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, с возможностью поступательного перемещения, корпусом гидроцилиндра, поршень гидроцилиндра, соединенный с клиновым толкателем, помещенным в хвостовике, и снабженный фиксатором положения, выполненным с возможностью поступательного перемещения последнего для прорезания в колонне и продуктивном коллекторе перфорационных отверстий и возвратного перемещения поршня для возврата устройства в исходное положение, отличающееся тем, что хвостовик прикреплен к поршню срезным винтом, а фиксатор положения выполнен в виде пружинного кольца с возможностью выхода из зацепления с трубчатым корпусом при создании давления в полости гидроцилиндра, перемещения поршня и скрепления трубчатого корпуса с поршнем при подъеме трубчатого корпуса, при этом каждый резцедержатель выполнен с возможностью непосредственного взаимодействия с наклонной поверхностью клинового толкателя.

Описание изобретения к патенту

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

Известно устройство для создания перфорационных каналов в обсадной колонне скважины, содержащее корпус с продольными каналами и наклонными пазами, цилиндр с кольцевым поршнем и режущий инструмент в виде резцов с продольными каналами для создания гидравлической связи с каналом корпуса в крайнем верхнем положении резца (1).

Недостаток этого устройства 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.

Известно устройство для создания перфорационных каналов в обсадной колонне скважины, включающее трубчатый корпус с размещенным на нем, с возможностью возвратно-поступательного перемещения, корпусом гидроцилиндра и поршень гидроцилиндра, соединенный с клиновым толкателем, резцедержатели с перфорационными резцами, выполненными с возможностью скольжения в радиальном направлении, клиновой толкатель и возвратную пружину (2).

Недостаток этого устройства в том, что оно: во-первых, сложно по конструкции; во-вторых, работоспособность его низка, потому что резцедержатели извлекает из обсадной колонны или возвращает в исходное (транспортное) положение возвратная пружина, а так как возникающие в этой пружине усилия ограничены, то резцы могут застрять в обсадной колонне и при приложении к перфоратору дополнительных усилий для подъема повредить ее.

Наиболее близким аналогом изобретения является устройство для создания перфорационных каналов в обсадной колонне скважины, включающее трубчатый корпус с размещенным на нем, с возможностью поступательного перемещения, корпусом гидроцилиндра, поршень гидроцилиндра, соединенный с клиновым толкателем, помещенным в хвостовике, и снабженный фиксатором положения, выполненным с возможностью поступательного перемещения последнего для прорезания в колонне и продуктивном коллекторе перфорационных отверстий и возвратного перемещения поршня для возврата устройства в исходное состояние (Ш).

Недостатком известного устройства является также сложность его конструкции и недостаточно высокая работоспособность устройства.

Техническим результатом изобретения является повышение работоспособности устройства.

Необходимый технический результат достигается тем, что в устройстве для создания перфорационных каналов в обсадной колонне скважины, включающем трубчатый корпус с размещенным на нем, с возможностью поступательного перемещения, корпусом гидроцилиндра, поршень гидроцилиндра, соединенный с клиновым толкателем, помещенным в хвостовике, и снабженный фиксатором положения, выполненным с возможностью поступательного перемещения последнего для прорезания в колонне и продуктивном коллекторе перфорационных отверстий и возвратного перемещения поршня для возврата устройства в исходное состояние, согласно изобретению, хвостовик прикреплен к поршню срезным винтом, а фиксатор положения выполнен в виде пружинного кольца с возможностью выхода из зацепления с трубчатым корпусом при создании давления в полости гидроцилиндра, перемещения поршня вниз и скрепления трубчатого корпуса с поршнем при подъеме трубчатого корпуса, при этом каждый резцедержатель выполнен с возможностью непосредственного взаимодействия с наклонной поверхностью клинового толкателя.

На фиг. 1 и 2 схематично представлено устройство в исходном положении.

