Способ обработки нескольких интервалов продуктивного пласта за одну спуско-подъемную операцию и устройство для его осуществления (варианты)

Группа изобретений относится к способу обработки нескольких интервалов продуктивного пласта за одну спуско-подьемную операцию, устройствам для осуществления способа. Техническим результатом является обеспечение герметичной изоляции каждого интервала перфорации. Способ обработки нескольких интервалов продуктивного пласта за одну спуско-подьемную операцию включает спуск в скважину устройства, содержащего порт ГРП, проходные пакеры, якорь и перфоратор. Осуществляют привязку устройства на глубину заданного интервала продуктивного пласта; далее обеспечивают доступ рабочей жидкости во внутреннюю полость устройства под нижним проходным пакером, осуществляют подачу рабочей жидкости в НКТ. Активируя проходные пакеры, отделяют межпакерное затрубное пространство. Приводят перфоратор в рабочее положение и осуществляют перфорацию обсадной колонны скважины. Снижают давление рабочей жидкости, деактивируют проходные пакеры и осуществляют спуск устройства до положения, при котором перфорированный интервал продуктивного пласта располагается между проходными пакерами, и фиксируют устройство в скважине. Перекрывают доступ жидкости во внутреннюю полость устройства под нижним проходным пакером, осуществляют подачу под давлением жидкости ГРП, герметично изолируя межпакерное пространство, и проводят ГРП. Устройство переводят в транспортное положение и осуществляют его подъем до следующего интервала продуктивного пласта, подлежащего обработке. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 21 ил.

 

Изобретения относятся к горному делу, а именно к способам и устройствам для обработки скважин различной конструкции и протяженности, с использованием технологии обработки нескольких интервалов продуктивного пласта за одну спуско-подъемную операцию.

Известно устройство для проведения многостадийного гидравлического разрыва пласта за одну спуско-подъемную операцию, представленные в патенте на полезную модель №185859 (публ. 20.12.2018 г., бюл. 35).

Устройство для проведения многостадийного гидравлического разрыва пласта содержит колонну насосно-компрессорных труб (далее НКТ), верхний селективный пакер с проходным отверстием, фрак-порт с отверстием для закачивания жидкости гидравлического разрыва пласта (далее ГРП), перфорированный патрубок колонны НКТ, нижний селективный пакер с проходным отверстием, отсекающий клапан давления и прокалывающее устройство.

Устройство для проведения многостадийного ГРП спускают в скважину с несколькими продуктивными пластами, производят подгонку прокалывающего устройства к нижнему интервалу ГРП, закачивают по колонне НКТ жидкость, которая, поступая из фрак-порта через отверстие для закачивания жидкости ГРП, активирует верхний и нижний селективные пакеры. При увеличении давления в колонне НКТ увеличивается давление в межпакерном пространстве И жидкость, через отверстия перфорированного патрубка и проходное отверстие нижнего селективного пакера, по проходным каналам отсекающего клапана давления поступает в прокалывающее устройство. Представленное в описании к патенту прокалывающее устройство содержит корпус, в который вставлен поршень с пробойником.

Под действием давления рабочая жидкость приводит в действие поршень с пробойником, который перфорирует обсадную колонну. Далее, сбрасывают давление в колонне НКТ и приводят верхний и нижний селективные пакеры в транспортное положение. Затем спускают устройство таким образом, чтобы межпакерное пространство было расположено напротив перфорированного интервала ГРП. Постепенно увеличивая давление в колонне НКТ, активируют верхний и нижний селективные пакеры. В момент, когда давление в отсекающем клапане давления достигает значения Р1 (где Р1 - давление срабатывания отсекающего клапана давления), происходит перекрытие проходных каналов жидкости, чтобы давление превышающее значение Р1 не передавалось на прокалывающее устройство. После срабатывания отсекающего клапана давления производят плановые работы по ГРП (закачивание жидкости и пропанта) в данном интервале. После окончания данной стадии ГРП, давление в колонне НКТ сбрасывают, пакеры переводят в транспортное положение, и производят подъем устройства на следующий вышестоящий интервал ГРП.

Недостатком известного устройства является низкая надежность и аварийность из-за отсутствия надежной фиксации при активированных чашечных пакерах, особенно при проведении ГРП. Подача высокого давления может привести к линейному удлинению НКТ, продвижению устройства и вибрации что способствует преждевременному повреждению эластичных манжет чашечных пакеров, прижатых к стенкам эксплуатационной колоны.

Так же недостатком устройства является его аварийность, связанная с перфорацией эксплуатационной колонны вне технологического интервала обработки. Как указано в описании к патенту, срабатывание перфорирующего устройства происходит при давлении 200 атм. Последующая активация селективных пакеров для отделения перфорированного интервала и активации отсекающего клапана происходит при давлении до 220 атм.

Прокалывающее устройство в этот момент находится вне интервала обработки продуктивного пласта и, активируясь при давлении большем, чем давление перфорации, может проколоть колонну за пределами обрабатываемых интервалов, что приводит к повреждению обсадной колонны и нарушению ее герметичности.

Недостатком способа проведения ГРП, информация о котором приведена в описании к патенту, является низкая технологичность.

