УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПЕРФОРАЦИИ СКВАЖИН И СОПУТСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ

Предлагаемая полезная модель относится к области бурения и эксплуатации скважин и может быть использована при строительстве и ремонте скважин различного назначения, в том числе скважин, предназначенных для добычи нефти и газа.
Известны технологии и устройства для проведения вторичного вскрытия продуктивных пластов гидромеханической перфорацией: RU 2249678 С2, МПК 7 Е21В 43/112, 10.04.2005 г., RU 2371569 С1, МПК Е21В 43/112, 27.10.2009 г., RU 2365743 С1, МПК Е21В 43/112, 27.08.2009 г., RU 2490434 С2, МПК Е21В 43/112, 20.08.2013 г., RU 60132 U1, МПК Е21В 43/114, 10.01.2007 г., RU 2043486 С1, МПК Е21В 43/114, 10.09.1995 г., RU 2070959 С1, МПК Е21В 43/11, 27.12.1996 г.
Известны также комплексные устройства, позволяющие одновременно с перфорацией осуществлять некоторые дополнительные технологические операции, например, воздействие струйным насосом (RU 92466 U1, МПК Е21В 43/25, 20.03.2010 г., RU 102676 U1, МПК Е21В 43/25, 10.03.2011 г.).
Применение комплексных устройств позволяет добиться значительной экономии времени за счет сокращения количества спуско-подъемных операций, необходимых для проведения скважинных работ. Благодаря комплексным технологиям проведения скважинных работ сразу несколько видов технологических операций в скважине могут быть осуществлены за один спуско-подъем колонны насосно-компрессорных труб (НКТ).
В известных компоновках, включающих перфоратор, дополнительные технологические операции производятся над перфоратором, а оборудование для их осуществления размещается на колонне НКТ выше перфоратора.
Вместе с тем существуют случаи, когда экономически оправдано осуществление совместно с перфорацией за один спуско-подъем НКТ технологических операций, требующих подачи рабочей жидкости под перфоратор (ниже перфоратора).
Например, для подготовки скважины к перфорации или к последующим технологическим операциям, осуществляемым после перфорации, бывает необходимо произвести ряд работ, например промывку забоя от загрязнений (нормализацию забоя) с помощью «пера», очистку ствола скважины с помощью скрепера или другого инструмента аналогичного назначения, например, в целях последующей посадки пакера, проверку проходимости скважины с помощью шаблона (шаблонирование скважины).
Скрепер (скребок) может быть использован для механического удаления с внутренней поверхности обсадной колонны глины или цементного слоя, застрявших пуль, перфорационных заусениц, ржавчины, парафина и других веществ. «Перо» (заостренная промывочная трубка) применяется для очистки (промывки) ствола и/или забоя эксплуатационной колонны. Шаблон (пустотелый модуль заданной формы) применяется для проверки проходимости эксплуатационной колонны, а также для ее очистки (промывки). В некоторых случаях вышеуказанные устройства могут применяться совместно для достижения наилучшего результата по нормализации забоя, так, например, эффективной является комбинация скрепер - шаблон - перо.
Технологии скреперования скважин и промывки забоя с помощью пера известны в открытом применении, а также, например, из патентов RU 2459925 С1, МПК Е21В 21/00, 27.08.2012 г., US 8826986, МПК Е21В 37/02, 09.09.2014 г. Технологии шаблонирования скважины известны также в открытом применении и, например, из патента RU 2274720 С2, МПК Е21В 7/08, Е21В 43/00, 20.04.2006 г.
Применение скрепера может осуществляться с подачей рабочей жидкости в низ НКТ и далее в затрубное пространство для выноса из скважины через затруб нежелательных загрязнений, устраняемых скрепером. Применение шаблона также производится с подачей рабочей жидкости в низ НКТ и далее в затрубное пространство для выноса из скважины через затруб нежелательных загрязнений. Использование пера, традиционно располагающегося в самом низу НКТ, сопряжено с подачей на него промывочной жидкости, которая также через затруб выносит вымываемые пером засорения.
Таким образом, вышеперечисленные операции (шаблонирование скважины, очистка стенок эксплуатационной колонны с помощью скрепера, промывка забоя с помощью пера), проводимые непосредственно перед перфорацией или после перфорации, в тех или иных целях требуют подачи рабочей жидкости в нижнюю часть НКТ.
Задачей настоящей полезной модели является создание эффективного комплексного устройства (компоновки), позволяющего сократить количество спуско-подъемных операций, связанных с перфорацией и с сопутствующими перфорации технологическими операциями, и предпочтительно производить предшествующие перфорации работы, перфорацию, а также работы в скважине после перфорации за одну спуско-подъемную операцию.
Попытка частично решить указанную задачу прослеживается в заявке RU 2002102905 А, МПК Е21В 43/25, 10.10.2003 г., содержащееся в ней техническое решение в случае его надлежащего раскрытия могло бы быть принято за прототип. Согласно опубликованной информации в данной заявке предложен «способ обработки призабойной зоны пласта, включающий спуск перфоратора на колонне труб до интервала перфорации, создание давления в этих трубах, нарезание щели путем перемещения перфоратора и намыв каверны через перфорационную щель с последующим возвратом перфоратора в транспортное положение, отличающийся тем, что последующую обработку призабойной зоны пласта ведут рабочим агентом без подъема перфоратора, установив на нем срезной циркуляционный клапан с вырезанными в нем дополнительными промывочными окнами». Вместе с тем, из указанной формулировки не ясно, что понимается под «последующей обработкой», проводится ли эта обработка с помощью какого-либо технологического оборудования, направлена ли она на очистку или восстановление проходимости скважины, или же она представляет собой просто широко известную операцию по намыву каверн в призабойной зоне пласта (ПЗП) или обработку пласта едкими составами (кислотная обработка).
