Установка для вскрытия сверлением обсадной колонны в скважине

Установка для вскрытия сверлением обсадной колонны в скважине

Реферат

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

Известна установка, содержащая колонну труб с отклонителем в виде изогнутого канала в корпусе, в которую спущена вторая колонна труб с гидравлическим двигателем, к которому присоединен гибкий вал со сверлом (патент US №5413184, Е21В 7/08, опубл. 09.05.1995 г.).

Недостатками установки являются низкие надежность и работоспособность из-за отсутствия фиксации отклонителя, что приводит к вибрациям и смещениям относительно участка вскрытия, отсутствия контроля нагрузки на сверло, возможность заклинивания при выходе сверла наружу обсадной трубы, а также невозможность контроля точного размещения гидравлического двигателя относительно отклонителя, а также возможность использовать только гидравлические двигатели.

Наиболее близка по технической сущности к предлагаемой «Установка для перфорации обсадной колонны в скважине» (патент RU №2339793, Е21В 43/112, опубликовано 27.11.2008 г. Бюл. №33), 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, при этом 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, причем 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, причем режущий инструмент может быть выполнен в виде ступенчатого сверла, сужающегося от гибкого вала, а ограничитель хода - в виде подшипника, установленного на конце нижнего центратора.

Недостатками установки являются низкие надежность и работоспособность из-за отсутствия фиксации отклонителя, что приводит к вибрациям и смещениям относительно участка вскрытия, невозможности контроля точного размещения гидравлического двигателя относительно отклонителя, также возможность использования для работы только гидравлического двигателя, у которого отсутствует возможность работы на низких оборотах, так как для фиксации якорем необходимо прокачивать жидкость в количествах, достаточных для создания перепада давлений снаружи и внутри якоря.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является создание надежной и работоспособной установки с контролем размещения и фиксации отклонителя относительно обсадной колонны и двигателя относительно стенок трубы и, как следствие, отклонителя, а также расширение технологических возможностей за счет возможности использования электрического двигателя.

Эта задача решается установкой для вскрытия сверлением обсадной колонны в скважине, включающей отклоняющее устройство с изогнутым каналом, спущенное в обсадную колонну на трубах, внутрь которых на тяге спущен двигатель с якорем и выходным валом, соединенным с возможностью ограниченного осевого перемещения с промежуточным валом с грузом, который соединен с гибким валом, оснащенным режущим инструментом, который снабжен ограничителем хода.

Новым является то, что отклоняющее устройство снабжено якорным узлом, фиксирующим его относительно обсадной колонны в требуемом интервале, якорь на двигателе выполнен в виде наружных ограничителей, а трубы выше отклоняющего устройства снабжены внутренними стопорами, взаимодействующими при спуске двигателя с его соответствующими наружными ограничителями с фиксацией двигателя относительно труб от вращения и спуска вниз.

Новым является также то, что стопор в трубах выполнен в виде внутреннего выступа, а ограничитель двигателя - в виде наружной проточки на корпусе, снабженной снизу фасками, оснащенной сверху упором и взаимодействующей при спуске с соответствующим внутренним выступом.

Новым является также то, что стопоры в трубах выполнены в виде кольцевого сужения с внутренними проточками, снабженными снизу упорами и оснащенными сверху фасками, а ограничители двигателя выполнены в виде внутренних выступов на корпусе, взаимодействующих при спуске с соответствующими внутренними проточками с упорами.

Новым является также то, что отклоняющее устройство соединено с якорным узлом с возможностью поворота.

Суть изобретения заключается в том, что фиксация отклоняющего устройства исключает «рыскание» сверла по стенке колонны и обеспечивает быстрое гарантированное начало сверления. Наличие в трубах выше отклоняющего устройства внутренних стопоров, а в двигателе - наружных ограничителей (якоря), взаимодействующих при спуске с соответствующими стопорами с фиксацией двигателя относительно труб от вращения и спуска вниз, позволяет точно устанавливать двигатель с гибким валом и сверлом относительно отклоняющего устройства благодаря снижению веса труб на устьевом индикаторе веса, что позволяет добиться оптимальной работы сверла для вскрытия обсадной трубы. Так как очень трудно добиться точной установки элементов установки регулировкой с устья без этих приспособлений, при разгрузке на сверло возможен выход его из строя.

