способ создания перфорированных щелевых каналов в обсадной колонне и устройство для вертикальных перемещений перфоратора

Формула изобретения

1. Способ создания перфорированных щелевых каналов в обсадной колонне, включающий спуск перфоратора на колонне труб до интервала перфорации, создание давления в этих трубах и образованием щели путем перемещения перфоратора одновременно с перемещением поршня двигателя перфоратора, отличающийся тем, что сначала перфоратор опускают в нижнюю зону перфорируемого интервала пласта, а образование щели осуществляют движением перфоратора вверх под усилием, создаваемым на поршне двигателя, со скоростью перемещения, регулируемой путем изменения производительности насоса, подающего рабочую жидкость в надпоршневую систему.

2. Устройство для вертикальных перемещений перфоратора, содержащее перфоратор, его двигатель, в корпусе которого размещены поршень с штоком, взаимосвязанным с талевой системой, линию подачи и сброса рабочей жидкости, отличающееся тем, что двигатель перфоратора установлен между концом каната талевой системы и кронштейном, на котором жестко закреплен корпус двигателя перфоратора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к способам для щелевого вскрытия продуктивных пластов.

Известен способ создания перфорированных каналов, включающий спуск устройства на колонне труб до интервала перфорации, создания давления в этих трубах и перфорацию обсадной трубы в виде щели, при этом обеспечивается получение прерывистой щели без переустановки оборудования.

(см. СССР а.с. N 1106897, E 21 B 43/114, 1984 г.).

К недостаткам описанного способа относятся необходимость регулирования скорости движения поршня в зоне повышенного давления в НКТ, вероятность остановки перфоратора при упоре его в осевший в скважине песок.

Наиболее близким аналогом для заявленного способа является способ создания перфорированных щелевых каналов в обсадной колонне, включающий спуск перфоратора на колоне труб НК в скважине к месту перфорации, устанавливают его против интервала перфорации, создают в НКТ давление и одновременно осуществляют возвратно-поступательное движение всей колонны НКТ, при этом поршни устройства перфорации перемешаются вниз, толкая через кулису ось накатного ролика, являющегося рабочим органом известного устройства перфорации, которая, перемещаясь в пазу корпуса, выдвигает ролик до контакта со стенкой осадной трубы. При возвратно-поступательном движении ролик вдавливается в стенку обсадной трубы, образуя щель. Когда ролик выйдет за пределы обсадной колонны, тогда в трубах создается повышенное давление и реализуется гидромониторный эффект струи, которая, размывая цементное кольцо и горную породу, формирует канал (см. Патент РФ N 2039330, B 23 B 43/114, от 09.07.95 г.)

Недостатком известного способа является небольшая глубина образующейся щели в горной породе, т.к. выход накатного ролика ограничен конструктивно, а гидромониторный эффект струи жидкости низкий из-за отсутствия в ней абразивного компонента. Это не дает возможности использовать эффект щелевой разгрузки пласта с целью повышения степени вскрытия пласта и продуктивности скважины.

Наиболее близким аналогом для заявленного устройства является устройство для вертикальных перемещений перфоратора, содержащее перфоратор, механизм для движения - двигатель перфоратора, в корпусе которого размещен поршень со штоком, взаимосвязанным с талевой системой и линию подачи и сброса рабочей жидкости (см. СССР, а.с. N 294930, E 21 B 43/114, 1971 г.).

Недостатками известного устройства являются:

- при необходимости вскрытия нескольких интервалов после полного использования одного хода поршня требуется его перемонтаж на устье скважины;

- регулировка скорости перемещения перфоратора осуществляется в зоне высокого давления, что создает опасность для исполнителей;

- резка щели осуществляется при движении перфоратора сверху вниз, что не исключает возможности остановки процесса из-за упора перфоратора в осевший на забое песок.

