Способ механической перфорации нефтяных и газовых скважин и устройство для его осуществления

 

Использование: в области нефтегазодобычи и, конкретно, в технике вторичного вскрытия нефтяных и газовых скважин. Обеспечивает повышение производительности процесса перфорации, а также увеличение притока нефти и газа. Сущность изобретения: по способу осуществляют спуск в скважину перфоратора с камерой, инструментом для формирования канала и гидронасосом. Камеру выполняют с отделом низкого давления, накопительной масляной емкостью и золотником. В отделе камеры низкого давления помещена пара поршень - шток. Эта пара образует под штоком отдел камеры высокого давления. Он имеет рабочий поршень и инструмент для формирования канала. Он помещен на рабочем поршне. Давление создают в отделе камеры низкого давления. Давление передают в накопительную масляную емкость и подпоршневое пространство пары поршень - шток. Перемещение инструмента осуществляют за счет перемещения рабочего поршня под давлением в отделе камеры высокого давления. Возврат инструмента осуществляют под действием пружины и давления жидкости в скважине. Устройство содержит вышеотмеченные признаки. При этом инструмент для формирования канала выполнен в виде колющего и размещен на рабочем поршне. Корпус выполнен с каналами для сообщения отдела камеры низкого давления с накопитальной масляной емкостью и отделом камеры высокого давления через золотник. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области нефтегазодобычи, а конкретно к технике вторичного вскрытия нефтяных и газовых скважин.

Известны способы и устройства для вторичного вскрытия нефтяных и газовых скважин, включающие спуск прострелочно-взрывной аппаратуры в скважину на геофизическом кабеле, подрыв зарядов в заданной зоне нефтяного и газового пласта и получение каналов в колонне и затрубном пространстве кумулятивной струей, образовавшейся от взрыва (см. например, Прострелочно-взрывная аппаратура. Справочник под ред. Л.Я.Фриндляндера, М. Недра, 1990).

Указанная взрывная перфорация используется во всем мире, однако в последние годы к ней предъявляется все больше претензий. Это обусловлено тем, что, во-первых, взрыв сотрясает колонну и разрушает цементный слой, в результате чего нефтяные пласты соединяются с водяными, ухудшая добычу нефти и экологию воды; во-вторых, каналы, получаемые в колонне при взрывной перфорации, имеют недостаточный диаметр (6-8 мм), особенно с учетом запестованности каналов расплавленным металлом.

Эти недостатки устранены в другом известном способе и устройстве для перфорации нефтяных и газовых скважин, принятых за прототип.

В известном способе механической перфорации нефтяных и газовых скважин в скважину на геофизическом кабеле спускают перфоратор с камерой, инструментом для формирования канала, гидронасосом с двигателем создают давление в камере, перемещают инструмент, формируют канал и возвращают инструмент (см. например, Отчет о НИР ПО "Ноябрьскнефтегеофизика" по теме "Повышение эффективности и качества вторичного вскрытия продуктивных пластов сложнопостроенных залежей" г. Ноябрьск, 1989, УДК 550.832(571.12):684.3, номер государственной регистрации 37-89-8/2, инв.N 741 или патент США N 4226288, М.кл. E 21 D 10/00 от 07.10.80.г. который приведен в указанном отчете).

Известное устройство для механической перфорации нефтяных и газовых скважин включает корпус с камерой, кабель для спуска устройства, гидронасос с электродвигателем, помещенные в корпусе, инструмент для формирования канала, которым является сверло, вращаемое и перемещаемое с помощью гидравлики, системы передач и механического привода.

Диаметр получаемого при сверлении канала составляет 12-14 мм, глубина сверления до 35 мм.

Недостатками сверлящей перфорации являются небольшой диаметр канала, незначительная его глубина, невысокая производительность, отсутствие деформаций зоны пласта вокруг канала, выполняющих роль потенциального объема для расширения канала за счет выноса частиц пласта уходящими из него потоками нефти и газа, что способствует повышению притока нефти и газа.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков с помощью создания способа и устройства для механической перфорации нефтяных и газовых скважин, обеспечивающих повышение производительности процесса перфорации, а также увеличение притока нефти и газа.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе механической перфорации нефтяных и газовых скважин, включающем спуск в скважину на геофизическом кабеле перфоратора с камерой, инструментом для формирования канала, гидронасосом с электродвигателем, создание давления в камере, перемещение инструмента, формирование канала и возврат инструмента, камеру перфоратора выполняют с отделом низкого давления, накопительной масляной емкостью, золотником, подпружиненной и связанной между собой парой поршень - шток, помещенной в отделе камеры низкого давления и образующей под штоком отдел камеры высокого давления, который имеет рабочий поршень и инструмент для формирования канала, помещенный на рабочем поршне, при этом давление в камере создает в ее отделе низкого давления, передают его в накопительную масляную емкость и подпоршневое пространство пары поршень шток через золотник, перемещение инструмента осуществляют за счет перемещения рабочего поршня под давлением в отделе камеры высокого давления, а возврат инструмента осуществляют под действием пружины и давления жидкости в скважине.

