УСТАНОВКА ДЛЯ ОРИЕНТИРОВАННОЙ ПЕРФОРАЦИИ ОБСАЖЕННЫХ СКВАЖИН
INSTALLATION FOR ORIENTED PERFORATION OF CASED WELLS

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к установкам для глубокой ориентированной перфорации.
Известно изобретение «Способ ориентирования кумулятивного перфоратора в скважине и устройство для его осуществления» (патент RU №2436938 от 20.12.2011). Указанное устройство включает кумулятивный перфоратор, содержащий несущую конструкцию с кумулятивными зарядами, а также тело гравитационного ориентатора, которое выполнено со смещением центра тяжести и прикреплено к перфоратору с целью произвести ориентирование кумулятивного перфоратора в скважине, придав ему требуемое положение. Спуск устройства в скважину осуществляется на геофизическом кабеле за одну спускоподъемную операцию.
К недостаткам известного устройства следует отнести отсутствие информации о фактическом азимуте гравитационного ориентатора и перфоратора в скважине. Кроме того, отличительной особенностью кумулятивной перфорации является возможность деформации обсадной колонны и цементного кольца в процессе операции при срабатывании зарядов.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является комплекс для ориентированной щелевой перфорации обсаженных скважин (патент RU №39165 от 20.07.2004), содержащий устройство для щелевой перфорации и устройство для азимутального ориентирования режущего диска перфоратора в скважине, выполненного в виде посадочного узла, присоединенного нижним концом к устройству для щелевой перфорации, а верхним концом к колонне насосно-компрессорных или буровых труб, и скважинного инклинометрического прибора, спущенного на геофизическом кабеле и фиксирующегося в посадочном узле строго определенным образом. Таким образом, инклинометрический прибор контролирует азимутальную ориентацию перфоратора в скважине, а корректировка этой ориентации осуществляется путем вращения колонны труб. Данное устройство принято за прототип.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения - устройство для ориентирования; устройство для перфорации, содержащее перфоратор с режущим инструментом; геофизический кабель.
Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является сложность монтажа оборудования (со спуском и вращением насосно-компрессорных или бурильных труб), которая обуславливает высокую стоимость операции перфорации. Кроме того, отличительной чертой щелевой перфорации является небольшая глубина создаваемых каналов, которая не обеспечивает значительное увеличение площади фильтрации.
Технической задачей заявленного изобретения является реализация режима перфорации, обеспечивающего максимальную глубину создаваемого канала, отсутствие отрицательного воздействия на эксплуатационную колонну и цементный камень, необходимую ориентацию перфоратора по азимуту, возможность контроля установки перфоратора в необходимом направлении и упрощение монтажа установки.
Поставленная задача была решена за счет того, что в известной установке для ориентированной перфорации обсаженных скважин, включающей устройство для ориентирования, устройство для перфорации, геофизический кабель, в устройство для ориентирования включены последовательно смонтированные друг с другом ориентатор, устройство фиксации и отклонитель с переводником, причем ориентатор выполнен со смещенным центром тяжести для ориентирования отклонителя, а в устройство для перфорации включены последовательно соединенные стыковочный узел, прибор для контроля ориентации и перфоратор, причем стыковочный узел выполнен с возможностью соединения и взаимодействия с переводником отклонителя, а в качестве перфоратора использован сверлящий перфоратор с полым гибким валом, при этом установка снабжена узлом для транспортировки, который закреплен на геофизическом кабеле и имеет возможность зацепления и расцепления с переводником отклонителя и перфоратором.
Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа - устройство для ориентирования содержит последовательно смонтированные друг с другом ориентатор, устройство фиксации и отклонитель с переводником; ориентатор выполнен со смещенным центром тяжести для ориентирования отклонителя; устройство для перфорации содержит последовательно соединенные стыковочный узел, прибор для контроля ориентации и перфоратор; стыковочный узел выполнен с возможностью соединения и взаимодействия с переводником отклонителя; в качестве перфоратора использован сверлящий перфоратор с полым гибким валом; установка снабжена узлом для транспортировки, который закреплен на геофизическом кабеле и имеет возможность зацепления и расцепления с переводником отклонителя и перфоратором.
