система для сверлящей перфорации стенок обсаженных скважин

Формула изобретения

Система для сверлящей перфорации стенок обсаженных скважин, включающая корпус, выдвижной сверлящий инструмент, прижимное устройство, подвеску в виде каротажного кабеля, отличающаяся тем, что в качестве корпуса в системе использованы насосно-компрессорные трубы, в которых на каротажном кабеле расположена скважинная аппаратура, состоящая из блока подачи, комплекса технической оснастки, включающего измерительный глубинный прибор, гидравлический двигатель, компенсатор нагрузки на сверлящий инструмент, гибкий вал для крепления головки сверлящего инструмента, а прижимное устройство подвешено к нижнему концу насосно-компрессорных труб и имеет канал захода гибкого вала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к геофизической технике, конкретно к техническим средствам для перфорации стенок обсаженных скважин.

Известны различные конструкции устройств для перфорации стенок обсаженных скважин: амортизаторов, сверлящих перфораторов и других механизмов, снабженных телескопически соединенными подпружиненными поршнями, перемещающимися в осевом направлении [1-4], в том числе сложные аппараты, использующие для приведения в движение рабочих органов (бура, прижимного механизма и др.) различные схемы приводов механизмов прижатия к стенке скважины и выдвижения бура [4].

Недостатком конструкций [1-3] является невозможность обеспечения раздельного поочередного перемещения рабочих органов разного назначения. Серьезными недостатками скважинного прибора аппаратуры [4] являются большие габариты устройства и конструктивные особенности исполнения приводов механизмов рабочих органов, значительно снижающие надежность и производительность работы перфоратора.

Известен сверлящий скважинный перфоратор [5], представляющий собой сложную систему устройств, конструкция которых обуславливает использование различных гидравлических и кинематических схем приводов механизмов прижатия прибора к стенке скважины и выдвижения бура. Скважинный прибор содержит цилиндрический корпус, подвеску корпуса в виде каротажного кабеля, масляный насос с электродвигателем, выдвижной бур, механизмы выдвижения бура и прижатия корпуса к стенке скважины, выполненные в виде гидроцилиндров с поршнями и исполнительных узлов, связанных с соответствующими поршнями. Поршни механизмов выдвижения бура и прижатия корпуса к стенке скважины имеют разные площади поперечного сечения, помещены один в другом и подпружинены. Кроме того, поршень с большей площадью поперечного сечения имеет пружину с меньшей жесткостью, чем поршень с меньшей площадью поперечного сечения. Телескопически сопряженные кольцевые поршни, связанные через систему рычагов с прижимной лапой и буром, сообщаются с единой нагнетательной полостью, повышение давления в которой обеспечивается масляным насосом. Бур вращается валом электродвигателя, к которому подается постоянный ток по жилам каротажного кабеля. Управление работой системы осуществляется с пульта управления, размещенного на поверхности земли.

Серьезным недостатком описанной системы для сверлящей перфорации стенок обсаженных скважин является конструктивное исполнение приводов механизма прижатия сверлящего перфоратора к стенке скважины и механизма выдвижения бура в виде двух поршней, обуславливающее использование сложной гидравлической и кинематической схем приводов, снижающих надежность работы перфоратора. Кроме того, данная конструкция способна обеспечить лишь небольшую глубину проникания бура в пласт (˜70 мм), что в совокупности с малым диаметром головки сверлящего инструмента (˜12 мм) дает невысокую эффективность вскрытия плата.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности и производительности системы для сверлящей перфорации стенок обсаженных скважин и эффективности степени вскрытия пласта.

Указанная задача решается тем, что в системе для сверлящей перфорации стенок обсаженных скважин, содержащей корпус, выдвижной сверлящий инструмент, прижимное устройство, подвеску в виде каротажного кабеля, согласно изобретению в качестве корпуса в системе использованы НКТ, в которых на каротажном кабеле размещена скважинная аппаратура (блок подачи, комплекс технической оснастки, включающий измерительный глубинный прибор, гидравлический двигатель, компенсатор нагрузки на сверлящий инструмент, гибкий вал для крепления головки сверлящего инструмента), а прижимное устройство подвешено к нижнему концу НКТ и имеет канал захода гибкого вала.

На чертеже представлен общий вид (в разрезе) системы для сверлящей перфорации стенок скважины с обсадной колонной 1.

