УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРФОРАЦИИ СКВАЖИНЫ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначена для электрохимической перфорации обсадных колонн в процессе строительства, эксплуатации и капитального ремонта скважин. Анализ существующего уровня показал следующее:
Известны устройства механической перфорации обсадных колонн (п. РФ №2070279 «Устройство для создания перфорационных каналов в обсадной колонне» от 08.09.1994 г. по кл. Е21В 43/114, опубл. 10.12.1996 г.; п. РФ №2105137 «Устройство для перфорации ствола скважины» от 14.05.1996 по кл. Е21В 43/114, опубл. 20.02.1998 г. и др). Недостатками являются: сложность конструкции устройств, а также формирование остаточных напряжений в стенке трубы. Кроме того, при фрезеровании дренажные каналы в стенке скважины оказываются недостаточно глубокими, так как это ограничено диаметром фрезы. Возможно заклинивание резцов и клиньев в теле обсадных труб.
Известны устройства гидравлической и гидропескоструйной перфорации (а.с. №170889 «Гидравлический якорь-перфоратор» от 17.07.1963 г. по кл. Е21В 43/114, опубл. 11.05.1965 г.; а.с. №697697 «Перфоратор» от 13.01.78 г. по кл. Е21В 43/114, опубл. 15.11.1979 г.и др.) Недостатком является быстрый износ оборудования.
Известно устройство для термической перфорации (П.Н. Лаврушко и др. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин. - М.: Недра, 1971. - c.29), в котором используют лазерный луч для образования отверстий в обсадной колонне.Недостатком является большое термическое влияние на обсадные трубы и их ослабление, а также сложность аппаратуры.
Известно устройство для электрохимической перфорации участка трубы в скважине (п. РФ №2414588 «Способ перфорации участка трубы в скважине и устройство для его осуществления» от 04.09.2009 г. по кл. Е21В 43/11, опубл. 20.03.2011 г.) Недостатком данного устройства является сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей, приводящих к увеличению габаритов и массы устройства. Так, устройство содержит датчик контроля создания отверстий в трубе, но для фиксации окончания процесса электрохимической перфорации существует и используется момент резкого снижения электрического тока, так как исчезает электропроводный трубный участок электрической цепи. Весь процесс электрохимической перфорации контролируется и управляется посредством наземного пункта управления, что предусматривает наличие помещения, дорогостоящего оборудования и т.д.
Технический результат заключается в упрощении конструкции устройства, снижении стоимости его изготовления и металлоемкости, расширении арсенала устройств, предназначенных для проведения щадящей электрохимической перфорации обсадных колонн.
Технический результат достигается с помощью предлагаемого устройства для перфорации скважины включающего: полый цилиндрический корпус, выполненный в виде усеченного конуса и имеющий резьбу на внутренней поверхности в верхней части; перекрытый шариковым клапаном в нижней части; в средней части полого цилиндрического корпуса выполнены ступенчатые радиальные отверстия с установленными в них специальными электродами.
Каждый специальный электрод имеет трубчатую конструкцию с диаметром меньшим на выходе, чем на входе;
на его наружной поверхности выполнен кольцевой выступ, упирающийся в ступеньку радиального отверстия;
на внешнем торце и наружной поверхности специального электрода установлены локальные диэлектрические прокладки, а между специальным электродом и ступеньками радиального отверстия установлены диэлектрические элементы - уголковая втулка, цилиндрическая втулка и кольцо;
на внешней поверхности специального электрода установлена возвратная пружина, поджатая через кольцо гайкой.
Между гайкой и торцом цилиндрической втулки в кольце установлена графитовая щетка, соединяющая специальный электрод, являющийся катодом, через электроизолированный кабель с отрицательным полюсом источника тока;
анодом является обсадная труба, соединенная с положительным полюсом источника тока.
Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует условию новизны.
