способ вскрытия пласта сверлящим перфоратором и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ вскрытия пласта сверлящим перфоратором (перфоратор), включающий спуск на кабеле перфоратора с кабельным наконечником в интервал вскрытия пласта в скважине, последовательное высверливание каналов в стенке скважины при каждом повороте перфоратора, отличающийся тем, что производят высверливание каналов в стенке скважины от нижней точки до верхней точки интервала вскрытия с заданным шагом перемещения перфоратора по вертикали, а перед каждым поворотом перфоратор поднимают на поверхность, разворачивают перфоратор на заданный угол и фиксируют его положение относительно кабельного наконечника, затем опускают в скважину и производят высверливание следующего канала, смещенного от предыдущего канала на заданный угол.

2. Устройство для поворота сверлящего перфоратора, включающее кабельный наконечник, соединенный с кабелем, сверлящий перфоратор (перфоратор), содержащий головку, отличающееся тем, что перфоратор снабжен поворотным механизмом, выполненным в виде зафиксированных относительно друг друга корпуса и накидной гайки, в котором корпус в нижней части снабжен фиксатором, верхняя часть накидной гайки выполнена с пазами, расположенными с угловым смещением относительно друг друга, а нижняя часть - с резьбой для соединения с головкой перфоратора, в которой выполнен паз для фиксатора корпуса накидной гайки, кабельный наконечник также снабжен своим фиксатором, заходящим при установке перфоратора в один из пазов в верхней части накидной гайки.

Описание изобретения к патенту

Группа изобретений относится к области добычи жидких или газообразных текучих сред из скважины, а именно к средствам для вскрытия продуктивных пластов методом сверлящей перфорации.

Известны способы и устройства для углового перемещения перфоратора в скважине вокруг вертикальной оси с целью обеспечения сверления нескольких отверстий в стенке скважины.

Известен, например, модуль угловой ориентации (МУО-1), предназначенный для управляемого перемещения сверлящего перфоратора (перфоратор) вокруг вертикальной оси на заданный угол и позволяющий рассверливать скважинный фильтр по определенной, исходя из решаемой задачи и особенностей геолого-технических условий, системе расположения перфорационных отверстий-каналов. МОУ-1 представляет собой устройство, оснащенное электродвигателем, многоступенчатым планетарным редуктором и выдвижными рычагами, установленное над перфоратором и поворачивающее перфоратор вокруг оси (Сверлящая перфорация // АИС «Каротажник», вып.33, 1997, Тверь, стр.21-22).

Недостаток известного средства заключается в следующем: для обеспечения поворота перфоратора в скважине при помощи электродвигателя, управляемого с поверхности, необходимо фиксирование механизма в скважине с помощью выдвижных рычагов. Устройство является сложным в управлении, громоздким и дорогостоящим.

Известен сверлящий перфоратор-пробоотборник, снабженный механизмом его поворота внутри самого прибора, представляющего собой две храповые полумуфты, зацепляющиеся между собой системой шлицев-клиньев и приводимые в движение гидроприводом. Поворот бура зависит от шага храповой муфты (Пат. РФ № 2163294, заявл. 18.04.2000, публ. 20.02.2001).

Недостаток указанного механизма заключается в сложности конструкции и управления, в частности, в невозможности устанавливать заранее заданный угол смещения бура, что не позволяет менять при необходимости схему размещения отверстий в скважинном фильтре.

Известны способ и устройство для горизонтального направленного сверления в скважинах (Пат. ЕАПВ № 003822, заявка № 200200852, заявл. 16.02.2001, публ. 24.04.2003). Взят в качестве прототипа к заявляемым способу и устройству.

Известный способ содержит узел башмака, имеющий неподвижную секцию и поворачиваемую секцию, при этом опускают узел башмака вниз по обсадной колонне на глубину, на которой требуется прорезать отверстия, прорезают первое отверстие в стенке обсадной трубы в одном угловом положении, поворачивают поворачиваемую секцию на угол, соответствующий желаемому угловому промежутку между первым отверстием и вторым отверстием, прорезают второе отверстие, а потом повторяют процесс поворота и прорезают следующее отверстие.

Способ осуществляется устройством, в котором упомянутый башмак снабжен электрическим двигателем для обеспечения поворота поворачиваемой секции. Для контролирования угла поворота башмак содержит гироскоп, передающий сигналы на поверхность.

Недостаток известных средств заключается в следующем. Для создания скважинного фильтра после каждого сверления необходимо обеспечить поворот перфоратора вокруг вертикальной оси, при этом перфоратор фиксируют в трубе рычагами или башмаком, что вызывает опасность прихвата прибора в скважине. Кроме того, в устройстве для контроля за величиной углового перемещения используется гироскоп, что делает устройство сложным по конструкции и не надежным из-за присутствия источника батарейного питания для дополнительного электродвигателя, осуществляющего поворот.

Для получения эффективного притока (повышенного дебита) в скважине необходимо производить перфорацию по всему интервалу вскрытия, создавая фильтр с заданной схемой размещения каналов.

Задачей предлагаемой группы изобретений является повышение эффективности вскрытия скважин в результате перфорации стенки скважины по всей площади внутренней поверхности обсадной трубы, упрощение и удешевление средств, осуществляющих эту перфорацию.