Наиболее близкими аналогами к заявляемым техническим решениям являются способ и варианты устройства, представленные в патенте на изобретение US 9284823 (публ. 15.03.2016 г.) «Комбинированный перфорирующий инструмент».

Известный комбинированный инструмент предназначен для освоения нескольких продуктивных пластов, способом, включающим перфорацию обводненных скважин и проведение ГРП за одну спуско-подъемную операцию. Известное устройство содержит порт ГРП, приводной механизм перфоратора с усиливающим узлом, перфоратор и чашечные пакеры. В нижнем конце гибкой НКТ установлен нижний чашечный пакер, при этом его расширяющийся конец направлен в скважину и препятствует протеканию забойной жидкости обводненной скважины вверх, в пространство между обсадной колонной и устройством. Выше установлен перепускной механизм для обвода скважинной жидкости вокруг устройства, состоящий из скользящего корпуса с пружинными элементами, которые зацепляются с внутренней частью ствола скважины.

При активированном нижнем пакере и зафиксированном пружинными элементами корпусе перепускного механизма, препятствующего перемещению забойной жидкости по затрубному пространству во время движения инструмента вверх, удерживаемый скользящий корпус открывает отверстие, через которое жидкость обводненной скважины проникает в затрубное пространство и перемещается вверх в обход активированного пакера.

Далее вверх по ГНКТ установлен прокалывающий перфоратор, его приводной механизм с усиливающим узлом, верхние чашечные пакеры расширяющиеся концы, которых направлены к установленному сверху порту ГРП. Между верхним чашечным пакером и портом ГРП установлен клапанный узел, отсекающий подачу жидкости в перфоратор при проведении ГРП.

Известный способ перфорации обсадной колонны скважины и последующего ГРП, заключается в спуске инструмента в скважину, последующей подаче рабочей жидкости для приведения в действие приводного механизма перфоратора, перфорации обсадной колонны. Затем устройство перемещают вниз по скважине для совмещения порта ГРП с перфорированным участком обсадной колонны. Далее, активируют только верхний чашечный пакер для изоляции снизу порта ГРП, активирования клапанного узла и отключения приводного механизма перфоратора. После чего, подают жидкость в порт ГРП и проводят ГРП.

Недостатком способа проведения ГРП является низкая эффективность, так как жидкость ГРП, находящая под давлением, может проникать не только в продуктивный пласт, но и распространиться по затрубному пространству вверх, что может повредить эксплуатационную колонну и привести к прихвату устройства.

Недостатком устройства является сложность конструкции. Кроме того, устройство снабжено только одним пакером, установленным ниже порта ГРП (ниже интервала продуктивного пласта), и, следовательно, не может обеспечить герметичное отделение интервала обработки при проведении ГРП. Кроме того, герметизация интервала обработки одним пакером приводит к неравномерному распределению нагрузки на устройство при воздействии давления на пакер, что снижает надежность устройства.

Задачей заявляемых технических решений является создание эффективного способа безопасной обработки продуктивного пласта с возможностью обработки множества интервалов продуктивного пласта за одну спуско-подъемную операцию с использованием простого и надежного устройства.

Техническим результатом является то, что технология обработки продуктивного пласта включает перфорацию и последующее проведение ГРП при обеспечении герметичной изоляции каждого интервала перфорации.

Техническим результатом также является то, что отделение интервала ГРП обеспечивается с двух сторон при надежной фиксации устройства в скважине и то, что управление всеми технологическими операциями обеспечивается надежным и простым в конструктивном исполнении устройством.

Технический результат достигается тем, что способ обработки продуктивного пласта за одну спуско-подъемную операцию включает спуск в скважину устройства, содержащего порт ГРП, проходные пакеры, якорь и перфоратор. Затем, осуществляют привязку устройства на глубину заданного интервала продуктивного пласта. Далее, обеспечивают доступ рабочей жидкости во внутреннюю полость устройства под нижним проходным пакером, осуществляют подачу рабочей жидкости в НКТ и, активируя проходные пакеры, отделяют межпакерное затрубное пространство. Затем, приводят перфоратор в рабочее положение и осуществляют перфорацию обсадной колонны скважины. После перфорации интервала продуктивного пласта снижают давление рабочей жидкости и деактивируют проходные пакеры. Далее, осуществляют спуск устройства до положения, при котором перфорированный интервал продуктивного пласта располагается между проходными пакерами, и фиксируют устройство в скважине. Следующими действиями перекрывают доступ жидкости во внутреннюю полость устройства под нижним проходным пакером, осуществляют подачу под давлением жидкости ГРП, герметично изолируя межпакерное пространство, и проводят ГРП. По завершении ГРП устройство переводят в транспортное положение и осуществляют его подъем до следующего интервала продуктивного пласта, подлежащего обработке.

Привязка устройства к интервалам обработки может осуществляться с помощью механического локатора муфт.

Перед проведением ГРП осуществляют фиксацию устройства в скважине с помощью механического якоря для перекрытия доступа, подаваемой под давлением жидкости ГРП во внутреннюю полость устройства под нижним проходным пакером (Фиг. 4).

При завершении обработки интервала продуктивного пласта, осуществляют деактивацию механического якоря для обеспечения возможности перемещения устройства к следующему интервалу продуктивного пласта, подлежащему обработке.

