устройство для создания перфорационных каналов в обсадной колонне скважины

Формула изобретения

Устройство для создания перфорационных каналов в обсадной колонне скважины, включающее трубчатый корпус с размещенным на нем гидроцилиндром с подпружиненным поршнем, клиновой толкатель и резцедержатель с перфорационными резцами, взаимодействующий с клиновым толкателем, отличающийся тем, что поршень выполнен с хвостовиком, а трубчатый корпус имеет соединение с хвостовиком для передачи возвратно-поступательного перемещения последнему при крайнем нижнем положении поршня, при этом гидроцилиндр выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно трубчатого корпуса, а резцедержатель размещен на конце хвостовика.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к области бурения нефтяных скважин для создания перфорационных каналов в обсадной колонне.

Известно "Устройство для создания перфорационных каналов в обсадной колонне [1] включающее трубчатый корпус с размещенным на нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения корпусом гидроцилиндра, поршень гидроцилиндра, соединенный с клиновым толкателем, резцедержатель с перфорационными резцами, клиновой толкатель и возвратную пружину.

Недостаток этого устройства состоит в том, что оно, во-первых, сложно по конструкции; во-вторых, его нельзя применять в обсадных колоннах малого диаметра, так как в силу конструктивных особенностей при изготовлении его в уменьшенном виде длина выхода резцов меньше толщины перфорируемой трубы, кроме того, оно не развивает усилий, достаточных для прорезки перфорационных каналов.

Более близким по технической сущности является "Устройство для создания перфорационных каналов" [2] включающее трубчатый корпус, размещенный на нем гидроцилиндр с подпружиненным поршнем, клиновой толкатель и резцедержатель с перфорационными резцами, взаимодействующий с клиновым толкателем.

Недостаток этого устройства состоит в том, что для образования щелей в стенке обсадной колонны оно требует наличия возвратно-поступательного движения резца, что усложняет технологию перфорации и эксплуатацию устройства, кроме того, создание перфорационных каналов в виде продольных щелей механически ослабляет колонну, что может привести к аварийным ситуациям.

Задачей изобретения является создание простого по конструкции устройства для перфорации обсадных колонн малого диаметра.

Поставленная задача решается устройством для создания перфорационных каналов в обсадной колонне скважины, включающем трубчатый корпус с размещенным на нем гидроцилиндром с подпружиненным поршнем, клиновой толкатель и резцедержатель с перфорационными резцами, взаимодействующий с клиновым толкателем. Новым является то, что поршень выполнен с хвостовиком, а трубчатый корпус имеет соединение с хвостовиком для передачи возвратно-поступательного перемещения последнему при крайнем нижнем положении поршня, при этом гидроцилиндр выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно трубчатого корпуса, а резцедержатель размещен на конце хвостовика.

Анализ патентной и научно технической литературы не выявил технических решений с подобной совокупностью существенных признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии критериям "новизна" и "существенные отличия" предлагаемого решения.

На фиг. 1 схематично представлено предлагаемое устройство в исходном положении; на фиг. 2 разрез устройства по А-А.

Устройство содержит трубчатый корпус 1 с размещенным на нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения корпусом гидроцилиндра 2 и составным хвостовиком 3. Внутри корпуса 2 гидроцилиндра размещен поршень гидроцилиндра 4. Внутри трубчатого корпуса 1 размещено седло 5 и соответствующий ему шариковый клапан 6, в концевой части трубчатого корпуса 1 выполнено отверстие, в котором размещен палец 7, проходящий через щелевую прорезь 8 поршня гидроцилиндра 4. Палец 7 поддерживает кольцевой упор 9, служащий упором для возвратной пружины 10, упирающейся другим концом в поршень гидроцилиндра 4. В трубчатом корпусе 1 выполнено окно 11, размещенное в исходном состоянии напротив полости-гидроцилиндра, образованной внутренним торцом корпуса гидроцилиндра 2, поршнем гидроцилиндра 4 и наружной поверхностью трубчатого корпуса 1. Все необходимые для работы подвижные соединения снабжены уплотнениями 12, 13 и 14. Трубчатый корпус 1 ввернут в переходник 15 для соединения с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ), одновременно служащий упором для корпуса гидроцилиндра 2. Внутри составного хвостовика 3 размещен клин 16, соединенный с поршнем гидроцилиндра 4, в пределах этого соединения в клине выполнено переточное отверстие 17. В продольных фиксирующих пазах клина 16 с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлены резцедержатели 18, в которых соединением "ласточкин хвост" закреплены резцы 19, поддерживаемые упором 20. Вспомогательные крепежные элементы на чертеже не показаны.

При работе устройство соединяют с колонной (НКТ) и спускают в скважину (на чертеже не показаны).

Устройство работает следующим образом.

При спуске устройства в скважину скважинная жидкость проходит через переточное отверстие 17 и клапан 6, уменьшая тем самым плавучесть всего оборудования. По достижении расчетного места клапан б садится в свое седло 5, подготавливая тем самым устройство к работе.

Процесс перфорации начинают закачкой в колонну НКТ жидкости. Последняя через отверстие 11 поступает в полость гидроцилиндра, образованную внутренним торцом корпуса гидроцилиндра 2, поршнем гидроцилиндра 4 и наружной поверхностью трубчатого корпуса 1, при этом поршень гидроцилиндра 4 начинает перемещаться (фиг. 1) вниз. Совместно с ним перемещается прикрепленный к нему клин 16, раздвигая резцедержатели 18, удерживаемые от осевого перемещения концом хвостовика 3, которые внедряются и прорезают перфорационные отверстия в перфорируемой эксплуатационной колонне. После окончания их прорезки закачку жидкости прекращают и сбрасывают давление до атмосферного.

НКТ начинают приподнимать, при этом трубчатый корпус 1 приподнимается, а корпус гидроцилиндра 2 с хвостовиком 3 и клином 16 остаются на месте, удерживаемые внедренными в перфорируемую эксплуатационную колонну резцами 19. Палец 7, двигаясь вместе с трубчатым корпусом 1, сжимает возвратную пружину 10 и увлекает за собой поршень гидроцилиндра 4. По достижении окном 11 сообщения с полостью скважины происходит сброс давления внутри устройства до давления гидростатического столба жидкости и резцы 19 выходят из перфорируемой эксплуатационной колонны, освобождая клин 16 и связанный с ним поршень гидроцилиндра 4, возвратная пружина 10 при этом возвращает поршень гидроцилиндра 4, а вместе с ним и все устройство в исходное состояние, то есть устройство готово для перфорации следующего интервала.

При необходимости, приподняв устройство на заданную высоту, процесс перфорации повторяют.

Технико-экономические преимущества устройства в следующем. Появились возможности перфорировать эксплуатационные колонны малого диаметра, что особенно важно в скважинах с горизонтальным забоем. Применение устройства снижает материальные затраты и время на перфорацию, сохраняет крепь скважины за счет создания щадящего режима вскрытия (создания отверстий), что в свою очередь предотвращает преждевременное обводнение скважины.