штока 6
- 4 перфоратора 5 (фиг.2) содержит фигурную втулку 7, жестко закрепленную своей внутренней поверхностью на конце штока 6. В указанной втулке 7 выполнено два диаметрально противоположных ступенчатых цилиндрических гнезда 8, в которых установлены на резьбе шипы 9, входящие в пазы 10 направляющей втулки 11, неподвижно закрепленной в нижней части цилиндрического корпуса 1. Пазы 10 направляющей втулки 11 расположены диаметрально противоположно и выполнены в ее стенке по спиральной линии. Развертка направляющей втулки 11 представлена на фиг.З. На верхнем конце фигурной втулки 7 (фиг.2) установлен упорный подшипник 12 и соединительная втулка 13, связывающая таким образом выдвижной шток 6 перфоратора 5 со штоком 14 гидравлического двигателя 2.
Устройство работает следующим образом. Гидравлический двигатель 2 под действием давления водопесчаной рабочей смеси выдвигает шток 14. Осевое перемещение штока 14 через втулку 13, упорный подшипник 12 и фигурную втулку 7 передается штоку 6, на конце которого закреплен перфоратор 5 с форсунками. Шток 6, а следовательно и перфоратор 5, выдвигаясь в осевом направлении, поворачивается, так как шипы 9, жестко закрепленные на втулке 7, скользят по спиральным пазам 10 направляющей втулки 11. При таком перемещении перфоратора 5 на стенках призабойной зоны скважины прорезаются щели по спиральным линиям. Очевидно, что площадь таких щелей значительно превышает площадь прямолинейных щелей вертикального расположения, прорезаемых при помощи устройства - прототипа. Щели, выполненные по спиральным линиям, уменьшают эффективное напряжение в призабойной зоне скважины, что позволяет повысить коллекторские свойства призабойной зоны скважины и обеспечить устойчивый дебит по нефти и газу.
- 5 мой полезной модели для каждого специалиста в данной области совершенно очевидна возможность решения поставленной задачи. При этом так же очевидно, что при реализации полезной модели в ней могут быть сделаны незначительные изменения, например, в количестве направляющих пазов, которые однако не будут выходить за пределы объема полезной модели, сформулированного в нижеприводимой формуле полезной модели.
Заявляемое скважинное устройство перфорационного вскрытия пластов просто по конструкции и высокотехнологично в реализации. При его промышленном применении за счет разгрузки призабойной зоны обеспечивается не только сохранение коллекторских свойств в стенке скважины, но и их увеличение.
- 6 Скважинное