Технический результат также достигается тем, что первый вариант устройства для осуществления представленного выше способа обработки нескольких интервалов продуктивного пласта за одну спуско-подъемную операцию содержит установленные на НКТ основные узлы устройства в составе:

- верхнего и нижнего проходных пакеров для отделения и герметизации межпакерного пространства,

- порта ГРП, установленного между верхним и нижним проходными пакерами,

- клапана, расположенного под нижним проходным пакером,

- механического якоря, жестко соединенного с механическим перфоратором.

Корпус порта ГРП содержит перегородку, разделяющую его на две части. В одной части корпуса порта ГРП выполнены отверстия ГРП. В другой части корпуса выполнены радиальные отверстия для гидравлической связи внутренней полости устройства под нижним проходным пакером с межпакерным затрубным пространством и расположен полый шток, проходящий сквозь внутреннюю полость нижнего проходного пакера.

Клапан выполнен в составе корпуса и подвижного полого штока, которые снабжены радиальными отверстиями.

Фиксация устройства в скважине механическим якорем устанавливает плотный контакт между всеми узлами устройства, расположенными под портом ГРП.

Устройство дополнительно снабжено механическим локатором муфт, который может быть установлен над верхним проходным пакером, и предназначен для привязки устройства к заданному интервалу продуктивного пласта.

Проходные пакеры могут содержать чашечные уплотнительные элементы, раскрывающиеся по направлению к порту ГРП.

Перед фиксацией устройства механическим якорем до подачи рабочей жидкости в НКТ полый шток, взаимодействующий с портом ГРП, связан с нижним проходным пакером разрушаемым элементом.

Полый шток клапана в нижней части выполнен с меньшим диаметром и перед фиксацией устройства механическим якорем до подачи рабочей жидкости в НКТ связан с корпусом клапана разрушаемым элементом.

Нижняя часть полого штока клапана, выполненная с меньшим диаметром, определяет величину хода штока при перекрытии или совмещении радиальных отверстий корпуса и штока.

Перегородка корпуса порта ГРП выполнена с углублением для полого штока, обеспечивающего перекрытие радиальных отверстий порта ГРП с целью отделения внутренней полости устройства под нижним проходным пакером от затрубного межпакерного пространства.

Механический якорь может содержать анкерные и фрикционные элементы.

Плотный контакт между всеми узлами устройства, расположенными под портом ГРП, установленный при фиксации устройства в скважине, сохраняется до деактивации механического якоря.

Технический результат также достигается тем, что второй вариант устройства для осуществления представленного выше способа обработки нескольких интервалов продуктивного пласта за одну спуско-подъемную операцию содержит установленные на НКТ основные узлы устройства в составе:

- верхнего и нижнего проходных пакеров для отделения и герметизации межпакерного пространства,

- порта ГРП, установленного между верхним и нижним проходными пакерами,

- механического якоря, жестко соединенного с механическим перфоратором.

Корпус порта ГРП содержит перегородку, разделяющую его на две части. В одной части корпуса порта ГРП выполнены отверстия ГРП. В другой части корпуса выполнены радиальные отверстия для гидравлической связи внутренней полости устройства под нижним проходным пакером с межпакерным затрубным пространством и расположен полый шток, проходящий сквозь внутреннюю полость нижнего проходного пакера.

Фиксация устройства в скважине механическим якорем устанавливает плотный контакт между всеми узлами устройства, расположенными под портом ГРП.

Устройство дополнительно снабжено механическим локатором муфт, который может быть установлен над верхним проходным пакером, и предназначен для привязки устройства к заданному интервалу продуктивного пласта.

Проходные пакеры могут содержать чашечные уплотнительные элементы, раскрывающиеся по направлению к порту ГРП.

Перед фиксацией устройства механическим якорем до подачи рабочей жидкости в НКТ полый шток, взаимодействующий с портом ГРП, связан с нижним проходным пакером разрушаемым элементом.

Перегородка корпуса порта ГРП выполнена с углублением для полого штока для перекрытия радиальных отверстий порта ГРП с целью отделения внутренней полости устройства под нижним проходным пакером от затрубного межпакерного пространства.

Механический якорь может содержать анкерные и фрикционные элементы.

