Способ перфорации скважины и скважинный перфоратор для его осуществления

 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и предназначено для вскрытия нласта. Цель изобретения - повышение эффективности перфорации за счет предотвращения заклинивания и разрушения инструмента и снижения энергетических затрат. Спускают на колонне насосно-компрессорных (КНКТ) труб скважинный перфоратор (П) с пробойником 11 в колонну обсадных труб, заполненную жидкостью глушения. Во время спуска П заполняют КНКТ жидкостью, плотность которой меньше плотности жидкости глушения. Пробойник 11 перемешают по толще пласта. Создают давление в КНКТ и передают его на пробойник 11 для перфорации колонны обсадных труб и пласта. Устр-во для осуществления способа снабжено установленным в верхней части корпуса 1 П полым барабано.м 12 с продольными винтовыми пазами 13 внутри, храповыми механизмами 17 и дополнительной камерой 18. В ней размещены подпружиненная полая втулка 14 с продольными паза.ми 16 снаружи и поперечным пальцем 15. Он размещен на конце втулки 14 и взаимодействует с пазами 3. Механизмы 17 взаимодействуют с втулкой 14. Барабан 12 и корпус вращаются относительно камеры 18 вокруг продольной оси. Верхняя 2 и нижняя 3 цилиндрические камеры корпуса выполнены с окнами 22 и 23. При сбросе давления КНКТ за счет разницы жидкости в КНКТ и затрубном пространстве П разворачивается на 120° и перфорационные каналы симметрично располагаются в скважине. Благодаря этому улучшается приток пластового флюида Л совершенствуется вскрытие пласта. 2 с.п .ф-лы, 3 ил. S СО 01 Ю .4 го

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5D 4 Е 2! В 43/114

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3786113/22-03 (22) 31.08.84 (46) 15.11.87. Бюл. № 42 (71) Всесоюзный нефтегазовый научно-исследовательский институт (72) А. A. Саврасов, !О, A. Миклин, В. И. Гусев, И. Л. Меркулов, В. К. Джемалинский, Ф. Я. Пальцев, В. С. Свиридов, И. А. Паненко и В. И. Шалдыбин (53) 622.245.14 (088.8) (56) Патент США № 3720262, кл. 166 — 298, опублик. 1973.

Авторское свидетельство СССР

¹ 968352, кл, E 21 В 43/114, 1982. (54) СПОСОБ ПЕРФОРАЦИИ СКВАЖИНЫ И СКВАЖИННЫЙ ПЕРФОРАТОР

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и предназначено для вскрытия пласта. Цель изобретения — повышение эффективности перфорации за счет предотвращения заклинивания и разрушения инструмента и снижения энергетических затрат.

Спускают «а колонне «асосно-компрессорных (КНКТ) труб скважинный перфоратор (П) с пробойником 1 в колонну обсадных труб, заполненную жидкостью глушения. Во время спуска П заполняют КНКТ жидкостью, плотность которой меньше плотности жидкости глушения. Пробойник 11 перемещают по толще пласта. Создают давление в КНКТ и передают его на пробойник 11 для перфорации колонны обсадных труб и пласта.

Устр-во для осуществления способа снабжено установленным в верхней части корпуса 1 П полым барабаном 12 с продольными винтовыми пазами 13 внутри, храповыми механизмами 17 и дополнительной камерой 18. В;ей размещены подпружиненная полая втулка 14 с продольными пазами !6 снаружи и поперечным пальцем

15. Он размещен на конце втулки 14 и взаимодействует с пазами 3. Механизмы 17 взаимодействуют с втулкой 14. Барабан 12 и корпус вращаются относительно камеры 18 вокруг продольной оси. Верхняя 2 и нижняя

3 цилиндрические камеры корпуса выполнены с окнами 22 и 23. При сбросе давления КНКТ за счет разницы жидкости в

КНКТ и затрубном пространстве П разворачивается на 120 и перфорационные каналы симметрично располагаются в скважине.

Благодаря этому улучшается приток пластового флюида И совершенствуется вскрытие пласта. 2 с.п .ф-лы, 3 ил.

1352042

Изобретение огносится к нефтегазовой промышленности, а кменно к вскрытию пласта.

Цель изобретения — — повышение эффективности перфорации за счет предотвращения заклинивания и разрушения инструмента и снижения энергетических затрат.

На фиг. 1 изображен предлагаемый скважинный перфоратор; на фиг. 2 — сечение А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — развертка барабана устройства по внутренчему диаметру.

