УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРФОРИРОВАНИЯ СКВАЖИН

Предложение относится к области бурения и эксплуатации скважин, а именно, к устройству для вторичного вскрытия продуктивных пластов путем создания перфорационных отверстий в эксплуатационных колоннах, разрушения цементного камня в интервале перфорации и формирования каналов в горной породе при добыче нефти, газа, а также пресных, питьевых и минеральных вод.
Из уровня техники известны устройства гидропескоструйной перфорации обсадных колонн (см., например, SU 1716105 А1, МПК Е 21 В 43/114, 29.02.1992 /1/), работа которых основана на выполнении отверстий воздействием абразива, входящего в состав рабочей жидкости. Для формирования отверстий в эксплуатационной колонне требуется больше времени, чем в предлагаемом устройстве. Недостатком таких перфораторов является высокий износ гидроабразивных сопел, что приводит к необходимости проведения дополнительных спускоподъемных операций для их замены.
Известны гидромеханические перфораторы с использованием режущего инструмента в виде дисков. Такое устройство раскрыто, например, в RU 2247226 С1, МПК Е 21 В 43/112, 27.02.2005 /2/. Перфоратор содержит корпус, выдвижной режущий инструмент в виде установленных на осях двух режущих дисков, поршень-толкатель с центральным и двумя боковыми гидроканалами, оборудованными двумя гидромониторными насадками. Диски выполнены с возможностью формирования двух диаметрально расположенных щелей в эксплуатационной колонне. Недостатками устройства, раскрытого в /2/, являются ненадежность режущего узла из-за сильного трения оси с внутренней поверхностью диска, часто приводящего к полному износу оси, невозможность подачи через гидромониторные насадки абразива и, как следствие, низкое качество обработки призабойной зоны пласта (ПЗП).
Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства является устройство для перфорации скважин, раскрытое в RU 2043486 С1, МПК Е 21 В 43/114, 10.09.1995 /3/, которое включает корпус, поршень и пробойник, по оси
которого выполнен канал для подачи через него рабочей жидкости. После пробивания пробойником эксплуатационной колонны проводят разрушение породы пласта струей жидкости из промывочного канала пробойника.
Данное устройство, как и устройство /2/, основано на гидромеханическом воздействии на зону обработки низким давлением, что не позволяет качественно обработать твердые породы. Кроме того, недостатком всех приведенных устройств, является необходимость использования насосных агрегатов для создания рабочего давления.
Задачей предлагаемого решения является увеличение производительности и технологичности процесса для интенсификации притока нефти или газа к забою скважины.
Технический результат, который достигается при решении указанной задачи, состоит в повышении надежности перфоратора, а также эффективности перфорации эксплуатационной колонны и обработки ПЗП за счет использования комбинированного воздействия на стенку эксплуатационной колонны и призабойную зону пласта механическими и абразивными средствами без насосных агрегатов высокого давления.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для перфорации скважин, содержащее корпус с размещенным в его цилиндрической полости поршнем, который соединен с насосно-компрессорными трубами (НКТ), по меньшей мере, два пробойника, каждый из которых имеет, по меньшей мере, один промывочный канал для подачи рабочей жидкости, фиксаторы, выполненные с возможностью приведения их в контакт с внутренней поверхностью эксплуатационной колонны для удерживания устройства от перемещения ниже интервала перфорации, при этом каждый пробойник установлен с возможностью перемещения в радиальном направлении посредством соответствующего силового цилиндра, сообщенного с цилиндрической полостью корпуса с возможностью обеспечения перемещения пробойников в результате создания давления рабочей жидкости в цилиндрической полости корпуса под воздействием веса подвески НКТ.
Каждый пробойник выполнен с упором, позволяющим равномерно
формировать отверстия в эксплуатационной колонне и центрировать устройство по оси скважины.
Для использования жидкости из полости НКТ устройство может быть снабжено перепускным клапаном, установленным в канале, выполненном в поршне, соединенном с НКТ.
Устройство может быть снабжено перепускным клапаном, установленным в канале, выполненном в корпусе устройства для использования жидкости из затрубного пространства.
