EA011622B1 - Способ и устройство для гидроабразивной резки - Google Patents

Abstract

Способ и устройство скважинной гидроабразивной струйной резки, при этом устройство включает высоконапорное струйное сопло (4) и насос высокого давления (19), подающий смесь абразивной жидкости высокого давления к высоконапорному струйному соплу (4), смесительный узел абразивной жидкости, поддерживающий смесь абразивной жидкости в связанном состоянии, трубопровод (9) для подачи связующей смеси абразивной жидкости под высоким давлением в скважину к высоконапорному струйному соплу (4) и гидроструйный башмак (5), предназначенный для установки в нем высоконапорного струйного сопла и для подачи связующей струйной абразивной смеси высокого давления в направлении обрабатываемого изделия. Устройство управления гидроструйным башмаком управляет перемещением гидроструйного башмака (5) по вертикальной и горизонтальной оси, а центральный процессор (11), снабженный запоминающим устройством для хранения данных о формировании профиля для прорезывания заданной формы или профиля окна в обрабатываемой детали, координирует функционирование различных подсистем.

Description

По настоящей заявке испрашивается приоритет в соответствии с 35 И.8.С. § 119 на основании заявки номер 60/527308, поданной 11/12/2004, под названием «Программируемые способ и устройство гидроабразивной струйной резки сквозь обсадные трубы, цемент и породы пласта», которая настоящим полностью инкорпорирована путем отсылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системам сверления и резки и их способам работы и, в частности, к способу и устройству гидроабразивной струйной резки.

Предпосылки создания изобретения

Настоящее изобретение относится к прорезыванию запрограммированными компьютером формы и профиля(-ей) окна в стенке обсадной трубы скважины, внутренний диаметр которой составляет 3 дюйма или более, и, в частности, к управляемому и точному использованию гидроабразивной струйной резки предварительно заданной формы или окна в стенке обсадной трубы скважины, тем самым упрощая и обеспечивая доступ к формациям, находящимся за пределами зацементированных обсадных труб.

В настоящее время многие скважины имеют искривленный ствол, пробуренный и отходящий в целом от вертикальной оси основного ствола скважины. Бурение таких боковых отводов ствола скважины осуществляется многоступенчатым способом. Традиционно после установки обсадных труб и цементирования скважины используют многоступенчатый процесс фрезерования с целью прорезывания окна в боковом направлении в стенке обсадной трубы на участке, где необходимо приступить к бурению бокового отвода ствола скважины. После прорезывания окна фрезерованием можно приступить к процессу бурения.

Несмотря на простоту принципа этого процесса, его реализация нередко является сложной и трудновыполнимой задачей для ее своевременного завершения. Ряд факторов, усложняющих процесс бурения, заключается в том, что обсадные трубы скважины выполнены из стали или аналогичного твердого материала, и, кроме того, доступ к обсадным трубам в нижней части ствола скважины затруднен. Традиционно, для завершения фрезерования требуемой формы и/или профиля (профилей) окна в стенке обсадной трубы с использованием известных способов механической обработки обычно требуется 10 ч. Неправильная форма или профиль (профили) окна бокового отвода ствола скважины, прорезанного в стенке стальной обсадной трубы, может привести к поломке бурового долота в процессе горизонтального бурения.

В патенте США № 4,134,453, на который здесь производится ссылка, были предложены способ и устройство известного уровня техники для вырезания круглых отверстий и удлиненных прорезей в отводных трубах. Описанное устройство снабжено соплом в головке сопла для подачи жидкости для резки отверстий и прорезей. Недостаток указанного способа известного уровня техники заключается в том, что длина врезания, производимого описанным соплом в горную породу, ограничена ввиду того, что сопло является стационарным по отношению к головке сопла.

Другие способ и устройство известного уровня техники для вырезания продольных узких отверстий раскрыты в патенте США № 4,479,541, на который в данном документе производится ссылка. Описанное устройство является перфоратором, снабженным двумя раздвижными консолями. Каждая консоль имеет торец с перфорирующим соплом, расположенным на ее дальнем конце, при этом режущее сопло образует кумулятивную струю. Функция резания, описанная в настоящем патенте, осуществляется путем создания колебания перфораторов в продольном направлении или путем их возвратно-качательного движения. В соответствии с заявкой глубокую прорезь формируют путем последовательного перемещения вверх и вниз в пределах определенной части скважины.

Недостаток предлагаемого способа заключается в том, что обеспечивается только перемещение вверх вдоль ствола скважины ввиду конструкции раздвижных консолей. Более того, в ссылке на известный уровень техники не указывается, каким образом предотвратить перемещение в направлении вниз двух раздвижных консолей, установленных напротив стенки ствола скважины. Указанный недостаток конструкции известного уровня техники приводит к образованию острых углов между стенками скважины, в результате чего кумулятивная струя, нагнетаемая соплами на дальних концах раздвижных консолей, прорезывает только небольшие насечки в стенках скважины.

Другой способ и устройство известного уровня техники для вырезания прорезей в стенках обсадных труб скважины раскрыты в патенте США № 5,445,220, на который производится ссылка в данном документе. В описанном устройстве перфоратор состоит из телескопического и двойного сопла для вырезания прорезей. Перфоратор расположен по центру относительно продольной оси скважины во время операции вырезания прорезей.

В перфораторе используется стабилизирующее устройство, ограничивающее перемещение перфоратора и, следовательно, не обеспечивающее какое-либо вращательное движение перфоратора за исключением перемещения в вертикальном направлении вверх и вниз. Кроме того, в патенте не было проиллюстрировано или описано подъемное устройство перфоратора.

Еще один способ и устройство известного уровня техники для резания обсадных труб и свай описаны в патенте США № 5,381,631, на который здесь производится ссылка. Описанное устройство предусматривает вращательное движение в основном в горизонтальной плоскости для формирования кольце

- 1 011622 образной прорези в стенке обсадной трубы скважины. Приводной механизм устройства размещают внутри скважины на участке, предназначенном для резки. Недостаток известного уровня техники заключается в том, что устройство должно быть снабжено несколькими шлангами, которые подсоединяются к устройству с поверхности для подачи питания и управления.

Таким образом, существует необходимость в способе и устройстве для процесса прорезывания точных форм и профиля (профилей) окон, которые могут быть выполнены быстрее и при меньших затратах. Дополнительно существует необходимость в перфорировании обсадных труб, резке свайных оснований под морским дном и вырезание прорезей в стенках обсадных труб скважин с использованием оригинального программируемого перемещения гидроструйного башмака.

Краткое изложение сущности существа изобретения

Настоящее изобретение было сделано ввиду вышеприведенных обстоятельств, и одним его объектом является создание устройства для резания высоконапорной струей внутри скважины, которое предназначено для вырезания формы или профиля окна в стенке обсадной трубы скважины путем применения связующей смеси абразивной жидкости высокого давления.

Настоящее изобретение позволяет решить упомянутые в настоящем описании проблемы путем применения компьютера, центрального процессора или микрочипа, управляющего независимым вращательным или продольным перемещением гидроструйного башмака внутри ствола скважины для прорезывания предварительно заданных форм и профиля (профлей) окон в стенке обсадной трубы скважины или сквозь нее, приводимого в действие с помощью двух или нескольких устройств с сервоприводом, установленных на поверхности у устья скважины. После завершения точного прорезывания формы или профиля (профилей) окна с использованием идей настоящего изобретения можно приступить к бурению боковых отводов ствола скважины.