Плотный контакт между всеми узлами устройства, расположенными под портом ГРП, установленный при фиксация устройства в скважине, сохраняется до деактивации механического якоря.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства по первому варианту; на фиг. 2 - вид устройства по первому варианту (осевой разрез) при спуске устройства в скважину; на фиг. 3 - вид устройства по первому варианту (осевой разрез) при фиксации его в скважине механическим якорем в положении, при котором перекрыты радиальные отверстия порта ГРП; на фиг. 4 - вид устройства по первому варианту (осевой разрез) при осуществлении перфорации обсадной колонны скважины; на фиг. 5 - вид устройства по первому варианту (осевой разрез) при осуществлении ГРП; на фиг. 6 - осевой разрез мембранного элемента устройства по первому варианту; на фиг. 7 - общий вид механического якоря устройства по первому варианту; на фиг. 8 - осевой разрез механического якоря устройства по первому варианту; на фиг. 9 - паз, выполненный на стволе якоря устройства по первому варианту; на фиг. 10 - представлена иллюстрация движения рабочей жидкости при перфорации интервала продуктивного пласта с использованием устройства по первому варианту; на фиг. 11 - представлена иллюстрация движения подаваемой жидкости при проведении ГРП с использованием устройства по первому варианту; на фиг. 12 - вид устройства по второму варианту (осевой разрез) при спуске устройства в скважину; на фиг. 13 - вид устройства по второму варианту (осевой разрез) при фиксации его в скважине механическим якорем в положении, при котором перекрыты радиальные отверстия порта ГРП; на фиг. 14 - вид устройства по второму варианту (осевой разрез) при осуществлении перфорации обсадной колонны скважины; на фиг. 15 - вид устройства по второму варианту (осевой разрез) при осуществлении ГРП; на фиг. 16 - осевой разрез мембранного элемента устройства по второму варианту; на фиг. 17 - общий вид механического якоря устройства по второму варианту; на фиг. 18 - осевой разрез механического якоря устройства по второму варианту; на фиг. 19 - паз, выполненный на стволе якоря устройства по второму варианту; на фиг. 20 - представлена иллюстрация движения рабочей жидкости при перфорации интервала продуктивного пласта с использованием устройства по второму варианту; на фиг. 21 - представлена иллюстрация движения рабочей жидкости при проведении ГРП с использованием устройства по второму варианту.

Устройство по первому варианту используется преимущественно в наклонных и горизонтальных скважинах и содержит смонтированные (сверху вниз) на колонне НКТ 1 механический локатор муфт 2, верхний проходной пакер 3 с двумя чашечными уплотнительными элементами 4, порт ГРП 5, нижний проходной пакер 6, клапан 7, механический якорь 8 и перфоратор 9. Чашечные элементы 4 верхнего и нижнего проходных пакеров направлены к порту ГРП 5 (Фиг. 1, Фиг. 2).

Порт ГРП 5 содержит полый цилиндрический корпус 10, разделенный перегородкой 11 на верхнюю 12 и нижнюю 13 части, и жестко соединенный с нижним проходным пакером 6. В верхней части 12 корпуса 10 выполнены отверстия ГРП 14, а в нижней части 13 корпуса 10 - радиальные отверстия 15. В перегородке 11 выполнено углубление 16.

В нижней части 13 корпуса 10 с возможностью осевого перемещения установлен полый шток 17, на внешней поверхности которого выполнен кольцевой выступ 18, герметично перекрывающий полость в нижней части 13 корпуса 10. Полый шток 17 проходит через проходной нижний пакер 6 и скреплен с ним разрушаемым элементом 19.

Клапан 7 содержит полый корпус 20 с радиальными отверстиями 21. В полости корпуса 20 установлен с возможностью осевого перемещения полый шток 22 с радиальными отверстиями 23 и дополнительно скреплен с корпусом разрушаемым элементом 24. Нижняя часть штока 22 выполнена с меньшим диаметром и определяет величину хода «Н» штока 22 при совмещении или перекрытии радиальных отверстий 23 и 24, что соответствует открытому или закрытому положению клапана 7.

Шток 22 жестко соединен с проходным механическим якорем 8, который содержит конус 25, фрикционный узел 26 и полый ствол 27, жестко соединенный с перфоратором 9. На внешней поверхности ствола 27 выполнен паз 28. Фрикционный узел содержит корпус 29, закрепленные в нем анкерные 30 и фрикционные 31 элементы. Внутри корпуса размещен палец 32, контактирующий с пазом 28 (Фиг. 7 и 8).

Устройство дополнительно снабжено мембранным элементом 33 для разгерметизации узлов, расположенных ниже проходного нижнего пакера 6, который расположен между полым стволом 27 якоря 8 и механическим перфоратором 9 и жестко с ними связан. Мембранный элемент выполнен в составе корпуса с отверстием 34 герметично перекрытым мембраной 35. Также мембранный элемент 33 может быть расположен в верхней части корпуса перфоратора 9 (Фиг. 6).

Перфоратор 9 снабжен установленными в корпусе 36 клиновым механизмом 37, поршнем 38, возвратной пружиной 39, а также разрушающими элементами 40 и соединен с проходным механическим якорем 8.

Устройство по первому варианту работает следующим образом:

Перед спуском устройства в скважину его собирают на устье, устанавливая на НКТ 1 снизу вверх перфоратор 9, проходной механический якорь 8, клапан 7, нижний проходной пакер 6, порт ГРП 5, верхний проходной пакер 3, механический локатор муфт 2, предназначенный для привязки устройства на глубину заданного интервала пласта. В устройстве может быть применен механический локатор муфт А 1025-2, представленный в каталоге «Инструмент для текущего и капитального ремонта скважин», стр. 31 (https://www.slb.ru/upload/iblock/d8e/katalog-instrumentov-dla-tekushego-i-kapitalnoeo-remonta-skvajin.pdf).

При спуске в скважину перфоратор 9, верхний 3 и нижний 6 проходные пакеры находятся в транспортном положении, полый шток 17 установлен в нижнее положение и зафиксирован от осевого перемещения разрушаемым элементом 19. Радиальные отверстия 15 открыты. Полый шток 22 клапана 7 установлен в положение, при котором отверстия 21 и 23 совмещены, и зафиксирован разрушаемым элементом 24. Якорь 8 не активирован, его палец 32 находится в зацеплении с пазом 28 полого ствола 27 в нижнем положении 41.