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

На чертеже изображена схема предлагаемой установки

Установка для вскрытия сверлением обсадной колонны в скважине включает отклоняющее устройство 1 с изогнутым каналом 2, оснащенным входной 3 и выходной 4 направляющими втулками, спущенное в обсадную колонну 5 на трубах 6. Внутрь труб 6 на колонне труб 7 (или канате), играющих роль тяги, спущен двигатель 8 с выходным валом 9, соединенным гибким валом 10 с режущим инструментом 11, снабженным ограничителем хода 12. При этом отклоняющее устройство 1 снабжено якорным узлом 13 (на черт. показано условно) с плашками 14, фиксирующим его относительно обсадной колонны 5 в требуемом интервале. Трубы 6 выше отклоняющего устройства 1 снабжены внутренними стопорами 15, а двигатель 8 - наружными ограничителями 16 (якорем), взаимодействующими при спуске с соответствующими стопорами 15 с фиксацией двигателя 8 относительно труб 6 от вращения и спуска вниз. Между выходным 9 и гибким 10 валами установлен промежуточный вал 17 с грузом 18, соединенный с выходным валом 9 с возможностью ограниченного осевого перемещения, например в виде штифтов 19 выходного вала 9, взаимодействующих с верхними продольными выборками 20 промежуточного вала 17. Режущий инструмент 11 может быть выполнен в виде простого или ступенчатого сверла (на черт. не показан), сужающегося от гибкого вала, причем количество ступеней у ступенчатого сверла 11 должно быть не менее двух.

Стопор 15 в трубах 6 может быть выполнен в виде внутреннего выступа или выступов, а ограничитель 16 двигателя 8 - в виде наружной проточки 21 на корпусе, снабженной снизу фасками 22, оснащенной сверху упором 23 и взаимодействующей при спуске с соответствующим внутренним выступом 15 или выступами.

Стопоры 15 в трубах 6 также могут быть выполнены в виде кольцевого сужения с внутренними проточками (на черт. не показаны), снабженными снизу упорами и оснащенными сверху фасками (на черт. не показаны), а ограничители 16 двигателя 8 выполнены в виде внутренних выступов на корпусе (на черт. не показаны), взаимодействующих при спуске с соответствующими внутренними проточками и упорами.

Такая конструкция стопоров 15 труб 6 и ограничителей 16 двигателя 8 при их взаимодействии исключает вращение-спуск двигателя 8 относительно труб 6 и, как следствие, отклоняющего устройства 1.

Устройство работает следующим образом.

Сначала подбирают сверло 11 по диаметру вскрытия. При применении ступенчатого сверла 11 подбирают количество ступеней: чем толще стенки вскрываемой обсадной колонны 5, тем больше количество ступеней. Оптимальное количество ступеней сверла 11 2-4 было подобрано на практических испытаниях. Потом при стендовых испытаниях подбирают массу груза 18, необходимого и достаточного для вскрытия сверлом 11 обсадной колонны 5. Затем на трубах 6 в скважину спускают отклоняющее устройство 1 с якорным узлом 13.

Конструкция якорного узла 13 и плашек 14 может быть любая известная конструкция (например, аналогичная применяемым в устройствах, защищенных патентами RU №2208128, 2194148, 2255200 и 52909). Причем якорный узел 13 может быть установлен предварительно в требуемом интервале обсадной колонны 5 с последующим взаимодействием с отклоняющим устройством 1, спускаемым на трубах 6, или спущен в составе отклоняющего устройства 1 (например, с возможностью поворота) с фиксацией плашками 14 в требуемом интервале. При этом соединение якорного узла 13 и отклоняющего устройства 1 может быть с возможностью поворота для обеспечения возможности множественного вскрытия по периметру обсадной колонны 5 в одном интервале.