Для достижения указанных и других преимуществ и в соответствии с целью настоящего изобретения, проиллюстрированного на примерах осуществления и изложенного в подробном описании, настоящее изобретение характеризуется тем, что оно предусматривает создание устройства гидроабразивной струйной резки, включающего высоконапорное струйное сопло и насос высокого давления, который предназначен для подачи смеси абразивной жидкости к высоконапорному струйному соплу под высоким давлением, смесительный узел абразивной жидкости, который поддерживает смесь абразивной жидкости в связанном состоянии, а также трубопровод высокого давления для подачи связующей смеси абразивной жидкости под высоким давлением к высоконапорному струйному соплу.

В изобретении используется гидроструйный башмак высоконапорного струйного сопла, причем гидроструйный башмак предназначен для установки в нем высоконапорного струйного сопла и для подачи связующей струйной абразивной смеси высокого давления в направлении обрабатываемого изделия, при этом устройство управления гидроструйным башмаком дополнительно включает по меньшей мере один серводвигатель для перемещения насосно-компрессорных труб и гидроструйного башмака по вертикальной и горизонтальной оси.

Центральный процессор снабжен запоминающим устройством для хранения данных о формировании профиля для прорезывания заданной формы или профиля окна в обрабатываемой детали. Центральный процессор дополнительно включает программное обеспечение, управляющее центральным процессором для выполнения этапа управления устройством управления гидроструйного башмака для перемещения гидроструйного башмака по вертикальной и горизонтальной оси для прорезывания предварительно заданной формы или профиля окна в обрабатываемой детали. Управляющее устройство гидроструйного башмака управляет скоростью подачи и вертикальным и горизонтальным аксиальным перемещением насосно-компрессорных труб и гидроструйного башмака для прорезывания предварительно заданной формы или профиля окна в обрабатываемой детали. Программное обеспечение осуществляет регулирование процентного отношения смеси абразивной жидкости к общему объему жидкости, а также регулирует давление и производительность насоса высокого давления.

Согласно еще одному объекту настоящего изобретения предусматривается создание способа автоматизированного фрезерования структуры скважины, который включает следующие этапы: установку забойного якорного устройства внутри скважины на заданную глубину ниже участка фрезерования и спуск в скважину гирокомпаса, при этом гирокомпас позиционируют таким образом, чтобы он располагался на верхней части установленного забойного якорного устройства; передачу направленной телеметрии от гирокомпаса относительно положения забойного якорного устройства на наземный компьютер и удаление установленного гирокомпаса; подсоединение системы формирования профиля по меньшей мере к одному устью скважины или к группе превенторов и создание линии связи с компьютером и подсоединение компьютера к двухкоординатному сервоприводу; спуск узла гидроструйного башмака через лифтовую колонну в затрубное пространство обсадных труб скважины на глубину участка фрезерования и присоединение вращающегося центрирующего фонаря к внешней диаметральной поверхности лифтовой колонны с целью центрирования лифтовой колонны в затрубном пространстве; фрезерование участка с помощью высоконапорной струи абразивной жидкости из узла гидроструйного башмака, при этом компьютер создает предварительно заданную форму или профиль окна на участке фрезерования путем управления вертикальным и горизонтальным перемещением узла гидроструйного башмака под углом

- 2 011622 вращения 360°.

Специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что нижеприведенное краткое описание и нижеследующее подробное описание являются только иллюстративными и пояснительными и не ограничивают заявленное изобретение.

Краткое описание чертежей

Прилагаемые чертежи, включенные в настоящее описание и являющиеся его частью, иллюстрируют примеры осуществления изобретения и в сочетании с описанием служат для пояснения принципов изобретения.

Фиг. 1 - двухмерный вид в разрезе примера осуществления программируемой системы абразивной резки высоконапорной струей жидкости в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 2 - двухмерный вид в разрезе, иллюстрирующий пример осуществления подъемного приспособления в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 3 - трехмерный вид в разрезе примера осуществления гидроструйного башмака в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 4 - таблица, в которой приведены расчетные скорости резки при использовании различных размеров сопел в соответствии с настоящим изобретением; и фиг. 5А и 5В - трехмерный вид в разрезе устройства для проворачивания лифтовой колонны в соответствии с настоящим изобретением.

Подробное описание изобретения

Ниже приводится описание со ссылками на примеры осуществления настоящего изобретения, примеры которого проиллюстрированы на прилагаемых чертежах. В тех случаях, когда это возможно, одни и те же или одинаковые детали (элементы) обозначены одними и теми же позициями на всех чертежах.

С целью понимания преимуществ настоящего изобретения приводится более конкретное и детальное описание прилагаемых чертежей.

Настоящее изобретение в основном относится способу и устройству гидроабразивной струйной резки для прорезывания обсадных труб скважин и аналогичных конструкций. Способ, в основном, включает следующие этапы: позиционирование гидроструйного башмака и присоединенного струйного сопла напротив предварительно выбранного сегмента обсадной трубы в затрубном пространстве, нагнетание содержащей абразив жидкости через гидроструйный башмак и присоединенное струйное сопло для обеспечения выхода из него жидкости в виде высоконапорной струи, и перемещение гидроструйного башмака и струйного сопла по предварительно заданной запрограммированной вертикальной оси и горизонтальной координатной оси на 360°.

В одном примере осуществления настоящего изобретения вертикальная и горизонтальная траектория (траектории) перемещения могут осуществляться независимо друг от друга, либо могут быть запрограммированы и осуществляться одновременно. Гидроабразивную струю, подаваемую из гидроструйного башмака и струйного сопла, направляют и координируют таким образом, чтобы обеспечивалось прорезывание предварительно заданного шаблона во внутренней стенке обсадной трубы и создание формы или профиля (профилей) окна, тем самым обеспечивался доступ к формации, расположенной за пределами обсадной трубы.

Система формирования профилей обеспечивает одновременное перемещение гидроструйного башмака по вертикальной оси и горизонтальной координатной оси на 360° с целью прорезывания обсадных труб, цемента и пород пласта, создавая любую запрограммированную форму или профиль (профили) окна. Настоящее изобретение предусматривает использование гибких насосно-компрессорных труб малого диаметра для нагнетания связующей гидроабразивной струи под высоким давлением через одну трубу и струйное сопло для подачи гидроабразивной струи высокого давления из гидроструйного башмака.

Гидроструйный башмак и устройство программируются с целью одновременного или независимого перемещения по вертикальной оси и горизонтальной координатной оси на 360° и управляются компьютером. Компьютер, снабженный запоминающим устройством и работающий под контролем программного обеспечения, хранит в своей памяти форму или шаблоны профиля (профилей) окна и также обеспечивает ввод параметров через графический пользовательский интерфейс, создавая тем самым систему для программирования новых форм и/или профиля (профилей) окна, исходя из критериев пользователя. Компьютер может быть снабжен одним или несколькими ЗУ, но не ограничивается оперативным запоминающим устройством, флэш-памятью, ПЗУ, СППЗУ, ЭСППЗУ, регистрами, жестким диском, сменным диском, СЭ-КОМ, гибким диком, ЭУО-К, СЭ-К дисками или иной любой формой носителя для хранения информации, известной в данной области техники. В альтернативных примерах осуществления изобретения среда для хранения информации может быть интегрирована с процессором. Процессор и среда для хранения информации могут размещаться в А81С или на микрочипе.

