УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВТОРИЧНОГО ВСКРЫТИЯ ПЛАСТА

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам, применяемым при вторичном вскрытии продуктивных пластов бурением свыше глубины проникновения фильтрата буровых, тампонажных и других загрязняющих пласт технологических жидкостей.
Позволяет увеличить надежность устройства и глубину проникновения в пласт. Существующие устройства применяемые при вторичном вскрытии продуктивных пластов сверлением позволяют проникать в пласт на глубину до 1000 мм, что бывает недостаточно для эффективного вскрытия пласта. Предлагаемая полезная модель устройства для вторичного вскрытия пласта позволяет проникать в пласт на глубину до 2000 мм. Известно устройство для вторичного вскрытия продуктивного пласта сверлением, (аналог) (1), патент РФ №2232873, дата подачи заявки 23.01.2003, опубликовано 20.07.2004. Устройство включает трубчатый корпус с размещенным в нем узлом бурения для вращения и подачи бура к стенке скважины, бур, узел промывки бура, механизмы фиксации корпуса к стенке ствола скважины, кассету с буром и буровыми втулками для его наращивания и подвеску корпуса в виде каротажного кабеля. Бур выполнен в виде полого стержня с фрезой на конце. Узел бурения снабжен эластичной диафрагмой с центральным отверстием. Его диаметр меньше диаметра буровой втулки, синхронно вращающейся при работе с буром, проходящим через ее отверстие. Механизмы фиксации корпуса установлены над и под узлом бурения в максимально возможной близости к нему и расположены относительно него симметрично. Бур и буровые втулки поджаты снизу пружиной. Кассета встроена в нижней части устройства и частично размещена в узле бурения с возможностью обеспечения соосности осей бура и шпинделя узла бурения. Фреза бура выполнена в виде эллипса в сечении. Недостатками являются низкая надежность, малая глубина проникновения в пласт.
Известно устройство для вторичного вскрытия продуктивного пласта сверлением, (аналог) (2), патент РФ №98045 U1, дата подачи заявки 11.06.2010, опубликовано 27.09.2010, включающее корпус с размещенным в нем узлом бурения, бур, выполненный в виде полого стержня, со сверлом на конце, механизмы фиксации корпуса к стенке ствола скважины, кассету с размещенными в ней и поджатыми пружиной патрубками для наращивания бура, шпиндель с выступами на торце, взаимодействующими с пазами на торцах патрубков для осуществления вращения и подачи бура, кондукторную втулку, обеспечивающую соосность оси патрубка, наращивающего бур, с осью бура и шпинделя, а также подвеску корпуса в виде каротажного кабеля, при этом в узле бурения выполнен отсек, в котором размещены кондукторная втулка, часть кассеты с патрубками для наращивания бура, конец шпинделя, взаимодействующий с буром, и конец бура, причем отсек посредством канала соединен с насосом и вместе с кондукторной втулкой, шпинделем, буром и кассетой герметически изолирован от остальных узлов устройства. Недостатками являются низкая надежность, малая глубина проникновения в пласт. Известно устройство для вскрытия продуктивного пласта сверлением, (прототип) (3), патент RU №171303 U1 Е21В, дата подачи заявки 23.01.2017, опубликовано 29.05.2017. Устройство включает корпус с размещенным в нем узлом бурения, бур, выполненный в виде полого стержня со сверлом на конце, механизмы фиксации корпуса к стенке ствола скважины, кассету с размещенными в ней и поджатыми пружиной патрубками для наращивания бура, шпиндель с выступами на торце, взаимодействующими с пазами на торцах патрубков для осуществления вращения и подачи бура, кондукторную втулку, обеспечивающую соосность оси патрубка, наращивающего бур, с осью бура и шпинделя, подвеску корпуса в виде каротажного кабеля, установленные на конце шпинделя с возможностью свободного вращения и перемещения по нему кольцо, а также упоры, ограничивающие крайние положения кольца на шпинделе при его движении в обе стороны. В узле бурения выполнен отсек, в котором размещены кондукторная втулка, часть кассеты с патрубками для наращивания бура, конец шпинделя, взаимодействующий с буром, и конец бура, причем отсек посредством канала соединен с насосом и вместе с кондукторной втулкой, шпинделем, буром и кассетой герметически изолирован от остальных узлов устройства. Недостатками являются малая глубина проникновения в пласт, а также то, что шпиндель выполнен сборным, что приводит к срезанию фиксирующих винтов и отказу в работе устройства. При возвратно-поступательном движении шпинделя в процессе смены буровой втулки происходит срезание выступов в местах зацепления из-за недостаточной глубины захода выступов хвостовика шпинделя в пазы буровой втулки, что снижает надежность работы устройства. Технической задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является увеличение надежности устройства и глубины проникновения в пласт. Цель предлагаемой полезной модели достигается тем, что устройство, спускаемое в скважину на геофизическом кабеле, включает корпус с размещенным в нем узлом бурения для вращения и подачи фрезы к стенке обсадной колонны, фрезу, узел промывки фрезы и канала, механизм фиксации корпуса к стенке обсадной колонны, кассету с буровыми втулками для наращивания колонны буровых втулок. При этом шток подачи буровых втулок укорочен на 20 диаметров буровых втулок, при диаметре втулки 14 мм, а длина кассеты увеличена на 500 мм, что позволяет разместить в ней 80 втулок и проникать в пласт на глубину до 2000 мм.
