способ вскрытия продуктивных пластов из скважин и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ вскрытия продуктивных пластов из скважин, включающий сверление перфорационных каналов в стенке обсадной трубы и затрубном пространстве при помощи бура, подаваемого к стенке обсадной трубы с помощью узла подачи бура через кондуктор, наращивание бура после каждого углубления на длину его стержня автоматически подаваемым из кассеты стержнем такой же длины, отсоединение узла подачи бура от полученного составного стержня, оставляемого в просверленном канале после достижения перфорационным каналом проектной глубины, отличающийся тем, что на всем протяжении процесса формирования перфорационного канала удерживают бур и составной стержень от перемещения в поперечном направлении внутри вращающегося вместе с буром и составным стержнем кондуктора, а сам кондуктор и составной стержень внутри кондуктора фиксируют от проворачивания в момент наращивания бура.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подаваемый из кассеты стержень соосно с кондуктором и шпинделем узла подачи бура ориентируют в упоре, являющемся продолжением корпуса кондуктора.

3. Устройство для осуществления способа, включающее сверлящий перфоратор, содержащий электронный блок, электропривод, узел фиксации перфоратора, бур, узел подачи бура, кондуктор, кассетник со встроенными кассетами, содержащими буровые стержни, отличающееся тем, что внутренний диаметр кондуктора, помещенного в корпус кондуктора и вращающегося вместе с буром и составным стержнем, выполнен равным диаметру стержня бура и подаваемых из кассеты стержней, а сам кондуктор снабжен узлами фиксации от проворачивания кондуктора внутри корпуса кондуктора и составного стержня внутри кондуктора в момент наращивания бура.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что узлы фиксации кондуктора и составного стержня выполнены в виде подпружиненных шариков, утопленных в тело кондуктора с его внутренней и наружной сторон, а в теле фрезы бура, составных стержней и корпуса кондуктора выполнены соответствующие пространственному расположению шариков углубления.

5. Устройство по пп.3 и 4, отличающееся тем, что узел фиксации кондуктора выполнен в виде подпружиненных шариков, утопленных в тело корпуса кондуктора, а в наружной стороне тела кондуктора выполнены соответствующие пространственному расположению шариков углубления.

6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что корпус кондуктора дополнительно снабжен соосным с кондуктором коробчатым упором, внутренние плоскости которого параллельны оси кондуктора и шпинделя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и найдет применение при вскрытии продуктивных пластов из скважин, армированных обсадными трубами, находящихся и бывших в эксплуатации.

Известен способ вторичного вскрытия продуктивного пласта с применением перфоратора сверлящего действия, в котором в качестве режущего элемента используют сверло и узел, контролирующий величину токовой нагрузки в процессе сверления [1]. При отклонении токовой нагрузки в процессе сверления от программной, в связи с попаданием сверла в зону ранее перфорированного отверстия, перфорацию скважины останавливают, подъемом (спуском) перфоратора находят новое положение, при котором величина токовой нагрузки соответствует программной, после чего процесс перфорации проводят до его окончания.

Недостатком данного способа является возможность смещения сверла в поперечном направлении, что приводит к необходимости постоянного контроля процесса перфорации, вынужденных остановок и перемещения перфоратора в скважине в процессе перфорации и малая (менее радиуса обсадной трубы) глубина перфорации.

Известен способ вторичного вскрытия продуктивного пласта с использованием перфоратора сверлящего действия [2]. Способ включает проходку сверлением перфорационных каналов на глубину 3 м при помощи перфоратора, снабженного механизмом проходки с режущим элементом - буром. При этом после каждого углубления буром на длину его стержня на эту же длину его наращивают автоматически подаваемым стержнем из кассеты к механизму подачи бура и после достижения перфорационного канала проектной глубины, механизм подачи бура отсоединяют от полученного составного стержня бура, оставляемого с его режущим элементом в просверленном канале.

