Способ получения перфорационных щелей в эксплуатационной колонне и способ вскрытия пластов

Способ получения перфорационных щелей в эксплуатационной колонне и способ вскрытия пластов

Реферат

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации скважин, в частности к способам вторичного вскрытия пластов созданием в эксплуатационной колонне перфорационных щелей, и может быть использовано при строительстве скважин различного назначения.

Известен способ получения перфорационных щелей в эксплуатационной колонне, который раскрыт в патенте RU 2182221 С1, МПК 7 E 21 B 43/114, 10.05.2002, накат щелей в котором осуществляют посредством гидромеханического скважинного перфоратора. Перфоратор содержит корпус, режущий инструмент в виде накатного диска, гидромониторную насадку, полый шток-фильтр, поршень-толкатель с гидроканалами, связанный с осью накатного диска.

Известен способ получения перфорационных щелей и вскрытия пластов, включающий спуск перфорационного устройства в скважину и перфорацию обсадной колонны в интервале нефтегазонасыщенного пласта путем создания в призабойной зоне пласта системы радиально расположенных от ствола перфорационных каналов протяженностью до 3,0 м. Согласно изобретению в призабойной зоне пласта создают системы крестообразных перфорационных каналов на расстоянии 0,5-1,0 м друг от друга по высоте, причем каждую систему каналов смещают относительно предыдущей на 10-35° (см. RU 2165518 С1, МПК 7 Е 21 В 43/11, 20.04.2001. Однако в обоих способах производят одностороннее формирование щелей, а формирование нескольких щелей проводят путем смещения перфоратора на заданный угол по отношению к ранее сформированным. При одностороннем воздействии режущего инструмента на эксплуатационную колонну возникает усилие прижима устройства к ней, требующее дополнительных усилий на преодоление силы трения при перемещении устройства вверх-вниз и приводящее к его быстрому износу.

Наиболее близким к предложенному является способ получения перфорационных щелей в эксплуатационной колонне, включающий спуск перфорационного устройства в скважину на колонне насосно-компрессорных труб и формирование в эксплуатационной колонне перфорационных щелей с помощью двух диаметрально расположенных выдвижных режущих элементов, перемещающихся вверх и вниз (US 4119151, опуб. 10.10.1978). Этот способ используется при вскрытии пластов призабойной зоны.

В известном способе усилия резания двух диаметрально противоположно расположенных режущих элемента уравновешивают друг друга. Однако при резании образуется стружка, которая забивает перфорационное устройство. При резании может возникать искра, резкое увеличение температуры, облом резцов.

Задачей изобретения является улучшение технологических характеристик способа, повышение эффективности разрушения цементного камня за колонной, а также увеличение срока эксплуатации перфорационного устройства.

Технический результат, который обеспечивает решение поставленной задачи, заключается в исключении образования стружки при формировании щелей, снижение вероятности искрообразования, облома рабочих элементов, резкого увеличения температуры, а также снижение ударного воздействия на инструмент вследствие замены процесса резания металла на его пластическую деформацию.

Данный технический результат достигается за счет того, что в способе получения перфорационных щелей в эксплуатационной колонне, включающем спуск перфорационного устройства в скважину на колонне насосно-компрессорных труб, формирование в эксплуатационной колонне двух диаметрально расположенных перфорационных щелей с помощью двух расположенных диаметрально выдвижных элементов, которые перемещают, отличающийся тем, что используют в качестве выдвижных элементов зубчатые диски, формирование двух перфорационных щелей осуществляют постепенно усиливающимся пробиванием за счет микроударов, создаваемых зубчатыми дисками при ступенчатом создании давления в колонне насосно-компрессорных труб, предпочтительно от 10 до 80 атм (от 1,013 до 8,104 МПа), т.е. при переменной удельной нагрузке.

Технический результат достигается также тем, что в способе вскрытия пластов в призабойной зоне получают перфорационные щели описанным способом, а затем давление в полости насосно-компрессорных труб поднимают и подают жидкость вскрытия в полученные щели одновременно через две гидромониторные насадки, которыми оснащено перфорационное устройство, в виде двух противоположно направленных струй, обеспечивающих разрушение цементного камня и промывку забоя.

Предложенные способы осуществляются следующим образом. На колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) перфоратор опускают в скважину к месту перфорации. Перфоратор может иметь различную конструкцию, обязательными элементами которой являются наличие полого штока с двумя боковыми каналами, каждый из которых оборудован гидромониторной насадкой, а также двумя зубчатыми дисками, установленными с возможностью их выдвижения в противоположные стороны посредством механизма их крепления и выдвижения. Например, может быть использован перфоратор, содержащий корпус, поршень с полым штоком, связанный с поршнем-толкателем. Нижняя часть поршня-толкателя имеет вид клиновой вилки. В корпусе имеется центральная ось, на которой установлено коромысло с закрепленными на осях режущими дисками. Перфоратор может иметь также и другую конструкцию механизма выдвижения.