Технический результат, достигаемый предлагаемой полезной моделью, решается устройством для вторичного вскрытия пласта, спускаемым в скважину на геофизическом кабеле, включающим корпус с размещенным в нем узлом бурения, фрезу, выполненную в виде втулки с заточенной пластиной из твердого сплава на конце, механизм фиксации корпуса к стенке обсадной колонны, кассету с размещенными в ней и поджатыми пружиной и штоком буровыми втулками для наращивания колонны буровых втулок, шпиндель для осуществления вращения и подачи колонны буровых втулок, кондукторную втулку, обеспечивающую соосность оси буровой втулки, наращивающей колонну буровых втулок, с осью колонны буровых втулок и шпинделя, при этом в узле бурения выполнен отсек, в котором размещены кондукторная втулка, часть кассеты с буровыми втулками для наращивания колонны буровых втулок, конец шпинделя, взаимодействующий с колонной буровых втулок, и конец колонны буровых втулок, отсек посредством канала соединен с насосом и вместе с кондукторной втулкой, шпинделем, буром и кассетой герметично изолирован от остальных узлов устройства. Согласно изобретению шток подачи буровых втулок укорочен на 20 диаметров буровых втулок, при диаметре втулки 14 мм, а длина кассеты увеличена на 500 мм, что позволяет разместить в ней 80 втулок и проникать в пласт на глубину до 2000 мм. Шпиндель выполнен цельным, что исключает срезание фиксирующих винтов насадки шпинделя при вращении и увеличивает надежность работы устройства. Соединение шпинделя с буровой втулкой выполнено в виде подпружиненного хвостовика с выступами для зацепления с буровой втулкой, что обеспечивает плавное соединение и исключает срезание выступов на торцах хвостовика и пазов буровых втулок. Предлагаемая полезная модель устройства для вторичного вскрытия пласта позволяет увеличить надежность устройства и глубину проникновения в пласт.
Новым является то, что шток подачи буровых втулок укорочен на 20 диаметров буровых втулок, при диаметре втулки 14 мм, а длина кассеты увеличена на 500 мм, что позволяет разместить в ней 80 втулок и проникать в пласт на глубину до 2000 мм. Шпиндель выполнен цельным, что исключает срезание фиксирующих винтов насадки шпинделя при вращении и увеличивает надежность работы устройства. Соединение шпинделя с буровой втулкой выполнено в виде подпружиненного хвостовика с выступами для зацепления с буровой втулкой, что обеспечивает плавное соединение и исключает срезание выступов на торцах хвостовика и пазов буровых втулок.
