Устройство для гидроперфорации скважины

 

Использование: при вторичном вскрытии продуктивных пластов, перед и после ремонтно-изоляционных работ в скважине, перестреле пластов. Обеспечивает ускоренное создание углубленных щелевых перфорационных каналов. Сущность изобретения: устройство состоит из корпуса с продольным каналом и боковыми отверстиями. Последние выполнены в пазах с противоположных сторон по отношению друг к другу на одном уровне и в одной эксцентричной вертикальной плоскости. В эксцентричные боковые отверстия установлены насадки. Корпус маслонаполненной секции с осевым каналом и гидроцилиндрами, помещенными на разных уровнях и в одной вертикальной плоскости, перпендикулярной плоскости боковых отверстий и с противоположной стороны от последней, расположен внизу. Маслонаполненная полость сверху перекрыта эластичным стаканом. Снизу она перекрыта заглушкой. В гидроцилиндрах помещены уплотняющие их торцевые втулки и подпружиненные штоки. Штоки выполнены с циркуляционными отверстиями. Штоки выполнены с шарами. Они размещены со стороны рабочих поверхностей. 4 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для вскрытия пластов в скважинах.

Известно устройство для гидроперфорации скважины, включающее соединенные последовательно секции, продольный канал секции, боковые отверстия, выполненные на одном уровне и с противоположных сторон по отношению друг к другу, насадки, установленные в боковых отверстиях, пазы, выполненные на наружной поверхности против насадок, шар, помещенный в штоке.

Недостатком этого устройства является то, что истекающие из насадков, ориентированных перпендикулярно поверхности обсадной колонны в продольной и поперечной плоскостях, струи не используют в полной мере абразивное действие перфорационной жидкости. К тому же в этом случае происходит сильный абразивный износ корпуса в месте соединения насадки отраженными от обсадной колонны струями.

Кроме того, устройство не зафиксировано в обсадной колонне, поэтому в результате продольных вибраций, вызванных пульсациями давления насосных агрегатов и связанных с этим удлинений насоснокомпрессорных труб /НКТ/, а также поперечных перемещений в обсадной колонне, образуется эллипсообразное отверстие, на создание которого уходит много времени, что ущербно для создания глубокого перфорационного канала за ограниченное время перфорации.

Известно также устройство для гидроперфорации скважины, включающее корпус гидромонитора с продольным каналом и боковыми отверстиями, насадки, установленные в боковых отверстиях, нижнюю маслонаполненную секцию с осевым каналом и гидроцилиндрами, помещенными на разных уровнях в одной вертикальной плоскости и имеющими подпружиненные штоки с циркуляционными отверстиями, торцевые втулки, уплотняющие гидроцилиндры, эластичный стакан, перекрывающий маслонаполненную секцию, и нижнюю заглушку маслонаполненной секции.

Недостатком этого устройства является также невысокое абразивное действие формируемых перпендикулярных струй перфорационной жидкости, истекающих из насадков, и невысокий уровень защиты от абразивного износа корпуса гидромонитора отраженными струями. А так как устройство строго фиксируется по вертикали и центрируется в стволе скважины штоками, то в обсадной колонне образуется круглое отверстие, что, конечно, ускоряет процесс его создания, однако при формировании точечного перфорационного канала в горной породе возникают повышенные сопротивления основному потоку, истекающему из насадок, возвратным потокам, поэтому глубина перфорационных каналов остается небольшой.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для гидроперфорации скважины боковые отверстия под насадки выполнены на одном уровне, с противоположных сторон по отношению друг к другу и в эксцентричной вертикальной плоскости, а корпус по наружной поверхности против насадок выполнен с пазами под насадки, при этом штоки выполнены с шарами, размещенными со стороны рабочих поверхностей и ориентированы последними в одну сторону и в плоскости, перпендикулярной плоскости боковых отверстий и с противоположной стороны от последней.

Технический результат выражается в повышении абразивного действия струи перфорационной жидкости путем смещения насадок одновременно с увеличением глубины перфорационных каналов за счет создания строго щелевой прорези в обсадной колонне ограниченной длины.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства в исходном положении; на фиг. 2 то же в рабочем положении; на фиг. 3 показано сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 сечение Б-Б на фиг. 5.