При необходимости обработки нескольких интервалов, устройство располагают в скважине таким образом, чтобы перфоратор 9 находился на уровне самого нижнего интервала продуктивного пласта. Осевыми перемещениями устройства активируется механический якорь 8, при этом палец 32, находящийся в зацеплении с пазом 28, перемещается по нему в положение 42.

Под действием веса НКТ 1 и устройства элементы 19 и 24 разрушаются, нижний проходной пакер 6 перемещается на расстояние «S» и соединяется с клапаном 7 с образованием плотного контакта. Корпус 20 клапана 7 перемещается на расстояние «L» и контактирует с якорем 8 (Фиг. 3), при этом корпус 10 порта ГРП 5 перемещается вниз, полый шток 17 входит в углубление 16, выполненное в перегородке 13, перекрывает радиальные отверстия 15 и доступ рабочей жидкости к перфоратору.

Для перевода перфоратора в рабочее положение проходной механический якорь 8 деактивируют осевыми перемещениями устройства, при этом полый шток 22 перемещается вниз, перекрывая радиальные отверстия 21, 23, и доступ к затрубному пространству. Полый шток 17 выходит из углубления 16, открывая отверстия 15 и обеспечивая доступ рабочей жидкости из затрубного межпакерного пространства к внутренней полости устройства и к перфоратору. (Фиг. 4).

Далее, насосным агрегатом, находящимся на поверхности, подают под давлением рабочую жидкость в НКТ 1. Рабочая жидкость выходит в затрубное пространство через окна 14 порта ГРП 5, активируя чашечные уплотнительные элементы 4 и обеспечивая давление рабочей жидкости в затрубном межпакерном пространстве.

Находящаяся под давлением рабочая жидкость через отверстия 15 поступает во внутреннюю полость штока 17, штока 22, проходного ствола 27, якоря 8 и в перфоратор 9, при этом посредством клинового 37 и пружинного механизма 39 активируются разрушающие элементы 40 перфоратора 9, и осуществляется перфорация обсадной колонны скважины.

После произведенной перфорации подача рабочей жидкости под давлением прекращается. Перфоратор 9 переводится в транспортное положение, деактивируются верхний и нижний проходные пакеры и устройство перемещают в скважине до установки перфорированного интервала пласта между верхним 3 и нижним 6 проходными пакерами.

Далее, устройство фиксируют в скважине механическим якорем 8, при этом шток 17 входит в углубление 16, перекрывает отверстия 15 и доступ во внутреннюю полость устройства под нижним проходным пакером. Шток 22 занимает положение, при котором отверстия 21 и 23 совмещены, перекрывая гидравлическое сообщение с затрубным пространством, что соответствует положению ГРП (Фиг. 5).

Далее, в НКТ 1 подают под давлением жидкость ГРП, чашечные уплотнительные элементы 4, направленные к порту ГРП 5, раскрываются и герметично прилегают к внутренней стенке обсадной колонны, изолируя затрубное межпакерное пространство, и производят ГРП. По завершении ГРП давление в скважине стравливается, деактивируются проходные пакеры 3 и 6. Осевым перемещением устройства деактивируется якорь 8.

В случае необходимости обработки нескольких интервалов устройство перемещают по направлению к устью скважины к следующему интервалу продуктивного пласта и осуществляют его обработку, используя устройство в представленной выше последовательности действий.

После выполнения перфорации на последнем интервале продуктивного пласта давление рабочей жидкости увеличивают для разгерметизации мембранного элемента 33. При разрушении мембраны 35 открывается отверстие 34, обеспечивая доступ жидкости, находящейся во внутренних полостях устройства, к затрубному пространству под устройством.

Далее, производят ГРП на последнем интервале пласта и последующий подъем устройства из скважины. Жидкость из затрубного межпакерного пространства через отверстие 15, поступает во внутренние полости устройства под нижним проходным пакером 6, в отверстие 34 и в затрубное пространство под устройством, благодаря чему эластичные элементы 4 нижнего пакера 6 не нагружаются и не препятствуют подъему устройства из скважины.

Устройство по второму варианту имеет более простую конструкцию по сравнению с устройством по первому варианту и используется для обработки, преимущественно, неглубоких скважин.

Устройство по второму варианту содержит смонтированные (сверху вниз) на колонне НКТ 1 механический локатор муфт 43, верхний проходной пакер 44 с двумя чашечными уплотнительными элементами 45, порт ГРП 46, нижний проходной пакер 47, механический якорь 48 и перфоратор 49 (Фиг. 12).

Порт ГРП 46 содержит полый цилиндрический корпус 50, разделенный перегородкой 51 на верхнюю 52 и нижнюю 53 части, и, жестко соединенный с нижним проходным пакером 47. В верхней части 52 корпуса 50 выполнены отверстия ГРП 54, а в нижней части 53 выполнены радиальные отверстия 55. В перегородке 51 корпуса 50 выполнено углубление 56.

