Устройство для перфорации обсаженной скважины
Заявляемое техническое решение относится к области вскрытия нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для создания перфорационных отверстий в обсадных трубах и одновременного разрушения призабойной части пласта. Задача изобретения - осуществление перфорации наклонных скважин и улучшение фильтрационных свойств формируемых при перфорации каналов за счет обеспечения ориентирования устройства в стволе скважины. Заявляемое устройство для перфорации обсаженной скважины включает перфоратор, состоящий из сверла, рычага и цилиндрического корпуса, выполненного с осевым каналом, в котором установлен механизм для приведения в действие упорного рычага и сверла. Новым в устройстве является то, что оно снабжено шарнирной муфтой, хомутом с упором и переводником, на наружной поверхности которого установлена пластинчатая пружина, закрепленная кольцами, при этом упор и пластинчатая пружина установлены в одной плоскости со сверлом.
Заявляемое техническое решение относится к области вскрытия нефтяных и газовых скважин, а именно, к устройствам для создания перфорационных отверстий в обсадных трубах и одновременного разрушения призабойной части пласта.
Известен корпусной кумулятивный перфоратор типа ПК-105, состоящий из стального корпуса, в стенках которого по спирали со смещением 90 расположены сквозные отверстия для прохода кумулятивных зарядов ( Мищевич В.И., Сидоров Н.А. Справочник инженера по бурению. Изд. Недра, М., 1973 г., том 1, с. 55-56.).
Недостатком данного устройства является то, что при его работе создается значительный фугасный эффект ( ударная волна ), который часто становится причиной нарушения целостности и герметичности цементного камня за обсадной колонной. А это является одной из основных причин получения притока вод при освоении и обводненности продукции скважины при эксплуатации.
Ближайшим техническим решением, выбранным авторами за прототип, является устройство для перфорации типа ПС-112, включающее перфоратор, состоящий из цилиндрического корпуса, выполненного с осевым каналом, в котором размещен механизм для приведения в действие упорного рычага и сверла (НТС "Нефтяное хозяйство", 1992 г., № 4, с. 47).
При работе устройства сообщение между нефтенасыщенными пластами и внутренней полостью эксплутационной колонны достигается за счет каналов сверления. Обычно при этом используются сверла диаметром 12-14 мм. Это устройство предназначено для вскрытия продуктивных объектов с подошвенной водой, где нефтеносная часть пласта не отделена от воды или отделена маломощной перемычкой. Устройство такого типа в отличие от кумулятивного перфоратора имеет ряд преимуществ: можно проводить перфорацию в любое время суток, более безопасен, не нарушает герметичности цементного камня, перфорационные каналы не забиваются продуктами неполного сгорания оболочек заряда.
Однако это устройство имеет существенный недостаток, который особенно проявляется в наклонных и горизонтальных скважинах.: установка сверла не ориентирована в стволе скважины
Известно, что при бурении наклонных скважин ее ствол имеет вытянутую форму (в вертикальной плоскости). Обсадная колонна оказывается не отцентрированной в стволе. Это приводит к получению различных зазоров между стволом скважины и колонной (в наклонных скважинах, как правило, верхний зазор больше нижнего), следствием чего является плохое замещение бурового раствора на цементный. Из-за этого прочность цементного камня по верхней и нижней стенке ствола разная. Она выше в промежутке с большим по величине зазором, т.к. в таком зазоре происходит лучшее замещение растворов. В наклонных скважинах - это верхняя часть ствола. В нижней части имеется более толстая фильтрационная корка и более слабый цементный камень. При работе перфоратора сверление происходит произвольно: как в верхней, так и в нижней части ствола. При этом пласт в верхней части ствола может быть вообще не вскрыт, т.к. сверло обычно имеет длину 50-55 мм., а при смещении перфоратора к нижней стенке, расстояние от сверла до породы может составить, например, в скважине диаметром 190 мм. около 52 мм. Вскрытие же нижней стенки скважины может привести к разрушению крепи за колонной и образованию каналов для возникновения водоперетоков, что приведет к обводнению скважины.
