Перфоратор щелевой для обсаженных скважин

Авторы патента:

Токарев Геннадий Михайлович (RU)

Зубаиров Сибагат Гарифович (RU)

Токарев Михаил Андреевич (RU)

Токарева Надежда Михайловна (RU)

E21B43/112 - перфораторы, например с гидро- или пневмоприводом

Владельцы патента RU 2597392:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" (RU)

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и предназначено для щелевой перфорации обсадной колонны, цементного камня и горной породы. Перфоратор щелевой для обсаженных скважин состоит из корпуса, подпружиненного полым штоком с поршнем, опорных роликов, гидромониторной насадки, клина в виде вилкообразного ползуна, опорных и боковых пластин, рычага, шарнирно установленного в корпусе и взаимодействующего посредством оси на свободном его конце с клином. На оси рычага, взаимодействующей с клином, установлена шарнирно дисковая фреза с режущими двусторонними кромками на обеих сторонах, выполненными по многоярусной схеме с расчетной глубиной резания каждого яруса, а периферийная поверхность выполнена многопрофильной с углами профилей большими углов трения. Обеспечивается повышение эффективности, надежности и долговечности перфоратора. 2 ил.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и предназначено для щелевой перфорации обсадной колонны, цементного камня и горной породы.

Известно устройство для щелевой перфорации обсадной колонны, состоящее из корпуса с опорными роликами, гидроцилиндра, поршня с возвратной пружиной, накатного ролика, шарнирно связанного с поршнем и установленного в прорези корпуса с возможностью выдвижения в радиальном относительно оси корпуса, направлении, гидромониторной насадки (Патент на изобретение LE21B RU №2039220 С1, 09.07.1995).

Недостатками этого устройства являются ограниченные функциональные возможности, ненадежность и недолговечность из-за действия больших нагрузок, необходимых для разрыва толстостенных обсадных труб, контактирующих по всему периметру с прочными цементным камнем и горной породой, и из-за двухпоршневой конструкции механизма выдвижения накатного ролика.

Известно устройство для щелевой перфорации обсаженных скважин (Патент на изобретение Е21В RU №2151858 С1, 27.06.2000), содержащее корпус с опорными роликами, выдвижной накатный ролик, гидроцилиндр с подпружиненным поршнем, осуществляющим выдвижение накатных роликов, гидромониторную насадку.

Недостатками данного устройства также являются ограниченные функциональные возможности из-за невозможности создания щели большой ширины, так как для этого требуются большая толщина ролика, что недостижимо из-за сложности конструкции и ограниченности диаметральных габаритов устройства, ненадежность и недолговечность из-за необходимости создания больших нагрузок для реализации разрыва труб и внедрения деформированной в месте разрыва трубы в твердую окружающую среду.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению прототипом является устройство для щелевой перфорации обсаженных скважин (Патент на изобретение Е21В RU №2161697 С1, 10.01.2001), содержащее корпус, подпружиненный полый шток с поршнем, опорные ролики, гидромониторную насадку, клин в виде вилкообразного ползуна, опорные и боковые пластины, рычаг, один конец которого шарнирно установлен в корпусе, а другой через ось, на который установлен накатный ролик, взаимодействует с клином.

Недостатками данного устройства являются ненадежность его работы из-за заклинивающего эффекта формируемой щели, недолговечность из-за больших нагрузок, необходимых для осуществления перфорации, низкая эффективность из-за малой ширины создаваемой цепи вследствие прочностных и габаритных ограничений на накатный ролик и механизм его выдвижения.

Задачей изобретения является повышение эффективности, надежности и долговечности перфоратора.

Поставленная задача решается тем, что в перфораторе щелевом для обсаженных скважин, содержащем корпус, подпружиненный полый шток с поршнем, опорные ролики, гидромониторную насадку, клин в виде вилкообразного ползуна, опорные и боковые пластины, рычаг, шарнирно установленный в корпусе и взаимодействующий посредством оси на свободном его конце с клином, согласно предлагаемому изобретению на оси рычага, взаимодействующей с клином, установлена шарнирно дисковая фреза с режущими двусторонними кромками на обеих сторонах, выполненными по многоярусной схеме с расчетной глубиной резания каждого яруса, а периферийная поверхность выполнена многопрофильной с углами профилей большими углов трения.

