Струеформирующая насадка

Устройство относится к горному делу, в частности к оборудованию для обработки скважин методами абразивной нерфорации и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности в перфораторах для вскрытия продуктивных пластов в скважинах с открытым забоем, в обсаженных эксплуатационными колоннами и для расширения ствола скважин при создании подземных хранилиш; в соляных отложениях. Наибольшее применение найдет при вскрытии пластов большой мощности, работах в горизонтальных скважинах и проведении перфорации в газовой среде.
Известна конструкция насадки по патенту № 2078912, используемая в гидропескоструйном перфораторе, однако, существующая конструкция позволяет за один цикл качественно вскрыть не более 1 - 1,5 м продуктивной мощности пласта. Вскрытие большей мощности требует перемещения перфоратора в скважине по вертикали, а увеличение количества насадок ограничивается производительностью наземных насосных агрегатов и гидравлическими потерями при прокачке абразивной среды по насосно-компрессорным трубам. Исходя из практики это количество не превышает 4-5 штук при диаметре выходного сечения 4,5 мм и 7-8 штук при диаметре 3,5 мм, при оптимальной подаче абразивной среды 16-18 л/с. Это обусловлено еще и тем, что, для эффективности процесса резки, скорость абразивной среды на выходе из насадок должна быть не менее 190-210 м/с.
вскрытия плотных не трещиноватых песчаников при диаметре насадок 4,5 ммнеобходимая плотность вскрытия - 4 отверстия на метр. Для вскрытия трещиноватых пластов с применением насадок диаметром 6-8 мм необходимая плотность вскрытия 7-8 отверстий на метр и т.д. Методические рекомендации по применению гидропескоструйного вскрытия пластов в глубоких скважинах Саратов, НВНИИГГ, 1970 г..
Ограниченное число насадок в перфораторе приводит к большим промысловым затратам на проведение перфорации, возникновению аварийных ситуаций при перемещении перфоратора по вертикали (аварийный выброс, фонтан), особенно при вскрытии пластов большой MoilqnocTH.
Вскрытие пластов в газовой среде практически не представляется возможным из-за необходимости герметизации устья фонтанной арматурой, особенно при высоком пластовом давлении, что не позволяет перемещать перфоратор по вертикали в стволе скважины.
Цилиндрическая форма выходного сечения насадки при инверсии формирует струю, которая недостаточно эффективно воздействует на твердую поверхность колонны и породы пласта, вскрытие пласта имеет довольно продолжительное время и небольщую площадь фильтрации (плЬщадь различной породы), недостаточна глубина вскрытия пласта.
Технической задачей предполагаемой полезной модели является улучшение технических характеристик сопла при расширении технологических возможностей струеформз ющей насадки.
Поставленная техническая задача решается за счет того, что в струеформующей насадке, содержащей корпус и твердосплавное сопло, рабочее отверстие сопла с внутренней стороны заканчивается раструбом седловидной формы, а сечение выходного рабочего отверстия сопла выполнено крестообразным, при этом рабочее отверстие сопла с внутренней и внешней сторон снабжено технологическими пробками.
состоящими из жестких оснований, вынолненных, например, из конструкционной стали и верхних частей, вынолненных из эластичного материала, например, из масло-термостойкой резины, запрессованных в корпус насадки, а жесткое основание внутренней технологической пробки повторяет форму седловидного раструба рабочего отверстия сопла. Сущность предполагаемой полезной модели заключается в том, что выполнение сечения выходного рабочего отверстия сопла крестообразным позволяет при инверсии струи, вращающейся вокруг своей оси принимать сверлообразнзпю форму с переменной площадью по сечению потока, а такое сечение абразивной струи эффективнее воздействует на твердую поверхность колонны и породы пласта, снижая в 2-2,5 раза время их вскрытия. При одинаковых с цилиндрической условных площадях сечения имеет в 1,75-2,0 раза и более большую площадь фильтрации (площадь paзhичнoй породы). Глубина вскрытия породы пласта увеличивается в 1,21,75 раза.
Наличие технологических пробок обеспечивает:
-консервацию насадки (насадок) до необходимого момента в сложных баротермохимических условиях существующих на забоях скважин;
-герметичность перфоратора и соответственно возможность вскрытия нижней части интервала через насадки известной конструкции, установленных ниже насадок предлагаемой конструкции;
-увеличение мощности вскрываемых интервалов в 5-10 раз и более (в зависимости от внутренних диаметров скважины и перфоратора) перед используемыми известными конструкциями без вертикального перемещения перфоратора совместно с насосно-компрессорными трубами (ЫКТ), что резко, в 2-3 раза сокращает затраты на проведение работ;
депрессии), что позволяет сохранить естественную фильтрационноемкостную характеристику (ФЕС) призабойной зоны пласта. На фиг 1 изображена предлагаемая насадка в разрезе в корпусе перфоратора.