Устройство содержит трубчатый корпус 1 с размещенным на нем, с возможностью возвратно-поступательного перемещения, корпусом 2 гидроцилиндра и составным хвостовиком 3. Внутри корпуса гидроцилиндра 2 размещен поршень 4 гидроцилиндра. На уступе поршня 4 выполнено седло 5 и соответствующий ему шариковый клапан 6, в концевой части трубчатого корпуса 1 выполнена кольцевая проточка, в которой размещен фиксатор положения 7 (выполненный в виде пружинного кольца). В исходном положении составной хвостовик 3 прикреплен к поршню 4 посредством срезного винта 8. Внутри составного хвостовика 3 размещен клиновой толкатель 9, соединенный с поршнем 4 гидроцилиндра. На наклонных поверхностях клинового толкателя 9 выполнены фиксирующие направляющие типа "ласточкин хвост", на них установлены резцедержатели 10 с резцами 11, причем резцедержатели 10 выполнены с возможностью скольжения в радиальном (относительно оси перфоратора) направлении друг относительно друга и с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно клинового толкателя 9, от выпадения резцедержатели 10 удерживают пластины 12, для снижения плавучести устройство снабжено переточными отверстиями 13 и 14. Все необходимые для работы подвижные соединения снабжены уплотнениями 15, 16. Вспомогательные крепежные элементы на чертеже не показаны.

При работе устройство соединяют с колонной насосно-компрессорных труб и спускают в скважину (на чертеже не показаны).

Устройство работает следующим образом.

При спуске устройства в скважину скважинная жидкость проходит вовнутрь устройства через переточные отверстия 14, уменьшая тем самым его плавучесть. По достижению требуемого интервала клапан 6 садится в свое седло 5, подготавливая этим устройство к работе.

Процесс перфорации начинают закачкой в колонну НКТ жидкости. Последняя поступает в полость 17 гидроцилиндра, образованную внутренним торцом корпуса 2 гидроцилиндра, поршнем 4 гидроцилиндра и наружной поверхностью трубчатого корпуса 1 и, создавая давление, вызывает перемещение поршня 4 гидроцилиндра вниз (по фиг. N 1), а корпуса 2 гидроцилиндра вверх. При этом срезной винт 8 срезается, а фиксатор 7 выходит из зацепления с трубчатым корпусом 1. Совместно с поршнем 4 гидроцилиндра перемещается прикрепленный к нему клиновой толкатель 9, который раздвигает резцедержатели 10, удерживаемые от осевого перемещения концом хвостовика 3, при этом резцы 11 внедряются в перфорируемую эксплуатационную колонну и прорезают в ней перфорационные отверстия. После прорезания перфорационных отверстий под расчетным давлением в колонне НКТ сбрасывают давление до атмосферного. После этого колонну НКТ начинают приподнимать, при этом трубчатый корпус 1 приподнимается, а корпус гидроцилиндра 2 с хвостовиком 3 и клиновым толкателем 9 остаются на месте, удерживаемые внедренными в перфорируемую эксплуатационную колонну резцами 11 резцедержателя 12. Трубчатый корпус 1 надвигается на фиксатор 7 и по достижению фиксатором кольцевой проточки последний расширяется и скрепляет трубчатый корпус 1 с поршнем 4 гидроцилиндра, последний увлекает за собой резцедержатели 12 и резцы 11 выходят из перфорируемой эксплуатационной колонны, освобождая клиновой толкатель 9, поршень 4 гидроцилиндра, а вместе с ним и все устройство возвращается в исходное положение, 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 и обеспечить максимальный вылет резцов для проникновения их в продуктивные коллекторы, что особенно важно в скважинах с горизонтальным забоем. Применение устройства обеспечивает более совершенное вскрытие пластов, 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.

Источники информации:

1. SU 1776772, кл. E 21 B 43/114, 1992.

2. RU 2070279, кл. E 21 B 43/114, 1994.

3. RU 2098607, кл. E 21 B 43/114, 1997.4