УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПЕРФОРАЦИОННЫХ КАНАЛОВ В СКВАЖИНЕ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к области вторичного вскрытия пласта созданием перфорационных каналов в скважине.
Известно устройство для создания перфорационных каналов в обсадной колонне скважины по патенту на полезную модель RU 68587, oп. 27.11.2007 г. - прототип.
Устройство по прототипу содержит трубчатый корпус с размещенным на нем гидроцилиндром с хвостовиком и подпружиненным поршнем, выполненные с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно трубного корпуса. Поршень подпружинен вверх относительно гидроцилиндра и трубного корпуса, а снизу оснащен клиновым толкателем, взаимодействующим с резцедержателями с перфорационными резцами, которые размещены на конце хвостовика с возможностью радиального возвратно-продольного перемещения под действием клинового толкателя. Резцедержатель с резцом имеют гидромониторные каналы, сообщающиеся с переточными каналами клинового толкателя. Выше гидроцилиндра могут быть закреплены один или несколько дополнительных гидроцилиндров с дополнительными поршнями, которые соединены с поршнем и установлены так, что между трубным корпусом и дополнительными поршнями расположена кольцевая полость, сообщенная с надпоршневой полостью всех цилиндров. Трубный корпус разобщен глухой перегородкой, верхняя полость которого сообщена с кольцевой полостью, а нижняя - переточными отверстиями с подпоршневой полостью гидроцилиндра. Нижняя полость трубного корпуса выполнена также с возможностью взаимодействия с кольцевой полостью при перемещении подпружиненного поршня вниз.
Недостатками прототипа являются невысокий гидромониторный эффект, при формировании каналов в призабойной зоне пласта, ввиду конструктивных особенностей устройства не позволяющих обеспечить герметичность соединения переточных каналов клина и резцедержателя, что приводит к значительным потерям объема поступающего в гидромониторы рабочей жидкости и ее давления. Следует учесть, что даже при незначительном изменении внутреннего диаметра обсадной колонны, «теряется» соосность каналов клина и резцедержателя, что тоже отрицательно сказывается на герметичности гидросистемы и, соответственно, на гидромониторном эффекте. Также большим недостатком данной конструкции является резкое падение гидромониторного эффекта в периоды пока резцедержатель не перекроет переточные каналы в клине. Для поддержания давления в системе эти каналы должны иметь малое сечение, сравнимое с проходным сечением гидромониторов. Все вышеуказанное крайне отрицательно сказывается на энергии струи, которой будет недостаточно для намыва каверны и следовательно на эффективности обработки. Кроме того, устройство имеет достаточно сложную конструкцию.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение эффективности обработки продуктивного пласта при упрощении конструкции, снижении металлоемкости и материальных затрат.
Технический результат достигается тем, что устройство для создания перфорационных каналов в скважине содержит корпус, клин с пазами, по меньшей мере, два размещенные друг за другом гидроцилиндра с соединенными шток-поршнями, один из которых подпружинен, и, по меньшей мере, два резца с гидромониторами и резцедержателями, установленными в пазах своей опоры и клина с возможностью радиального возвратно-поступательного перемещения. Новым является то, что корпус образован клином и стенками гидроцилиндров, шток-поршни которых выполнены с осевым каналом, сообщенным переточными каналами с их подпоршневыми полостями, а трубками - с гидромониторами резцов через каналы резцедержателей. При этом опора резцедержателей с резцами соединена с шток-поршнем, который подпружинен вниз относительно гидроцилиндра.
В отличие от прототипа, в предлагаемой конструкции корпус образован заодно целое с клином и гидроцилиндрами и жестко соединен с колонной НКТ, что гарантирует надежность устройства и исключение его «заякоревания» при извлечении резцов из обсадной колонны. При этом наличие в шток-поршнях осевого канала, сообщенного с подпоршневыми полостями гидроцилиндров и гидромониторами резцов, обеспечивает надежную подачу рабочей жидкости в продуктивный пласт скважины без гидравлических потерь и эффективную работу всего устройства.
Заявляемая полезная модель поясняется на примере выполнения устройства, снабженного двумя гидроцилиндрами и двумя резцами, с сопровождающим чертежом его общего вида.
Устройство содержит корпус 1, образованный стенками гидроцилиндров 2, 3 и клином 4, имеющим пазы 5, в которых размещены два диаметрально расположенных резцедержателя 6, установленные в радиальных пазах 7 опоры 8. На резцедержателях 6 размещены перфорационные резцы 9 с гидромониторами 10. Шток-поршни 11 и 12 соответствующих гидроцилиндров 2 и 3 соединены между собой и имеют общий осевой канал 13, который сообщается с подпоршневыми полостями 14 и 15 посредством переточных каналов 16 и с гидромониторами 10 посредством гидравлических трубок 17 и каналов 18. Шток-поршень 12 подпружинен вниз относительно гидроцилиндра 3 пружиной сжатия 19 и соединен с опорой 8. Для герметизации устройства все соединения конструкции снабжены уплотнениями.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Устройство на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) спускают в скважину к интервалу перфорации. Затем по НКТ подают под давлением рабочую жидкость, которая проходя по каналам 13 и 16 в подпоршневые полости 14 и 15, воздействует на шток-поршни 11 и 12, перемещая их вверх, сжимая пружину 19 и увлекая за собой опору 8. Резцедержатели 6 с резцами 9 перемещаются по пазам 5 клина 4 и радиальным пазам 7 опоры 8 до касания стенок обсадной колонны 20. Шток-поршни 11 и 12 фиксируются относительно обсадной колонны 20, а корпус 1. «растягивая» колонну РОСТ, перемещается вниз, раздвигая резцедержатели 6 с резцами 9, которые производят перфорацию стенок обсадной колонны 20. Одновременно рабочая жидкость, проходящая по трубкам 17 и каналам 18, выходит наружу через гидромониторы 10. Струи рабочей жидкости размывают цементный камень и прилегающую горную породу, образуя каверны в призабойной зоне пласта. После перфорации сбрасывают давление жидкости. При этом колонна НТК «сжимается», увлекая за собой корпус 1 с клином 4, вытаскивая резцы 9 из стенок обсадной колонны 20. Опора 8 посредством пружины 19 возвращается в исходное положение, увлекая резцедержатели 6 с резцами 9 в исходное транспортное положение. Затем приспускают устройство на расчетное расстояние, вновь поднимают давление рабочей жидкости и производят одновременную перфорацию обсадной колонны и формирование каналов. Цикл повторяют необходимое количество раз без извлечения устройства из скважины. После окончания формирования всех каналов в скважине прекращают подачу рабочей жидкости, давление сбрасывается до атмосферного, опора возвращается в исходное транспортное положение и устройство извлекают из скважины.
По необходимости в конструкции предлагаемого устройства может быть увеличено количество устанавливаемых друг за другом гидроцилиндров и/или размещаемых на опоре резцедержателей с резцами. От количества гидроцилиндров зависит суммарная площадь поршней для создания необходимого усилия на врезание резцов, количество которых определяется требуемым числом каналов в скважине для вскрытия пласта за один цикл.
Использование простой, надежной и удобной в эксплуатации конструкции устройства позволит сократить время на обработку, существенно повысить эффективность вторичного вскрытия пластов и снизить материальные и финансовые затраты.