На чертеже изображено устройство, спущенное на геофизическом кабеле в зону продуктивного пласта. Устройство содержит спускаемый в ствол скважины 1 на каротажном кабеле 2 корпус 3, в котором размещены взаимосвязанные механическими, гидравлическими и электрическими системами узел бурения 4, включающий колонну буровых втулок 5, выполненный в виде наращиваемого буровыми втулками 6 полого стержня с фрезой 7 на конце, соосный с колонной буровых втулок 5 шпиндель 8 с элементами передачи вращения и подачи колонны буровых втулок 5, выполненными, в виде подпружиненного пружиной 10 хвостовика 9 с выступами для зацепления, взаимодействующих с пазами буровых втулок 6, кондукторную втулку 11 для совмещения осей шпинделя 8 и колонны буровых втулок 5 с осью буровой втулки 6 при наращивании с колонной буровых втулок. Буровые втулки 6 соединяются между собой и фрезой 7 в процессе наращивания при помощи резьбы. Буровые втулки 6 размещены в кассете 12, смонтированной в кассетнике 13 и поджаты пружиной 14 и штоком 15. Кассета 12 расположена ниже узла бурения 4 и частично в нем. Рабочий конец шпинделя 8, часть кассеты 12 и кондукторная втулка 11 с очередной буровой втулкой 6 для наращивания с колонной буровых втулок 5, а также часть колонны буровых втулок 5, размещены в выполненном в узле бурения 4 отсеке 16 и герметично изолированы от остальных узлов устройства. Узел промывки состоит из насоса 17, соединенного каналом 18 с отсеком 16, размещенным в узле бурения 4. Фиксацию корпуса 3 в стволе скважины 1 осуществляет механизм фиксации 19. Привод механизмов устройства осуществляется электродвигателем 20, питание которого производится по геофизическому кабелю 2.
Работу с устройством для вторичного вскрытия пласта производят следующим образом. Устройство спускается в ствол скважины 1 на необходимую глубину. После пуска электродвигателя 20 с наземного пульта управления (на чертеже не показано) устройство фиксируется механизмом фиксации 19. Одновременно начинают работать насос 17 для подачи промывочной жидкости в отсек 16 и узел бурения 4. Шпиндель 8, перемещаясь возвратно-поступательно при рабочем ходе в сторону стенки обсадной колонны скважины, входит в зацепление с фрезой 7, которая бурит вначале стенку обсадной колонны скважины 1, а затем углубляется в пласт. При обратном (холостом) ходе шпинделя 8 в наконечнике кассеты 12 освобождается пространство для очередной буровой втулки 6, которая подается туда под действием пружины 14. Далее шпиндель 8 при помощи подпружиненного хвостовика входит в плавное зацепление с торцом буровой втулки 6 и ввинчивает ее в фрезу 7. Затем фреза 7 и буровая втулка 6 продолжают углубляться в пласт на рабочую длину одной буровой втулки 6. Процесс наращивания колонны буровых втулок 5 повторяется и продолжается до тех пор, пока в кассете 12 не останется ни одной буровой втулки 6. Промывочная жидкость в отсеке 16 находится под давлением. При холостом ходе шпинделя 8 промывочная жидкость нагнетается в полость колонны буровых втулок 5 непосредственно из отсека 16, а при рабочем - через соединение между торцами выступов шпинделя 8 и пазов буровой втулки 6. Избыточное давление в отсеке не позволяет шламу проникать в его внутреннюю зону. После того как в кассете 12 не останется ни одной буровой втулки 6, включается реверс электродвигателя 20, корпус 3 расфиксируется и извлекается из скважины 1 для перезарядки. Колонна буровых втулок 5 остается в скважине и служит каналом для прохождения пластовой жидкости.
Предлагаемое устройство для вторичного вскрытия пласта реализовано в ООО "Вторичное вскрытие пласта" республики Татарстан. Данное устройство позволяет увеличить надежность работы и глубину проникновения в пласт. Технологический и технический результаты при использовании предлагаемой полезной модели достигаются за счет увеличения надежности устройства и глубины проникновения в пласт. Экономический эффект от использования изобретения может достигаться за счет увеличения наработки на отказ, ускорения монтажа, сокращения времени проведения работ, что позволяет значительно экономить материальные и трудовые ресурсы.
Литература:
1. Патент РФ №2232873, дата подачи заявки 23.01.2003, опубликовано 20.07.2004.
2. Патент РФ №98045 U1, дата подачи заявки 11.06.2010, опубликовано 27.09.2010.
3. Патент RU №171303 U1 Е21В, дата подачи заявки 23.01.2017, опубликовано 29.05.2017.