Устройство для перфорации скважин и обработки призабойной зоны пласта

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, к области бурения и эксплуатации скважин, а именно к устройствам для вторичного вскрытия и обработки призабойной зоны пласта. Технический результат заключается в обеспечении разделения рабочей жидкости в гидравлической части устройства и жидкости, используемой для гидромониторного размыва каверны для повышения надежности и производительности устройства при улучшении технологичности. Устройство, устанавливаемое на колонне НКТ, содержит корпус, в котором размещены пробойники с гидромониторными каналами и преобразователь давления с механизмом возврата в виде подпружиненного шток-поршня со сквозным каналом, в котором установлен шаровой клапан, размещенный в полости поршня шток-поршня. В корпусе выполнен центральный полый стержень, размещенный в штоке шток-поршня с образованием в корпусе гидроцилиндра, который сообщен каналами с бесштоковыми полостями пробойников. Полость стержня сообщена с гидромониторными каналами пробойников посредством каналов. В результате отсутствуя расхода жидкости и снижения ее давления во время прокола, уменьшается расход рабочей жидкости и увеличивается усилие на формирование отверстий. /1 н.п.ф., 2 илл. на 1 л./

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, к области бурения и эксплуатации скважин, а именно к устройствам для вторичного вскрытия и обработки призабойной зоны пласта (ПЗП).

Из уровня техники известно устройство для перфорации скважин, раскрытое в RU 2043486 C1, МПК Е21В 43/114, оп.10.09.1995., которое имеет корпус, поршень и пробойник, с осевым каналом для подачи через него рабочей жидкости. После пробивания пробойником эксплуатационной колонны проводится обработка ПЗП струей жидкости из промывочного канала пробойника.

Недостатком данного устройства является необходимость использования насосных агрегатов для создания рабочего давления.

Указанный недостаток устранен в устройстве для перфорации скважин, раскрытом в RU 60132 U1, МПК Е21В 43/114, оп. 10.01.2007. Устройство содержит корпус с фиксаторами и размещенным в его цилиндрической полости поршнем, соединенным с насосно-компрессорными трубами (НКТ), и пробойники с промывочными каналами. Каждый пробойник установлен с возможностью перемещения в радиальном направлении посредством соответствующего силового цилиндра, сообщенного с цилиндрической полостью корпуса с возможностью обеспечения перемещения пробойников в результате создания давления рабочей жидкости в цилиндрической полости корпуса под действием веса подвески НКТ.

К недостаткам указанного устройства относится ограниченность величины создаваемого рабочего давления весом подвески НКТ, а также возврат пробойников за счет пружин, в случае разрушения которых или потери ими упругих свойств, возврат пробойников после формирования отверстий, становится практически невозможным.

Наиболее близким аналогом заявляемого устройства является устройство, раскрытое в RU 2403380 C1, МПК Е21В 43/114, оп. 10.11.2010 - прототип.

Устройство по прототипу содержит размещенные в корпусе пробойники, каждый из которых имеет поршень и промывочный канал с обратным клапаном и установлен с возможностью перемещения в радиальном направлении под воздействием давления рабочей жидкости. Устройство снабжено установленным в корпусе преобразователем давления, предназначенным для соединения с НКТ и имеющим сквозной канал, проходящий через его поршень и плунжер, а также гидравлическим замком переключения потока жидкости, который установлен в указанном канале и включает два обратных клапана, подпружиненных в противоположные стороны. Плунжер выполнен с упором, взаимодействующим с первым обратным клапаном с возможностью его открытия при создании в НКТ давления рабочей жидкости и обеспечения подачи потока рабочей жидкости из НКТ в полость корпуса и воздействия на поршни пробойников, а седло второго обратного клапана закреплено на поршне преобразователя давления с возможностью закрытия при снятии в НКТ давления рабочей жидкости.

В прототипе применен механизм возврата, использующий перепад затрубного давления по сравнению с давлением в бесштоковой полости пробойников. Основной проблемой создания разрежения в бесштоковой полости пробойников является система обратных клапанов, т.к в качестве рабочей жидкости используется скважинная жидкость, зачастую имеющая механические примеси, которые препятствуют плотному закрытию обратных клапанов и, соответственно, способствуют снижению давления в бесштоковой полости пробойников. Это приводит к существенному риску неполного возврата пробойников в транспортное положение и, как следствие, риску заклинивания устройства в скважине. А таких обратных клапанов в системе возврата прототипа применено два, что удваивает риск заклинивания перфоратора в скважине.

Указанная проблема решается в заявляемом устройстве, задачей которого является повышение надежности и производительности при улучшении технологичности.