В нижней части 53 корпуса 50 с возможностью осевого перемещения установлен полый шток 57, расположенный в проходном нижнем пакере 47, и, скрепленный с его корпусом разрушаемым элементом 59. На внешней поверхности штока 57 выполнен кольцевой выступ 58, герметично перекрывающий полость в нижней части 53 корпуса 50, обеспечивая поступление жидкости в полость штока 57.

Шток 57 жестко соединен с проходным механическим якорем 48, содержащим конус 60, фрикционный узел 61 и полый ствол 62, жестко соединенный с перфоратором 49. На внешней поверхности ствола 62 выполнен паз 63. Фрикционный узел содержит корпус 64, закрепленные в нем анкерные 65 и фрикционные 66 элементы. Внутри корпуса размещен палец 67, контактирующий с пазом 63 (Фиг. 17 и 18).

Устройство дополнительно снабжено мембранным элементом 68 для разгерметизации узлов, расположенных ниже проходного нижнего пакера 47. В корпусе мембранного элемента выполнено отверстие 69, герметично перекрытое мембраной 70. Элемент может быть расположен, например, над перфоратором 49 (Фиг. 16).

Перфоратор 49 снабжен установленными в корпусе 71 клиновым механизмом 72, поршнем 73, возвратной пружиной 74, а также разрушающими элементами 75 и соединен с проходным механическим якорем 48.

Устройство по второму варианту работает следующим образом:

Перед спуском в скважину устройство собирают на устье скважины (снизу вверх) в составе перфоратора 49, проходного механического якоря 48, нижнего проходного пакера 47, порта ГРП 46, верхнего проходного пакера 44 и механического локатора муфт 43, предназначенного для привязки устройства на глубину заданного интервала пласта, подлежащего обработке.

При спуске в скважину перфоратор 49, верхний 44 и нижний 47 проходные пакеры находятся в транспортном положении, полый шток 57 находится в нижнем положении, и зафиксирован от осевого перемещения разрушаемым элементом 59, отверстия 55 открыты. Анкерные элементы 65 якоря 48 не активированы, палец 67 находится в положении 76.

Устройство спускают в скважину до расположения перфоратора 49 на уровне самого нижнего интервала. Осевыми перемещениями устройства активируется проходной механический якорь 48, при этом палец 67 находится в положении 77. Под действием веса НКТ 1 элемент 59 разрушается, нижний проходной пакер 47 перемещается на расстояние «S», и образует плотный контакт с проходным механическим якорем 48 (Фиг. 13). Для перевода перфоратора в рабочее положение проходной механический якорь 48 деактивируют осевыми перемещениями устройства, при этом, полый шток 57 выходит из углубления 56, открывая отверстия 55. Устройство приведено в положение перфорации (Фиг. 14).

Далее, насосным агрегатом, находящимся на поверхности, подают рабочую жидкость под давлением в НКТ 1. Рабочая жидкость, проходя через внутреннюю полость НКТ, выходит в затрубное пространство через окна 54 порта ГРП 46, при этом чашечные уплотнительные элементы 45 активируются, поддерживая в межпакерном пространстве давление рабочей жидкости. Рабочая жидкость через отверстия 55 поступает во внутреннюю полость штока 57, ствола 62 якоря 48 и в перфоратор 49, воздействуя на разрушающие элементы 75, которые перфорируют обсадную трубу скважины (Фиг. 14).

После проведения перфорации, подачу рабочей жидкости под давлением прекращают. Перфоратор переводят в транспортное положение и деактивируют верхний и нижний проходные пакеры. Устройство спускают в скважине до уровня, при котором перфорированный интервал пласта находится между верхним 43 и нижним 47 проходными пакерами. Затем, устройство фиксируют в скважине механическим якорем 48. Шток 57 входит в углубление 56 и перекрывает отверстия 55. Устройство находится в положении ГРП (Фиг. 15)

Далее, в НКТ 1 подают жидкость ГРП под давлением и благодаря встречному потоку из порта ГРП 46 чашечные уплотнительные элементы 45 проходных пакеров 43 и 47 раскрываются и герметично прилегают к внутренней стенке обсадной трубы, изолируя межпакерное пространство. После этого производят ГРП.

После ГРП давление в скважине стравливается, проходные пакеры 43 и 47 деактивируются. Осевым перемещением устройства якорь 48 приводится в транспортное положение.

При обработке нескольких интервалов продуктивного пласта устройство перемещают по направлению к устью скважины к следующему интервалу и производят обработку в представленной выше последовательности действий.

После выполнения перфорации на последнем интервале продуктивного пласта давление рабочей жидкости увеличивают для разгерметизации элемента 68 - разрушения мембраны 70 и открытия отверстия 69. Далее, производят ГРП и осуществляют подъем устройства из скважины. Жидкость из межпакерного пространства, через отверстие 55, внутренние полости штока 57, якоря 48 и отверстие 69 поступает в затрубное пространство под устройством, благодаря чему эластичные элементы 45 нижнего пакера 47 не раскрываются, не контактируют с обсадной трубой при подъеме устройства из скважины и не подвергаются дополнительным нагрузкам.

Способ обработки нескольких интервалов продуктивного пласта, за одну спуско-подъемную операцию с использованием устройства по варианту 1 или по варианту 2 осуществляется следующим образом.

