ГИДРОАБРАЗИВНЫЙ ПЕРФОРАТОР

Гидроабразивный перфоратор
Изобретение относится к горному делу, в частности, к оборудованию для обработки скважин и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности для вскрытия продуктивных пластов в скважинах с открытым забоем и с обсадными колоннами. Наибольшее применение найдёт на месторождениях с АВПД, в продукции которых содержатся агрессивные компоненты I bS и COi и при вскрытии пластов большой мощности. Известен гидропескоструйный перфоратор по патенту РФ № 2078912 класс E2IB 43/114, содержащий корпус, клапан, хвостовик и струйные насадки (сопла), выполненные с переменной площадью сечения, установленные горизонтально и направленные в противоположные стороны. Однако, данный гидроабразивный перфоратор имеет целый ряд недостатков:
- горизонтальное расположение насадок позволяет вырабатывать в пласте узкие воронкообразные горизонтально направленные каналы и не обеспечивает вскрытие большой толщи пласта Эти горизонтальные каналы (каверны) из-за малых скоростей движения и разделения флюида на фазы (iaj-нефть) кольматируются в околостволыюй зоне смолами, асфальтенами, парафинами и продуктами разрушения пласта. При эксплуатации залежей особенно высоковязких нефтей, добыча резко снижается вплоть до полного притока к забою. Подобная проблема возникает при слоистой неоднородной структуре пласта коллектора с наличием непроницаемых прослоек пласта и, как следствие, получение слабого притока нефги или газа или их полное отсутствие Проблема решается путём значительных затрат на частое проведение работ по интенсификации притока флюида к забою скважин известными способами с привлечением реагентов растворителей, спецтехники, людских ресурсов и т.д Кроме того, конструкция известного гидроабразивного перфоратора не позволяет за одну спуско-подъёмную операцию обеспечить вскрытие больших интервалов мощности пласта, вскрываемый интервал за одну спуско-подъёмную операцию не превышает 1-5 метров. Конструкция известного шарового клапана в данном гидроабразивном перфораторе не позволяет изменять его вес в зависимости от плотности флюида в скважине и пла2QOЦ09101
2 5  СТ  % S Т
E2IB43/114
стового давления, что повлечёт за собой большие затраты на подбор соответствующего материала и дополнительные затраты на извлечение шарового клапана в скважинах с малым дебитом и низким пластовым давлением. Технической задачей предполагаемого изобретения является расширение технологических возможностей гидроабразивного перфоратора. Поставленная техническая задача решается за счёт того, что в гидроабразивном перфораторе, содержащем полый корпус, направляющие струйные насадки, шаровой клапан, полый корпус выполнен секционным, секции которого соединены между собой переходником с герметизирующим уплотнением, верхняя секция состоит из внутренней и внешней колонн, внутренняя колонна выполнена с симметрично расположенными отверстиями в её верхней части, между которыми при помощи срезных винтов закреплена муфта с герметизирующим уплотнением и посадочным седлом под дополнительный шаровой клапан и возможностью скольжения по вертикали внутри колонны, верхняя секция в своей нижней части снабжена упором в виде стоп-кольца с диаметром, соответствующим диаметру муфты, хвостовик с посадочным седлом под основной шаровой клапан расположен в нижней секции корпуса, при этом диаметр основного шарового клапана меньше внутреннего диаметра муфты и соответствует посадочному седлу в хвостовике, а диаметр дополнительного шарового клапана больше внутреннего диаметра муфты и соответствует посадочному седлу муфты, струйные насадки размещены по высоте корпуса спиралеобразно и каждая из них направлена под острым углом к горизонтальной оси корпуса, шаровые клапаны выполнены пустотелыми с возможностью изменения их веса и внутреннего давления. Угол наклона струйных насадок к горизонтальной оси корпуса составляет 10°-45°. Шаровые клапаны выполнены разъемными или снабжены отверстием для заполнения металлическими гранулами и терорасширяющимся веществом. В зависимости от мощности пласта корпус гидроабразивного перфоратора имеет несколько секций, аналогичных верхней секции при этом диаметр дополнительного шарового клапана меньше внутреннего диаметра каждой верхней секции и соответствует посадочному седлу последней из верхних секций корпуса. При угле наклона менее 10° увеличивается глубина прорезаемой щели канала, по плохо удаляются кольматирующие
