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. Устройство 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 гидропилиндра. Нижняя полость трубного корпуса выполнена также с возможностью взаимодействия с кольцевой полостью при перемещении подпружиненного поршня вниз.
Недостатками устройства являются невысокий гидромониторный эффект, создаваемый при формировании каналов в призабойной зоне пласта, ввиду конструктивных особенностей, 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. Все вышеуказанное крайне отрицательно сказывается на энергии струи, которой будет недостаточно для размыва каверн и, как следствие, на эффективности обработки пласта. Кроме того, устройство имеет достаточно сложную конструкцию.
Среди аналогов наибольшей эффективностью обладают устройства для создания перфорационных каналов в обсадной колонне скважины по патентам на полезную модель RU 115002 и RU 115407.
По большинству сходных существенных признаков и достигаемому результату выбран прототип по патенту RU 115407, МПК Е21В 43/114, oп. 01.12.2011 г.
Устройство по прототипу имеет корпус, образованный клином и стенками, как минимум, двух размещенных друг за другом гидроцилиндров с соединенными между собой и закрепленными на опоре шток-поршнями, один из которых подпружинен. По меньшей мере, два резца с гидромониторами и резцедержателями размещены в пазах опоры и клина с возможностью радиального возвратно- поступательного перемещения. Шток-поршени имеют осевой канал, сообщенный переточными каналами с подпоршневыми полостями гидроцилиндров, а трубками и каналами резцедержателей - с гидромониторами резцов.
Недостатком конструкции прототипа является ненадежность механизма возврата в исходное транспортное положение рабочих органов устройства, например резцов с резцедержателями. Пружина работает с максимальным усилием лишь в момент ее полного сжатия, когда для выхода рабочих органов из обсадной колонны после перфорации используется колонна НКТ, а в момент, когда необходимо довести рабочие органы в исходное транспортное положение, чтобы они не скребли по внутренней стенке обсадной колонны при перемещении устройства вглубь скважины (что может привести к выдвижению рабочих органов), пружина неэффективна, т.к. она почти разжата и ее усилие на преодоление сил трения между шток-поршнями и гидроцилиндрами минимально. Также при многократности циклов по перфорации существует вероятность поломки пружины, что может привести к заклиниванию всего устройства и аварийной ситуации на скважине.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение надежности и эффективности устройства.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для создания перфорационных каналов в скважине, содержащем корпус, образованный клином и, как минимум, двумя размещенными друг за другом гидроцилиндрами с соединенными шток-поршнями, закрепленными на опоре и имеющими осевой канал, сообщенный посредством трубок с гидромониторными каналами, по меньшей мере, двух рабочих органов, установленных в пазах опоры и клина с возможностью радиального возвратно-поступательного перемещения, согласно полезной модели, в гидроцилиндрах выполнены циркуляционные каналы, один из шток-порпшей образует с гидроцилиндром герметичную камеру, а в других шток-поршнях выполнены переточные каналы, сообщающиеся с осевым каналом.
Выполнение корпуса заодно целое с клином и гидроцилиндрами обеспечивает жесткость и надежность конструкции, необходимую в случаях возможного его «заякоревания» при извлечении рабочих органов из скважины. Наличие в одном гидроцилиндре герметичной камеры, в которой находится воздух под атмосферным давлением, переточных каналов в шток-поршнях других гидроцилиндров для сообщения с осевым каналом и циркуляционных каналов в гидроцилиндрах для сообщения с затрубным пространством, в сочетании с другими признаками устройства, обеспечивают повышение его эффективности с гарантированным возвратом рабочих органов в исходное транспортное положение за счет перепада давлений в системе.
Заявляемая полезная модель поясняется на примере выполнения устройства с двумя гидроцилиндрами, двумя рабочими органами и сопровождающими чертежами, на которых изображены:
Фиг.1 - общий вид устройства с частичным разрезом;
Фиг.2 - вид сбоку с частичным разрезом.
