Гидромеханический щелевой перфоратор

Авторы патента:

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

Владельцы патента RU 2495233:

Гостев Игорь Александрович (RU)

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. Перфоратор включает корпус, расположенные в нем поршень-толкатель и режущий узел, установленный с возможностью выдвигания из корпуса при перемещении поршня-толкателя, по меньшей мере, одну гидромониторную насадку и промывочный узел, включающий фильтр, соединенный с корпусом промывочного узла, имеющий рабочие каналы и осевой канал с посадочным гнездом для шара. Рабочие каналы сообщают полость между фильтром и корпусом промывочного узла с надпоршневой полостью корпуса перфоратора. Корпус промывочного узла выполнен с радиальными каналами, соединенными с осевым каналом и сообщенными с затрубным пространством посредством кольцевой проточки на внешней поверхности корпуса промывочного узла и сообщенными с ней радиальными каналами, выполненными в корпусе перфоратора, охватывающем корпус промывочного узла. Обеспечивает повышение качества промывания перфоратора, исключение возможности попадания механических примесей в промывочный канал, а следовательно и в конструкцию перфоратора. 2 ил.

Из уровня техники известны устройства для щелевой перфорации обсадных колонн, основанные на использовании режущего инструмента в виде выдвижного накатного ролика. Такие устройства раскрыты, например, в патентах RU 2182221 C1, 10.05.2002; RU 2151858 C1, 27.06.2000; RU 2087683 C1, 20.08.1997; RU 2030563 C1, 10.03.1995; RU 2007549 C1, 15.02.1994; US 4119151 A, 10.10.1978; US 4220201 A, 02.09.1980. Описываемые устройства отличаются в основном конструкцией механизма крепления и выдвижения режущего инструмента.

Одним из недостатков приведенных устройств является быстрый износ рабочих деталей, в том числе режущего узла, сложность их замены и ремонта, т.к. для этого требуется полная разборка устройства. Другим недостатком является возможность загрязнения и засорения перфоратора механическими примесями рабочей жидкости (окалины, грязь, ржавчина, куски резиновых уплотнителей и т.п.).

В настоящее время все модели гидромеханических перфораторов после установки на место начала перфорируемого интервала предварительно промывают технической жидкостью через лифт НКТ, перед использованием перфоратора. Техническую жидкость пропускают под избыточным давлением через НКТ и практически через перфоратор, где и происходит оседание и накапливание грязи на рабочих поверхностях перфоратора. Это приводит к невозможности проведения работ и необходимости подъема инструмента на поверхность, его разборка, чистка и соответственно потеря времени при проведении данного вида работ.

Наиболее близким к предложенному является перфоратор гидромеханический щелевой (RU 2393341, опубликовано 27.06.2010).

В известном перфораторе имеется один промывочный канал ограниченного диаметра, проходящий через всю конструкцию в зону размещения гидромониторов. На практике канал быстро забивается механическими примесями, приносимыми рабочей жидкостью (окалина, ржавчина, куски резиновых уплотнителей и т.п.), снижая качество промывания перфоратора.

Задачей изобретения является повышение качества промывания перфоратора.

Техническим результатом изобретения является исключение возможности попадания механических примесей в промывочный канал, а, следовательно, и в конструкцию перфоратора.

Указанный технический результат получен за счет того, что в гидромеханическом щелевом перфораторе, включающем: корпус, расположенные в нем поршень-толкатель и режущий узел, установленный с возможностью выдвигания из корпуса при перемещении поршня толкателя, по меньшей мере, одну гидромониторную насадку и промывочный узел, включающий фильтр, соединенный с корпусом промывочного узла, имеющим рабочие каналы и осевой канал с посадочным гнездом для шара, причем рабочие каналы сообщают полость между фильтром и корпусом промывочного узла с надпоршневой полостью корпуса перфоратора. Согласно изобретению корпус промывочного узла выполнен с радиальными каналами, соединенными с осевым каналом и сообщенными с затрубным пространством посредством кольцевой проточки на внешней поверхности корпуса промывочного узла и сообщенными с ней радиальными каналами, выполненными в корпусе перфоратора, охватывающем корпус промывочного узла.

На фиг.1 показано осевое сечение верхней части предлагаемого перфоратора, на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.