Кроме того, поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для механической перфорации нефтяных и газовых скважин, спускаемом на геофизическом кабеле, включающем корпус с камерой, гидронасос с электродвигателем, помещенные в корпусе, инструмент гидравлического действия для формирования канала, камера выполнена с отделом низкого давления, накопительной масляной емкостью и подпружиненной парой поршень шток, помещенной в отделе камеры низкого давления и образующей под штоком отдел камеры высокого давления, который имеет рабочий поршень, при этом инструмент для формирования канала выполнен в виде колющего и размещен на рабочем поршне, а корпус выполнен с каналами для сообщения отдела камеры низкого давления с накопительной масляной емкостью и отделом камеры высокого давления через золотник.

Положительный эффект в предложенных способе и устройстве достигается тем, что перфорация канала в колонне выполняется колющим инструментом, имеющим более высокую стойкость и большую производительность, формирующим канал диаметром 30-50 мм, глубиной до 50 мм, деформирующим зону пласта вокруг канала на глубину 20-30 мм, повышая нефтегазоотдачу пласта.

На прилагаемом чертеже представлено устройство для механической перфорации нефтяных и газовых скважин, позволяющее реализовать предложенный способ, где позициями обозначено следующее: 1 корпус; 2 камера (отдел камеры низкого давления); 3 кабель; 4 гидронасос; 5 электродвигатель; 6 инструмент гидравлического действия; 7 накопительная масляная емкость; 8 - пружина; 9 пара поршень шток; 10 камера (отдел камеры высокого давления); 11 рабочий поршень; 12 канал для сообщения отдела камеры низкого давления с накопитальной масляной емкостью; 13 канал для сообщения отдела камеры высокого давления с отделом камеры низкого давления; 14 - золотник.

Предложенное устройство, позволяющее осуществить предложенный способ, работает следующим образом. Устройство спускают в скважину на геофизическом кабеле 3. В заданной зоне перфорации по геофизическому кабелю 3 подают электроток и включают в работу электродвигатель 5, помещенный в корпусе 1. Электродвигатель 5 вращает гидронасос 4, который качает масло в отдел камеры низкого давления 2 из накопительной масляной емкости 7 через золотник 14. В отделе камеры низкого давления 2 создается давление, золотник 14 закрывается и препятствует выходу масла в канал 12 для сообщения отдела камеры низкого давления 2 с накопительной масляной емкостью 7. В результате этого масло начинает перемещать пару поршень шток 9, которая поршнем сжимает пружину 8 и вытесняет масло из подпоршневого пространства отдела камеры низкого давления 2 в канал 12 и накопительную масляную емкость 7, а штоком сжимает масло в отделе камеры высокого давления 10, повышая давление в несколько десятков раз за счет разности диаметров отделов камеры низкого и высокого давления.

Сжатое до высокого давления масло перемещает рабочий поршень 11 с закрепленным на нем инструментом гидравлического действия колющего типа 6. Инструмент 6 внедряется в колонну и прокалывает ее, одновременно деформируя цементный слой и приканальную зону пласта. После окончания процесса прокалывания электродвигатель 5 отключают. Гидронасос 4 перестает работать, и давление в отделах камеры 2 и 10 падает до исходного. Золотник 14 открывает проход масла из отдела камеры низкого давления 2 в накопительную масляную емкость 7 через канал 12. Под действием пружины 8 и скважинного давления инструмент 6, рабочий поршень 11 и пара поршень шток возвращаются в исходное положение. При этом открывается канал 13 для сообщения отдела камеры высокого давления с отделом камеры низкого давления и происходит подпитка маслом отдела камеры 10 из отдела камеры 2, восполняя утечки в рабочем поршне 11.

Предложенный способ является высокопроизводительным, надежным, обеспечивающим повышение притока нефти и газа.

Формула изобретения

1. Способ механической перфорации нефтяных и газовых скважин, включающий спуск в скважину на геофизическом кабеле перфоратора с камерой, инструментом для формирования канала, гидронасосом с электродвигателем, создание давления в камере, перемещение инструмента, формирование канала и возврат инструмента, отличающийся тем, что камеру перфоратора выполняют с отделом низкого давления, накопительной масляной емкостью, золотником, подпружиненной и связанной между собой парой поршень шток, помещенной в отделе камеры низкого давления и образующей под штоком отдел камеры высокого давления, который имеет рабочий поршень и инструмент для формирования канала, помещенный на рабочем поршне, при этом давление в камере создают в ее отделе низкого давления, передают его в накопительную масляную емкость и подпоршневое пространство пары поршень - шток через золотник, перемещение инструмента осуществляют за счет перемещения рабочего поршня под давлением в отделе камеры высокого давления, а возврат инструмента осуществляют под действием пружины и давления жидкости в скважине.

2. Устройство для механической перфорации нефтяных и газовых скважин, включающее корпус с камерой, кабель для спуска устройства, гидронасос с электродвигателем, помещенные в корпусе, инструмент гидравлического действия для формирования канала, отличающееся тем, что камера выполнена с отделом низкого давления, накопительной масляной емкостью и подпружиненной парой поршень шток, помещенной в отделе камеры низкого давления и образующей под штоком отдел камеры высокого давления, который имеет рабочий поршень, при этом инструмент для формирования канала выполнен в виде колющего и размещен на рабочем поршне, а корпус выполнен с каналами для сообщения отдела камеры низкого давления с накопительной масляной емкостью и отделом камеры высокого давления через золотник.

РИСУНКИ

Рисунок 1