Устройство состоит из корпуса 1 с верхней 2 и нижней 3 цилиндрическими камерами, в которых расположены соосно дифференциальные поршни 4 и 5. Устройство содержит также три горизонтальные камеры б — 8 с расположенными в них опорными поршнями 9 и 10 и ступенчатым поршнем (пробойником) 11. В верхней части корпуса установлен полый барабан 12 с внутренними продольными винтовыми пазами 13, в зацеплении с которыми входит с помощью поперечного пальца !5 подпружиненная полая втулка 14. На внешней поверхности втулки 14 расположены продольные пазы

16, взаимодействующие с храповыми механизмами 17. В дополнительной камере 18 установлены полая втулка 14 с пружиной 19, фильтр 20 и полый барабан 12 на подшипниках 21. Подпоршневыс пространства вертикальных и горизонтальных камер корпуса заполнены маслом. В верхней 2 и нижней 3 цилиндрических камерах корпуса выполнены окна 22 и 23.

Способ Осуществлясгся следующим образом.

Производят обвязку скважины по известной схеме, сборку подземного оборудования и спуск его в скважину в интервал перфорации. В зависимости от величины пластового давления скважину предварительно глушат жидкостью глушения, например глинистым раствором. Чтобы избежать ухудшения коллекторских свойств nëàñòa под влиянием утяжеленного раствора в момент перфорации, в зоне перфорации создают предварительно столб буферной жидкости (например, кз вязкоупругой системы (БУС), нефти или др.), перекрывающий интервал перфорации. При спуске устройства в скважину колонну НасосНо-компрессорных труб (НКТ) заполняют жидкостью с удельным весом меньше удельного веса жидкости глушения. Так, например, при использовании "» качестве жидкости глушения глинистого раствора с удельным ьесом 1,28- — 1,-1 кг/м, колонну НКТ можно заполнить техническок водой, при использовании пластовок воды —— колонну НКТ заполняют более легкой жидкостью — конденсатом, нефтью, дизельным топливом и т. и. С помощью любого нас:B на поверхности создается небольшое избы точное давление (50 — 80 кгс, см ) в колон с

НКТ. Давление в колонне труб повышается

ЗО

i3

4 1 в 30 раз и передается на прсбойник для перфорации. Пробойник выдвигается и прокалывает обсадную колонну, цементное кольцо и пласт.,Давление в колонне НКТ поддерживают в течени 2 — 3 мин, после чего его сбрасывают на 2 — 3 мин и вновь поднимают на 2 — -3 мин и т. д., осуществляя перфорацию. В зависимости от принятой плотности перфорации и принятой системы расположения перфэрационных отверстий производят подъем всей колонны на заданное расстояние снизу вверх интервала перфорации.

Ввиду того, что колонна НКТ заполнена жидкостью меньшего удельного веса, чем удельный вес жидкости в затрубном пространстве, происходит автоматическое возвращение пробойника и дифференциальных поршней устройства в исходное положение в момент сброса давления в НКТ, тем самь1м предотвращается за лкпиванк;:к поломка пробойника, повышается надежность выполкения перфорационных каналов.

Возвращение пробойника в исходное положение другим способом. например путем повышения давления в затруоном пространстве скважины, не дает положительного эффект- — устранения заклинивания и поломки пробойника — — ввиду того, что процессы сброса давления в НКТ и подъема давлснкя в затрубном пространстве несопоставимы по времени. Нрп этом деформация (сокра И(ение длnnы колонны НКТ опезежает во времени вь хо., робойника из колОнны и 0 I может бы1 ь разрушен. Наличие избыточного гкдростатического дав:ен,ÿ в затрубном пространстве за счет разницы удельных весов жидкостей в колонне НКТ к затрубном простран тве устраняет у:-;азанный недостаток.

Эксперимента Ibno установлено, что возврат пробойника в исходное положение происходит прН разнице давлений H затрубном к трубном пространствах, равной 35

45 кгс/см- . Указанная разница давления,10стигается за счет разницы плотностей жи.,— костей ":з;a1pyonov пространстве и колонне

Н1К Г. Б связи с тем, !! О выоор техno IOгкческих жидкостей для заполнения ОKBBжин и колонны НКТ по всличк|е . .ло1ности

ОГРаНИИЕН, Т0 ВОЗНИКаЕТ OiРаНКЧЕНПЕ НРИМЕнекие пособа 110 минимальнок глуб IHB интервала пс,1форации. TBK, Bnpa ";Ep, при ис. ользованкк .-! ñ"rðr:: для заполн.-нкя,"- 1КТ с плоти |cryo 300 кг м и глинистого рас1;:0pB с .:,И>тностгио 1800 кг/м д,-я занолне::кя С =-.. -;HI;и ПОЛуЧНЕМ ЗНаЧЕНИЕ:-..ИНИМаЛЬIoH -луби ы па-:срвала -. срфорации

Я З -„.—; =. 400(М).

ЬР и г;;. .";Р -- даьление, необходимое длн возврата пробойника в исходное положение . у — разница ". е1ьн >!х вес01-; жидкостей, кг,:" . !.

1352042

Формула изобретения

Устройство работает следующим образом.