Компьютер в соответствии с настоящим изобретением управляет системами сервопривода для создания профиля, а также процентным отношением абразивной смеси к общему объему жидкости и дополнительно регулирует давление и производительность насоса высокого давления и привода насоса. Ком

- 3 011622 пьютер дополнительно регулирует подачу и скорость узла гибких насосно-компрессорных труб малого диаметра и держателя инжектора гибких насосно-компрессорных труб малого диаметра и одновременный подъем и направленное вращение гибких насосно-компрессорных труб малого диаметра в затрубном пространстве. После сканирования вырезанной формы или профиля (профилей) окна в обсадной трубе с помощью сенсора, или датчика, размещенного вблизи головки струйного сопла, осуществляется передача телеметрической информации.

В другом примере осуществления настоящего изобретения способ и устройство гидроабразивной струйной резки обеспечивают прорезывание подстилающих формаций, таких как горные породы или отложения.

Еще в одном примере осуществления настоящего изобретения режущее устройство можно применять для разрезания или измельчения обнаруженных преград или застрявших инструментов и оборудования в обсадных трубах скважины. Преграды, представляющие собой измерительные приборы, инструменты для извлечения оборудования, бурильные головки или части бурильных головок и любое иное оборудование, используемое в промышленности и известное специалистам в данной области техники, периодически застревают в скважине и должны быть удалены прежде, чем будут продолжены работы на буровой площадке.

Согласно другому примеру осуществления изобретения может быть использовано несколько струйных головок для одновременного создания нескольких форм или профилей окна в обсадной колонне скважины или подстилающих формациях в зависимости от возможности практического применения. Такой вариант применения, очевидный для специалистов в данной области техники, можно использовать для измельчения препятствий в скважине или отделения обсадных труб скважины на требуемом участке для их извлечения. Кроме того, такой пример осуществления изобретения можно применять в тех случаях, когда формациям или иным субструктурам необходимо придать симметричную или ассиметричную форму с целью выполнения различных задач, связанных с процессом бурения или извлечения оборудования.

Согласно еще одному примеру осуществления настоящего изобретения вертикальную ось перемещения режущего инструмента можно изменять на горизонтальную ось для применения устройства в тех случаях, когда скважина не является вертикальной, например как в случае использования способа наклонно-направленного бурения.

В одном примере осуществления настоящего изобретения гидроструйный башмак подсоединяют к лифтовой колонне, подвешивают у устья скважины, и его перемещением управляет компьютер, т.е. управляемые центральным процессором, или микрочипом (именуемым далее «компьютер») сервоприводные устройства. Программное обеспечение, связанное с подпрограммами, собирающими телеметрическую информацию с буровой площадки, управляет работой компьютера, который, в свою очередь, соединен со скважинным режущим устройством и его компонентами и управляет ими, а также обеспечивает одновременное или независимое перемещение по вертикальной оси и горизонтальной оси (перемещение на 360°) лифтовой колонны с помощью сервоприводного устройства.

Требуемая форма или профиль (профили) окна программируются оператором с помощью программируемого логического контроллера или персонального компьютера, либо с помощью компьютерной системы, разработанной для указанного конкретного применения. Интегрированный программный комплекс позволяет оператору производить ввод данных через графический пользовательский интерфейс и обеспечивает рабочие параметры и режимы, на основании которых компьютер перемещает режущее устройство и управляет его работой.

Серводвигатель подачи по координатной оси, управляемый компьютером, например модель Еаиис Ό2100/15018 кетуо, обеспечивает вращательное горизонтальное движение лифтовой колонны на 360° с помощью устройства для проворачивания лифтовой колонны, такого как модель КООЕС КОМ компании К&М Епегду ЗуЧепъ. характеризующаяся большой мощностью, или с помощью иных устройств, модифицированных для обеспечения механического подсоединения к сервоприводным двигателям. Устройство для проворачивания лифтовой колонны поддерживает и обеспечивает вращение лифтовой колонны весом до 128000 фунтов. При необходимости также могут быть использованы устройства для проворачивания лифтовой колонны более высокой мощности, как это очевидно специалистам в данной области техники.

Управляемый компьютером серводвигатель подачи по вертикальной оси в продольном направлении, например Еапис 02100/15018 кетуо, обеспечивает вертикальное перемещение вверх и вниз лифтовой колонны с использованием блока подъемного устройства, подсоединенного к верхней части устья скважины и управляемого сервоприводным двигателем. В подъемном устройстве предпочтительно используют шариковой ходовой винт (винты) для упрощения продольного перемещения по вертикальной оси, хотя могут быть использованы иные способы. Подъемное устройство обычно предназначено для применения при устьевом давлении 68,9 МПа (10000 фунтов на кв.дюйм), хотя настоящее изобретение ни в коей мере не ограничено устьевым давлением выше или ниже 68,9 МПа (10000 фунтов на кв.дюйм). Подъемное устройство обычно снабжено приспособлением для создания противовеса с целью компенса- 4 011622 ции веса лифтовой колонны и увеличения срока службы сервоподъемного винта (винтов) или иных подъемных устройств, таких как винтовой подъемник (подъемники) модели \У1Т 325 ^13275 фирмы 1оусс/Бау1оп.

Сервоприводы одновременно приводят в действие устройство для проворачивания лифтовой колонны и подъемное приспособление, обеспечивая перемещение лифтовой колонны, присоединенной к скважинному гидроструйному башмаку, по вертикальной оси и горизонтальной координатной оси на 360°. Таким образом, прорезывание формы или профиля (профилей) окна в стенке обсадной трубы осуществляется путем перемещения скважинного гидроструйного башмака и гидроабразивной струи из струйного сопла, проникающей сквозь обсадную трубу, цемент, инструменты, оборудование и(или) формации.

В одном примере осуществления настоящего изобретения абразивную жидкость подают по гибким насосно-компрессорным трубам малого диаметра через подающую жидкость трубу к гидроструйному башмаку через внутреннее отверстие лифтовой колонны, либо абразивную жидкость можно нагнетать непосредственно через лифтовую колонну, при этом струйное сопло установлено на выходе гидроструйного башмака.

Положение струйного сопла, подающего гидроабразивную струю, относительно обсадной трубы не является критическим фактором ввиду связующего потока гидроабразивной струи. Номинально струйное сопло расположено под углом приблизительно 90° к внутренней поверхности ствола скважины, срезаемым препятствиям и формациям, но оно может быть расположено под различными углами в гидроструйном башмаке для придания входному отверстию конической формы в обсадной трубе и формации при использовании различных углов наклона на том участке, где струйное сопло выступает из гидроструйного башмака. Эмпирические испытания показали, что использование соплового отверстия с давлением 68,9 МПа (10000 фунтов на кв. дюйм) и размером 0,7 мм при расходе 3,79 л (1,9 галлонов) связанной абразивной жидкости в минуту является достаточным для прорезывания сквозь стальную скважинную обсадную трубу и несколько зацементированных колонн обсадных труб в течение приемлемого периода времени.

В другом примере осуществления изобретения эмпирические испытания показали, что при давлении ниже 68,9 МПа (10000 фунтов на квадратный дюйм) с изменяющимся размером соплового отверстия и расходом воды обеспечивается достаточная энергия и абразивное действие для прорезывания отверстия в скважинной обсадной трубе или формации, однако для завершения процесса требуется дополнительное время. Специалистам в данной области техники очевидно, что при изменении размера соплового отверстия или используемого абразивного компонента в жидком шламе режущего устройства потребуется, в основном, увеличение или уменьшение расхода шлама, а также повышение или снижение давления, прилагаемого к связующей абразивной жидкости (шламу). Кроме того, временные ограничения, присущие конкретному применению, также влияют на выбор расхода шлама, давления и размер соплового отверстия для выполнения конкретной задачи.