В результате исследований продуктивного пласта определены четыре интервала, которые необходимо обработать предложенным способом. Самый нижний интервал расположен между отметок 2830-2820 м; следующий 2765-2750 м; далее 2703-2693 м и самый верхний интервал 2632-2620 м.

Для проведения обработки устройство по варианту спускают в наклонную скважину с эксплуатационной колонной диаметром 114 мм толщиной 7,5 мм (группа прочности «Д» по ГОСТ 632), протяженностью 2850 м., осуществляют привязку устройства к заданному интервалу продуктивного пласта механическим локатором муфт. Затем, производят подгонку перфоратора 8 (49) к самому нижнему интервалу, подлежащему обработке.

Далее, фиксируют устройство в скважине механическим якорем 8 (48). Под действием веса НКТ 1 обеспечивается плотный контакт основных узлов, расположенных под нижним проходным пакером 6 (47).

Затем осуществляют подачу рабочей жидкости и активацией проходных пакеров обеспечивают гидравлическую связь полости НКТ с затрубным пространством через отверстия ГРП 14 (54).

Далее, осуществляют деактивацию механического якоря 8 (48) и открывают доступ для рабочей жидкости во внутреннее пространство устройства под нижним проходным пакером. Под давлением 200 атм. нагнетают рабочую жидкость и приводят перфоратор 9 (49) в рабочее положение, активируя его разрушающие элементы 19 (59). Далее, проводят перфорацию интервала продуктивного пласта (Фиг. 10 и 20).

В зависимости от характеристик продуктивного пласта перфорацию могут производить несколько раз в пределах одного интервала.

По завершении перфорации снижают давление рабочей жидкости, деактивируют проходные пакеры и производят спуск НКТ 1 до тех пор, пока самый нижний интервал перфорации не окажется между проходными пакерами. Далее, фиксируют устройство в скважине, активируя механический якорь 8 (48), и перекрывают доступ подаваемой жидкости во внутреннюю полость устройства под нижним проходным пакером 6 (47).

Затем, с постепенным увеличением давления осуществляют подачу жидкости ГРП в НКТ 1, активируют проходные пакеры, герметично изолируя межпакерное затрубное пространство.

При достижении технологического давления, зависящего от характеристик горной породы (до 1000 атм. при плотной породе глубокого залегания) через отверстия ГРП 14, 54 производят закачку жидкости ГРП в перфорированный интервал продуктивного пласта (Фиг. 11 и 21).

После произведенного в соответствии с технологическим планом ГРП, производят стравливание давления из межпакерного пространства до приведения пакеров в транспортное положение, деактивируют механический якорь 8 (48), обеспечивая возможность перемещения устройства к следующему интервалу продуктивного пласта, обработку которого осуществляют в такой же последовательности действий.

При перфорации самого верхнего интервала продуктивного пласта рабочую жидкость подают под давлением 220 атм., при этом разрушается мембрана элемента 33 (68), расположенного в нижней части устройства.

После проведения обработки всех интервалов продуктивного пласта прекращают подачу жидкости, деактивируют проходные пакеры и механический якорь, переводят устройство в транспортное положение и осуществляют его подъем из скважины.

Отвод жидкости из внутренних полостей устройства осуществляется через открытое отверстие мембранного элемента.

Предложенные к патентованию варианты устройства и способ обработки нескольких интервалов продуктивного пласта за одну спуско-подъемную операцию позволяют проводить эффективную обработку каждого продуктивного пласта за счет обеспечения безаварийной работы простого в конструктивном исполнении устройства, обеспечивающего герметичную изоляцию каждого интервала продуктивного пласта и надежную фиксацию устройства в скважине при проведении ГРП.

Кроме того, предложенные к патентованию варианты устройства позволяют управлять последовательностью действий по активации проходных пакеров, якоря и перфоратора простым перемещением устройства в скважине, что является технологичным и удобным при обработке продуктивных пластов в скважинах различной конструкции и протяженности.

1. Способ обработки нескольких интервалов продуктивного пласта за одну спуско-подьемную операцию включает спуск в скважину устройства, содержащего порт ГРП, проходные пакеры, якорь и перфоратор; затем привязку устройства на глубину заданного интервала продуктивного пласта; далее обеспечивают доступ рабочей жидкости во внутреннюю полость устройства под нижним проходным пакером, осуществляют подачу рабочей жидкости в НКТ и, активируя проходные пакеры, отделяют межпакерное затрубное пространство; приводят перфоратор в рабочее положение и осуществляют перфорацию обсадной колонны скважины; затем снижают давление рабочей жидкости, деактивируют проходные пакеры и осуществляют спуск устройства до положения, при котором перфорированный интервал продуктивного пласта располагается между проходными пакерами, и фиксируют устройство в скважине; после чего перекрывают доступ жидкости во внутреннюю полость устройства под нижним проходным пакером, осуществляют подачу под давлением жидкости ГРП, герметично изолируя межпакерное пространство, и проводят ГРП; далее устройство переводят в транспортное положение и осуществляют его подъем до следующего интервала продуктивного пласта, подлежащего обработке.

2. Способ обработки продуктивного пласта по п. 1, отличающийся тем, что привязка устройства к интервалам обработки может осуществляться с помощью механического локатора муфт.