Технической задачей, на решение которой направлено предложенное изобретение, является снижение трудоемкости щелевой перфорации за счет исключения вспомогательных операций по монтажу и демонтажу устьевых устройств, и обеспечение безопасной регулировки скорости перемещения перфоратора при вскрытии продуктивного пласта.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что способ создания перфорированных щелевых каналов в обсадной колонне, включающей спуск перфоратора на колонне труб до интервала перфорации, создание давления в этих трубах и образование щели путем перемещения перфоратора одновременно с перемещением поршня двигателя перфоратора, предусматривает, что сначала перфоратор опускают в нижнюю зону перфорируемого интервала пласта, а образование щели осуществляют движением перфоратора вверх под усилием, создаваемым на поршне двигателя, со скоростью перемещения, регулируемой путем изменения производительности насоса, подающего рабочую жидкость в надпоршневую систему.

А также тем, что в устройстве для вертикальных перемещений перфоратора, содержащем перфоратор, его двигатель, в корпусе которого размещены поршень со штоком, взаимосвязанным с талевой системой, линию подачи и сброса рабочей жидкости, предусмотрено, что двигатель перфоратора установлен между концом каната талевой системы и кронштейном, на котором жестко закреплен корпус двигателя перфоратора.

Существенными отличительными признаками способа являются:

сначала перфоратор опускают в нижнюю зону перфорируемого интервала пласта;

скорость перемещения перфоратора регулируется путем производительности насоса, подающего рабочую жидкость в надпоршневую систему.

На фиг. 1 дан общий вид устройства; на фиг. 2 - разрез двигателя.

Устройство для вертикальных перемещений перфоратора содержит перфоратор 1, двигатель перфоратора 2, корпус 3 двигателя 2, шток 4, поршень 5, при этом корпус 3 двигателя 2 жестко закреплен на кронштейне 6 агрегата ремонта скважин (на чертеже не показан) и тем самым он вынесен из зоны устья скважины. Один конец 8 каната талевой системы 9 ("мертвый" конец) жестко связан со штоком 4, при этом устройство имеет линию подачи 10 рабочей жидкости и линию сброса 11 с установленным на ней вентилем 12.

Предложенный способ осуществляется с помощью описанного устройства, которое работает следующим образом. Насос из емкости (на чертеже не показана) закачивает рабочую жидкость, надпоршневую полость, при этом поршень 5 находится в начальном (исходном) положении вверху, вентиль 12 закрыт. При создании определенного давления, поршень 5, продвигаясь вниз, передает усилие через шток 4 и жестко связанный с ним "мертвый" конец 8 талевого каната, далее через талевую систему 9 и НКТ 13 на перфоратор 1. При этом происходит подъем спущенных в скважину НКТ 13 и соответственно перфоратора 1. Перемещение поршня 5 двигателя 2 и соответственно перфоратора 1 осуществляется принудительно подачей рабочей жидкости в надпоршневую полость корпуса 3 двигателя 2.

Скорость перемещения перфоратора 1 регулируется путем изменения производительности насоса, подающего рабочую жидкость в надпоршневую полость корпуса 3.

Возврат поршня 5 в исходное верхнее положение осуществляется под действием веса НКТ путем открытия вентиля 12 и сброса рабочей жидкости в емкость (не показана).

Процесс вскрытия продуктивного пласта происходит при движении перфоратора 1 вверх, в случае, если интервал вскрытия превышает рабочий ход поршня 5, то без перерыва в работе перфоратора 1 колонна НКТ 13 с перфоратором 1 поднимается на необходимое расстояние лебедкой талевой системы 9. Процесс вскрытия продуктивного пласта продолжается.

Предложенный способ и устройство имеют ряд преимуществ по сравнению с известными решениями:

создание вертикальных щелей осуществляется при движении перфоратора вверх, тем самым исключается остановка его из-за упора перфоратора в осевший в скважине песок;

рабочий ход перфоратора осуществляется от усилия, создаваемого на поршне двигателя, и скорость его перемещения четко регулируется путем изменения производительности насоса, подающего рабочую жидкость в надпоршневую систему;

регулирование скорости перфорирования безопасно для работающего ввиду того, что двигатель перфоратора вынесен из зоны повышенных давлений;

значительно упростились работы по монтажу и демонтажу двигателя перфоратора;

значительно упростилась обвязка устья скважины, т.к. устье оборудуется только сальником типа "Циссон" и автоматом для спуско-подъемных операций;

упростилась конструкция двигателя перфоратора и его обслуживания.