УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРФОРАЦИИ ОБСАЖЕННОЙ СКВАЖИНЫ

Заявляемое техническое решение относится к области вскрытия нефтяных и газовых скважин, а именно, к устройствам для создания перфорационных отверстий в обсадных трубах и одновременного разрушения призабойной части пласта.
Известен корпусной кумулятивный перфоратор типа ПК-105, состоящий из стального корпуса, в стенках которого по спирали со смещением 90 расположены сквозные отверстия для прохода кумулятивных зарядов ( Мищевич В.И., Сидоров Н.А. Справочник инженера по бурению. Изд. Недра, М., 1973 г., том 1, с. 55-56.).
Недостатком данного устройства является то, что при его работе создается значительный фугасный эффект ( ударная волна ), который часто становится причиной нарушения целостности и герметичности цементного камня за обсадной колонной. А это является одной из основных причин получения притока вод при освоении и обводненности продукции скважины при эксплуатации.
Ближайшим техническим решением, выбранным авторами за прототип, является устройство для перфорации типа ПС-112, включающее перфоратор, состоящий из цилиндрического корпуса, выполненного с осевым каналом, в котором размещен механизм для приведения в действие упорного рычага и сверла (НТС "Нефтяное хозяйство", 1992 г., № 4, с. 47).
При работе устройства сообщение между нефтенасыщенными пластами и внутренней полостью эксплутационной колонны достигается за счет каналов сверления. Обычно при этом используются сверла диаметром 12-14 мм. Это устройство предназначено для вскрытия продуктивных объектов с подошвенной водой, где нефтеносная часть пласта не отделена от воды или отделена маломощной перемычкой. Устройство такого типа в отличие от кумулятивного перфоратора имеет ряд преимуществ: можно проводить перфорацию в любое время суток, более безопасен, не нарушает герметичности цементного камня, перфорационные каналы не забиваются продуктами неполного сгорания оболочек заряда.
Однако это устройство имеет существенный недостаток, который особенно проявляется в наклонных и горизонтальных скважинах.: установка сверла не ориентирована в стволе скважины
Известно, что при бурении наклонных скважин ее ствол имеет вытянутую форму (в вертикальной плоскости). Обсадная колонна оказывается не отцентрированной в стволе. Это приводит к получению различных зазоров между стволом скважины и колонной (в наклонных скважинах, как правило, верхний зазор больше нижнего), следствием чего является плохое замещение бурового раствора на цементный. Из-за этого прочность цементного камня по верхней и нижней стенке ствола разная. Она выше в промежутке с большим по величине зазором, т.к. в таком зазоре происходит лучшее замещение растворов. В наклонных скважинах - это верхняя часть ствола. В нижней части имеется более толстая фильтрационная корка и более слабый цементный камень. При работе перфоратора сверление происходит произвольно: как в верхней, так и в нижней части ствола. При этом пласт в верхней части ствола может быть вообще не вскрыт, т.к. сверло обычно имеет длину 50-55 мм., а при смещении перфоратора к нижней стенке, расстояние от сверла до породы может составить, например, в скважине диаметром 190 мм. около 52 мм. Вскрытие же нижней стенки скважины может привести к разрушению крепи за колонной и образованию каналов для возникновения водоперетоков, что приведет к обводнению скважины.
В скважинах пробуренных диаметром 215,9 мм сверление в породу может быть осуществлено, если сверло будет направлено на нижнюю стенку колонны. В эксцентрично расположенной колонне в наклонном стволе только в этом случае будет минимальное расстояние от нее до породы. При сверлении в этом направлении сверло будет достаточно глубоко входить в породу. Однако слабое крепление между нижней стенкой ствола и колонной, будучи нарушено сверлением, за короткое время эксплуатации скважины приводит к образованию каналов перетока пластовой воды из близлежащего водоносного пласта и обводнению скважины. Поэтому в наклонных скважинах с эксцентрично расположенными в стволе колоннами целесообразно перфорационные отверстия на этапе эксплуатации проводить ближе к верхней стенке. А при проведении изоляционных работ в обводненных скважинах эффективнее проводить специальные перфорации по нижней стенке, исходя из того, что именно в этом месте скорее всего образовались перетоки воды.
Задача изобретения - осуществление перфорации наклонных скважин и улучшение фильтрационных свойств формируемых при перфорации каналов за счет обеспечения ориентирования устройства в стволе скважины.
Поставленная задача достигается за счет того, что устройство для перфорации обсаженной скважины, включающее перфоратор состоящий из сверла, упорного рычага и цилиндрического корпуса, выполненного с осевым каналом для размещения кабеля и механизма для приведения в действие упорного рычага и сверла, снабжено шарнирной муфтой, хомутом с упором и нижним переводником, на наружной поверхности которого установлена пластинчатая пружина, закрепленная кольцами, при этом упор и пластинчатая пружина установлены в одной плоскости со сверлом и упорным рычагом.
Заявляемое устройство поясняется чертежом: на фиг.1- изображен общий вид устройства; на фиг.2 - сечение по А-А; на фиг.3 - узел крепления пластинчатой пружины.
Оно состоит из корпуса перфоратора 1, соединенного с кабелем 2 через шарнирную муфту 3, нижнего переводника 4, соединенного с корпусом 1 резьбой, на наружной поверхности которого с помощью колец 5 закреплена пластинчатая пружина 6. Над корпусом перфоратора 1 установлен хомут 7 с упором 8, закрепленный на корпусе 1 стяжными болтами 9, а внутри корпуса перфоратора 1 размещен механизм для приведения в действие сверла 10 упорного рычага 11. Причем упор 8 и пластинчатая пружина 6 установлены таким образом,, что они находятся в одной плоскости со сверлом 10 и выдвижным рычагом 11.
При спуске перфоратора в скважину, из-за наличия упора 8 и пластинчатой пружины 6, он идет вдоль одной нижней стенки. Влияние скручивания кабеля, на котором спускается перфоратор в скважину, ликвидируется шарнирной муфтой 3. В интервале перфорации сверло 10 прижимается к верхней стенке, выдвигается рычаг 11, пружина 6 сжимается. Перфоратор устанавливается в положении со сверлом в направлении к верхней стенке ствола скважины.
В обводнившихся скважинах, когда необходимо произвести ремонтно-изоляционные работы, связанные с заколонными перетоками, перфоратор устанавливается так, чтобы прижатие сверла осуществлялось к нижней стенке, и сверление происходило в колонне по нижней стенке, т.к. обычно здесь наблюдаются нарушения цементной крепи.
Работа устройства производится в следующем порядке. Сначала устройство устанавливается в интервале перфорации, включается электродвигатель, выдвигающий рычаг 11, который фиксирует прибор у стенки скважины. После чего обеспечивается поступательное перемещение вращающегося сверла 10. Происходит сверление стенки скважины. После завершения сверления сверло и
выдвижной рычаг возвращаются в исходное положение. Прибор перемещается на следующую точку сверления. Сверление контролируется по приборам на поверхности.
Применение предлагаемого устройства позволит повысить качество ремонтных работ в обводненных нефтяных скважинах, в которых происходит переток пластовых вод по заколонному пространству. В наклонных скважинах перфорация, ориентированная по верхней стенке, обеспечит увеличение периода безводной их эксплуатации, т.к. снизится депрессия на наиболее слабую крепь по нижней стенке обсадной колонны.