Указанная задача в части способа решается следующим образом.

Заявляется способ вскрытия пласта сверлящим перфоратором (перфоратор), включающий спуск на кабеле перфоратора с кабельным наконечником в интервал вскрытия пласта в скважине, последовательное высверливание каналов в стенке скважины при каждом повороте перфоратора, при этом производят высверливание каналов в стенке скважины от нижней точки до верхней точки интервала вскрытия с заданным шагом перемещения перфоратора по вертикали, а перед каждым поворотом перфоратор поднимают на поверхность, разворачивают перфоратор на заданный угол и фиксируют его положение относительно кабельного наконечника, затем сборку опускают в скважину и производят высверливание следующего канала, смещенного от предыдущего канала на заданный угол.

Указанная задача в части устройства для реализации способа решается следующим образом.

Заявляется устройство для поворота сверлящего перфоратора, включающее кабельный наконечник, соединенный с кабелем, сверлящий перфоратор, содержащий головку, при этом перфоратор снабжен поворотным механизмом (механизм), выполненным в виде зафиксированных относительно друг друга корпуса и накидной гайки, в котором корпус в нижней части снабжен фиксатором, верхняя часть накидной гайки выполнена с пазами, расположенными с угловым смещением относительно друг друга, а нижняя часть - с резьбой для соединения с головкой перфоратора, в которой выполнен паз для фиксатора корпуса накидной гайки, кабельный наконечник также снабжен своим фиксатором, заходящим при установке перфоратора в один из пазов в верхней части накидной гайки.

На фиг.1 - изображена сборка перфоратора с поворотным механизмом.

На фиг.2 - разрез по А-А.

На фиг.3 - представлен общий вид сборки, спущенной в скважину.

На фиг.4а) - вид расположений отверстий без углового смещения перфоратора (линия).

На фиг.4б) - вид расположения отверстий с угловым смещением перфоратора через 90 град. и равным шагом перемещения (сетка).

На фиг.4в) - вид расположения отверстий с угловым смещением перфоратора и изменением его шага перемещения (шахматное расположение).

На фиг.4г) - вид расположения отверстий с угловым смещением и увеличенным шагом перемещения перфоратора (спираль).

Как видно на фиг.1, механизм состоит из корпуса 1 с фиксатором 2 в нижней части. Корпус 1 вставлен в накидную гайку 3, нижняя часть которой снабжена резьбой 4, а верхняя - выполнена с пазами 5, расположенными с угловым смещением на 90 град. (разрез А-А, фиг.2). Корпус 1 зафиксирован относительно накидной гайки 3 стопорным винтом 6.

В сборе со сверлящим перфоратором (перфоратор) 7 фиксатор 2 корпуса 1 входит в паз 8 головки 9 перфоратора 7 со сверлом 10. Верхняя часть корпуса соединена с кабельным наконечником 11 с помощью фиксатора 12, входящим в один из пазов 5 накидной гайки 3. Сборка спускается в скважину на каротажном кабеле 13. Поз.14 - прижимной механизм перфоратора, поз.15 - стопорная гайка (фиг.3).

Перед спуском в скважину корпус 1 устанавливают в головку 9 перфоратора 7, заводят фиксатор 2 в паз 8 и закрепляют накидной гайкой 3, после чего устанавливают стопорный винт 6. Верхнюю часть корпуса 1 присоединяют к кабельному наконечнику 11, размещая фиксатор 12 в пазу 5, находящемуся в одном направлении с выходом сверла, и закрепляют стопорной гайкой 15. Электрическую связь перфоратора 7 с кабельным наконечником 11 обеспечивают гибкими соединительными проводами или кольцевым контактным коллектором (на фиг.3 не показаны).

Реализация заявленного способа осуществляется при работе устройства.

Сборку спускают в скважину в интервал вскрытия к нижней отметке А (фиг.4а) и проводят сверление каналов, перемещая перфоратор 7 по вертикали снизу вверх до верхней отметки В с заданным шагом, получая перфорационные отверстия по схеме точек 1-7, при этом получают скважинный фильтр по схеме «линия» (фиг.4а).

После этого устройство поднимают на поверхность, снимают кабельный наконечник 11, отворачивают накидную гайку 3 и переставляют фиксатор 12 в следующий паз 5, смещенный относительно первого паза и относительно направления выхода сверла на 90 град., и вновь закрепляют кабельный наконечник 11 стопорной гайкой 15.

Сборку вновь спускают в скважину в интервал перфорации на отметку А, при этом сверло 10 перфоратора 7 будет смещено на 90 град. относительно предыдущей точки 1. Рассверливая интервал в этом положении, выполняют каналы по точкам 8-14 по схеме (фиг.4б).

Затем перфоратор поднимают на поверхность и устанавливают фиксатор 2 со смещением на 180 град. После его спуска в скважину выполняют каналы с точками 15-21 по схеме (фиг.4б). Точно так же со смещением на 270 град. производят сверление точек 22-28 по схеме «сетка» (фиг.4б).

Изменяя шаг перемещения перфоратора по стволу скважины и место установки точки первого канала в каждой угловой фазе, достигают возможность создания скважинного фильтра с линейным расположением каналов (по образующей колонны) (фиг.4а), сеточным (фиг.4б), шахматным (фиг.4в), спиральным (фиг.4г).