вещества. При угле наклона более 45 резко снижается глубина проработки продуктивного пласта. Выполнение струйных насадок расположенными в корпусе по спирали одно относительно другого и направленными вверх под углом 10 -45 к горизонтальной оси корпуса обеспечивает нарезание наклонных щелей - каналов, перекрывающих большую высоту пласта или нескольких тонких пропластков, что активизирует (вскрывает) большую толщу продуктивного пласта. Кроме того, наклонное расположение щелей-каналов позволяет частицам, обычно кольматирующим /закупоривающим/ горизонтальные щели-каналы стекать скатываться по наклонной к отверстиям в стволе скважины и выноситься с продуктами на поверхность. Выполнение шаровых клапанов с возможностью изменения их веса для скважин с различным пластовым давлением путем загрузки внутрь, например, свинцовых гранул и повышения прочности на сдавливание путём введения внутрь расширяющегося при высоких температурах компонента типа спирта, газа и других, повышает сохранность клапана при высоких пластовых давлениях. Выполнение, шаровых клапанов пустотелыми, разъёмными и изменяемыми по весу в зависимости от глубины позволяет извлекать их на поверхность даже при малом дебете вскрываемого пласта и предотвращает затраты на его извлечение специальной прокачкой жидкости под большим давлением через затрубное пространство или на подъём колонны труб.
На фиг. 1 изображён гидроабразивный перфоратор в разрезе в первом цикле гидроабразивной обработки.
На фиг. 2 изображен гидроабразивный перфоратор во втором цикле гидроабразивной обработки. Гидроабразивный перфоратор содержит полый корпус состоящий из верхней секции 1, нижней секции 2, соединённых при помощи переходника 3 с герметизирующим уплотнением 4, верхняя секция 1 состоит из внешней колонны 5 и внутренней колонны 6, внутренняя колонна б выполнена с симметричными отверстиями 7, расположенными в её верхней части, между отверстиями 7 при помощи средних винтов 8 закреплена муфта 9 с герметизирующим уплотнением 10 и посадочным седлом под дополнительный шаровой клапан 11 и возможностью скольжения по вертикали внутри колонны 6, верхняя секция 1 в своей нижней части снабжена
упором 12 в виде стоп-кольца, с диаметром соответствующим диаметру муфты 9, нижняя секция корпуса снабжена хвостовиком 13 с посадочным седлом под основной шаровой клапан 14. Диаметр основного шарового клапана 14 меньше внутреннего диаметра муфты 9 и соответствует посадочному седлу в хвостовике 13, а диаметр дополнительного шарового клапана 11 больше внутреннего диаметра муфты 9 и соответствует посадочному седлу в муфте 9. Верхняя секция 1 и нижняя секция 2 имеют струйные насадки 15, размещённые по высоте всего корпуса спиралеобразно и каждая из них направлена под острым углом 10°-45° к горизонтальной оси корпуса, шаровые клапаны И и 14 выполнены пустотелыми разъёмными или с отверстием для заполнения металлическими гранулами и терморасширяющимся веществом. Корпус гидроабразивного перфоратора своей верхней секцией 1 крепится на колонне насоснокомпрессорньтх труб (НКТ) 16 при помощи переходника 17. Гидроабразивный перфоратор работает следующим образом:
Гидроабразивный перфоратор на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) 16 устанавливают в скважине напротив интервала, подлежащего гидроабразивной обработке. Опускают в нижнюю секцию перфоратора шаровой клапан 14, диаметр которого меньше внутреннего диаметра скользящей муфты 9 и подают под давлением гидроабразивную смесь, например, песок с водой (фиг.1.). При этом, так как скользящая муфта 9 перекрывает отверстия 7, гидроабразивная смесь с большой скоростью 180-200 м/сек истекает из струйных насадок 15 только нижней секции 2. По известной технологии и расчётному времени осуществляют резку щелей в колонне, цементном камне и породе в интервале напротив насадок нижней секции. После проведения первого цикла гидроабразивной обработки, в перфоратор опускают шаровой клапан 11, диаметр которого больше шарового клапана 14 и внутреннего диаметра скользящей муфты 9 (фиг. 2.). После посадки шарового клапана 11 в седло скользящей муфты 9 поднимают давление до расчётного (100-200 кг/см) и срезают крепёжные винты 8. После срезки крепёжных винтов 8, скользящая муфта 9 вместе с шаровым клапаном 2 перемещается вниз до упора о стоп - кольцо 12. Разобщение внутреннего пространства верхней секции гидроабразивного перфоратора от нижней