На фигуре 1 изображен щелевой перфоратор для обсаженных скважин; на фигуре 2 - разрез по А-А на фигуре 1.

Щелевой перфоратор для обсаженных скважин состоит из корпуса 1, цилиндра 2, внутри которого размещен поршень 3 с возвратной пружиной 4 и полым штоком 5, на нижнем конце которого закреплен клин 6 в виде вилкообразного ползуна, рычага 7, шарнирно связанного нижним концом с корпусом 1 посредством оси 8, на верхнем конце которого, снабженного осью 9 и взаимодействующего с клином 6, установлена с возможностью свободного вращения дисковая фреза 10 с режущими двусторонними кромками 11 на обеих сторонах, выполненными по многоярусной схеме, а периферийная поверхность 12 выполнена многопрофильной с углами профилей большими углов трения. Корпус 1 снабжен продольной прорезью 13 для обеспечения выхода дисковой фрезы за пределы корпуса в процессе перфорации, гидромониторной насадкой 14, установленной в одной плоскости с дисковой фрезой 10 и опорными роликами 15. Клин 6 снабжен боковыми пластинами 16 с пазами 17, параллельными рабочим поверхностям клина, быстросъемными пластинами 18, причем по пазам 17 перемещаются пальцы 19, установленные в оси 9. Оси 8 и 9 закреплены на рычаге 7 с помощью соединительных деталей (на чертежах не показаны).

Перфоратор щелевой работает следующим образом.

Перфоратор, закрепленный на нижнем конце колонны насосно-компрессорных труб (НКТ), устанавливают против требуемого интервала перфорации и создают в НКТ расчетное давление, под действием которого поршень 3 с полым штоком 5 и клином 6 перемещаются на расчетное расстояние вниз, сжимая возвратную пружину 4. Клин 6 своей клиновой поверхностью воздействует на ось 9, отодвигая ее с дисковой фрезой 10 в радиальном направлении, в результате чего дисковая фреза своей многопрофильной периферийной поверхностью 12 вдавливается в перфорируемую обсадную трубу на соответствующую глубину. После этого перфоратору и НКТ сообщается возвратно-поступательное движение на технологически необходимую величину хода. При этом дисковая фреза 10 перекатывается по обсадной трубе, вращаясь вокруг оси 9. После нескольких дискретных повышений давления в НКТ с возвратно-поступательными движениями перфоратора и образования в обсадной трубе желоба расчетной глубины в процесс формирования перфорационной щели вступают и режущие кромки 11 перфоратора, последовательно расширяющие щель за счет срезания металла трубы. По завершении перфорации трубы и размыва цементного камня и горной породы струей из гидромагнитной насадки выключают насос, в результате давление в НКТ и цилиндре 2 падает. Поршень 3 с полым штоком 5 и клином 6 за счет возвратной пружины 4 возвращаются в исходное верхнее положение, причем за счет перемещения пальцев 19 рычага 7 по пазам 17 боковых пластин 16 клина 6 дисковая фреза 10 задвигается внутрь корпуса 1. В результате перфоратор приводится в транспортное положение и может быть перемещен в новый интервал перфорации или извлечен из скважины.

Благодаря тому, что конструкция заявленного изобретения позволяет процесс формирования щели за счет деформации обсадных труб вплоть до их разрыва по образующей заменить на процесс резания металла труб, на что требуется существенно меньшие усилия со стороны перфоратора, то, как следствие, повышается надежность и долговечность перфоратора, обеспечивается возможность применения фрезы большой толщины, а следовательно, и получение перфорационной щели большой ширины. Существенным положительным следствием является и исключение заклинивания фрезы за счет уменьшения величины и последующего полного удаления деформированного в цементный камень металла труб, в результате чего формируется геометрически идеальная щель.

Перфоратор щелевой для обсаженных скважин, содержащий корпус, подпружиненный полый шток с поршнем, опорные ролики, гидромониторную насадку, клин в виде вилкообразного ползуна, опорные и боковые пластины, рычаг, шарнирно установленный в корпусе и взаимодействующий посредством оси на свободном его конце с клином, отличающийся тем, что на оси рычага, взаимодействующей с клином, установлена шарнирно дисковая фреза с режущими двусторонними кромками на обеих сторонах, выполненными по многоярусной схеме с расчетной глубиной резания каждого яруса, а периферийная поверхность выполнена многопрофильной с углами профилей большими углов трения.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к установкам для глубокой ориентированной перфорации. Установка включает устройство для ориентирования и устройство для перфорации.