Недостатком способа является низкая надежность проведения перфорации в скважинах, находящихся и бывших в эксплуатации, вызванная тем, что при попадании режущего элемента бура в зону ранее перфорированного отверстия в обсадной колонне или каверны в затрубном пространстве происходит отклонение его от направления сверления с последующей поломкой бура.

Известен способ вторичного вскрытия продуктивного пласта с использованием перфоратора сверлящего действия [3]. Этот способ по технической сущности более близок к предлагаемому и может быть применен в качестве прототипа.

Способ включает сверление перфорационных каналов в стенке обсадной трубы и затрубном пространстве при помощи бура, который подают к стенке обсадной трубы посредством узла подачи бура через кондуктор, наращивание бура после каждого углубления на длину его стержня автоматически подаваемым из кассеты стержнем такой же длины, отсоединения узла подачи бура от полученного составного стержня, оставляемого в просверленном канале после достижения перфорационного канала проектной глубины. При этом сначала через кондуктор узла подачи выдвигают направляющие элементы бура, а затем по мере засверливания обсадной трубы обеспечивают одновременное нахождение направляющих элементов в кондукторе узла подачи и образованном после сверления канале, который используют в качестве кондуктора для бура, после выхода направляющих элементов бура из кондуктора узла подачи.

Недостатком такого способа является наличие устойчивого сверления только во время прохождения бура через стенку обсадной трубы, включая зону «старых» (ранее созданных) каналов, а также при отсутствии в цементном изолирующем слое непосредственно за стенкой обсадной трубы каверн, глубина которых превышает величину выхода бура за обсадную колонну в момент присоединения к буру следующего за ним стержня, и при отсутствии менее плотных областей в затрубном пространстве (см. фиг.2, 3). Поскольку в этом случае удержание бура кондуктором от перемещения в поперечном направлении производится только на участке прохождения через кондуктор направляющих элементов бура и не производится при прохождении через кондуктор стержня бура и подаваемых стержней, дальнейший процесс наращивания составного стержня осуществляется при отсутствии ограничения перемещения его в плоскости, перпендикулярной оси сверления, что приводит к снижению надежности процесса наращивания составного стержня. Кроме того, при наличии каверн, глубина которых превышает величину выхода бура за обсадную колонну, и при наличии менее плотных областей в затрубном пространстве не обеспечивается надежное наращивание бура из-за отсутствия упора и, следовательно, торможения бура от проворачивания в момент свинчивания подаваемого из кассеты стержня с буром и очередного стержня с уже сформированным ранее составным стержнем.

К тому же в прототипе при наличии вышеуказанных факторов (каверны, менее плотные области) не обеспечивается достаточная для надежного наращивания бура соосность подаваемых из кассеты стержней кондуктору и шпинделю узла подачи бура.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности способа вскрытия продуктивных пластов скважин независимо от попадания в зону сверления ранее созданных каналов, а также наличия каверн и менее плотных областей в затрубном пространстве.

Сущность изобретения состоит в том, что в способе вскрытия продуктивных пластов из скважин, включающем сверление перфорационных каналов в стенке обсадной трубы и затрубном пространстве при помощи бура, который подают к стенке обсадной трубы посредством узла подачи бура через кондуктор, наращивание бура после каждого углубления на длину его стержня, автоматически подаваемым из кассеты стержнем такой же длины, отсоединение узла подачи от полученного составного стержня, оставляемого в перфорированном канале после достижения канала проектной глубины, удерживают бур и составной стержень от перемещения в поперечном направлении внутри вращающегося вместе с буром и составным стержнем кондуктора на всем протяжении процесса формирования перфорационного канала. Кроме того, сам кондуктор и составной стержень вместе с буром внутри кондуктора фиксируют от проворачивания в момент наращивания бура.

Дополнительно подаваемые из кассеты стержни соосно кондуктору и шпинделю узла подачи бура ориентируют в упоре, являющимся продолжением корпуса кондуктора.