Система для сверлящей перфорации состоит из НКТ 2 с нагнетательным патрубком 3, использующихся в качестве корпуса устройства, в которых на каротажном кабеле 4 через сальник 5 подвешена скважинная аппаратура, состоящая из блока подачи 6 комплекса технической оснастки, включающего измерительный глубинный прибор 7, гидравлический двигатель 8, компенсатор нагрузки на сверлящий инструмент 10, гибкий вал 11 для крепления головки сверлящего инструмента, прижимное устройство 12.

Предлагаемая система для сверлящей перфорации работает следующим образом. Нижний конец НКТ (2), оборудованный механическим прижимным устройством (12) с отверстием для гибкого вала (11), устанавливается в обсадной колонне (1) по глубине и фиксируется на участке перфорации. В НКТ (2) через сальник (5) на каротажном кабеле спускается скважинная аппаратура. Привязка системы осуществляется глубинным измерительным прибором по литографии (ГК) и по меткам на НКТ (2), что вместе с азимутальным позиционированием позволяет точно разместить систему в НКТ (2). Блок подачи (6) приводит в действие тормозное устройство якорного типа с электрическим приводом, работающем на постоянном токе, которое фиксирует скважинную аппаратуру в НКТ (2). После установки системы в стволе скважины в нагнетательный патрубок (3) подается промывочная жидкость, запускающая гидравлический двигатель роторного типа (8), который приводит во вращательное движение механический пружинный компенсатор нагрузки на сверлящий инструмент (9) и гибкий вал (11) с головкой сверлящего инструмента. Перемещение сверлящего инструмента на гибком вале к поверхности стенки скважины осуществляется блоком подачи (6) посредством выдвижного телескопического устройства с электроприводом. В качестве головки сверлящего инструмента (10) могут применяться шарошки, долота, сверла и прочие устройства диаметром до 34 мм. Измерительный прибор (7) контролирует технологические параметры процесса спуска комплекса технической оснастки по НКТ (2) и процесса перфорации стенок скважины (локатор муфт, силу нагрузки на сверлящий инструмент, частоту вращения вала гидродвигателя, длину проходки сверлящего инструмента, давление на входе гидродвигателя, давление столба жидкости в НКТ и др.). Особенностью устройства следует отметить, что элементы аппаратуры - компенсатор нагрузки на сверлящий инструмент и гибкий вал - выполнены полыми для возможности подачи промывочной жидкости на интервал перфорации для охлаждения головки сверлящего инструмента и выноса шлама (частиц метала, цементного кольца и разрушенной породы) в затрубное пространство. После окончания процесса сверления подача промывочной жидкости прекращается и производится подъем скважинной аппаратуры. НКТ (2) опускаются и поворачиваются по азимуту в соответствии с показаниями измерительного прибора (7), фиксируются прижимным устройством (12) на новом участке перфорации и вновь повторяются вышеописанные операции по вскрытию пласта.

Описанная система для сверлящей перфорации стенок обсаженных скважин собрана и прошла стендовые и полевые испытания с положительным результатом. Так, в результате опытно-промысловых испытаний системы в скважине №211 Злодыревского месторождения Пермского края РФ получено увеличение дебета продуктивного пласта с 0,8 до 9 м³/сутки (дебет 0,8 м ³/сутки был получен в результате вскрытия пласта коммулятивным перфоратором).

Кроме того, преимущества предлагаемой системы для сверлящей перфорации стенок обсаженных скважин:

1. Малая величина возникающей в ходе работ депрессии снижает риск возникновения осложнений, связанных с разрушением цементного кольца обсадной колонны и заклинивания скважинного оборудования.

2. Повышение эффективности вскрытия пласта достигается, в том числе:

- использованием в процессе перфорации промывочной жидкости;

- увеличением диаметра головки сверлящего инструмента (до 34 мм);

- увеличением глубины проникания сверлящего инструмента в пласт (до 2 м).

Литература

1. Авторское свидетельство СССР №1188397, кл. Е21В 43/114, 1986.

2. Патент ФРГ №3418793, кл. Е21В 43/114, 1986.

3. Патент Японии №60-1435, кл. Е21В 43/114, 1986.

4. Филиди Г.Н. и др. Многоотборный сверлящий керноотборник СКМ-8-9. - Нефтяное хозяйство, 1979, №2, с.16-18.

5. Патент РФ №2058477, кл. Е21В 43/114, 1996.