Перфоратор двухдисковый гидромеханический щелевой // 2546687

Изобретение относится к устройствам для вторичного вскрытия пластов путем создания продольных щелей в обсадных (эксплуатационных) колоннах и формирования фильтрационных каналов в призабойной зоне пласта.

Прокалывающий перфоратор // 2539085

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации скважин и может быть использовано для формирования отверстий в эксплуатационных колоннах. Прокалывающий перфоратор содержит размещенные в корпусе с возможностью продольного перемещения поршень со штоком, уплотняющую втулку, возвратную пружину, которая размещена на штоке, пробойник, установленный в корпусе с возможностью перемещения в радиальном направлении.

Гидромеханический перфоратор // 2533514

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для перфорирования труб в нефтяных и газовых скважинах. Гидромеханический перфоратор для труб содержит корпус с силовым поршнем и пробойником, цилиндром с полым плунжером внутри, связанным со штоком, входящим в масляную камеру.

Гидромеханический перфоратор (варианты) // 2515669

Группа изобретений относится к области бурения и эксплуатации скважин, в частности к конструкции гидромеханических перфораторов для вскрытия продуктивных пластов.

Гидромеханический прокалывающий перфоратор и способ его работы // 2506414

Группа изобретений относится к области бурения и эксплуатации скважин, в частности к конструкции устройств для вскрытия продуктивных пластов путем прокалывающей перфорации.

Гидромеханический щелевой перфоратор // 2495233

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации нефтяных, газовых и нагнетательных скважин, а именно к устройству для вторичного вскрытия пластов путем создания в эксплуатационных колоннах продольных перфорационных щелей и формирования фильтрационных каналов в призабойной зоне пласта.

Гидромеханический щелевой перфоратор (варианты) // 2490434

Гидромеханический щелевой перфоратор (варианты) // 2459933

Режущий узел гидромеханического щелевого перфоратора // 2459932

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации скважин, в частности к конструкции устройств для вскрытия продуктивных пластов путем гидромеханической щелевой перфорации.

Перфоратор гидромониторный комбинированный (пгмк) // 2598616

Группа изобретений относится к области бурения и эксплуатации скважин. Перфоратор содержит корпус, плунжер, поршень, выполненный с возможностью радиального перемещения в поршневой камере, пробойник, снабженный центральным каналом, на выходе которого закреплена, по меньшей мере, одна профилированная гидромониторная насадка - сопло. Поршневая камера выполнена с возможностью замкнутого гидравлического сообщения с подплунжерной полостью, а надплунжерная полость сообщается с гидромониторной насадкой - соплом после механического вскрытия стенки обсадной колонны. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Устройство для создания перфорационных отверстий // 2612392

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Устройство содержит корпус, соединительную муфту, посредством которой устройство соединено с насосно-компрессорной трубой, клин с по меньшей мере одним пазом, гидроцилиндры, по меньшей мере один рабочий орган с гидромониторным каналом, размещенным в пазу опоры и клина с возможностью перемещения в пазу клина вдоль него, второй гидроцилиндр, расположенный над первым гидроцилиндром, клин установлен над поршнем второго гидроцилиндра, на котором закреплена опора рабочего органа, подпоршневые полости обоих гидроцилиндров сообщены посредством трубок с гидромониторным каналом рабочего органа и надклиновой полостью подачи рабочей жидкости, фильтр, установленный во внутренней полости соединительной муфты и отделяющий внутреннее трубное пространство от надклиновой полости. Корпус фильтра выполнен Н-образным. Средняя часть корпуса фильтра ориентирована вертикально, а наружный диаметр горизонтальных участков корпуса соответствует диаметру внутренней полости соединительной муфты. Внутренняя полость корпуса фильтра выполнена сужающейся книзу и сообщена в нижней части с переточным каналом, обеспечивающим сообщение внутреннего трубного пространства насосно-компрессорной трубы с затрубным пространством. Ниже фильтра в корпусе фильтра выполнен канал, проходящий через боковую поверхность соединительной муфты и соединяющий внутреннюю полость корпуса фильтра с затрубным пространством. Над фильтром во внутренней полости соединительной муфты плотно размещен поршень-нож, опирающийся на глухой конец как минимум одной П-образной втулки, установленной горизонтально в сквозном отверстии в боковой поверхности соединительной муфты. Глухой конец П-образной втулки обращен к продольной оси устройства и представляет собой участок внутренней стенки соединительной муфты, выступающий к оси устройства с образованием выступа ступени, на которую опирается поршень-нож. Поршень-нож выполнен полым, а его внутренняя поверхность - конусообразной, сужающейся книзу по направлению к фильтру. Обеспечивается повышение скорости опускания устройства в скважину и подъема устройства из скважины, предотвращение загрязнения окружающей среды при работе устройства. 3 ил.