В колонне НКТ создают давление (50—

80 кгс/см ), которое воспринимается дифференциальным поршнем 4. Поршень 4 опускается и повышает давление масла в камере ниже поршня в 8 раз (за счет соотношения площадей сечения ступеней дифференциального поршня 4), которое воспринимается поршнем 5, повышается в 4 раза и передается в горизонтальные цилиндрические камеры 6 — 8. Общая трансформация давления в устройстве. равна 1:32 и при давлении в НКТ 50 — 80 кгс/см давление в камерах 6 — 8 достигает 1600 — 4000 кгс/см, такое давление достаточно для образования. перфорационного канала пробойником 11.

Под действием давления в камерах 6 — 8 из корпуса 1 выдвигаются опорные поршни 9 и

10 и пробойник 11. Ввиду того, что суммарная площадь поршней 9 и 10 больше площади поршня пробойника 11, корпус прижимается к стенке обсадной колонны со стороны пробойника и заякоривается поршнями 9 и 10. Пробойник уходит в тело колонны, цементное кольцо и пласт. Поскольку в системе НКТ вЂ” устройство имеется жесткая гидравлическая связь, то указанный цикл проходит в короткое время. Поэтому для образования перфорационного канала необходимо кратковременное (в течение 2—

3 мин) поддержание давления в колонне

НКТ.

При ходе дифференциального поршня 4 вниз, в момент прокалывания колонны верхняя часть поршня опускается, а полая втулка 14 под действием пружины 19 перемещается в направлении хода поршня 4. При перемещении полой втулки 14 палец 15 идет по винтовым пазам барабана 12 до упора, при этом полая втулка 14 поворачивается на

120 вокруг своей оси по часовой стрелке при виде сверху. Храповой механизм 17 при этом не препятствует ее вращению.

При сбросе давления в колонне НКТ за счет разницы удельного. веса жидкости в НКТ и затрубном пространстве гидростатическое давление столба жидкости в затрубном пространстве воздействует на опорные поршни 9 и !О, пробойник 11 и дифференциальные поршни 4 и 5 через окна 22 и 23.

Поршни 9 и 10, пробойник 11 и поршни 4 и 5 возвращаются в исходное положение.

При ходе поршня 4 вверх он взаимодействует с полой втулкой 14, возвращая ее в исходное положение. Полая втулка 14, сжимая пружину 19, перемещается в исходное положение, а палец 15 полой втулки 14, перемешаясь по винтовым пгзам барабана

12, стремится повернуть ее против часовой стрелки. Однако храповые механизмы 7 входят в зацепление с пазами 16 полой втулки 14 и препятствуют ее повороту во:круг оси. Вследствие этого барабан 12 и корпус 1 поворачиваются вокруг продольной

55 оси против часовой стрелки на 120 . Таким образом при сбросе давления в НКТ перфоратор занимает исходное положение и разворачивается на 120 за каждый цикл подъема и сброса давления в колонне НКТ.

Тем самым достигается симметричное расположение перфорационных каналов в скважине, улучшаются условия притока пластового флюида в скважину, повышается совершенство вскрытия пласта. В одной плоскости перфорации можно получить три перфорационных канала. В зависимости от принятой плотности перфорации система расположения перфорационных каналов может быть принята по три канала в каждой плоскости перфорации либо каналы могут быть расположены по винтовой линии с любым шагом. Количество плоскостей перфорации или шаг винтовой линии каналов перфорации соответствует числу установок перфоратора в заданном интервале.!. Способ перфорации скважины, включающий спуск на колонне насосно-компрессорных труб скважинного перфоратора с пробойником в колонну обсадных труб, заполненную жидкостью глушения, создание давления в колонне насосно-компрессорных труб и перфорацию колонны обсадных труб и пласта, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности перфорации за счет предотвращения заклинивания и разрушения инструмента и снижения энергетических затрат, во время спуска скважинного перфоратора колонну насосно-компрессорных труб заполняют жидкостью, плотность которой меньше плотности жидкости глушения, а пробойник перемещают по толщине пласта.

2. Скважинный перфоратор, содержащий корпус, верхнюю и нижнюю цилиндрические камеры с дифференциальными поршнями, установленными по оси корпуса, две горизонтальные камеры с опорными поршнями и симметрично расположенную между ними горизонтальную цилиндрическую камеру с пробойником, отличающийся тем, что он снабжен установленным в верхней части корпуса полым барабаном с продольными винтовыми пазами внутри, дополнительной камерой с размещенными в ней подпружиненной полой втулкой с продольными пазами снаружи и поперечным пальцем, установленным на конце втулки с возможностью взаимодействия с пазами барабана и храповыми механизмами, установленными с возможностью взаимодействия с втулкой, при этом барабан и корпус установлены с возможностью вращения относительно дополнительной камеры вокруг продольной оси, а корпус в верхней и нижней цилиндрических камерах выполнен с окнами.!

352042

1352042

17

Ха/люле

Составитель В. Борискина

Редактор Т. Па рфено ва Техред И. Верес Корректор Л. Пилипенко

3а каз 5261/2б Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб.. д. 4,5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4