Стопор 15 труб 6 размещают на расстоянии от входной направляющей втулки 3 изогнутого канала 2 отклоняющего устройства 1, равном длине от вершины сверла 11 до упоров 23 ограничителей 16 при сдвинутых валах 10, 17 и 9 за вычетом длины изогнутого канала 2 и расстояния от выходной направляющей втулки 4 до стенок обсадной колоны 5

Далее внутрь труб 6 на колонне труб 7 или кабеле (не показан) спускают двигатель 8 с валами 9, 10 и 17, грузом 18 и сверлом 11 до взаимодействия его ограничителя 16 со стопором 15 труб 6, при этом сверло 11, пройдя по изогнутому каналу 2, упирается в обсадную колонну 5, приподнимая валы 10 и 17 с грузом 18 относительно выходного вала 9 с перемещением вверх продольных выборок 20 относительно штифтов 19. Так как двигатель 8 опирается ограничителем 16 на стопоры 12 трубы 6 на устьевом индикаторе веса (не показан), будет отмечено снижение веса колонны труб 7 или кабеля.

После этого двигатель 8 запускают в работу, например, подачей жидкости по колонне труб 7 или электроэнергии по кабелю. В результате вращение от выходного вала 9 двигателя 8 передается через штифты 19 и продольные выборки 20 на промежуточный вал 17 с гибким валом 10 и сверлом 11. Сверло 11 вскрывает обсадную колонну 5 до ограничителя хода 12, при этом груз 18 создает необходимое и достаточное для сверления давление на обсадную колонну 5. При достижении ограничителем хода 12 обсадной колонны 5 давление на устьевом насосе (не показан), подающем жидкость в колонну труб 7, или потребляемый ток на устьевом блоке управления (не показан), подающем напряжение через кабель на двигатель 8, резко снижаются, что и является показателем вскрытия обсадной колонны 5 сверлом 11. Втулки 3 и 4 исключают повышенный износ соответственно входа и выхода изогнутого канала 2 отклоняющего устройства 1. Для длительной работы (вскрытие толстостенной обсадной колонны 5) в качестве втулок 3 и 4 могут быть применены радиальные подшипники (не показаны).

Для сверления дополнительных отверстий, предварительно извлекая двигатель 8 с валами 9, 10 и 17 на колонне труб 7 (или кабеле) из скважины, отклоняющий узел 1 поворачивают трубами 6 с устья (не показано) скважины или, отсоединив якорный узел 13 с плашками 14 от обсадной колонны 5, переносят и устанавливают его с отклоняющим узлом 1 в новом интервале перфорации. Затем вскрытие сверлением производят по описанной выше технологии.

Конструкция предлагаемого устройства позволяет использовать двигатели как гидравлические, так и электрические, при этом надежна и работоспособна за счет контроля и фиксации двигателя относительно отклоняющего узла, который фиксируется якорным узлом с возможностью поворота относительно стенок скважины.

1. Установка для вскрытия сверлением обсадной колонны в скважине, включающая отклоняющее устройство с изогнутым каналом, спущенное в обсадную колонну на трубах, внутрь которых на тяге спущен двигатель с якорем и выходным валом, соединенным с возможностью ограниченного осевого перемещения с промежуточным валом с грузом, который соединен с гибким валом, оснащенным режущим инструментом, который снабжен ограничителем хода, отличающаяся тем, что отклоняющее устройство снабжено якорным узлом, фиксирующим его относительно обсадной колонны в требуемом интервале, якорь на двигателе выполнен в виде наружных ограничителей, а трубы выше отклоняющего устройства снабжены внутренними стопорами, взаимодействующими при спуске двигателя с его соответствующими наружными ограничителями с фиксацией двигателя относительно труб от вращения и спуска вниз.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что стопор в трубах выполнен в виде внутреннего выступа, а ограничитель двигателя - в виде наружной проточки на корпусе, снабженной снизу фасками, оснащенной сверху упором и взаимодействующей при спуске с соответствующим внутренним выступом.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что стопоры в трубах выполнены в виде кольцевого сужения с внутренними проточками, снабженными снизу упорами и оснащенными сверху фасками, а ограничители двигателя выполнены в виде внутренних выступов на корпусе, взаимодействующих при спуске с соответствующими внутренними проточками с упорами.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что отклоняющее устройство соединено с якорным узлом с возможностью поворота.