На фиг 2 - вид сбоку по стрелке А.
Струеформирующая насадка содержит корпус 1, твердосплавное сопло 2 с рабочим отверстием 3, заканчивающимся с внутренней стороны расгрубом 4 седловидной формы, сечение выходного рабочего отверстия 3 сопла 2 выполнено крестообразным. Рабочее отверстие сопла 2 с внутренней и внешней сторон снабжено технологическими пробками 6 и 7 соответственно, состоящими из жестких оснований 8 и 9, выполненных, например, из конструкционной стали и верхних частей 10, 11, запрессованных в корпус насадки, выполненных из эластичного материала, например, маслотермостойкой резины, при этом жесткое основание внутренней технологической пробки повторяет форму седловидного раструба рабочего отверстия сопла 2.
Наличие оснований 8 и 9 технологических пробок 6 и 7, выполненных из жесткого материала, например, конструкционной стали позволяет выдерживать перепады давления в зависимости от глубины спуска струеформующей насадки в скважину до 70 МНа (при глубине 7000 м), а наличие верхних частей 10, 11 технологических пробок 6 и 7, выполненных из эластичного материала, например из маслотермостойкой резины, позволяет обеспечить герметичность внутренней полости сопла 2 струеформирующей насадки.
Седловидная форма раструба 4 рабочего отверстия 3 с внутренней стороны дает возможность в процессе среза технологической пробки не повредить раструб 4 твердосплавного сопла 2.
спускается в скважину на НКТ и устанавливается напротив интервала подлежащего абразивной обработке.
При спуске в скважину на внешнюю 7 и внутреннюю 6 технологические пробки действует гидростатическое давление столба промывной жидкости или иного флюида (нефти, конденсата, газа) находящегося в стволе. При этом давление в полой части твердосплавного сопла 2 остается практически постоянным, близким к атмосферному (без учета термического расширения среды).
Перепад давления, который в зависимости от глубины спуска струеформующей насадки в скважину может достигать 70 МПа (при глубине 7000 м), обеспечивает достаточное прижимное усилие на технологические пробки 6 и 7, необходимое при проведении работ.
После установки перфоратора в заданном интервале, по известной технологии, через известные существующие насадки, расположенные ниже насадок предлагаемой конструкции, производят абразивную перфорацию колонны и пласта в нижней части заданного интервала. По окончании перфорации через известные существующие (типовые) насадки в НКТ сбрасывают шаровой клапан 13 и поднимают давление до 5,0-10,0 МПа, достаточное для срезки стопорных винтов скользящей муфты 14, при 3Tok давление за колонной ПКТ остается равным гидростатическому.
После разрушения стопорных винтов скользящая муфта 14 двигается вниз и срезает внутреннюю пробку 6 струеформирующей насадки, основание 8 которой выступает за внутреннюю образующую корпуса 12 перфоратора, открывая при этом доступ флюиду или абразивной смеси во внутреннюю полость твердосплавного сопла 2. При этом металлическое основание 8 вместе с верхней частью 10 внутренней пробки 6 падает в нижнюю часть перфоратора, а после окончания работ извлекается на
Под действием перепада давлепия, образующегося между трубным и затрубным пространством, наружная пробка 7 отрывается от насадки и падает на забой скважины, где и остается не мешая ее работе. Усилие, действующее на наружную пробку 7 при перепадах давления 5-15 МПа достигает 100- 300 кг,, что вполне достаточно для ее отрыва.
После освобождения насадки от пробок 6 и 7 и посадки скользящей муфты 13с шаровым клапаном 14 в стопорное седло, расположенное ниже насадок, по известной технологии производят абразивную перфорацию через насадки предлагаемой конструкции вышележащей части интервала. Предлагаемая конструкция струеформирующей насадки имеет целый ряд преимуществ перед известными.
Расширяются технологические возможности насадки и улучшаются технические характеристики сопла:
Ьбеспечивается мощность вскрытия пласта в 5-10 раз больше за одну спуско- подъемную операцию, чем при использовании известных конструкций;
Сокращается в 2-2.5 раза время вскрытия колонны и породы. Увеличивается глубина проработки пласта в 1,2- 1.75 раза и 1.75- 2 раза площаль фильтрации;
Ускоряется процесс проведения работ и сокращаются затраты, связанные с дополнительными глушениями скважин и спускоподъемными операциями;
Обеспечивается возможность проведения перфорации пластов большей мощности на облегченных растворах и в газовой среде (на депрессии), что позволяет сохранить ФЕС призабойной зоны пласта и увеличить в 1,5- 3.0 раза продуктивность скважины по сравнению с прототипом.
Экономический эффект от использования предлагаемой конструкции в перфораторах, в зависимости от глубины скважины, мощности
вскрываемого интервала и геолого- промысловой ситуации составит от 500 до 1500 тыс. рублей на 1 скв/обработку