Технический результат заключается в обеспечении разделения рабочей жидкости в гидравлической части устройства и жидкости, используемой для гидромониторного размыва каверны.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для перфорации скважин и обработки призабойной зоны пласта, устанавливаемом на колонне насосно-компрессорных труб и включающем размещенные в корпусе с возможностью перемещения в радиальном направлении под воздействием давления рабочей жидкости пробойники с гидромониторными каналами и преобразователь давления с механизмом возврата пробойников, согласно полезной модели, преобразователь давления с механизмом возврата пробойников выполнен в виде подпружиненного шток-поршня со сквозным каналом, в котором установлен шаровой клапан с возможностью взаимодействия с полым стержнем корпуса, размещенным в штоке поршня с образованием в корпусе гидроцилиндра с рабочей жидкостью без механических примесей, который сообщен с бесштоковыми полостями пробойников, а полость стержня сообщена с гидромониторными каналами пробойников.

Совокупность указанных признаков обеспечивает передачу усилия от преобразователя давления на пробойники через рабочую жидкость без механических примесей, не сообщающуюся с рабочей жидкостью в НКТ.

В гидравлической части цилиндра может применяться любая чистая жидкость, например, масло. Также в заявляемом устройстве полностью отсутствуют обратные клапаны в механизме возврата пробойников в транспортное положение, движению которых также способствует чистота рабочей жидкости (без механических включений) в гидравлической части устройства и наличие в ней смазывающих веществ, например масла, снижающих трение.

Заявляемая полезная модель поясняется на примере выполнения устройства с двумя пробойниками и сопровождающими чертежами, на которых представлены:

Фигура 1 - схематичное изображение общего вида устройства в транспортном положении;

Фигура 1 - схематичное изображение общего вида устройства в рабочем положении.

Устройство, устанавливаемое на колонне НКТ, содержит корпус 1, в котором размещены пробойники 2 с гидромониторными каналами 3 и преобразователь давления с механизмом возврата в виде подпружиненного шток-поршня 4 со сквозным каналом 5, в котором установлен шаровой клапан 6, размещенный в полости поршня шток-поршня 4. В корпусе 1 выполнен центральный полый стержень 7, размещенный в штоке шток-поршня 4 с образованием в корпусе 1 гидроцилиндра 8, который сообщен каналами 9 с бесштоковыми полостями 10 пробойников 2. Полость 11 стержня 7 сообщена с гидромониторными каналами 3 пробойников 2 посредством каналов 12 и 13.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Устройство на колонне НКТ спускают в скважину к заданному интервалу перфорации. При подаче рабочей жидкости по НКТ под давлением шток-поршень 4, сжимая пружину, перемещается в гидроцилиндре 8, подавая чистую рабочую жидкость (масло) по каналам 9 в бесштоковую полость 10 пробойников 2, которые формируют в обсадной колонне 14 отверстия. Рабочая жидкость из НКТ начинает подаваться по каналам 12 и 13 в гидромониторные каналы 3 пробойников 2, разрушая породу в заколонном пространстве и намывая каверны. Это происходит после выхода пробойников 2 при достижении шток-поршнем 4 и, соответственно, пробойниками 2 заданного положения, при котором шаровой клапан 6, взаимодействуя со стержнем 7, поднимается и перекрывает сквозной канал 5. В результате отсутствуя расхода жидкости и снижения ее давления во время прокола, уменьшается расход рабочей жидкости и увеличивается усилие на формирование отверстий. При снятии избыточного давления внутри устройства, усилие сжатой пружины шток-поршня 4 возвращает его в исходное положение, тем самым создавая разрежение в преобразователе давления и, соответственно, в бесштоковой полости 10 пробойников 2. Так как жидкость в преобразователе давления и бесштоковой полости пробойников чистая, ничто не мешает возврату пробойников в транспортное положение, а наличие в рабочей жидкости смазывающих веществ (масла) способствует снижению трения при движении пробойников. Устройство в исходном положении готово к последующей перфорации отверстий в колонне и обработке призабойной зоны пласта.

Количество пробойников в устройстве, каждый из которых может быть направлен под необходимым углом относительно друг друга, определяется требуемым числом каналов по окружности скважины для вскрытия пласта за один цикл. При возрастании количества пробойников требуется увеличение усилия давления, которое достигается известным способом, например путем наращивания шток-поршней в преобразователе давления.

Устройство для перфорации скважин и обработки призабойной зоны пласта, устанавливаемое на колонне насосно-компрессорных труб и включающее размещенные в корпусе с возможностью перемещения в радиальном направлении под воздействием давления рабочей жидкости пробойники с гидромониторными каналами и преобразователь давления с механизмом возврата пробойников, отличающееся тем, что преобразователь давления с механизмом возврата пробойников выполнен в виде подпружиненного шток-поршня со сквозным каналом, в котором установлен шаровой клапан с возможностью взаимодействия с полым стержнем корпуса, размещенным в штоке шток-поршня с образованием в корпусе гидроцилиндра с рабочей жидкостью без механических примесей, который сообщен с бесштоковыми полостями пробойников, а полость стержня сообщена с гидромониторными каналами пробойников.