3. Способ обработки продуктивного пласта по п. 1, отличающийся тем, что перед проведением ГРП осуществляют фиксацию устройства в скважине с помощью механического якоря для перекрытия доступа подаваемой под давлением жидкости ГРП во внутреннюю полость устройства под нижним проходным пакером.

4. Способ обработки продуктивного пласта по п. 1, отличающийся тем, что при завершении обработки интервала продуктивного пласта осуществляют деактивацию механического якоря для обеспечения возможности перемещения устройства к следующему интервалу продуктивного пласта, подлежащему обработке.

5. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержит установленные на НКТ верхний и нижний проходные пакеры для отделения и герметизации межпакерного пространства, между которыми установлен порт ГРП, клапан, расположенный под нижним проходным пакером, и механический якорь, жестко соединенный с механическим перфоратором; корпус порта ГРП содержит перегородку, разделяющую его на две части, в одной из которых выполнены отверстия ГРП, а в другой части выполнены радиальные отверстия для гидравлической связи внутренней полости устройства под нижним проходным пакером с межпакерным затрубным пространством и расположен полый шток, проходящий сквозь внутреннюю полость нижнего проходного пакера; клапан включает корпус и подвижный полый шток, которые снабжены радиальными отверстиями; фиксация устройства в скважине механическим якорем устанавливает плотный контакт между всеми узлами устройства, расположенными под портом ГРП.

6. Устройство по п. 5 для осуществления способа по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено, например, механическим локатором муфт, предназначенным для привязки устройства к обрабатываемому интервалу продуктивного пласта.

7. Устройство по п. 5 для осуществления способа по п. 1, отличающееся тем, что проходные пакеры могут содержать чашечные уплотнительные элементы, раскрывающиеся по направлению к порту ГРП.

8. Устройство по п. 5 для осуществления способа по п. 1, отличающееся тем, что перед фиксацией устройства механическим якорем до подачи рабочей жидкости в НКТ полый шток, взаимодействующий с портом ГРП, связан с нижним проходным пакером разрушающимся элементом.

9. Устройство по п. 5 для осуществления способа по п. 1, отличающееся тем, что полый шток клапана в нижней части выполнен с меньшим диаметром и перед фиксацией устройства механическим якорем до подачи рабочей жидкости в НКТ связан с корпусом клапана разрушающимся элементом.

10. Устройство по п. 9 для осуществления способа по п. 1, отличающееся тем, что нижняя часть полого штока клапана, выполненная с меньшим диаметром, определяет величину хода штока при перекрытии или совмещении радиальных отверстий корпуса и штока.

11. Устройство по п. 5 для осуществления способа по п. 1, отличающееся тем, что перегородка корпуса порта ГРП выполнена с углублением для полого штока, обеспечивающего перекрытие радиальных отверстий порта ГРП с целью отделения внутренней полости устройства под нижним проходным пакером от затрубного межпакерного пространства.

12. Устройство по п. 5 для осуществления способа по п. 1, отличающееся тем, что механический якорь может содержать анкерные и фрикционные элементы.

13. Устройство по п. 5 для осуществления способа по п. 1, отличающееся тем, что плотный контакт между всеми узлами устройства, расположенными под портом ГРП, установленный при фиксации устройства в скважине, сохраняется до деактивации механического якоря.

14. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержит установленные на НКТ верхний и нижний проходные пакеры для отделения и герметизации межпакерного пространства, между которыми установлен порт ГРП и механический якорь, жестко соединенный с механическим перфоратором; корпус порта ГРП содержит перегородку, разделяющую его на две части, в одной из которых выполнены отверстия ГРП, а в другой части выполнены радиальные отверстия для гидравлической связи внутренней полости устройства под нижним проходным пакером с межпакерным затрубным пространством и расположен полый шток, проходящий сквозь внутреннюю полость нижнего проходного пакера; фиксация устройства в скважине механическим якорем устанавливает плотный контакт между всеми узлами устройства, расположенными под портом ГРП.

15. Устройство по п. 14 для осуществления способа по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено, например, механическим локатором муфт, предназначенным для привязки устройства к заданному интервалу продуктивного пласта.

16. Устройство по п. 14 для осуществления способа по п. 1, отличающееся тем, что проходные пакеры могут содержать чашечные уплотнительные элементы, раскрывающиеся по направлению к порту ГРП.

17. Устройство по п. 14 для осуществления способа по п. 1, отличающееся тем, что перед фиксацией устройства механическим якорем до подачи рабочей жидкости в НКТ полый шток, взаимодействующий с портом ГРП, связан с нижним проходным пакером разрушающимся элементом.

18. Устройство по п. 14 для осуществления способа по п. 1, отличающееся тем, что перегородка корпуса порта ГРП выполнена с углублением для полого штока, обеспечивающего перекрытие радиальных отверстий порта ГРП с целью отделения внутренней полости устройства под нижним проходным пакером от затрубного межпакерного пространства.

19. Устройство по п. 14 для осуществления способа по п. 1, отличающееся тем, что механический якорь может содержать анкерные и фрикционные элементы.

20. Устройство по п. 14 для осуществления способа по п. 1, отличающееся тем, что плотный контакт между всеми узлами устройства, расположенными под портом ГРП, установленный при фиксация устройства в скважине, сохраняется до деактивации механического якоря.