В устройстве для осуществления способа, включающем сверлящий перфоратор, содержащий электронный блок, электропривод, узел фиксации перфоратора, бур, узел подачи бура, кондуктор и кассетник со встроенными кассетами, содержащими стержни, кондуктор, помещенный внутри корпуса кондуктора и вращающийся вместе с буром и составным стержнем, выполнен с внутренним диаметром, равным диаметру стержня бура и наращиваемых стержней, подаваемых из кассеты. Сам кондуктор снабжен узлами фиксации от проворачивания кондуктора внутри корпуса кондуктора и бура с подаваемыми из кассеты стержнями внутри кондуктора в момент наращивания бура.

Узлы фиксации от проворачивания кондуктора внутри корпуса кондуктора и бура с подаваемыми стержнями внутри кондуктора в момент наращивания бура могут быть выполнены в виде подпружиненных шариков, утопленных в тело кондуктора с его внутренней и наружной сторон, а в теле бура, подаваемых стержней и корпуса кондуктора при этом выполняются соответствующие пространственному расположению шариков углубления.

Узел фиксации от проворачивания кондуктора внутри корпуса кондуктора может быть выполнен и в виде подпружиненных шариков, утопленных в тело корпуса кондуктора, а в наружной стороне тела кондуктора выполняются соответствующие пространственному расположению шариков углубления.

Корпус кондуктора может быть дополнительно снабжен соосным кондуктору коробчатым упором, внутренние плоскости которого параллельны осям кондуктора и шпинделя узла подачи бура.

За счет того, что наращивание бура и удержание составного стержня от перемещения в поперечном направлении осуществляют внутри кондуктора на всем протяжении процесса формирования перфорационного канала, обеспечивается сохранение направления сверления при попадании бура в зону ранее созданных каналов перфорации в обсадной трубе, а также каверн и менее плотных областей в затрубном пространстве и тем самым исключается излом как самого бура, так и наращиваемого стержня.

Узлы фиксации от проворачивания кондуктора внутри корпуса кондуктора и бура с подаваемыми стержнями внутри кондуктора в момент наращивания бура обеспечивают надежное свинчивание всех элементов составного стержня в условиях отсутствия упора и, следовательно, торможения бура от проворачивания в момент свинчивания подаваемого из кассеты стержня с буром и очередного стержня с уже сформированным ранее составным стержнем.

Наличие соосного кондуктору коробчатого упора, являющегося составной частью корпуса кондуктора, с внутренними плоскостями параллельными осям кондуктора и шпинделя узла подачи бура дополнительно повышает надежность наращивания бура в моменты свинчивания подаваемых из кассеты стержней с буром и ранее сформированным составным стержнем за счет обеспечения более точной ориентации и исключения отклонения оси подаваемого из кассеты стержня от оси кондуктора в двух поперечных направлениях.

На прилагаемых чертежах изображено устройство для осуществления способа: на фиг.1 изображен общий вид устройства; на фиг.2 - момент положения бура в кондукторе узла бурения в начале засверливания отверстия в обсадной трубе; на фиг.3 - момент начала присоединения стержня к буру в кондукторе; на фиг.4 - момент фиксации от проворачивания кондуктора и бура с подаваемыми из кассеты стержнями в момент наращивания бура; на фиг.5 - момент положения подаваемого из кассеты стержня в коробчатом упоре.

Устройство для вскрытия продуктивных пластов из скважины включает каротажный кабель 1, перфоратор 2, содержащий электронный блок 3, электропривод 4, узел 5 фиксации перфоратора, бур 6, узел 7 подачи бура, кондуктор 8, кассетник 9 со встроенными кассетами 10, содержащими стержни 11. Внутренний диаметр кондуктора 8, помещенного внутри корпуса 12 кондуктора и вращающегося вместе с буром 6 и составным стержнем, выполнен равным диаметру стержня бура 6 и подаваемых стержней 11 (см. фиг.2, 3). Кондуктор снабжен узлами 13 и 14 фиксации (см. фиг.4) от проворачивания кондуктора 8 внутри корпуса 12 кондуктора и бура 6 с подаваемыми из кассеты 10 стержнями 11 внутри кондуктора 8 в момент наращивания бура.