Кроме того, пробойники, каждый из которых имеет механизм возврата, могут быть расположены на разных уровнях вдоль оси устройства и направлены в разные стороны.
Предложенное решение обеспечивает возможность формирования одновременно двух и более отверстий в эксплуатационной колонне пробойниками, расположенными в устройстве, при этом разрушение цементного камня и горной породы происходит через один и более промывочный канал, находящийся в каждом пробойнике, для возможности обработать ПЗП максимально глубоко и обширно. Для создания рабочего давления в устройстве используется вес подвески НКТ, на которой спускается перфоратор, что исключает необходимость применения насосных агрегатов.
На фиг.1 схематично показан один из вариантов предлагаемого устройства в осевом разрезе.
Устройство для перфорирования скважин содержит корпус 1 с размещенным в его цилиндрической полости (а) поршнем 2, который в свою очередь соединен с насосно-компрессорными трубами (НКТ), кулачки-фиксаторы 3, установленные на осях, закрепленных на поршне 2 и предназначенные для фиксации устройства на необходимом уровне перфорации, перепускной клапан 4, служащий для перекрывания центрального канала плунжера 5. Плунжер 5 расположен внутри корпуса 1 с возможностью его продольного перемещения внутри полости (в). Также устройство содержит силовые цилиндры 6 с пробойниками 7, имеющие возможность перемещения в радиальном направлении благодаря возникающему давлению рабочей жидкости
в полости (в). Возврат силовых цилиндров 6 с пробойниками 7 в исходное положение осуществляется за счет пружин 8, установленных внутри корпуса силового цилиндра 6. Перфоратор крепится к подвеске НКТ через муфту 9.
Устройство работает следующим образом.
На колонне НКТ перфоратор спускают в скважину к месту перфорации, затем к нему подается рабочая жидкость, заполняя весь перфоратор и подвеску НКТ. Столб жидкости в НКТ создает гидростатическое давление и, заполняя полость «а», перемещает поршень 2 вдоль оси устройства, при этом кулачки - фиксаторы 3 расходятся до соприкосновения с внутренней поверхностью эксплуатационной колонны, фиксируя перфоратор на заданном интервале. Затем подвеску НКТ опускают, перепускной клапан 4 перекрывает центральный канал в плунжере 5. В полости «в» от нагрузки веса подвески НКТ создается высокое давление рабочей жидкости, которое перемещает силовые цилиндры 6 с пробойниками 7 в радиальном направлении. Пробойники формируют отверстия в стенке эксплуатационной колонны. Через промывочные каналы в силовых цилиндрах 6 и пробойниках 7 прокачивают под высоким давлением всю жидкость из полости «в» в заколонное пространство, разрушая цементный камень и горную породу. После того, как плунжер 5 дошел до нижней точки цилиндра «в», начинают подъем подвески НКТ вверх до следующей отметки перфорации, при этом перепускной клапан 4 открывается, и цилиндр «в» вновь заполняется рабочей жидкостью из НКТ, а силовые цилиндры 6 с пробойниками 7 втягиваются пружинами 8 в устройство. Кулачки - фиксаторы 3 удерживают перфоратор только при движении подвески НКТ вниз, а при движении вверх скользят по внутренней поверхности эксплуатационной колонны. Циклы по формированию отверстий в эксплуатационной колонне и обработке ПЗП повторяются необходимое количество раз.
Технико-экономические преимущества предложенного устройства заключаются в следующем:
1. Использование веса подвески НКТ для создания рабочего давления исключает необходимость использования насосных агрегатов высокого давления, что значительно экономит время и затраты на перфорацию.
2. Закачка жидкости в пласт осуществляется сразу после формирования отверстий в колонне, что экономит время и увеличивает качество обработки ПЗП.
3. Возможность использования любой рабочей жидкости с различной концентрацией делает устройство универсальным.
4. Формирование отверстий в эксплуатационной колонне и только последующая закачка гидроабразивной жидкости увеличивает ресурс сопел, которыми также являются пробойники.
5. За счет простоты конструкции устройства обеспечивается его надежность и технологичность.