Устройство содержит корпус 1, образованный стенками гидроцилиндров 2, 3 и клином 4, имеющим пазы 5, в которых размещены два диаметрально расположенных рабочих органа 6, установленные в радиальных пазах 7 опоры 8. В каждом рабочем органе 6 выполнены гидромониторные каналы 9, а в гидроцилиндрах 2 и 3 - циркуляционные каналы 10 для сообщения затрубного и надпоршневого пространств. Шток-поршни 11 и 12 соответствующих гидроцилиндров 2 и 3 соединены между собой и имеют общий осевой канал 13, который сообщается с подпоршневой полостью 14 гидроцилиндра 2 посредством переточного канала 15 и с гидромониторными каналами 9 рабочих органов 6 посредством пары полых тяг 16 шток-поршней и трубок 17. Шток-поршень 12 образует с гидроцилиндром 3 в корпусе 1 герметичную камеру 18 с воздухом под атмосферным давлением и соединен с опорой 8 двумя полыми тягами 16. Для герметизации устройства все соединения конструкции снабжены уплотнениями.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Устройство закрепляют на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) и спускают в скважину к интервалу перфорации. Затем по НКТ подают под давлением рабочую жидкость, которая проходя по каналам 13 и 15 в подпоршневую полость 14, воздействует на шток-поршень 11 и соединенный с ним шток - поршень 12, перемещает их вверх, увлекая за собой через тяги 16 опору 8 с рабочими органами 6. При этом в герметичной камере 18 создается разряжение, а рабочие органы 6 перемещаются по пазам 5 клина 4 и радиальным пазам 7 опоры 8 до касания стенок обсадной колонны 19. Шток-поршни 11 и 12 фиксируются относительно обсадной колонны 19, а корпус 1, «растягивая» колонну НКТ, перемещается вниз, раздвигая клином 4 рабочие органы 6, режущие части которых производят перфорацию стенок обсадной колонны 19. Одновременно рабочая жидкость, проходящая через тяги 16, трубки 17 и гидромониторные каналы 9 рабочих органов 6, под высоким давлением выходит в призабойную зону пласта (ПЗП) и размывает своими струями цементный камень и прилегающую горную породу, образуя каверны, каналы.
После формирования каналов в ПЗП давление рабочей жидкости сбрасывают до атмосферного. Колонну НТК и соединенный с ней корпус 1 с клином 4 приподнимают, происходит вытягивание режущих частей рабочих органов 6 из стенок обсадной колонны 19 за счет их Т-образного соединения с пазами 5 клина 4 и радиальными пазами 7 опоры 8. В силу того, что в герметичной камере 18 воздух находится под атмосферным давлением, то шток - поршень 12 стремится в исходное положение, чему также способствует гидростатическое давление столба скважинной жидкости, попадающей в надпоршневое пространство гидроцилиндра 3 через циркуляционный канал 10. Вместе со шток-поршнями 11 и 12 через тяги 16 перемещается опора 8 с рабочими органами 6, возвращая их в исходное транспортное положение.
Затем устройство перемещают на расчетное расстояние, вновь поднимают давление рабочей жидкости и производят одновременную перфорацию обсадной колонны и формирование каналов в ПЗП. Цикл повторяют необходимое количество раз без извлечения устройства из скважины. После формирования всех каналов в скважине прекращают подачу рабочей жидкости, давление сбрасывают до атмосферного, опора с рабочими органами 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 рабочих органов. От количества гидроцилиндров зависит суммарная площадь поршней для создания необходимого усилия на врезание рабочих органов, количество которых определяется требуемым числом перфорационных каналов в скважине для вскрытия пласта за один цикл.
Для перфорации обсадных колонн малого диаметра устройство может быть выполнено с несколькими последовательно установленными клиньями, имеющими одну рабочую поверхность.
Для повышения эффективности устройства гидромониторные каналы рабочих органов могут быть снабжены насадками, выполненными из абразивостойкого материала.
Использование простой, надежной и удобной в эксплуатации конструкции устройства позволит сократить время на обработку, существенно повысить эффективность вторичного вскрытия пластов и снизить материальные затраты.