Отличительные признаки в совокупности с известными позволяют реализовать режим перфорации, обеспечивающий максимальную глубину создаваемого канала, отсутствие отрицательного воздействия на эксплуатационную колонну и цементный камень, необходимую ориентацию перфоратора по азимуту, возможность контроля установки перфоратора в необходимом направлении и упростить монтаж установки.
Наличие в устройстве для ориентирования последовательно смонтированных друг с другом ориентатора, устройства фиксации и отклонителя с переводником позволяет задавать необходимое направление гибкого вала перфоратора по азимуту. Ориентатор выполнен со смещенным центром тяжести, в результате чего он под действием сил гравитации прижимается к стенке обсадной колонны скважины по направлению ее наклона и ориентирует жестко связанный с ним отклонитель, канал которого предварительно выставлен под необходимым углом к нормали ориентатора, обеспечивающим заданное направление сверления перфорационного канала. Наличие переводника в составе отклонителя позволяет многократно производить операции стыковки и расстыковки устройства для ориентирования и устройства для перфорации.
Использование сверлящего перфоратора с полым гибким валом позволяет создавать каналы в горной породе глубиной до 3-х метров без деформаций обсадной колонны и цементного кольца.
Стыковочный узел обеспечивает взаимодействие между элементами установки и позволяет производить многократную смену режущего инструмента сверлящего перфоратора из состава устройства для перфорации при сохранении заданной ориентации перфорационного канала.
Прибор для контроля ориентации перфоратора позволяет проверить установку ориентатора и отклонителя в необходимое положение.
Наличие узла для транспортировки, закрепленного на геофизическом кабеле с возможностью зацепления и расцепления с переводником отклонителя и перфоратором, позволяет производить многократный спуск и подъем на данном узле устройства для ориентирования и устройства для перфорации и упростить монтаж установки.
Сущность изобретения поясняется чертежами (фиг. 1-3).
На фиг. 1 показано устройство для ориентирования с узлом для транспортировки.
На фиг. 2 показано устройство для перфорации с узлом для транспортировки.
На фиг. 3 показана установка для ориентированной перфорации обсаженных скважин в сборе.
Установка для ориентированной перфорации обсаженных скважин включает устройство для ориентирования и устройство для перфорации. В состав устройства для ориентирования (фиг. 1) входят последовательно смонтированные друг с другом ориентатор 1, устройство фиксации 2, отклонитель 3 с переводником 4. Ориентатор 1 выполнен со смещенным центром тяжести для ориентирования отклонителя 3. Канал отклонителя 3 выставлен под необходимым углом к нормали ориентатора 1, обеспечивающим заданное направление сверления перфорационного канала.
В состав устройства для перфорации (фиг. 2) входят последовательно соединенные стыковочный узел 5, прибор для контроля ориентации 6 и сверлящий перфоратор 7. Перфоратор 7 включает привод, насос (на чертеже не показаны) для промывки в процессе сверления перфорационного канала, полый гибкий вал 8 с режущим инструментом 9. Питание привода перфоратора 7 производится по геофизическому кабелю. Стыковочный узел 5 выполнен с возможностью соединения и взаимодействия с переводником 4 отклонителя 3 для попадания гибкого вала 8 перфоратора 7 в канал отклонителя 3 и с возможностью многократной смены режущего инструмента 9 перфоратора 7.
Для спуска и подъема установки используется геофизический кабель.
Установка снабжена узлом для транспортировки 10, закрепленным на геофизическом кабеле и имеющим возможность зацепления и расцепления с переводником 4 отклонителя 3 и перфоратором 7.
