УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПЕРФОРАЦИОННЫХ КАНАЛОВ В СКВАЖИНЕ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к области вторичного вскрытия пласта созданием перфорационных каналов в скважине.
Известно устройство для создания перфорационных каналов в обсадной колонне скважины по патенту на полезную модель RU 68587. Устройство содержит трубчатый корпус с размещенным на нем гидроцилиндром с хвостовиком и подпружиненным поршнем, выполненные с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно трубного корпуса. Поршень подпружинен вверх относительно гидроцилиндра и трубного корпуса, а снизу оснащен клиновым толкателем, взаимодействующим с резцедержателями с перфорационными резцами, которые размещены на конце хвостовика с возможностью радиального возвратно-продольного перемещения под действием клинового толкателя. Резцедержатель с резцом имеют гидромониторные каналы, сообщающиеся с переточными каналами клинового толкателя. Выше гидроцилиндра могут быть закреплены один или несколько дополнительных гидроцилиндров с дополнительными поршнями, которые соединены с поршнем и установлены так, что между трубным корпусом и дополнительными поршнями расположена кольцевая полость, сообщенная с надпоршневой полостью всех цилиндров. Трубный корпус разобщен глухой перегородкой, верхняя полость которого сообщена с кольцевой полостью, а нижняя - переточными отверстиями с подпоршневой полостью гидроцилиндра. Нижняя полость трубного корпуса выполнена также с возможностью взаимодействия с кольцевой полостью при перемещении подпружиненного поршня вниз.
Недостатками устройства являются невысокий гидромониторный эффект, создаваемый при формировании каналов в призабойной зоне пласта, ввиду конструктивных особенностей, не позволяющих обеспечить герметичность соединения переточных каналов клина и резцедержателя, что приводит к значительным потерям объема поступающего в гидромониторы рабочей жидкости и ее давления. Следует учесть, что даже при незначительном изменении внутреннего диаметра обсадной колонны, «теряется» соосность каналов клина и резцедержателя, что тоже отрицательно сказывается на герметичности гидросистемы и, соответственно, на гидромониторном эффекте. Все вышеуказанное крайне отрицательно сказывается на энергии струи, которой будет недостаточно для размыва каверн и, как следствие, на эффективности обработки пласта. Кроме того, устройство имеет достаточно сложную конструкцию.
Большей эффективностью при простоте конструкции обладает устройство по патенту на полезную модель RU 115407, МПК E21B 43/114, оп. 01.12.2011 г., которое имеет корпус, образованный клином и стенками, как минимум, двух размещенных друг за другом гидроцилиндров с соединенными между собой и закрепленными на опоре шток-поршнями, один из которых подпружинен. По меньшей мере, два резца с гидромониторами и резцедержателями размещены в пазах опоры и клина с возможностью радиального возвратно-поступательного перемещения. Шток-поршени имеют осевой канал, сообщенный переточными каналами с подпоршневыми полостями гидроцилиндров, а трубками и каналами резцедержателей - с гидромониторами резцов.
Недостатком прототипа является невысокая надежность гидравлической системы устройства, т.к. в установленных друг за другом гидроцилиндрах соединения шток-поршней между собой и опорой работают на разрыв, создавая напряжение в штоке. Поэтому для того, чтобы исключить разрыв соединений, стенки штоков необходимо изготавливать достаточно толстыми, увеличивая при этом их наружный диаметр, что в свою очередь уменьшит эффективную рабочую площадь поршней. Другим недостатком конструкции является ненадежность механизма возврата в исходное транспортное положение рабочих органов. Пружина работает с максимальным усилием лишь в момент ее полного сжатия, когда для выхода рабочих органов из обсадной колонны после перфорации используется колонна НКТ, а в момент, когда необходимо довести рабочие органы в исходное транспортное положение, чтобы они не скребли по внутренней стенке обсадной колонны при перемещении устройства вглубь скважины, пружина в прототипе малоэффективна. Также конструктивные особенности прототипа не исключают преждевременного выдвижения рабочих органов при спуске устройства в скважину, когда опора, расположенная в его нижней части, упрется в какое-нибудь препятствие, что может привести к застреванию устройства в скважине.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение надежности устройства и эффективности его работы.
Технический результат заключается в повышении производительности и надежности устройства с гарантированным возвратом рабочих органов в исходное положение при переходе с одного интервала перфорации на другой.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для создания перфорационных каналов в скважине, устанавливаемом на колонне насосно-компрессорных труб, включающем корпус, гидроцилиндр и, по меньшей мере, один рабочий орган с гидромониторным каналом, размещенным с возможностью радиального возвратно-поступательного перемещения в пазах клина и опоры, согласно полезной модели, клин установлен над поршнем гидроцилиндра, на котором закреплена опора рабочего органа, подпоршневая полость гидроцилиндра сообщена посредством трубок с гидромониторным каналом рабочего органа и надклиновой полостью подачи рабочей жидкости. Устройство снабжено гидроцилиндром возврата рабочего органа в исходное положение, шток которого закреплен на поршне несущего опору гидроцилиндра с образованием в подпоршневой полости гидроцилиндра возврата герметичной камеры.