Перфоратор содержит: корпус 1, в одной части которого установлен поршень-толкатель, режущий узел с одним или двумя режущими дисками и одну или более гидромониторные насадки, установленные на выходе каналов, выполненных в поршне-толкателе (не показаны); клапан 2 сброса рабочей жидкости с посадочным гнездом 3 на срезном седле, для шара большого диаметра; и установленный в другой части корпуса 1 между поршнем-толкателем и клапаном 2 промывочный узел 4.

Клапан 2 сброса рабочей жидкости имеет резьбу для вкручивания колонны насосно-компрессорных туб (НКТ).

Промывочный узел 4 включает корпус 5 с посадочным гнездом 6 для шара малого диаметра, с осевым каналом 7 и радиальными каналами 8. Посадочное гнездо 6 находится на входе в осевой канал 7, соединенный с радиальными каналами 8, выходные отверстия которых соединены кольцевым каналом 9, образованным кольцевой проточкой на поверхности корпуса 5 промывочного узла, который в свою очередь соединен радиальными каналами 11 в корпусе 1 перфоратора, с затрубным пространством (на фиг.2 показаны четыре канала 7 и четыре канала 11). С корпусом 5 промывочного узла соединен фильтр 10 с фильтрующими отверстиями в стенках цилиндра, соединенного с посадочным гнездом 6. В корпусе 5 промывочного узла имеются также рабочие каналы 12, соединяющие полость промывочного узла 4 между фильтром 10 и корпусом 5 с надпоршневой полостью перфоратора.

Перфоратор работает следующим образом.

На колонне НКТ перфоратор спускается в эксплуатационную колонну скважины в заданный интервал перфорации. Установив перфоратор в скважине, осуществляют прямую промывку полости НКТ через центральный канал клапана 2 сброса рабочей жидкости, через осевой канал 7 и радиальные каналы 8 и 11 большого диаметра с минимальным сопротивлением жидкости с механическими примесями, попадающими в полость труб во время геофизических работ по привязке перфоратора к заданному интервалу, в затрубное пространство. Это полностью исключает засорение перфоратора.

Затем в полость НКТ бросают шар 13 малого диаметра, который пройдя через колонну НКТ и клапан 2 сброса рабочей жидкости опускается в посадочное гнездо 6 и перекрывает осевой канал 7. При этом рабочая жидкость пропускается через фильтрующие отверстия фильтра 10 и через рабочие каналы 12.

Далее перфоратор работает аналогично известным гидромеханическим щелевым перфораторам. В НКТ создают рабочее давление, которое и начинает воздействовать на поршень-толкатель, который, передвигаясь поступательно вдоль оси перфоратора, выталкивает режущий узел с одним или двумя режущими дисками.

Ступенчато создавая давление от 1,0 до 8,0 МПа в полости НКТ, перемещают перфоратор вверх-вниз и постепенно вдавливают режущие диски (или диск) в стенку эксплуатационной колонны.

После образования перфорационной щели в эксплуатационной колонне давление в полости НКТ поднимают до 15,0 МПа. Струи жидкости, истекая из гидромониторных насадок с огромной скоростью, разрушают цементный камень и горную породу за эксплуатационной колонной, формируя фильтрационные каналы. После намыва каверны давление в трубах снижают до атмосферного, режущий узел под действием возвратной пружины втягивается в перфоратор. После этого в полость НКТ спускают шар большого диаметра (не показан), который садится в посадочное гнездо 3 срезного седла 14 клапана 2 сброса рабочей жидкости.

Срезное седло 14 под давлением рабочей жидкости перемещается внутри клапана 2 сброса рабочей жидкости и срезает заглушки 15, установленные в клапане 2, открывая тем самым сливные отверстия в затрубное пространство.

Таким образом, при подъеме подвески с перфоратором исключается разлив рабочей жидкости на устье скважины.

Предложенное изобретение позволяет повысить качество промывания перфоратора путем исключения засорения перфоратора за счет смыва промывочной жидкости через дренаж большого сечения в затрубное пространство.