Установив перфоратор, через трубы НКТ и полый шток в гидромониторные каналы подают жидкость, которая, ударяясь о стенки скважины, промывает прибор от окалины и механических примесей, попадающих в полость труб во время геофизических работ по привязке устройства к интервалу резки. Затем создают рабочее давление в полости НКТ, воздействие которого передается на поршень-клин, который, передвигаясь поступательно вдоль оси прибора, упирается в коромысло, на концах которого расположены два зубчатых диска, поворачивая его вокруг своей оси до контакта этих дисков со стенками эксплуатационной колонны.

Создают ступенчато возрастающее давление от 1,013 до 8,104 МПа в полости НКТ. Перемещают прибор вверх и вниз. Производят постепенно усиливающееся пробивание щелей. Пробивание производится за счет микроударов, создаваемых зубчатыми дисками по принципу переменной удельной нагрузки на эксплуатационную колонну и цементный камень за ней. При ступенчатом создании давления, которое передается на зубчатые диски, происходит пластическая деформация металла эксплуатационной колонны. При этом не происходит образования стружки, отсутствуют искры, не происходит облома зубьев на дисках. Эффективно разрушается хрупкий цементный камень за колонной.

Пробивание диаметрально расположенных щелей в эксплуатационной колонне производят двумя зубчатыми дисками одновременно при движении перфоратора вниз. Использование технологии пробивания щелей зубчатыми дисками в 2 раза повышает эффективность процесса перфорации по сравнению с накатом обычными режущими дисками.

При подъеме перфоратора вверх на длину щели давление в трубах сбрасывают, поскольку при превышении собственного веса колонны на 5 тонн возникает риск обрыва колонны труб НКТ.

После получения перфорационных щелей в эксплуатационной колонне давление жидкости в полости труб поднимают до 150 атмосфер, при этом реализуется гидромониторный эффект струи. Две струи жидкости вскрытия, выходящие одновременно через две гидромониторные насадки и бьющие с большой скоростью в противоположные стороны, разрушают цементный камень, а затем, создавая турбулентный режим движения этой жидкости, промывают забой.

После промыва забоя давление в трубах сбрасывают до атмосферного. Под действием возвратной пружины весь режущий узел в сборе втягивается в корпус и возвращается в исходное положение. После этого в полость НКТ бросают лом, который сбивает полые штифты, открывая промывочное устройство перфоратора.

Технико-экономические преимущества предложенного способа заключаются в следующем.

1. За счет создания усилий при формировании двух противоположных щелей исключается прижим устройства к эксплутационной колонне, что исключает потери усилий на преодоление сил трения при перемещении устройства вверх и вниз, снижается риск обрыва колонны труб НКТ. Нет износа корпуса устройства, не прогибается эксплутационная колонна в случае отсутствия цементного камня за ней.

2. За счет выполнения режущего узла, состоящего их двух режущих дисков и двух гидромониторных насадок, обеспечивается одновременно образование двух диаметрально расположенных щелей в эксплутационной колонне, что почти невозможно при работе перфоратора с одним диском, и одновременная подача жидкости, бьющей в противоположные стороны, через две гидромониторные насадки. Создание турбулентного режима движения этой жидкости обеспечивает повышение качества и производительности процесса вскрытия пласта.

3. Пробивание щелей зубчатыми дисками при ступенчатом создании давления в колонне насосно-компрессорных труб обеспечивает пластическую деформацию металла эксплуатационной колонны, что улучшает условия эксплуатации перфорационного устройства, повышает срок его эксплуатации и повышает эффективность разрушения цементного камня.

1. Способ получения перфорационных щелей в эксплуатационной колонне, включающий спуск перфорационного устройства в скважину на колонне насосно-компрессорных труб, формирование в эксплуатационной колонне двух диаметрально расположенных перфорационных щелей путем перемещения двух расположенных диаметрально выдвижных элементов, отличающийся тем, что используют в качестве выдвижных элементов зубчатые диски, формирование двух перфорационных щелей осуществляют постепенно усиливающимся пробиванием за счет микроударов, создаваемых зубчатыми дисками при ступенчатом создании давления в колонне насосно-компрессорных труб.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ступенчатое создание давления в колонне насосно-компрессорных труб осуществляют в диапазоне от 1,013 до 8,104 МПа.

3. Способ вскрытия пластов призабойной зоны, включающий получение перфорационных щелей в эксплуатационной колонне посредством операций по п.1 или 2 и последующую подачу в полученные щели жидкости вскрытия одновременно через гидромониторные насадки, которыми оснащено перфорационное устройство, в виде двух противоположно направленных струй, обеспечивающих разрушение цементного камня и промывку забоя.