Преимущество настоящего изобретения по сравнению с устройствами известного уровня техники заключается в том, что издержки прорезывания сквозь стенки скважиной обсадной трубы или формацию будут относительно номинальными по сравнению с общими затратами на бурение. Кроме того, настоящее изобретение предусматривает, что любые дополнительные расходы на эксплуатацию режущего устройства могут быть существенно сокращены за счет снижения простоя буровой установки и персонала.

Способы и системы, описанные в настоящей патентной заявке, не ограничены конкретными размерами или формами. Различные цели и преимущества настоящего изобретения очевидны из следующего ниже подробного описания нескольких примеров осуществления устройства и способов, которое ведется со ссылками на прилагаемые чертежи и примеры, иллюстрирующие такие примеры осуществления изобретения.

В другом примере осуществления настоящего изобретения способ для прорезывания программируемых пользователем форм или профиля (профилей) окна сквозь стенку скважинной обсадной трубы и породы пласта с использованием гидроабразивной струи, вытекающей из струйного сопла, включает электроагрегат для исследования скважин, спускаемый в затрубное пространство. Электроагрегат для исследования скважин управляется с верхней части конструкции и прикреплен с фиксаторами к забойному якорному устройству на предварительно заданной глубине, представляющей собой известное расстояние ниже глубины нижней отметки, на которой предусматривается прорезывание формы или профиля (профилей) окна. Забойное якорное устройство крепят к скважинной обсадной трубе, поднимают электрическую линию и в затрубное пространство опускают гирокомпас, работающий от электрической линии.

Гирокомпас устанавливают на верхнюю поверхность закрепленного забойного якорного устройства, таким образом, что направление верхнего фиксатора известно на поверхности, и указанная информация вводится в находящийся на поверхности компьютер, который управляет направленными опорными сигналами зафиксированного верхними шпонками забойного анкерного устройства, а также двумя сервоприводами подачи по координатной оси. Далее гирокомпас поднимают из затрубного пространства и

- 5 011622 систему формирования профилей прикрепляют к устью скважины или в верхней части группы превенторов.

Далее используют агрегат для подземного ремонта скважины или буровую установку для подсоединения гидроструйного башмака к концу лифтовой колонны, которую опускают в затрубное пространство обсаженного ствола скважины до точки в скважине внутри затрубного пространства, где предусматривается прорезывание программируемых пользователем формы или профиля (профилей) окна с помощью гидроабразивной струи в поверхности обсадной трубы и цемента для обнажения пород пласта. Вращающиеся центрирующие фонари на внешнем диаметре лифтовой колонны используют для центрирования лифтовой колонны внутри затрубного пространства в момент начала операции дальнейшей подачи гидроструйного башмака на закрепленное шпонками в верхней части забойное якорное устройство, если требуется конкретное направление вращения.

После установки направления вращения гидроструйного башмака данные относительно известной глубины, установленной путем размещения гидроструйного башмака на закрепленном шпонками в верхней части забойном якорном устройстве, вводят в находящийся на поверхности компьютер. Лифтовая колонна находится на достаточной высоте с целью обеспечения установки пневматического клинового захвата и/или иных захватов вокруг лифтовой колонны в устройстве для проворачивания лифтовой колонны для подвешивания или удержания лифтовой колонны, тем самым позволяя системе формирования формы или профиля окна одновременно перемещать лифтовую колонну по вертикальной оси и горизонтальной координатной оси на 360° при управлении компьютерной программой после подъема гидроструйного башмака с забойного якорного устройства, зафиксированного шпонками в верхней части.

Способ прорезывания программируемых пользователем форм или профиля(ей) окна сквозь стенку скважинной обсадной трубы далее включает спуск трубы для подачи жидкости, которая подается с узла гибких насосно-компрессорных труб малого диаметра и держателя инжектора гибких насоснокомпрессорных труб малого диаметра в отверстие лифтовой колонны, при этом лифтовая колонна подвешена с помощью устройства для проворачивания лифтовой колонны и подъемного устройства системы формирования профиля таким образом, чтобы обеспечивалась подача струйного сопла, прикрепленного к концу трубы для подачи жидкости, через гидроструйный башмак и его установка напротив внутренней поверхности обсадной трубы.

Затем начинается рабочий цикл управляющего компьютера, который позволяет позиционировать гидроструйный башмак и струйное сопло в требуемом положении для прорезывания программируемых пользователем форм или профиля (профилей) окна и поочередно включать насос высокого давления и приводить в действие программируемое компьютером двухкоординатное устройство сервоуправления на поверхности земли для формирования программируемых пользователем формы или профиля(ей) окна, прорезываемых в поверхности обсадной трубы или в нескольких металлических обсадных трубах различного диаметра, установленных внутри друг друга и герметизированных вместе жидкой бетонной смесью.

Компьютер далее управляет перемещением блока гибких насосно-компрессорных труб малого диаметра и скоростью подачи инжектора блока гибких насосно-компрессорных труб малого диаметра, а также регулирует глубину расположения струйного сопла, присоединенного к концу трубы для подачи жидкости. Координатные измерения прорезанных форм или профиля (профилей) окна осуществляются путем сканирования с помощью магнитного датчика наличия объекта, расположенного на гидроструйном башмаке, размещенном напротив внутренней поверхности затрубного пространства. Вращение, подъем и спуск режущего устройства и его компонентов осуществляются с помощью управляемой компьютером системы формирования профилей.

Магнитный датчик наличия объекта обнаруживает установленную обсадную трубу или отсутствие обсадной трубы, удаленной с помощью гидроабразивной струйной резки, и приводит в действие работающий от аккумулятора акустический излучатель, установленный в гидроструйном башмаке, предающий сигналы на поверхностный приемник, который соединен с управляющим компьютером, содержащим данные о первоначально запрограммированных прорезываемых в обсадной трубе формах или профиле(ях) окна, для сравнения с запрограммированными пользователем формой или профилем(ями) окна.

На фиг. 1 показана скважина, укрепленная обсадной трубой 1. Обсадная труба 1 обычно зацементирована в скважине путем создания цементной связки 2, при этом цементная связка 2 окружена формацией 3. Гидроструйный башмак 5 изображен на фиг. 1 вместе со струйным соплом 4, прикрепленным к концу трубы 9 для подачи жидкости. Гидроструйный башмак 5 показан с резьбовым соединением 33, присоединенным к нижнему концу бурильной или лифтовой колонны 6. Бурильную или лифтовую колонну 6 и гидроструйный башмак 5 спускают в затрубное пространство 24 скважины напротив участка, на котором предусматривается прорезывание формы или профиля(ей) окна, и подвешивают с помощью трубчатого переходного фланца 7 в устройстве 8 для проворачивания лифтовой колонны.

Далее на фиг. 1 показан гидроструйный башмак 5 в положении вместе с трубой 9 для подачи жидкости, подаваемой в бурильную или лифтовую колонну 6 с помощью держателя инжектора гибких насосно-компрессорных труб малого диаметра (не показан) с барабана 13 колонны насосно-компрессорных труб через гидроструйный башмак 5. Внутри гидроструйного башмака 5 труба 9 для подачи жидкости

- 6 011622 изменяет свое положение с вертикального на горизонтальное таким образом, чтобы обеспечивалось расположение струйного сопла 4 вблизи прорезываемой обсадной трубы 1. Следует отметить, что несмотря на то что на чертеже показана прорезываемая обсадная труба, обрабатываемой деталью может также являться препятствие, например инструмент для извлечения оборудования или иные приборы, застрявшие в обсадной трубе.