Гидромеханический щелевой перфоратор, включающий корпус, расположенные в нем поршень-толкатель и режущий узел, установленный с возможностью выдвигания из корпуса при перемещении поршня-толкателя, по меньшей мере, одну гидромониторную насадку и промывочный узел, включающий фильтр, соединенный с корпусом промывочного узла, имеющий рабочие каналы и осевой канал с посадочным гнездом для шара, причем рабочие каналы сообщают полость между фильтром и корпусом промывочного узла с надпоршневой полостью корпуса перфоратора, отличающийся тем, что корпус промывочного узла выполнен с радиальными каналами, соединенными с осевым каналом, и сообщенными с затрубным пространством посредством кольцевой проточки на внешней поверхности корпуса промывочного узла, и сообщенными с ней радиальными каналами, выполненными в корпусе перфоратора, охватывающем корпус промывочного узла.

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.

Режущий узел щелевого перфоратора (варианты) // 2459931

Перфоратор гидромеханический щелевой (варианты) // 2440486

Перфоратор гидромеханический щелевой // 2422625

Изобретение относится к устройствам для перфорации обсадных колонн скважин с целью оптимизации и/или интенсификации притока и добычи флюида. .

Перфоратор с мультипликатором для вторичного вскрытия пластов // 2420656

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации скважин, а именно к устройству для вторичного вскрытия продуктивных пластов. .

Перфоратор для работы в скважинах с низким пластовым давлением и/или в режиме депрессии // 2407882

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для вскрытия обсадной колонны скважины с низким пластовым давлением и/или в режиме депрессии.

Способ скважинной щелевой перфорации обсадной колонны и устройство для его осуществления // 2401380

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности при вскрытии пластов в обсаженных скважинах. .

Способ скважинной щелевой перфорации обсадной колонны и устройство для его осуществления // 2397317

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации скважин. .

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. Обеспечивает возможность гидромониторной обработки призабойной зоны пласта сразу после вскрытия, увеличение пробойной силы перфоратора, повышение его надежности, снижение аварийности. Гидромеханический прокалывающий перфоратор содержит корпус, размещенные в корпусе, по меньшей мере, один рабочий гидроцилиндр, по меньшей мере, один клиновой толкатель, по меньшей мере, один рабочий инструмент, снабженный, по меньшей мере, одним сквозным гидроканалом и, по меньшей мере, одним гидромонитором, установленный с возможностью взаимодействия с клиновым толкателем и радиального перемещения. Согласно изобретению рабочий инструмент выполнен в виде пробойника, размещенного на поршне или плунжере, установленном в камере, а камера выполнена с возможностью гидравлического сообщения с рабочим гидроцилиндром. Способ работы перфоратора включает подачу в перфоратор рабочей жидкости по колонне насосно-компрессорных труб, создание рабочего давления для приведения в действие механизма выдвижения рабочего инструмента, выдвижение рабочего инструмента и осуществление перфорации, при этом выдвижение рабочего инструмента производят воздействием давления рабочей жидкости через систему поршень-шток на клиновой толкатель, а клиновым толкателем на инструментальный поршень или плунжер с пробойником, а также воздействием на инструментальный поршень/плунжер рабочей жидкости, подаваемой под давлением через гидроцилиндр перфоратора в рабочую камеру инструментального поршня/плунжера. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 14 ил.

Гидромеханический перфоратор (варианты) // 2515669

Группа изобретений относится к области бурения и эксплуатации скважин, в частности к конструкции гидромеханических перфораторов для вскрытия продуктивных пластов. Обеспечивает повышение производительности и надежности перфоратора. Гидромеханический перфоратор содержит корпус, размещенный в корпусе рабочий гидроцилиндр, расположенный под рабочим гидроцилиндром рабочий узел с по меньшей мере одним рабочим инструментом, а также механизм передачи усилия от гидроцилиндра на рабочий узел. Согласно изобретению, перфоратор снабжен дополнительным гидроцилиндром и механизмом передачи усилия на рабочий узел, размещенными в корпусе ниже рабочего узла с возможностью создания этим нижним гидроцилиндром дополнительного усилия на рабочий узел, направленного вверх оппозитно усилию, создаваемому гидроцилиндром, расположенным выше рабочего узла, при этом усилие, создаваемое нижним гидроцилиндром, обеспечивается действием на него жидкости, поступающей к нему под давлением, например, через один или несколько гидроканалов, выполненных в корпусе перфоратора, или через гидросистему, выполненную в перфораторе иным образом. Предлагаются варианты изобретения, включающие дополнительные рабочие узлы, а также варианты, обеспечивающие подачу индивидуального усилия на каждый рабочий узел. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 7 ил.