Устройство для гидроперфорации скважины состоит из цилиндрического корпуса 1 гидромонитора с продольным каналом 2. Корпус 1 по наружной поверхности с противоположных сторон по отношению друг к другу выполнен с пазами 3. В стенках корпуса 1 против пазов 3 выполнены на одном уровне боковые отверстия 4, причем в одной и той же эксцентричной вертикальной плоскости. В эксцентричные боковые отверстия 4 ввернуты насадкодержатели 5 с твердосплавными насадками 6, удерживаемые разъемными кольцами 7. Посредством резьбового соединения 8, уплотненного резиновыми кольцами 9, корпус 1 сверху соединен с переходным переводником 10 для подсоединения к насосно- компрессорным трубам, а снизу с корпусом 11 нижней маслонаполненной секции. В корпусе 11 выполнены сквозной осевой канал 12 и боковые гидроцилиндры 13, имеющие штоки 14 с торцевыми упорами 15, и торцевые втулки 16 с уплотнениями 17 для герметизации гидроцилиндров 13, а между торцевыми упорами 15 и торцевыми втулками 16 помещены пружины 18. Гидроцилиндры 13 выполнены на разных уровнях маслонаполненной секции, но в одной вертикальной плоскости, причем при соединении с корпусом 1 гидромонитора ориентированы перпендикулярно эксцентричной вертикальной плоскости насадок 6. Кроме того, выдвижные штоки 14 ориентированы рабочими поверхностями в одну сторону, причем противоположную по отношению к эксцентричной вертикальной плоскости боковых отверстий 4. Штоки 14 выполнены с шарами 19, размещенными в полостях со стороны рабочих поверхностей и частично выступают наружу штоков 14. В полости штоков 14 также установлены пробки 20, контактирующие с шарами 19, а в стенках штоков 14 со стороны торцевых упоров 15 выполнены циркуляционные отверстия 21. Сверху маслонаполненная секция, в частности осевой канал 12 перекрыт закрепленным эластичным стаканом 22, а снизу заглушкой 23. При этом сообщающиеся полости гидроцилиндров 13, осевого канала 12 и полость эластичного стакана 22 заполнены маслом 24.

Устройство для гидроперфорации скважины работает следующим образом.

При повышении давления прокачки жидкости эластичный стакан 22 сжимается и выдавливает масло 24 внутрь осевого канала 12 и гидроцилиндров 13, при этом штоки 14, сжимая пружины 18, выдвигаются наружу до соприкосновения шаров 19 со стенками обсадной колонны 25. Корпус 11 нижней секции и корпус 1 гидромонитора также прижимаются с противоположной стороны от штоков 14 к стенке обсадной колонны 25 и занимают в скважине эксцентричное положение. При этом перфорационная жидкость истекает из двух насадков с противоположных сторон по отношению друг к другу, что уравновешивает их реактивные силы истечения жидкости, под некоторым углом в горизонтальной плоскости, превышающим 90^o по отношению к вертикальной плоскости на величину α. Это позволяет усилить абразивное действие струи, одновременно изменить направление отраженных от обсадной колонны струй и уменьшить абразивный износ корпуса 1. Кроме того, при прокачке перфорационной жидкости поршневыми насосами наземных агрегатов возникают пульсации давления /в зависимости от величины рабочего давления, примерно, 2-7 МПа/, поэтому НКТ подвержены продольной вибрации. Частично продольная вибрация гасится трением НКТ о стенку обсадной колонны, частично трением прижатых переводника 10, корпуса 1 и корпуса 11 устройства о стенку обсадной колонны. Однако предупредить полную ликвидацию вибраций не позволяют перекатывающиеся и проскальзывающие шары 19 штоков 14. Сохранение продольных вибраций без поперечных смещений позволяет создать струями перфорационной жидкости строго щелевое отверстие в обсадной колонне и щелевой перфорационный канал в горной породе. В результате продольных вибраций устройства насадки будут менять напротив щелевого канала от верхнего до нижнего положения, при этом возвратные потоки жидкости из перфорационных каналов будут вытекать также из постоянно меняющихся свободных проемов, и тем самым уменьшать сопротивления основным струям, что позволит увеличить глубину перфорационных каналов. После определенного времени циркуляцию перфорационной жидкости останавливают. При снижении давления пружины 18 задвигают штоки 14 внутрь гидроцилиндров 13, а эластичный стакан 22 выпрямляется. Устройство передвигают на новую отметку или поднимают на поверхность.

Предлагаемое устройство позволяет: зафиксироваться в обсадной колонне только в поперечном сечении и сохранить частично уменьшенные продольные вибрации и поэтому создать строго щелевые углубленные перфорационные каналы; усилить абразивное действие струй перфорационной жидкости и тем самым ускорить образование щелевого отверстия в обсадной колонне; уменьшить абразивный износ корпуса смещенными отраженными от обсадной колонны струями и в результате увеличить сроки службы устройства; упростить и облегчить технологию изготовления устройства.

Формула изобретения

Устройство для гидроперфорации скважины, включающее корпус гидромонитора с продольным каналом и боковыми отверстиями, насадки, установленные в боковых отверстиях, нижнюю маслонаполненную секцию с осевым каналом и гидроцилиндрами, помещенными на разных уровнях в одной вертикальной плоскости и имеющими подпружиненные штоки с циркуляционными отверстиями, торцевые втулки, уплотняющие гидроцилиндры, эластичный стакан, перекрывающий маслонаполненную секцию, и нижнюю заглушку маслонаполненной секции, отличающееся тем, что боковые отверстия под насадки выполнены на одном уровне, с противоположных сторон по отношению друг к другу и в эксцентричной вертикальной плоскости, а корпус по наружной поверхности против насадок выполнен с пазами под насадки, при этом штоки выполнены с шарами, размещенными со стороны рабочих поверхностей и ориентированы последними в одну сторону и в плоскости, перпендикулярной плоскости боковых отверстий, и с противоположной стороны от последней.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4