Форма или профиль(и) окна программируются на компьютере 11 с помощью графического пользовательского интерфейса, и производится запуск насоса 19 высокого давления при выполнении оператором программы (не показано) на компьютере 11. Компьютер 11 управляется подпрограммами, и пользователь вносит параметры в систему. Кроме того, предыдущие операции резки могут храниться в ЗУ компьютера или на машинно-считываемых носителях и выполняться на различных объектах, на которых условия соответствуют тем, при которых были применены ранее реализованные установки.

Нагнетаемая насосом жидкость 21 содержится в резервуаре 22 и подается к насосу 19 высокого давления по трубе 20. Насос 19 высокого давления повышает давление, и часть жидкости, нагнетаемая из насоса 19 высокого давления, отводится в нагнетательную трубу 18 и далее в регулировочный клапан 17 шлама и в резервуар 16 высокого давления, содержащий абразивный материал 15. Обычно 10% расхода направляют через нагнетательную трубу 18 и регулировочный клапан 17 шлама в резервуар 16 высокого давления, содержащий абразив. Расход регулируется таким образом, чтобы абразив оставался во взвешенном состоянии в используемой жидкости 21. В примерах расчетного времени резания исходный поток модулировали с целью обеспечения концентрации абразива в жидкости в размере 18%. Поддержание отношения концентрации абразивного материала к количеству жидкости является важным фактором в настоящем изобретении, а также тип используемого абразива, такого как песок, гранат, различные типы кремнезема, медный шлак, синтетические материалы или корунд.

Количество жидкости, подаваемой в резервуар 16 высокого давления, содержащий абразив, является таковым, что расход жидкости, зачастую воды, и абразивного шлама поддерживается на достаточном уровне, например от 2,4 до 10 м/с, по трубе подачи жидкости с целью поддержания абразива во взвешенном состоянии при его прохождении через струйное сопло 4. Слишком низкая скорость приведет к выпаданию абразива из шлама и агрегированию на каком-либо участке прежде, чем произойдет его подача из струйного сопла 4. Это, в конечном счете, приведет к уменьшению энергии, доставляемой шламом на целевом участке.

Кроме того, слишком высокий расход приводит к аналогичному повреждающему воздействию, создаваемому энергией, доставляемой шламом к целевому участку. Специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что применение настоящего изобретения приводит к износу или выводит из строя некоторые виды оборудования, используемого в процессе резки. Например, при ненадлежащем сохранении шлама или при неоднородном гранулометрическом составе или упругости абразивного материала 15 для качественного выполнения работы может произойти более быстрый износ струйного сопла 4 и отверстия струйного сопла, чем предусмотрено нормами, что, в конечном счете, приведет к дополнительному простою, издержкам и расходам.

Абразивный материал 15, например песок, гранат или кремнезем, смешивают с потоком жидкости с помощью насоса 19 высокого давления в смесительном клапане 14. Смесительный клапан 14 далее включает трубку Вентури 36, создающую струйный эффект, тем самым образуя вакуум при засасывании водно-абразивной смеси (шлама). При вышеописанном принципе работы шлам, подаваемый из струйного сопла 4, может в несколько раз превышать скорость звука и обеспечивать резку практически любых конструкций или материалов.

Далее, связующая гидроабразивная смесь подается через барабан 13 насосно-компрессорных труб, течет по трубе 9 для подачи жидкости и вытекает из струйного сопла 4, разрезая обсадную трубу 1, цементную связку 2 и формацию 3. Несмотря на то, что чертежи и примеры иллюстрируют резку или прорезывание отверстий или профиля окна в скважинной обсадной трубе, специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что настоящее изобретение не ограничено исключительно указанным примером осуществления, а применимо и предусматривается к применению изобретателями для резки препятствий и иных конструкций, как указывалось выше.

В другом примере осуществления изобретения используют абразив, обладающий свойствами, аналогичными свойствам комплексного семейства силикатных материалов, таких как гранат. Гранат относится к комплексному семейству силикатных материалов аналогичной структуры с широким диапазоном химического состава и свойств. Общая химическая формула граната ΑΒ(δίΟ), где А может являться кальцием, магнием, закисным железом или марганцем; и В может являться алюминием, хромом, окисным железом или титаном.

В частности, группа минералов, к которой относится гранат, характеризуется наличием кристаллов, имеющих форму ромбических додекаэдров и тетрагексаэдров. Они являются незосиликатами, имеющими одну и ту же общую формулу - Α₃Β₂(8ίΟ₄)₃. Гранаты не проявляют расщепления и распадения додекаэдрической структуры. Излом находится в пределах от раковистого до гладкого; некоторые виды являются исключительно твердыми и ценными для абразивной обработки. Твердость составляет приблизительно 6,5-9,0 по Мосу; удельный вес приблизительно 3,1-4,3.

- 7 011622

Гранаты являются инертными и стойкими к разложению веществами, тем самым представляя собой отличный абразивный материал. Гранаты можно легко получать в промышленных объемах и различного гранулометрического состава. В настоящем изобретении при проведении эмпирических испытаний использовали гранат с зернистостью 80, что позволило получить превосходные результаты.

Специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что абразивный материал 15 является важным фактором в процессе резки, и применение надлежащего абразива в сочетании с превосходящим по характеристикам устройством и способом настоящего изобретения позволяет достичь существенного усовершенствования по сравнению с устройствами известного уровня техники.

Время резания (см. фиг. 4) с помощью гидроабразивной струи зависит от материала и толщины резания. Компьютер 11 обрабатывает входные данные и телеметрическую информацию и направляет сигналы на серводвигатель 10 и серводвигатель 12 для одновременного перемещения устройства 8 для проворачивания лифтовой колонны и подъемного устройства 25 лифтовой колонны для прорезывания форм и профиля(ей) окна, которые были запрограммированы на компьютере 11. Подпрограммы, управляющие заданной подачей и скоростью, интегрированы в программное обеспечение и выполняются компьютером 11 при управлении перемещением и работой режущего устройства. Избыток жидкости сбрасывается в затрубное пространство 24 и подается вверх через шибер 23. Металлические обломки, вырезанные в процессе формирования отверстия или в процессе резки, падают ниже гидроструйного башмака 5 и могут быть собраны в весящей ниже корзине (не показано), либо удалены, при необходимости, с помощью магнита (не показан), прикрепленного к нижней части гидроструйного башмака 5.

Подъемное устройство 25 насосно-компрессорных труб приводится в действие для перемещения по вертикальной оси с помощью червячной передачи 27, проиллюстрированной на фиг. 2, приводимой в действие серводвигателем (не показан), приводящим в движение шариковый винт 28. Подъемное устройство 25 насосно-компрессорных труб зафиксировано болтами на устье скважины 37 на фланце 30. Гидравлическая жидкость 29, подаваемая под высоким давлением 31 из цилиндра гидравлического аккумулятора, уравновешивает подъемное устройство 25 насосно-компрессорных труб. Устройство для проворачивания лифтовой колонны присоединено сверху к подъемному устройству 25 насоснокомпрессорных труб на фланце 26.

Гидроструйный башмак 5, показанный на фиг. 3, обычно изготовлен из стали сорта 4140 или аналогичного упругого материала и проходит термообработку до достижения стандартной твердости 52 по Роквеллу. Гидроструйный башмак 5 соединен с лифтовой колонной 6 с помощью резьбового соединения

33. Посадочная направляющая 35, являющаяся частью гидроструйного башмака 5, расположена внутри лифтовой колонны 6, обеспечивающей направление трубы 9 для подачи жидкости внутри гидроструйного башмака 5. Труба 9 для подачи жидкости может изменять свое направление от вертикальной оси до горизонтальной оси внутри гидроструйного башмака 5. Струйное сопло 4 соединено с трубой 9 для подачи жидкости и расположено таким образом, чтобы обеспечивалось его размещение напротив стенки скважинной обсадной трубы, нагнетание гидроабразивной струи из струйного сопла 4 и резка обсадной трубы 1.