Конструкция заявляемого устройства поясняется следующими чертежами:
на фиг.1 представлен продольный разрез устройства;
на фиг.2 представлен поперечный разрез А-А;
Устройство для перфорации скважины содержит полый цилиндрический корпус 1 со сквозным осевым каналом 2. В верхней внутренней части полый цилиндрический корпус 1 выполнен в виде усеченного конуса и имеет резьбу, для подсоединения к насосно-компрессорной трубе. В нижней части полого цилиндрического корпуса 1, в сквозном осевом канале 2 установлен шариковый клапан 3. В средней части полого цилиндрического корпуса 1 выполнены ступенчатые радиальные отверстия 4, в которых установлены специальные электроды 5. Их количество определяется внутренним диаметром обсадной трубы и технологическими операциями. Каждый специальный электрод 5 имеет трубчатую конструкцию с диаметром меньшим на выходе, чем на входе. На наружной поверхности специального электрода 5 выполнен кольцевой выступ 6, упирающийся в ступеньку радиального отверстия 4, ограничивая движение специального электрода 5 внутрь полого цилиндрического корпуса 1. На внешнем торце и наружной поверхности специального электрода 5 установлены локальные диэлектрические прокладки 7, для обеспечения необходимого межэлектродного зазора, с целью недопущения короткого замыкания. Между специальным электродом 5 и ступеньками радиального отверстия 4 установлены диэлектрические элементы: уголковая втулка 8, цилиндрическая втулка 9 и кольцо 10, которые обеспечивают электрическую изоляцию специального электрода 5 от полого цилиндрического корпуса 1. На внешней поверхности специального электрода 5 установлена возвратная пружина 11, поджатая через кольцо 10 гайкой 12, обеспечивающая фиксацию специального электрода 5 в ступенчатом радиальном отверстии 4. Между гайкой 12 и торцом цилиндрической втулки 9 в кольце 10 установлена графитовая щетка 13, которая соединяет специальный электрод 5, являющийся катодом, через электроизолированный кабель 14 с отрицательным полюсом источника тока, установленным на поверхности (на фигуре не показан). Обсадная труба 15 является анодом и подключена к положительному полюсу источника тока.
Устройство работает следующим образом.
Для проведения процесса электрохимического перфорирования обсадной трубы 15, устройство на насосно-компрессорной трубе спускают на глубину перфорации скважины. Электроизолированный кабель 14 подключен через графитовую щетку 13 к специальному электроду 5 (катод) и отрицательному полюсу источника тока, установленному на поверхности. Обсадная труба 15 (анод) подключена к положительному полюсу источника тока. Источник тока выключен. Посредством возвратной пружины 11, специальные электроды 5 поджаты внутри полого цилиндрического корпуса 1. При достижении устройством требуемой глубины, электролит под небольшим давлением по насосно-компрессорным трубам подают через осевой канал 2, к специальным электродам 5. Давление создаваемое столбом электролита, воздействует на площадь внутреннего торца и внутреннюю полость специальных электродов 5, преодолевая усилие возвратных пружин 11, перемещает специальные электроды 5 на выдвижение, которые прижимаются к внутренней поверхности обсадной трубы 15 (фиг.1). Включают источник тока. При протекании электрического тока происходит анодное растворение материала обсадной трубы 15. Специальный электрод 5, по мере растворения вещества обсадной трубы 15, углубляется в стенку этой трубы и постепенно проходит сквозь нее, образуя отверстие по форме электрода. Момент образования отверстия в обсадной трубе 15 можно зарегистрировать по заметному уменьшению электрического тока, так как уменьшается площадь анодного растворения. В этот момент выключают источник тока, насосный агрегат переводят на другой режим работы: создается давление, при котором будет проявляться гидромониторный эффект, то есть разрушение цементного камня и горной породы за обсадной трубой 15 и образование перфорационного канала. Высокое давление столба жидкости будет удерживать специальные электроды 5 в выдвинутом положении в отверстии обсадной трубы 15, предотвращая перемещение устройства. После образования перфорационных каналов прекращают подачу жидкости. Давление во внутренней полости специальных электродов 5 падает, и они, под действием возвратных пружин 11, возвращаются в исходное положение.
С помощью насосно-компрессорных труб устройство перемещают на новое место перфорации и процесс повторяется. Если в устройстве установить несколько рядов электродов, то это ускорит процесс перфорации обсадных колонн, так как за один цикл будет выполняться большее количество перфорационных каналов.
Предлагаемая полезная модель соответствует условию патентоспособности, так как является новой и имеет промышленную применимость.