обеспечивается шаровым клапаном 11 и герметизирующим уплотнением 10. При перемещении скользящей муфты 9 вниз, открываются отверстия 7 и гидроабразивная смесь по пространству между колоннами 1 и 2 поступает в струйные насадки 15 верхней секции. Затем, также по известной технологии и расчётному времени осуществляют вскрытие пласта напротив верхней секции перфоратора. После проведения второго цикла гидроабразивной обработки скважину тщательно промывают от продуктов разрушения и абразивных частиц. Затем обратной промывкой извлекают шаровые клапаны 11 и 14 на поверхность и оставляют скважину на излив. В случае необходимости, вскрытия мощности пласта большей, чем длина двух секций в конструкцию гидроперфоратора включают ещё одну или две секции аналогичные верхней. При этом диаметр дополнительного шарового клапана меньше внутреннего диаметра каждой верхней секции и соответствует посадочному седлу последней из верхних секций корпуса.
Предлагаемая конструкция гидроабразивного перфоратора имеет целый ряд преимуществ перед известными. Конструкция его значительно проще и надёжнее при эксплуатации. Расширяются его технологические возможности: обеспечивается мощность вскрытия пласта в 2 - 5 раз больше за одну спуско - подъёмную операцию, чем известными конструкциями. Повышается производительность скважин в 2 - 3 раза. Ускоряется процесс проведения работ и сокращаются затраты, связанные с дополнительными глушениями скважин и спуско - подъёмными операциями. Экономический эффект от использования предлагаемой конструкции на месторождениях с АВПД составит 1300 - 1350 тыс. руб. на I скв/обработку.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Гидроабразивный перфоратор, содержащий полый корпус, направляющие струйные насадки (сопла), шаровой клапан и хвостовик, отличающийся тем, что он снабжён дополнительным шаровым клапаном, корпус выполнен секционным, секции которого соединены между собой переходником с герметизирующим уплотнением, верхняя секция состоит из внутренней и внешней колонн, внутренняя колонна выполнена с симметрично расположенными отверстиями в её верхней части, между которыми закреплена муфта с герметизирующим уплотнением и посадочным седлом под дополнительный клапан с возможностью скольжения по вертикали внутри колонны, верхняя секция в своей нижней части снабжена упором в виде стоп-кольца с диаметром соответствующим диаметру муфты, хвостовик с посадочным седлом под основной шаровой клапан расположен в нижней секции корпуса, при этом диаметр основного шарового клапана меньше внутреннего диаметра муфты и соответствует посадочному седлу в хвостовике, а диаметр дополнительного шарового клапана больше внутреннего диаметра муфты и соответствует посадочному седлу муфты, струйные насадки размещены по высоте корпуса спиралеобразно и каждая из них направлена под острым углом к горизонтальной оси корпуса, шаровые клапаны выполнены пустотелыми с возможностью изменения их веса и внутреннего давления. 2.. . Гидроабразивный перфоратор по п. 1, отличающийся тем, что угол наклона струйных насадок к горизонтальной оси корпуса составляет 10()-45°.
. Гидроабразивный перфоратор по п.1, отличающийся тем, что шаровые клапаны выполнены разъёмными или снабжены отверстиями для заполнения металлическими гранулами и терморасширяюшимся веществом.
4- . Гидроабразивный перфоратор по п.1, Ј} 3  отличающийся тем, что в зависимости от вскрываемой мощности пласта его корпус выполнен с несколькими секциями, аналогичными верхней секции при этим диаметр дополнительного шарового клапана меньше внутреннего диаметра каждой верхней секции и соответствует посадочному седлу последней из верхних секций корпуса.