Работающий от аккумулятора акустический излучатель и магнитный датчик наличия объекта (не показаны) устанавливают в отверстии 34 гидроструйного башмака 5 с целью сканирования формы прорезывания гидроабразивной струей стенки обсадной трубы 1. Телеметрическая информация передается по сигнальному кабелю к компьютеру 11. Сигнальный кабель (не показан) может быть экранированным или оптическим в зависимости от имеющихся ограничений конструкции.

На фиг. 4 приведена таблица расчетных скоростей резания при давлении 10000 фунтов на квадратный дюйм, подаваемом на струйное сопло 4, имеющее отверстие размером 0,5 или 0,7 мм. Струйное сопло 4 выполнено из термообработанной нержавеющей стали сорта 416 или аналогичного упругого материала и снабжено либо карбидным, либо сапфирным сопловым отверстием, например, модели 8Л компании ИЪВ Согр., разработанным для применения с гидроабразивными смесями. Специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что таблица приведена исключительно для иллюстрации изобретения и содержит общие данные о расчетном времени резания.

Настоящее изобретение ни в коей мере не ограничено значениями давлений и размерами струйного сопла, приведенными в таблице на фиг. 4. Струйное сопло 4 и сопловое отверстие могут быть выполнены из различных типов материалов, предусматриваемых и используемых в соответствии с идеей настоящего изобретения, которые позволяют достичь высоких результатов и существенно усовершенствовать конструкцию по сравнению с конструкциями известного уровня техники.

Кроме того, специалистам в данной области должно быть очевидно, что на каждой буровой площадке могут возникнуть различные и в некоторых случаях уникальные проблемы, подлежащие решению, и что параметры в таблице на фиг. 4 в обязательном порядке подлежат изменению для соответствия требованиям и условиям.

Например, подлежащие резке обсадные трубы могут быть изготовлены из различного материала и иметь различный диаметр. В одном случае диаметр обсадной трубы может составлять 12 дюймов, в то время как в другом - 4 дюйма. Кроме того, глубина участка резания или формирования отверстия может изменяться, и если расчетное падение давления составляет 0,5 фунтов на квадратный фут, давление, соз

- 8 011622 даваемое на струйном сопле, может быть ниже, чем параметры, приведенные в таблице расчетного времени резания на фиг. 4.

Исходя из указанных и многих других ограничений, параметры требуемого времени резания, достижимой скорости резания, размера соплового отверстия, имеющегося или выбранного абразивного материала, давления, подаваемого на обрабатываемый участок, а также требования по безопасности и параметры износа используемого оборудования должны быть включены в окончательные расчеты, либо запрограммированы на компьютере, либо введены в компьютер 11.

Дополнительные эмпирические испытания продемонстрировали, что в одном примере осуществления настоящего изобретения рабочий диапазон составляет приблизительно от 5000 до 40000 фунтов на квадратный дюйм при номинальном рабочем диапазоне приблизительно 17400 фунтов на квадратный дюйм.

На фиг. 5А и 5В показана ремонтная муфта 8 устройства для проворачивания лифтовой колонны, например, высокопрочная модель ΚΟΌΕΟ ΚΌΙΙ компании К&М Еиетду §у81ет8, закрепленная сверху подъемного устройства 25 насосно-компрессорных труб. Лифтовую колонну 6 опускают через (см. фиг. 5В) трубчатый переходный фланец 7, который расположен в верхней части зубчатого вала 32. Зубчатый вал 32 предназначен для фиксации и подвешивания лифтовой колонны 6 внутри затрубного пространства 24. Вращение лифтовой колонны 6 на 360° осуществляется с помощью зубчатого вала 32, приводимого в действие серводвигателем 10. Настоящее изобретение может быть реализовано в иных конкретных формах, не выходя за пределы его существа или основных характеристик.

Приведенные в описании примеры осуществления изобретения рассматриваются как исключительно иллюстративные и не ограничивают изобретение ни в каких отношениях. Специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что в способ и устройство гидроабразивной струйной резки по настоящему изобретению, а также в конструкцию настоящего изобретения могут быть внесены многочисленные изменения и дополнения, не выходящие за пределы существа и объема настоящего изобретения.

Другие примеры осуществления изобретения очевидны специалистам в данной области техники на основе рассмотрения описания и практического осуществления изобретения, раскрытого в данном описании. Описание и примеры следует рассматривать как исключительно иллюстративные, при этом истинный объем и существо изобретения определены в прилагаемой формуле изобретения.

Claims (60)

1. Устройство для прорезывания формы или профиля (профилей) окна сквозь обсадные трубы, цемент и породы пласта с помощью гидроабразивной струи, подаваемой из струйного сопла, при этом устройство включает систему формирования профиля, которая одновременно перемещает гидроструйный башмак по вертикальной оси и горизонтальной координатной оси на 360° с помощью сервоприводов с целью обеспечения прорезывания, по меньшей мере, обсадных труб, цемента и пород пласта, создавая любую запрограммированную форму или профиль (профили) окна;

гибкие насосно-компрессорные трубы малого диаметра для подачи связующей смеси абразивной жидкости под высоким давлением через одну трубу;

струйное сопло для подачи струи абразивной жидкости под высоким давлением из гидроструйного башмака;

узел гидроструйного башмака, соединенный с гидроструйным башмаком и способный одновременно перемещать гидроструйный башмак по вертикальной оси и горизонтальной координатной оси на 360°; и управляющий компьютер, который предназначен для следующего:

хранения в своем ЗУ шаблонов форм и профиля (профилей) окна для прорезывания формы или профиля окна по меньшей мере в одной обсадной трубе;

приема вводимой пользователем информации для программирования новых форм и профиля (профилей) окна на основе критериев пользователя;

управления системой сервоприводов формирования профилей;

регулирования процентного количества абразивной смеси по отношению к общему объему жидкости;

регулирования давления и производительности насоса высокого давления и привода насоса;

регулирования подачи и скорости блока гибких насосно-компрессорных труб малого диаметра и держателя инжектора гибких насосно-компрессорных труб малого диаметра;

управления одновременным вертикальным и горизонтальным направленным перемещением гибких насосно-компрессорных труб малого диаметра;

сканирования вырезанной формы или профиля (профилей) окна после завершения прорезывания обсадной трубы, цемента или породы пласта.

2. Устройство по п.1, в котором обсадные трубы выполнены из металла.

- 9 011622

3. Устройство по п.1, в котором обсадные трубы выполнены из композитного материала.

4. Устройство по п.1, в котором размер внутреннего диаметра обсадных труб составляет (три дюйма) 76,2 мм или более.

5. Устройство по п.1, в котором скважина является нефтяной скважиной или газовой скважиной.

6. Устройство по п.1, в котором гибкие насосно-компрессорные трубы малого диаметра опускают во внутреннее отверстие бурильной или лифтовой колонны.

7. Устройство по п.1, в котором гибкие насосно-компрессорные трубы малого диаметра меняют вертикальное положение на горизонтальное внутри гидроструйного башмака для придания направления высоконапорной высоковязкой гидроабразивной струе из струйного сопла, прикрепленного к концу указанной трубы для подачи жидкости.

8. Устройство по п.1, в котором гидроструйный башмак снабжен работающим от аккумулятора акустическим излучателем, приводимым в действие с помощью магнитного датчика наличия объекта, расположенного на гидроструйном башмаке.

