Установка для перфорации обсадной колонны в скважине

Установка для перфорации обсадной колонны в скважине

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к способам и устройствам для вторичного вскрытия пласта (перфорации).

Известно устройство для радиального вскрытия пласта, включающее отклонитель, спущенный на колонне труб, с буровым наконечником (см. стр.31, май 2004, специализированный журнал «Бурение & нефть», Москва, 52 стр.).

Недостатками устройства являются сложность конструкции и неперпендикулярность к стенке обсадной колонны просверливаемого отверстия, что увеличивает его длину в металле и усложняет дальнейший поворот к горизонтали.

Наиболее близка по технической сущности к предлагаемой установке, содержащей колонну труб с отклонителем в виде изогнутого канала в корпусе, в которую на второй колонне труб спущен гидравлический двигатель со сверлом на гибком валу (патент US №5413184, Е21В 7/08, опубл. 09.05.1995 г.).

Недостатками установки являются низкие надежность и работоспособность из-за отсутствия центровки сверла и промежуточного вала, отсутствия контроля нагрузки на сверло, возможность заклинивания при выходе сверла наружу обсадной трубы.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением является создание надежной и работоспособной установки.

Эта задача решается установкой для перфорации обсадной колонны в скважине, включающей отклоняющее устройство с изогнутым каналом, спущенное в обсадную колонну на трубах, внутрь которых спущен двигатель с выходным валом, соединенным гибким валом с режущим инструментом, снабженным ограничителем хода.

Новым является то, что двигатель снабжен якорем, фиксирующим его относительно труб, а между выходным и гибким валами установлен промежуточный вал с грузом, соединенный с выходным валом с возможностью ограниченного осевого перемещения, при этом изогнутый канал дополнительно оснащен сверху - входной, а снизу - выходной направляющими втулками, гибкий вал снабжен верхним и нижним центраторами, выполненными с возможностью скользящего взаимодействия соответственно с входной и выходной направляющими втулками.

Новым является также то, что режущее устройство выполнено в виде ступенчатого сверла, сужающегося от гибкого вала.

Кроме того, новое и то, что на конце нижнего центратора установлена втулка с подшипником, выполненная с возможностью вращения и взаимодействия с обсадной колонной после окончания ее перфорации режущим инструментом.

Суть изобретения заключается в том, что центровка сверла исключает его «рыскание» по стенке колонны и обеспечивает быстрое гарантированное начало сверления, а центровка конца промежуточного вала на входе в изогнутый канал исключает «разбивание» последнего и гибкого вала от неуравновешенного вращения. Груз и возможность ограниченного осевого перемещения исключают давление внутренней колонны труб на сверло и обеспечивают постоянную нагрузку на сверло. Вторая ступень на сверле исключает его «проваливание» и заклинивание при выходе из отверстия, а втулка с подшипником - трение металла о металл, которое также может привести к увеличению сопротивления сверла и поломке гибкого вала. К тому же уменьшение сопротивления сверла служит сигналом окончания сверления.

При этом двигатель может быть гидравлическим или электрическим, и спущен на трубах или кабеле.

На чертежах изображены примеры конкретного выполнения установки.

На фиг.1 показано отклоняющее устройство.

На фиг.2 показана сверлильная компоновка.

На фиг.3 изображено сверло в увеличенном масштабе.

Отклоняющее устройство содержит корпус 1 (см. фиг.1) с изогнутым каналом 2, оснащенным входной 3 и выходной 4 направляющими втулками. Спускают устройство на трубах 5.

Сверлильная компоновка, содержащая гидравлический двигатель 6 (см. фиг.2) с гидравлическим якорем 7, плашки 8 которого размещены в поперечных окнах корпуса. Выходной вал 9 двигателя 6 соединен посредством шпонки 10 и канавки 11 с промежуточным валом 12, на который надет груз 13, опирающийся на буртик 14. Промежуточный вал 12 соединен с гибким валом 15, имеющим верхний 16 и нижний 17 центраторы. На конце гибкого вала 15 установлено ступенчатое сверло 18 с ограничителем хода 19, в который через подшипник 20 упирается втулка 21. Спускают всю компоновку на трубах 22.

Сверло 18 (см. фиг.3) содержит ступени меньшего 23 и большего 24 диаметров.

Работает установка следующим образом.

Сначала на колонне труб 5 (см. фиг.1) в скважину спускают отклоняющее устройство. Затем внутрь труб 5 на трубах 22 (см. фиг.2) спускают сверло 18 до упора в стенку обсадной колонны (не показана).

После этого компоновку приподнимают на половину хода шпонки 10 в канавке 11 и подают в трубы 22 жидкость под давлением. Жидкость прижимает плашки 8 гидравлического якоря 7 к стенкам трубы 5 (см. фиг.1) и приводят в действие двигатель 6 (см. фиг.2). Вращение выходного вала 9 передается через шпонку 10 и канавку 11 на промежуточный вал 12, а с него через гибкий вал 15 на сверло 18, которое под действием постоянной нагрузки, обеспечиваемой давлением груза 13 на буртик 14, перемещаясь по изогнутому каналу 2 (см. фиг.1) корпуса 1 отклоняющего устройства, сверлит стенку обсадной колонны.

При этом верхний центратор 16 (см. фиг.2) гибкого вала 15, взаимодействуя со втулкой 3 (см. фиг.1), обеспечивает вращение без биения промежуточного вала 12 (см. фиг.2), а нижний центратор 17, вращаясь внутри выходной направляющей втулки 4 (см. фиг.1), обеспечивает центровку сверла 18 (см. фиг.2) и беспрепятственное, без «рыскания» начало сверления.

Сначала сверлит ступень 23 (см. фиг.3) меньшего диаметра, а когда кончик сверла 18 начинает выходить с обратной стороны стенки обсадной колонны, в работу вступает большая 24 ступень сверла, предотвращая «проваливании» и заклинивание сверла 18. Далее меньшая ступень 23 проходит насквозь, а сверление продолжается до упора втулки 21 (см. фиг.2) в стенку обсадной колонны. После этого сверло 18 перестает сверлить, не оказывает сопротивления и свободно вращается с упором через втулку 21 и подшипник 20 в ограничитель хода 19. Это приводит к снижению расхода и давления закачиваемой жидкости, что служит сигналом окончания сверления.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволит повышать надежность и работоспособность установки для сверления обсадной колонны.

1. Установка для перфорации обсадной колонны в скважине, включающая отклоняющее устройство с изогнутым каналом, спущенное в обсадную колонну на трубах, внутрь которых спущен двигатель с выходным валом, соединенным гибким валом с режущим инструментом, снабженным ограничителем хода, отличающаяся тем, что двигатель снабжен якорем, фиксирующим его относительно труб, а между выходным и гибким валами установлен промежуточный вал с грузом, соединенный с выходным валом с возможностью ограниченного осевого перемещения, при этом изогнутый канал дополнительно оснащен сверху - входной, а снизу - выходной направляющими втулками, гибкий вал снабжен верхним и нижним центраторами, выполненными с возможностью скользящего взаимодействия соответственно с входной и выходной направляющими втулками.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что режущий инструмент выполнен в виде ступенчатого сверла, сужающегося от гибкого вала.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на конце нижнего центратора установлена втулка с подшипником, выполненная с возможностью вращения и взаимодействия с обсадной колонной после окончания ее перфорации режущим инструментом.