Способ гидравлического разрыва пласта // 2618545

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для гидравлического разрыва пласта (ГРП) в добывающей скважине при наличии попутной и/или подошвенной воды. Способ включает выполнение перфорации в интервале пласта скважины, ориентированной в направлении главного максимального напряжения, спуск колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) с пакером в скважину, посадку пакера, проведение ГРП закачиванием гидроразрывной жидкости по колонне НКТ с пакером через интервал перфорации в продуктивный пласт с образованием и последующим креплением трещины в пласте циклической чередующейся закачкой по колонне НКТ жидкости-носителя с проппантом, стравливание давления из скважины, разгерметизацию пакера и извлечение колонны НКТ с пакером из скважины. Для выполнения перфорации в скважину до интервала подошвы пласта спускают гидромеханический перфоратор на колонне НКТ, выполняют пары перфорационных отверстий по периметру скважины от подошвы к кровле пласта со смещением на угол 30° при выполнении каждой пары перфорационных отверстий. После выполнения перфорации колонну НКТ с перфоратором извлекают из скважины, в качестве гидроразрывной жидкости применяют гелированную нефть, определяют общий объем гелированной нефти, производят закачку гелированной нефти по колонне НКТ в интервал пласта с образованием трещины разрыва. Объем гелированной нефти после образования трещины используют в качестве жидкости-носителя в процессе крепления трещины. При этом перед креплением трещины объем оставшейся гелированной нефти делят на две равные части и обе равные части гелированной нефти закачивают в пять циклов чередующимися равными порциями сверхлегкого проппанта фракции 40/80 меш, покрытого водонабухающей резинополимерной композицией концентрацией 600 кг/м3, с наполнителем стекловолокном в количестве от 1 до 1,8% от веса проппанта, со ступенчатым увеличением на 0,2% в каждой порции, и равными порциями проппанта с размером фракции 20/40 меш со ступенчатым увеличением концентрации в каждой порции на 200 кг/м3, начиная от 200 до 800 кг/м3. Причем пятой порцией закачивают RSP-проппант фракции 12/18 меш концентрацией 1000 кг/м3. Технический результат заключается в повышении эффективности изоляции трещины от попутной и подошвенной воды; повышении проводимости трещины и надежности реализации способа; повышении качества крепления призабойной зоны пласта; снижении дополнительных затрат. 5 ил., 1 табл.

Устройство для прокалывания обсадной трубы в скважине // 2631446

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации нефтяных, газовых и нагнетательных скважин, а именно к устройству для создания перфорационных отверстий. Устройство для прокалывания обсадной трубы в скважине включает корпус (1), установленные последовательно внутри него по меньшей мере два шток-поршня (2) со сквозным гидравлическим каналом, механизм прокалывания, включающий по меньшей мере два прокалывающих инструмента и клин-поршень (5) клинообразной формы, выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения под воздействием шток-поршня и воздействия на прокалывающий инструмент (10), и возвратный узел (13), выполненный в виде пружины. Механизм прокалывания дополнительно содержит рабочий цилиндр (7), подпружиненный в нижней части возвратным узлом, а верхней частью взаимодействующий с клином-поршнем, внутри которого размещен перфорационный блок, состоящий из верхней (8) и нижней (9) опор, жестко закрепленных в корпусе, и расположенных между ними прокалывающих инструментов, обращенных тыльными сторонами друг к другу и выполненных с возможностью радиального перемещения при воздействии на них клинообразной частью клина-поршня. По меньшей мере одна боковая поверхность указанного инструмента снабжена направляющим выступом. В боковых стенках рабочего цилиндра выполнены сквозные прорези и по меньшей мере одно сквозное отверстие в виде сужающейся книзу прорези, кромки которой при возвратно-поступательном движении цилиндра контактируют с направляющим выступом прокалывающего инструмента, обеспечивая при этом его выход-вход из перфорационного блока. В боковых стенках корпуса в зоне между прикрепленными к нему верхней и нижней опорами перфорационного блока также выполнены сквозные прорези (18) для выхода сквозь них прокалывающих инструментов. Обеспечивается надежность работы устройства, конструктивное упрощение механизма прокалывания, а также ускорение процесса прокалывания. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Многофункциональный гидромеханический перфоратор // 2634766