Монтаж оборудования производится за две спускоподъемных операции. Перед проведением первой спускоподъемной операции производится установка необходимого угла между нормалью к плоскости ориентатора 1 (которая благодаря конструкции ориентатора совпадает с азимутом скважины в месте ориентирования) и каналом отклонителя 3. Установка угла осуществляется исходя из технического задания на перфорацию (необходимый азимутальный угол перфорационного канала) и азимута скважины на глубине установки ориентатора, определенного по инклинограмме скважины. Во время первой спускоподъемной операции производится спуск в скважину в необходимый интервал устройства для ориентирования в составе последовательно смонтированных друг с другом ориентатора 1, устройства фиксации 2 и отклонителя 3 на геофизическом кабеле и узле для транспортировки 10, сцепленным с переводником 4 отклонителя 3 (фиг. 1). При помощи устройства фиксации 2 осуществляется установка устройства для ориентирования в скважине. Затем осуществляется подача электрического сигнала по геофизическому кабелю, в результате чего происходит расцепление узла для транспортировки 10 и переводника 4 отклонителя 3. После указанных операций производится подъем узла для транспортировки 10 и геофизического кабеля на устье, устройство для ориентирования остается зафиксированным в скважине. Во время второй спускоподъемной операции производится спуск на геофизическом кабеле и узле для транспортировки 10 устройства для перфорации в составе последовательно соединенных перфоратора 7 с гибким валом 8 и режущим инструментом 9, прибора для контроля ориентации 6 и стыковочного узла 5 (фиг. 2). Спуск производится до контакта стыковочного узла 5 с переводником 4 отклонителя 3 и попадания гибкого вала 8 перфоратора 7 в канал отклонителя 3 (фиг. 3). Прибор для контроля ориентации 6 проверяет установку ориентатора 1 и отклонителя 3 в необходимое положение.
Если в результате спуска прибора контроля 6 в скважину будет выявлена некорректная установка ориентатора 1 и канала отклонителя 3 в скважине по азимуту, то производятся отстыковка стыковочного узла 5 от переводника 4 отклонителя 3 и подъем устройства для перфорации геофизическим кабелем на устье. После этого производится спуск на геофизическом кабеле узла для транспортировки 10 до контакта с переводником 4 отклонителя 3 (фиг. 1). При подаче по геофизическому кабелю электрического сигнала на узел для транспортировки 10 происходит его зацепление с переводником 4 отклонителя 3, после чего геофизическим кабелем производится срыв устройства фиксации 2 устройства для ориентирования и осуществляется его повторное ориентирование.
Установка работает следующим образом.
После монтажа устройства для ориентирования и устройства для перфорации в скважине производится запуск привода перфоратора 7, в результате чего его крутящий момент передается на гибкий вал 8 и режущий инструмент 9, которые, проходя через канал отклонителя 3, формируют перфорационный канал последовательно в обсадной колонне, цементном кольце и горной породе (фиг. 3).
Использование стыковочного узла 5 позволяет производить смену режущего инструмента 9 в процессе перфорации с сохранением заданной ориентации канала. Если в процессе операции перфорации произойдет износ режущего инструмента 9, то производится отстыковка устройства для перфорации от устройства для ориентирования и последующий подъем устройства для перфорации геофизическим кабелем на устье для смены режущего инструмента 9. Благодаря тому, что нормаль ориентатора 1 и канал отклонителя 3 предварительно выставлены на необходимый угол, неизменный после спуска в скважину, друг относительно друга, после повторного спуска перфорационной компоновки гибкий вал 8 и сменный режущий инструмент 9 перфоратора 7, пройдя через внутренний канал отклонителя 3, попадут в тот же самый перфорационный канал в горной породе, определяемый положением ориентатора 1 и устройства фиксации 2.
Использование заявляемой установки позволит обеспечить максимальную глубину создаваемого канала без деформаций обсадной колонны и цементного кольца при необходимой ориентации перфоратора по азимуту, возможности контроля установки перфоратора в необходимом направлении при простом монтаже установки.