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 спускоподъемных операций, необходимых для проведения скважинных работ. Благодаря комплексным технологиям проведения скважинных работ сразу несколько видов технологических операций в скважине могут быть осуществлены за один спускоподъем 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 спускоподъем НКТ технологических операций, требующих подачи рабочей жидкости под перфоратор (ниже перфоратора).
Например, перед проведением перфорации, как правило, производится подготовка ствола скважины в целях безаварийного прохождения технологического оборудования (перфоратора) к интервалу перфорации.
В соответствии с правилами ведения ремонтных работ в скважинах (РД 153-39-023-97, издан: Федеральный горный и промышленный надзор России 22.05.1997, утвержден: Минтопэнерго России 18.08.1997 г.) проведение подготовительных работ для всех видов обработки призабойной зоны (ОПЗ) пласта обязательно и включает в своем составе обеспечение необходимым оборудованием и инструментом, а также подготовку ствола скважины, забоя и фильтра к обработке (пункт 4.9.1.1.6. указанных правил).
Подготовительные работы в зависимости от состояния скважины могут включать: проработку (фрезерование) ствола скважины с помощью райбера (фрезера), проверку проходимости скважины с помощью шаблона (шаблонирование скважины). Технологии шаблонирования и фрезерования ствола скважины известны в открытом применении, а также, например, из патентов RU 2386783 С2, МПК Е21В 27/00, дата публикации 20.04.2010 г., RU 2274720 С2, МПК Е21В 7/08, Е21В 7/08, 20.04.2006 г.
Для подготовки скважины к последующим технологическим операциям, осуществляемым после перфорации, также бывает необходимо произвести ряд работ, например, устранение с помощью райбера (фрезера) технологических повреждений и засорений, возникающих при перфорации (заусеницы, стружка, остатки изоляционных материалов и т.п.), шаблонирование скважины после перфорации.
Райбер (тело с цилиндрическими и коническими участками, с зубьями на их поверхности и сквозным отверстием для прохода промывочной жидкости, оснащенное забойным гидравлическим двигателем для его вращения) предназначен для фрезерования поврежденных участков обсадных колонн при капитальном ремонте скважин, он применяется, в частности, для восстановления проходимости деформированных обсадных колонн. Шаблон (пустотелый модуль заданной формы) применяется для проверки проходимости эксплуатационной колонны, а также для ее очистки (промывки).
Применение райбера (или иного фрезерующего инструмента) связано с необходимостью подачи рабочей жидкости на забойный двигатель, приводящий его в движение. Применение шаблона производится с подачей рабочей жидкости в низ НКТ и далее в затрубное пространство для выноса из скважины через затруб нежелательных загрязнений.
Таким образом, вышеперечисленные операции (фрезерование ствола скважины, шаблонирование скважины), 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 спускоподъемных 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 спускоподъемную 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, заключающий 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 (фрезерования ствола скважины, шаблонирования скважины), 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 спускоподъемные 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 (фрезерование стенок скважины, проверка проходимости скважины) (далее - технологическое оборудование).
Применяемое технологическое оборудование подбирается в зависимости от состояния конкретной скважины, и в зависимости от этого могут применяться альтернативные составы 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: инструмент для фрезерования стенок скважины и/или шаблон; 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.
Инструмент для фрезерования стенок скважины может быть выполнен в виде райбера (фрезера) с забойным двигателем.
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 фиг. 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 инструмент 2 для фрезерования стенок скважины, при этом перфоратор 1 содержит распределительный узел 3 для управления потоком рабочей жидкости, обеспечивающий возможность регулируемой подачи жидкости на фрезерующий инструмент 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. Инструмент 2 для фрезерования стенок скважины выполнен в виде райбера (фрезера) с забойным двигателем.
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 расположенный под перфоратором инструмент 2 для фрезерования стенок скважины (например, райбер (фрезер) с забойным двигателем).
Осуществляют подачу рабочей жидкости через распределительный узел 5 перфоратора 1 на фрезерующий инструмент 2, производят фрезерование ствола скважины, 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 на фрезерующий инструмент 2, подают рабочую жидкость через распределительный узел 3 перфоратора 1 повторно на фрезерующий инструмент 2 и проводят повторное фрезерование интервала перфорации или ствола скважины после перфорации.
Работа устройства, укомплектованного шаблоном, осуществляется аналогичным образом, с разницей лишь в виде используемого технологического оборудования 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 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.