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. Цилиндр снабжен ввертышем и переходником, связанными друг с другом тарированным срезным элементом. Переходник снабжен гильзой с внутренним кольцевым выступом. Полый плунжер снабжен удлинителем, установленным внутри гильзы с образованием телескопического соединения. Осевой канал переходника гидравлически связан отверстиями с осевым каналом цилиндра. Осевой канал полого плунжера связан циркуляционными отверстиями в его теле с перепускными отверстиями цилиндра. Осевой канал удлинителя связан радиальными отверстиями в его теле с кольцевой камерой между гильзой и удлинителем и снабжен седлом с шаровым клапаном, связанным с ним срезным элементом. Гильза снабжена гидравлическими каналами, выполненными с возможностью связи кольцевой камеры с осевым каналом цилиндра. Кольцевая камера под полым плунжером гидравлически связана каналами с затрубным пространством. Корпус снабжен стаканом с ограничительным выступом, а силовой поршень установлен внутри с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с ограничительным выступом в крайнем положении. Обеспечивается свободный спуск устройства в скважину с перетоком пластовой жидкости из затрубного пространства внутрь устройства и осевой канал гибкой колонны труб, возможность прекращения гидравлической связи осевого канала гибкой колонны труб с затрубным пространством при перфорации и возможность возврата силового поршня пробойников в транспортное положение. 3 ил.

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. На штоке выполнен по крайней мере один продольный паз, длина которого больше рабочей толщины уплотняющей втулки, а пробойник установлен в уплотняющей манжете. Обеспечивается срабатывание перфоратора при заданной заранее величине давления рабочей жидкости, гарантированная пробивка отверстия в колонне труб без попадания рабочей жидкости в перфорируемую колонну и возврат пробойника в исходное положение. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

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. Перфоратор двухдисковый гидромеханический щелевой содержит полый корпус с поршнем в верхней части корпуса, продольное окно в нижней части корпуса, коромысло с поперечной корпусу осью, размещенное в этом окне, два накатных диска, размещенных на разных концах коромысла, механизм перемещения коромысла с накатными дисками в рабочее положение, выполненный в виде клинового толкателя, две гидромониторные насадки, гидравлически сообщенные посредством каналов с надпоршневыми полостями корпуса, посадочное седло под шар в центральном канале штока, пружину, как часть механизма возвратного перемещения коромысла. Одна из насадок расположена непосредственно над нижним накатным диском и соединена с внутренней полостью штока закрытым каналом, выполненным в корпусе. Клиновой толкатель прикреплен к штоку через упор посредством скобы. Шар, расположенный внутри штока, зафиксирован от выпадения штифтом. На концах корпуса и гидроцилиндра по наружным диаметрам прибора смонтированы съемные вкладыши, обеспечивающие скольжение и центровку прибора в колонне. Обеспечивается повышение надежности и технологичности перфоратора, повышение эффективности и производительности процесса. 1 ил.

Установка для ориентированной перфорации обсаженных скважин // 2569648

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к установкам для глубокой ориентированной перфорации. Установка включает устройство для ориентирования и устройство для перфорации. Устройство для ориентирования содержит последовательно смонтированные друг с другом ориентатор, устройство фиксации и отклонитель с переводником, причем ориентатор выполнен со смещенным центром тяжести для ориентирования отклонителя. Устройство для перфорации содержит последовательно соединенные стыковочный узел, прибор для контроля ориентации и сверлящий перфоратор с полым гибким валом и режущим инструментом. Стыковочный узел выполнен с возможностью соединения и взаимодействия с переводником отклонителя. Установка снабжена узлом для транспортировки, закрепленным на геофизическом кабеле с возможностью зацепления и расцепления с переводником отклонителя и перфоратором. Техническим результатом является реализация режима перфорации, обеспечивающего максимальную глубину создаваемого канала, отсутствие отрицательного воздействия на эксплуатационную колонну и цементный камень, необходимую ориентацию перфоратора по азимуту, возможность контроля установки перфоратора в необходимом направлении и упрощение монтажа установки. 3 ил.

Перфоратор щелевой для обсаженных скважин // 2597392

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.

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.