В скважинах пробуренных диаметром 215,9 мм сверление в породу может быть осуществлено, если сверло будет направлено на нижнюю стенку колонны. В эксцентрично расположенной колонне в наклонном стволе только в этом случае будет минимальное расстояние от нее до породы. При сверлении в этом направлении сверло будет достаточно глубоко входить в породу. Однако слабое крепление между нижней стенкой ствола и колонной, будучи нарушено сверлением, за короткое время эксплуатации скважины приводит к образованию каналов перетока пластовой воды из близлежащего водоносного пласта и обводнению скважины. Поэтому в наклонных скважинах с эксцентрично расположенными в стволе колоннами целесообразно перфорационные отверстия на этапе эксплуатации проводить ближе к верхней стенке. А при проведении изоляционных работ в обводненных скважинах эффективнее проводить специальные перфорации по нижней стенке, исходя из того, что именно в этом месте скорее всего образовались перетоки воды.
Задача изобретения - осуществление перфорации наклонных скважин и улучшение фильтрационных свойств формируемых при перфорации каналов за счет обеспечения ориентирования устройства в стволе скважины.
Поставленная задача достигается за счет того, что устройство для перфорации обсаженной скважины, включающее перфоратор состоящий из сверла, упорного рычага и цилиндрического корпуса, выполненного с осевым каналом для размещения кабеля и механизма для приведения в действие упорного рычага и сверла, снабжено шарнирной муфтой, хомутом с упором и нижним переводником, на наружной поверхности которого установлена пластинчатая пружина, закрепленная кольцами, при этом упор и пластинчатая пружина установлены в одной плоскости со сверлом и упорным рычагом.
Заявляемое устройство поясняется чертежом: на фиг.1- изображен общий вид устройства; на фиг.2 - сечение по А-А; на фиг.3 - узел крепления пластинчатой пружины.
Оно состоит из корпуса перфоратора 1, соединенного с кабелем 2 через шарнирную муфту 3, нижнего переводника 4, соединенного с корпусом 1 резьбой, на наружной поверхности которого с помощью колец 5 закреплена пластинчатая пружина 6. Над корпусом перфоратора 1 установлен хомут 7 с упором 8, закрепленный на корпусе 1 стяжными болтами 9, а внутри корпуса перфоратора 1 размещен механизм для приведения в действие сверла 10 упорного рычага 11. Причем упор 8 и пластинчатая пружина 6 установлены таким образом,, что они находятся в одной плоскости со сверлом 10 и выдвижным рычагом 11.
При спуске перфоратора в скважину, из-за наличия упора 8 и пластинчатой пружины 6, он идет вдоль одной нижней стенки. Влияние скручивания кабеля, на котором спускается перфоратор в скважину, ликвидируется шарнирной муфтой 3. В интервале перфорации сверло 10 прижимается к верхней стенке, выдвигается рычаг 11, пружина 6 сжимается. Перфоратор устанавливается в положении со сверлом в направлении к верхней стенке ствола скважины.
В обводнившихся скважинах, когда необходимо произвести ремонтно-изоляционные работы, связанные с заколонными перетоками, перфоратор устанавливается так, чтобы прижатие сверла осуществлялось к нижней стенке, и сверление происходило в колонне по нижней стенке, т.к. обычно здесь наблюдаются нарушения цементной крепи.
Работа устройства производится в следующем порядке. Сначала устройство устанавливается в интервале перфорации, включается электродвигатель, выдвигающий рычаг 11, который фиксирует прибор у стенки скважины. После чего обеспечивается поступательное перемещение вращающегося сверла 10. Происходит сверление стенки скважины. После завершения сверления сверло и
выдвижной рычаг возвращаются в исходное положение. Прибор перемещается на следующую точку сверления. Сверление контролируется по приборам на поверхности.
Применение предлагаемого устройства позволит повысить качество ремонтных работ в обводненных нефтяных скважинах, в которых происходит переток пластовых вод по заколонному пространству. В наклонных скважинах перфорация, ориентированная по верхней стенке, обеспечит увеличение периода безводной их эксплуатации, т.к. снизится депрессия на наиболее слабую крепь по нижней стенке обсадной колонны.
Устройство для перфорации обсаженной скважины, включающий перфоратор, состоящий из сверла, упорного рычага и цилиндрического корпуса, выполненного с осевым каналом, в котором размещен механизм для приведения в действие упорного рычага и сверла, отличающееся тем, что устройство снабжено шарнирной муфтой, хомутом с упором и переводником, на наружной поверхности которого установлена пластинчатая пружина, закрепленная кольцами, при этом упор и пластинчатая пружина установлены в одной плоскости со сверлом.