9. Устройство по п.1, в котором связующая гидроабразивная струя состоит из жидкости, нагнетаемой насосом под высоким давлением в диапазоне от 34,5 МПа (5000 фунтов на кв.дюйм) до 275,8 МПа (40000 фунтов на кв.дюйм) по одной насосно-компрессорной трубе к струйному соплу, в котором жидкость содержит абразивный материал.

10. Устройство по п.1, в котором абразивный материал подают из резервуара высокого давления.

11. Устройство по п.1, в котором гидроабразивную смесь вводят за насосом высокого давления.

12. Устройство по п.1, в котором система формирования профиля включает устройство для проворачивания лифтовой колонны на 360°, подъемное приспособление и двухкоординатную систему, управляемую программируемым пользователем компьютером, серводвигатели и сервоприводы.

13. Устройство по п.12, в котором перемещение лифтовой колонны обеспечивается с помощью системы формирования профиля.

14. Устройство по п.12, в котором противовес используют для компенсации веса лифтовой колонны.

15. Устройство по п.12, в котором лифтовая колонна подвешена на устройстве для проворачивания лифтовой колонны и на подъемном приспособлении.

16. Устройство по п.1, в котором абразивный материал включает один из следующих материалов: гранат, песок, медный шлак, синтетический материл или корунд.

17. Устройство по п.12, в котором первый серводвигатель приводит в действие устройство для проворачивания лифтовой колонны и второй серводвигатель - подъемное приспособление.

18. Устройство по п.12, в котором устройство для проворачивания лифтовой колонны, подъемное приспособление, сервоприводы и управляющий компьютер расположены на поверхности земли.

19. Устройство по п.12, в котором центрирующие фонари установлены на лифтовой колонне для центрирования лифтовой колонны в затрубном пространстве.

20. Устройство по п.12, в котором система формирования профилей непосредственно соединена с устьем скважины или группой превенторов.

21. Способ прорезывания программируемых пользователем форм и профиля (профилей) окна сквозь скважинные обсадные трубы, цемент и породы пластов с помощью гидроабразивной струи, подаваемой из струйного сопла, при этом способ включает следующие этапы:

спуск в затрубное пространство электроагрегата для исследования скважин и закрепленного сверху шпонками работающего от электролинии забойного якорного устройства на предварительно заданную глубину ниже глубины нижней отметки, где предусматривается прорезывание формы или профиля (профилей) окна, и закрепление забойного якорного устройства на обсадной трубе;

подъем электроагрегата для исследования скважин;

спуск в затрубное пространство работающего от электролинии гирокомпаса, при этом гирокомпас установлен на забойном якорном устройстве и воспринимает направленные опорные сигналы положения забойного якорного устройства; и подъем гирокомпаса из затрубного пространства и введение в управляющий компьютер направленных опорных сигналов забойного якорного устройства.

22. Способ по п.21, дополнительно включающий следующие этапы:

соединение системы формирования профилей с устьем скважины или группой превенторов и подсоединение управляющего компьютера к сервоприводу координатных перемещений;

спуск гидроструйного башмака и лифтовой колонны в затрубное пространство обсадных труб до уровня в затрубном пространстве, где предусматривается программируемое пользователем прорезывание формы или профиля(ей) с помощью гидроабразивной струи сквозь обсадные трубы и цемент для обнажения породы пласта;

присоединение вращающихся центрирующих фонарей по внешнему диаметру лифтовой колонны с целью обеспечения центрального положения лифтовой колонны в затрубном пространстве;

спуск и установка гидроструйного башмака на верхнюю часть закрепленного сверху забойного якорного устройства, если требуется определенное направление вращения, таким образом, чтобы обес

- 10 011622 печивалась установка направления вращения и глубина гидроструйного башмака и введение в управляющий компьютер данных о направлении вращения и глубине гидроструйного башмака; и подъем лифтовой колонны на достаточную высоту с целью обеспечения установки пневматического клинового захвата и(или) иных захватов вокруг лифтовой колонны в устройстве для проворачивания лифтовой колонны для подвешивания или удержания лифтовой колонны, тем самым позволяя системе формирования формы или профиля окна одновременно перемещать лифтовую колонну по вертикальной оси и горизонтальной координатной оси на 360° при управлении компьютерной программой после подъема гидроструйного башмака с забойного якорного устройства.

23. Способ по п.21, дополнительно включающий следующие этапы:

спуск трубы для подачи жидкости, при этом труба для подачи жидкости подается с узла гибких насосно-компрессорных труб малого диаметра и держателя инжектора гибких насосно-компрессорных труб малого диаметра в отверстие лифтовой колонны, при этом лифтовую колонну подвешивают с помощью устройства для проворачивания лифтовой колонны и подъемного устройства системы формирования профиля таким образом, чтобы обеспечивалась подача струйного сопла, прикрепленного к концу трубы для нагнетания жидкости, через гидроструйный башмак и его установка напротив внутренней стенки обсадной трубы;

запуск рабочего цикла управляющего компьютера, при этом управляющий компьютер выполняет следующие шаги:

позиционирование гидроструйного башмака и струйного сопла в требуемом положении для прорезывания программируемых пользователем форм и профиля (профилей) окон;

включение насоса высокого давления;

приведение в действие программируемого компьютером двухкоординатного устройства сервоуправления для формирования программируемых пользователем вырезов формы или профиля(ей) окна в поверхности обсадной трубы или в нескольких металлических обсадных трубах;

управление блоком гибких насосно-компрессорных труб малого диаметра и скоростью подачи держателя инжектора гибких насосно-компрессорных труб малого диаметра и регулирование глубины местоположения струйного сопла, прикрепленного к трубе подачи жидкости.

24. Способ по п.22, дополнительно включающий следующие этапы:

измерение координат прорезываемых форм или профиля (профилей) окна путем сканирования с помощью магнитного датчика наличия объекта, расположенного на гидроструйном башмаке, таким образом, чтобы он был размещен напротив внутренней поверхности затрубного пространства в процессе перемещения гидроструйного башмака в вертикально и горизонтальном направлении с помощью системы формирования профилей; и детектирование наличия или отсутствия обсадной трубы с помощью магнитного датчика наличия объекта, который далее приводит в действие работающий от аккумулятора акустический излучатель, установленный на гидроструйном башмаке, и при этом акустический излучатель передает сигнал на поверхностное приемное устройство, соединенное с управляющим компьютером для сравнения с запрограммированными пользователем формой или профилем(ями) окна.

25. Скважинный аппарат струйной резки, включающий струйное сопло;

насос высокого давления для подачи гидроабразивной смеси под высоким давлением к струйному соплу;

смесительный узел абразивной жидкости для поддерживания смеси абразива и жидкости в связанном состоянии;

гибкие насосно-компрессорные трубы для доставки связующей гидроабразивной смеси высокого давления к струйному соплу;

гидроструйный башмак струйного сопла, предназначенный для установки в нем струйного сопла и гибких насосно-компрессорных труб для подачи связующей гидроабразивной смеси высокого давления в направлении к обрабатываемой детали;

блок управления гибкими компрессорно-насосными трубами, дополнительно включающий по меньшей мере один серводвигатель для перемещения гидроструйного башмака по вертикальной и горизонтальной оси; и центральный процессор, который включает запоминающее устройство для храния данных о формировании профилей для прорезывания предварительно заданной формы или профиля окна в обрабатываемой детали;

программное обеспечение, управляющее центральным процессором, для выполнения следующих этапов:

управление блоком управления гидроструйного башмака с целью перемещения гидроструйного башмака по вертикальной и горизонтальной оси для прорезывания предварительно заданной формы или профиля окна в обрабатываемой детали;

управление блоком управления гибких насосно-компрессорных труб с целью изменения скорости подачи и перемещения по вертикальной и горизонтальной оси гибких насосно-компрессорных труб для

- 11 011622 прорезывания предварительно заданной формы или профиля окна в обрабатываемой детали; регулирование процентного отношения гидроабразивной смеси к общему объему жидкости и регулирование давления и производительности насоса высокого давления.