Иных близких аналогов предлагаемому комплексному устройству в уровне техники обнаружено не было, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемой полезной модели условию патентоспособности «новизна».
Достигаемый предложенной полезной моделью технический результат заключается в значительном сокращении времени на проведение полного комплекса работ, связанных с перфорацией скважин, и сопутствующих работ (шаблонирования скважины, очистки стенок эксплуатационной колонны с помощью скрепера, промывки забоя с помощью пера), а именно проведение комплекса работ за одну спуско-подъемную операцию. Применение устройства по полезной модели в зависимости от технологии его использования позволяет исключить из производственного цикла одну или две спуско-подъемные операции. Для скважин месторождений Западной Сибири, например, экономия времени при этом составит около 1-2 суток.
Указанный технический результат достигается за счет применения комплексной компоновки, включающей гидромеханический перфоратор, содержащий распределительный узел для управления потоком рабочей жидкости, и инструмент или комбинацию технологического оборудования для проведения необходимых работ в скважине (очистка ствола скважины, проверка проходимости скважины, промывка забоя) (далее - технологическое оборудование).
Применяемое технологическое оборудование подбирается в зависимости от состояния конкретной скважины, и в зависимости от этого могут применяться различные альтернативные сборки состава компоновки.
Компоновка для проведения в скважине перфорации и сопутствующих технологических операций согласно полезной модели включает смонтированные на колонне НКТ гидромеханический перфоратор и по крайней мере один из следующих инструментов: скрепер, и/или шаблон, и/или перо, при этом перфоратор содержит распределительный узел для управления потоком рабочей жидкости, обеспечивающий возможность регулируемой подачи жидкости на перфоратор либо под перфоратор на расположенный под перфоратором инструмент и/или в затрубное пространство.
Конструкция распределительного узла перфоратора может включать гидроканалы, выполненные в корпусе перфоратора, и втулки с седлами под шар, установленные последовательно в верхней части корпуса перфоратора вдоль его оси с возможностью перемещения и открытия и/или перекрытия указанных гидроканалов.
Как уже указывалось, технологическое оборудование в состав предлагаемой компоновки подбирается в зависимости от состояния конкретной скважины и предпочтительно должно представлять собой оптимальную для конкретных скважинных условий комбинацию инструментов.
На фигуре 1 представлено предлагаемое устройство в одной из возможных реализаций.
Компоновка для проведения в скважине перфорации и сопутствующих технологических операций включает гидромеханический перфоратор 1 и расположенный под перфоратором 1 шаблон 2 для проверки проходимости скважины, при этом перфоратор 1 содержит распределительный узел 3 для управления потоком рабочей жидкости, обеспечивающий возможность регулируемой подачи жидкости под перфоратор 1 в затрубное пространство через шаблон 2 либо на перфоратор 1. Распределительный узел 3 включает гидроканалы 4, выполненные в корпусе 5 перфоратора 1, и втулки 6 с седлами 7 под шар, установленные последовательно в верхней части корпуса 5 перфоратора 1 вдоль его оси, с возможностью перемещения и открытия и/или перекрытия указанных гидроканалов 4.
Устройство работает следующим образом.
В скважину на колонне НКТ спускают компоновку, включающую гидромеханический перфоратор 1, содержащий распределительный узел 3 для управления потоком рабочей жидкости, и инструмент 2, расположенный, как правило, под перфоратором (скрепер может быть также расположен над перфоратором).
Осуществляют подачу рабочей жидкости через распределительный узел 3 перфоратора 1 под перфоратор 1, например, если компоновка оснащена шаблоном 2 (фиг. 1), производят шаблонирование (проверку проходимости) скважины с подачей рабочей жидкости через шаблон 2 в низ НКТ и далее в затрубное пространство для выноса из скважины через затруб нежелательных загрязнений. Далее путем сбрасывания шара перемещают вниз втулку 6 распределительного узла 3, открывая канал 4 подвода рабочей жидкости в перфоратор, подают рабочую жидкость через распределительный узел в перфоратор 1, проводят перфорацию согласно применяемой технологии, далее путем сбрасывания второго шара перемещают вниз вторую втулку 6 распределительного узла 3, открывая канал 4 подвода рабочей жидкости под перфоратор 1, подают рабочую жидкость через распределительный узел 3 перфоратора 1 повторно под перфоратор 1 в затрубное пространство через шаблон 2 и проводят повторную проверку проходимости скважины после перфорации.
Работа устройства во всех реализациях осуществляется аналогичным образом, с разницей лишь в составе используемого технологического оборудования (скрепер, шаблон, перо) и в применении соответствующих выбранному оборудованию технологических операций перед перфорацией или после нее. При этом аналогичным образом с помощью распределительного узла 3 перфоратора 1 рабочая жидкость подается первоначально под перфоратор на технологическое оборудование (перо) или в затрубное пространство для проведения прямой промывки скважины, затем на перфоратор для осуществления перфорации, после чего вновь под перфоратор на технологическое оборудование или в затрубное пространство для проведения прямой промывки скважины.
Возможны варианты применения устройства, когда по технологическим причинам часть операций (по направлению и подаче рабочей жидкости на технологическое оборудование (или в затруб) и по применению соответствующего технологического оборудования до или после перфорации) исключаются.
По окончании всего запланированного комплекса работ компоновку поднимают на поверхность.