Размещение гидроцилиндра под вершиной клина позволяет увеличить эффективную рабочую площадь поршня, заменить гибкие трубки прямыми и исключить преждевременное выдвижение рабочего органа при спуске устройства в скважину, т.к. опора размещена в жестком корпусе. Для увеличения площади вскрытия интервала перемещением устройства вглубь скважины необходим гарантированный возврат рабочих органов в исходное положение, который достигается за счет перепада давлений в системе, т.к. в герметичной камере дополнительного цилиндра находится воздух под атмосферным давлением.
Один рабочий орган используется в устройствах для перфорации скважин малого диаметра. Количество рабочих органов определяется требуемым числом перфорационных каналов в скважине за один цикл или габаритом наружного диаметра устройства.
Заявляемая полезная модель поясняется на примере выполнения устройства с двумя гидроцилиндрами, двумя рабочими органами и сопровождающими чертежами, на которых представлены:
Фиг.1 - общий вид устройства с частичным осевым разрезом;
Фиг.2 - вид сбоку устройства с частичным осевым разрезом.
Устройство содержит трубный корпус 1, образованный гидроцилиндром 2, 3 и муфтой 4 для присоединения к колонне насосно-компрессорных труб с фильтром 5, отделяющим загрязненное трубное пространство НКТ от внутренней (надклиновой) полости 6 устройства. В корпусе 1 установлен и жестко закреплен клин 7, в пазах 8 которого размещены два противоположно направленных рабочих органа 9, установленных в пазах 10 опоры 11 для радиального возвратно-поступательного перемещения. Опора 11 установлена на штоке поршня 12 гидроцилиндра 2, имеющем подпоршневую полость 13. В каждом рабочем органе 9 выполнен гидромониторный канал 14, соединенный трубками 15 с подпоршневой полостью 13 гидроцилиндра 2, которая сообщена трубками 16 с надклиновой полостью 6 подачи рабочей жидкости в устройство, сообщающейся с трубным пространством колонны НКТ при установке на нее устройства. С поршнем 12 гидроцилиндра 2 соединен шток поршня 17 гидроцилиндра 3, в подпоршневой полости которого образована герметичная камера 18 с воздухом под атмосферным давлением.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Устройство соединяют с колонной НКТ муфтой 4 и спускают в скважину к интервалу перфорации. В НКТ подают под давлением рабочую жидкость, которая, проходя через фильтр 5, без окалин и других крупных механических примесей поступает в полость 6, а затем по трубкам 16 - в подпоршневую полость 13, воздействует на поршень 12 и соединенный с ним поршень 17, которые перемещаются вверх, создавая разряжение в камере 18. Поршни 12, 17 поднимают опору 11, а рабочие органы 9, скользя по пазам 8 клина 7 и радиальным пазам 10 опоры 11, упираются в стенки обсадной колонны 19 скважины. Поршни 12 и 17 с опорой 11 фиксируются относительно обсадной колонны, а корпус 1 устройства перемещается вниз. При этом жестко установленный в корпусе 1 клин 7, раздвигает своими рабочими плоскостями в радиальном направлении от оси устройства рабочие органы 9, режущие части которых производят перфорацию стенок обсадной колонны 19. Одновременно рабочая жидкость, проходя по трубкам 15 и гидромониторным каналам 14 рабочих органов 9, под высоким давлением выходит в призабойную зону пласта и размывает своими струями цементный камень и прилегающую горную породу, образуя каверны.
После формирования каналов в скважине, давление рабочей жидкости сбрасывают до атмосферного. За счет перепада давлений в системе, в силу того, что в герметичной камере 18 находится разряженный воздух под атмосферным давлением, поршень 17 стремится в исходное положение, увлекая за собой поршень 12 с опорой 11. Рабочие органы 9, скользя по пазам 8 и 10 с основания клина 7 к его вершине, возвращаются в исходное транспортное положение.
Затем устройство перемещают на расчетное расстояние к поверхности или вглубь скважины и повторяют цикл перфорации обсадной колонны 19 с одновременной гидромониторной обработкой ПЗП необходимое количество раз. После формирования всех каналов в скважине прекращают подачу рабочей жидкости, давление сбрасывают до атмосферного и устройство извлекают из скважины.