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации скважин и может быть использовано при строительстве и ремонте скважин различного назначения, в том числе скважин, предназначенных для добычи нефти и газа. Обеспечивает проведение в скважине за одну спуско-подъемную операцию совместно с перфорацией иных технологических работ, в том числе работ, осуществление которых совместно с перфорацией требует подачи рабочей жидкости под перфоратор на оборудование, расположенное в компоновке ниже перфоратора, или в затрубное пространство. Гидромеханический перфоратор для вскрытия эксплуатационной колонны содержит корпус и размещенный в нем рабочий узел с механизмом его инициации, при этом он дополнительно содержит распределительный узел для управления потоком рабочей жидкости, обеспечивающий возможность регулируемой подачи жидкости на рабочий узел перфоратора либо в нижнюю часть перфоратора, минуя рабочий узел. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Комплексный способ проведения перфорации скважин и сопутствующих технологических операций (варианты) и устройство для его осуществления // 2637349

Группа изобретений относится к области бурения и эксплуатации скважин и может быть использована при строительстве и ремонте скважин различного назначения, в том числе скважин, предназначенных для добычи нефти и газа. Обеспечивает сокращение времени на проведение полного комплекса работ, связанных с перфорацией скважин, и сопутствующих работ: фрезерования ствола скважины, шаблонирования скважины, очистки стенок эксплуатационной колонны с помощью скрепера, промывки забоя с помощью пера, а именно проведение комплекса работ за одну спуско-подъемную операцию. Способ включает спуск в скважину на колонне НКТ компоновки, включающей гидромеханический перфоратор, содержащий распределительный узел для управления потоком рабочей жидкости, и инструмент или комбинацию технологического оборудования для проведения необходимых работ в скважине; подачу рабочей жидкости через распределительный узел перфоратора под перфоратор на технологическое оборудование или в низ НКТ в затрубное пространство; проведение с помощью технологического оборудования соответствующих технологических операций; подачу рабочей жидкости через распределительный узел в перфоратор; проведение перфорации; подачу рабочей жидкости через распределительный узел перфоратора повторно на технологическое оборудование или в низ НКТ в затрубное пространство; проведение с помощью технологического оборудования соответствующих технологических операций после перфорации. 20 н. и 18 з.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство для поинтервального гидроразрыва пласта // 2638673

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для проведения поинтервального кислотного гидроразрыва пласта. Устройство для проведения поинтервального гидроразрыва пласта содержит колонну насосно-компрессорных труб с полым цилиндрическим корпусом, снизу соединенным через хвостовик с пакером. Радиально и жестко в полый цилиндрический корпус установлена полая втулка. Внутри полой втулки с возможностью ограниченного радиального перемещения наружу расположен поршень-пробойник, выполненный под конус, сужающийся наружу, с дросселирующим Г-образным каналом по центру. Причем поршень-пробойник оснащен наружной радиальной канавкой, сообщающейся с дросселирующим Г-образным каналом. Поршень-пробойник подпружинен пружиной внутрь от стакана, жестко зафиксированного в торце полой втулки. При этом в полой втулке выполнен радиальный канал. Причем в исходном положении радиальный и дросселирующий Г-образный каналы герметично отсечены друг от друга, а в рабочем положении вертикальный и дросселирующий Г-образный каналы гидравлически сообщаются между собой посредством радиальной канавки, связывая полость полого цилиндрического корпуса с породой продуктивного коллектора. Причем в верхней части полого цилиндрического корпуса установлен динамический якорь, а под пакером установлен глубинный манометр. Технический результат заключается в повышении эффективности работы устройства при выполнении гидроразрыва пласта. 2 ил.