Узлы 13 и 14 фиксации от проворачивания кондуктора 8 внутри корпуса 12 кондуктора и бура 6 с подаваемыми стержнями 11 внутри кондуктора 8 в момент наращивания бура могут быть выполнены в виде подпружиненных шариков 15, утопленных в тело кондуктора 8 с его внутренней и наружной сторон, а в теле бура 6, подаваемых стержней 11 и корпуса 12 кондуктора при этом выполняются соответствующие пространственному расположению шариков 15 углубления 16 (см. фиг.4а).

Узел 14 фиксации от проворачивания кондуктора 8 внутри корпуса 12 кондуктора может быть выполнен и в виде подпружиненных шариков 15, утопленных в тело корпуса кондуктора 12, а в наружной стороне тела кондуктора 8 выполняются соответствующие пространственному расположению шариков 15 углубления 16 (см. фиг.4б).

Корпус 12 кондуктора может быть дополнительно снабжен соосным кондуктору коробчатым упором 17, внутренние плоскости которого параллельны осям кондуктора 8 и шпинделя 18 узла 7 подачи бура (см. фиг.5).

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

На каротажном кабеле 1 в скважину опускают перфоратор 2 на заданную глубину. Подают напряжение питания на блок 3 электронный и электропривод 4, обеспечивая фиксацию перфоратора 2 в обсадной трубе 19 с помощью узла 5 фиксации перфоратора и включение режима перфорации (сверления) обсадной трубы 19 и затрубного пространства. Подают бур 6 к стенке обсадной трубы 19 для ее сверления с помощью узла 7 подачи бура через кондуктор 8. После каждого углубления буром 6 на длину его стержня из кассеты 10 автоматически подают стержень 11, который соединяется (свинчивается) в кондукторе 8 с составным стержнем бура 6, осуществляя наращивание длины составного стержня бура 6. При этом наращивают бур 6 и удерживают составной стержень от перемещения в поперечном направлении внутри вращающегося вместе с буром 6 и составным стержнем кондуктора 8 на всем протяжении процесса формирования перфорационного канала. Сам кондуктор 8 и бур 6 с подаваемыми из кассеты 10 стержнями 11 внутри кондуктора 8 с помощью узлов 13 и 14 фиксации фиксируют от проворачивания в момент наращивания бура 6.

Дополнительно подаваемые из кассеты 10 стержни 11 соосно кондуктору 8 и шпинделю 18 узла 7 подачи бура ориентируют в упоре 17, являющимся продолжением корпуса 12 кондуктора.

Таким образом, обеспечивается сохранение направления сверления при попадании бура в зону ранее созданных каналов перфорации в обсадной трубе, а также каверн и менее плотных областей в затрубном пространстве и исключается излом, как самого бура, так и наращиваемого стержня. Также обеспечивается надежное свинчивание всех элементов составного стержня в условиях отсутствия упора и, следовательно, торможения бура от проворачивания в момент свинчивания подаваемого из кассеты стержня с буром и очередного стержня с уже сформированным ранее составным стержнем.

Использование предлагаемого способа и устройства позволит обеспечить надежное сверление перфорационных каналов на максимальную глубину проникновения загрязняющих коллектор пласта жидкостей и восстановление дебита нефти (газа) из скважин, находящихся и бывших в эксплуатации.

Источники информации

1. Авторское свидетельство № 1776771, кл. Е21В 43/11, 1992 г.

2. Патент РФ № 2147066, кл. Е21В 43/11, 2000 г.

3. Патент РФ № 2244104, Кл. Е21В 43/11, 2003 г. - прототип.