Способ перфорации скважины и скважинный перфоратор для его осуществления

(51) 4 Е 21 В 43/114 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) СПОСОБ ПЕРФОРАЦИИ СКВАЖИНЫ И СКВАЖ И ННЫЙ ПЕРФОРАТОРДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к нефтегазовойпромышленности и предназначено для вскрытия пласта. 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 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 ней размещены подпружиненная полая втулка 14 с продольными пазами 6 снаружи и поперечным пальцем 15. Он размещен на конце втулки 14 и взаимодействует с пазами 13. 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.Изооретецие 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 внутрен чему 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 ца подпикниках 21. Подпоршневыс пространства вертикальных и горизонтальных камер корпуса заполнены маслом, В верхней 2 и цижцей 3 цилиндрических камерах корпуса выполне;ы окна 22 и 23.Способ Осуществл 5 сся следующим ОО- разом.Производят обвязку скважины по известной схеме, сборку подземного оборудования и спуск его в скважицу в интервал перфорации. В зависимости от величины пластового давления скважину предварительно глушат жидкостью глушения, например глинистым раствором. Чтобы избежать ухудшения коллекторских свойств пласта под влиянием утяжеленного раствора в момент перфорации, в зоне перфорации создают предварительно столб буферной жидкости (например, кз вязкоупругой системы (ВУС), 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 в качестве жидкости глушения глинистого раствора с удельным весом 1,28" - 1,4 кг/м, колонну НКТ можно заполнить техцическок водой, при использовании пластовок воды -- колонну НКТ заполИют более легкой жидкостью - конденсатом, нефтью, дизельным топливом и т. и, С помощью лк 1 бого насоса на поверхности создается нсболыдое избы точное давление 150 - 80 кгс,см) в колон с НКТ. Давление в колонне труб повышается в 30 раз и передается ца прсбойник для перфорации. Пробойцик выдвигается и прокалывает обсадную колонну, цементное кольцо и пласт. Давление в колонне НКТ поддерживают в течение 2 - 3 мин, после чегоего сбрасывают на 2 - 3 мин и вновь поднимают на 2 - 3 миц 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 самь 1 м предотвращается заклкциванке и поломка пробойника, повышается надежность выполкения перфорациоццьх каналов.Возвращение пробойника в исходное положение другим способом, например путем повышсцкя давлен я в затрубном пространстве скважины, це дает положительного эффекта - устранения заклинивания и поломки пробойника -- ввиду того, что процессы сброса давле:.ия в НКТ и подъема давлснкя в затрубцом пространстве несопоставимы по времени. Прц этом деформация (сокраНекие дл 5 Ны, колоцць НКТ опеоежает во времени вьхо;, 1 робойника из колонны 5 О может быль раз 11 ушен. Наличие избыточного гкдростатического дав:ения в затрубном пространстве за счет разницы удельных весов жидкостей в колонне НКТ и затрубном простран тве устраняет указанный недостаток.Экспериментально установлено, что возврат пробойника в исходное положение происходит при разнице давлений з затрубном к трубгцэм пространствах, равной 35 45 кгс/см. Указанная разница давления достигается за счет разницы плотностей жидкостей в затрубном пространстве и колонне 11 К Г. В св 53 зк с тем "О выоо 1 Техцоло 5 килкостей для заколкеия сква. жин и колоц 5 ы НК 1 по величине .,ло 1 цости ОГ 5 оа Цичск, То ВОЗЦИКаЕТ ОГРаНКЧЕЦЕ 1 РИМЕ- некие "пособа по лИцимальцо 5 глуб Ие интервала псрфора 1;ии. Так, 1 апркмер, при ис ользовац 5:к асфтк для заполцнкя НКТ с п,1 отцост .:". 305 кг/м и глинистого раствора с .:,.1 отцостыо 1800 кг/м д,-я заполне- :;1 К СЬ 5 ККНЫ ПОЛУЧасм ЗНаЧЕНиЕ мИЦИМалЬ- .1,1 И гдубццЫ ца:СрВада ПСрфОрацкк:ч .а: -. - ; =. 400(М).ЬР1,е хРдаьлецие, необходимое длц возврата пробойника в исходное положение;у - разница ч,егьцьх весэ, жидкостей, кг,м.10 15 20 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 в 40 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 1 О и пробойник 11. Ввиду того, что суммарная площадь поршней 9 и 1 О 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 - 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 перемешении полой втулки 14 палец5 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 механизмы7 входят в зацепление с пазами 16 полой втулки 14 и препятствуют ее повороту вокруг оси, Вследствие этого барабан 12 и корпус 1 поворачиваются вокруг продольной 25 30 35 40 45 50 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. 1. Способ перфорации скважины, включающий спуск на колонне насосно-компрессорных труб скважин ного 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 скважин- ного 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.1352042 Хо/лаврЮСоставнтедь В. Борискина Редактор Т. Парфенова Техред И. Верес Корректор Ч Пи 1 нпенко За каз 526 1 /2 б Тираж 533 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дедам изобретений и открытий133035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4,5 Производственно.полиграфицеское предприятие, г. Ужгород, угк Проектная, 4г