26. Скважинное устройство жидкостно-струйной резки по п.25, в котором гидроструйным башмаком управляют для перемещения по вертикальной оси и горизонтальной оси на 360°.

27. Скважинное устройство жидкостно-струйной резки по п.26, в котором абразивный материал включает, по меньшей мере, гранат, песок, медный шлак, синтетический материал или корунд.

28. Скважинное устройство жидкостно-струйной резки по п.27, в котором гибкая труба для подачи жидкости изменяет свое направление с вертикального на горизонтальное при размещении внутри гидроструйного башмака.

29. Скважинное устройство жидкостно-струйной резки по п.28, в котором струйное сопло расположено приблизительно перпендикулярно обрабатываемой детали при размещении внутри гидроструйного башмака.

30. Скважинное устройство жидкостно-струйной резки по п.29, в котором акустический излучатель расположен внутри гидроструйного башмака и при включении с помощью магнитного датчика наличия объекта передает телеметрическую информацию на центральный процессор.

31. Скважинное устройство жидкостно-струйной резки по п.30, в котором связующая жидкость высокого давления подается в диапазоне давления от 34,5 МПа (5000 фунтов на кв.дюйм) до 275,8 МПа (40000 фунтов на кв.дюйм).

32. Скважинное устройство жидкостно-струйной резки по п.31, в котором процентное отношение гидроабразивной смеси к общему объему жидкости находится в диапазоне от 2 до 30%.

33. Скважинное устройство жидкостно-струйной резки по п.32, в котором абразивный материал подают из резервуара высокого давления.

34. Скважинное устройство жидкостно-струйной резки по п.33, в котором гидроабразивная смесь подается в систему за насосом высокого давления.

35. Скважинное устройство жидкостно-струйной резки по п.26, в котором абразивный материал состоит, по меньшей мере, из граната, песка, медного шлака, синтетического материала или корунда.

36. Скважинное устройство жидкостно-струйной резки по п.35, в котором процентное отношение гидроабразивной смеси к общему объему жидкости находится в диапазоне от 2 до 30%.

37. Скважинное устройство жидкостно-струйной резки по п.25, в котором абразивный материал состоит, по меньшей мере, из граната, песка, медного шлака, синтетического материала или корунда.

38. Скважинное устройство жидкостно-струйной резки по п.37, в котором абразивный материал состоит, по меньшей мере, из граната, песка, медного шлака, синтетического материала или корунда.

39. Скважинное устройство жидкостно-струйной резки по п.25, в котором гибкая труба для подачи жидкости изменяет свое направление с вертикального на горизонтальное при размещении внутри гидроструйного башмака.

40. Скважинное устройство жидкостно-струйной резки по п.39, в котором струйное сопло расположено приблизительно перпендикулярно обрабатываемой детали при размещении внутри гидроструйного башмака.

41. Скважинное устройство жидкостно-струйной резки по п.40, в котором процентное отношение гидроабразивной смеси к общему объему жидкости находится в диапазоне от 2 до 30%.

42. Скважинное устройство жидкостно-струйной резки по п.41, в котором абразивный материал состоит, по меньшей мере, из граната, песка, медного шлака, синтетического материала или корунда.

43. Скважинное устройство жидкостно-струйной резки по п.25, в котором струйное сопло расположено приблизительно перпендикулярно обрабатываемой детали при размещении внутри гидроструйного башмака.

44. Скважинное устройство жидкостно-струйной резки по п.43, в котором процентное отношение гидроабразивной смеси к общему объему жидкости находится в диапазоне от 2 до 30%.

45. Скважинное устройство жидкостно-струйной резки по п.44, в котором абразивный материал состоит, по меньшей мере, из граната, песка, медного шлака, синтетического материала или корунда.

46. Скважинное устройство жидкостно-струйной резки по п.44, в котором связующая жидкость высокого давления подается в диапазоне давления от 5000 до 40000 фунтов на кв.дюйм.

47. Скважинное устройство жидкостно-струйной резки по п.25, в котором акустический излучатель расположен внутри гидроструйного башмака и при включении с помощью магнитного датчика наличия объекта передает телеметрическую информацию на центральный процессор.

48. Скважинное устройство жидкостно-струйной резки по п.25, в котором связующая жидкость высокого давления подается в диапазоне давления от 34,5 МПа (5000 фунтов на кв.дюйм) до 275,8 МПа (40000 фунтов на кв.дюйм).

49. Скважинное устройство жидкостно-струйной резки по п.25, в котором процентное отношение гидроабразивной смеси к общему объему жидкости находится в диапазоне от 2 до 30%.

50. Скважинное устройство жидкостно-струйной резки по п.25, в котором абразивный материал подают из резервуара высокого давления.

- 12 011622

51. Скважинное устройство жидкостно-струйной резки по п.50, в котором абразивный материал подают в систему на насосе высокого давления.

52. Способ автоматизированного фрезерования конструкции скважины, включащий следующие этапы:

установку забойного якорного устройства в скважине на заданной глубине ниже участка фрезерования;

установку в скважине гирокомпаса, при этом гирокомпас располагают таким образом, чтобы он располагался сверху спущенного забойного якорного устройства;

передачу направленной телеметрии с гирокомпаса относительно положения забойного якорного устройства на расположенный на поверхности земли компьютер и подъем спущенного в скважину гирокомпаса;

подсоединение системы формирования профилей, по меньшей мере, к устью скважины или к группе превенторов и создание линии связи с компьютером;

подсоединение компьютера к двухкоординатному устройству сервоуправления;

спуск блока гидроструйного башмака через лифтовую колонну в затрубное пространство обсадных труб скважины на глубину участка фрезерования;

присоединение вращающегося центрирующего фонаря к внешней диаметральной поверхности лифтовой колонны для центрирования лифтовой колонны внутри затрубного пространства и фрезерование участка с помощью гидроабразивной струи, подаваемой из блока гидроструйного башмака, при этом компьютер выполняет прорезывание предварительно заданной формы или профиля окна на участке фрезерования путем управления вертикальным и горизонтальным перемещением блока гидроструйного башмака на угол вращения в 360°.

53. Способ автоматизированного фрезерования конструкции скважины по п.52, дополнительно включающий этапы регулирования блока гидроструйного башмака с целью компенсации параметров направления вращения и передачи изменений в телеметрической информации на компьютер.

54. Способ автоматизированного фрезерования конструкции скважины по п.53, дополнительно включающий этап отображения (размещения) лифтовой колонны таким образом, чтобы обеспечивалось расцепление установленного пневматического клинового захвата.

55. Способ автоматизированного фрезерования конструкции скважины по п.53, дополнительно включающий следующие шаги: прикрепление захватов вокруг лифтовой колонны таким образом, чтобы устройство для проворачивания лифтовой колонны обеспечивало удержание и позиционирование лифтовой колонны в процессе фрезерования предварительно заданной формы или профиля окна.

56. Способ автоматизированного фрезерования конструкции скважины по п.52, дополнительно включающий этап сканирования предварительно заданной формы или фрезерованного профиля окна с целью обеспечения координатных измерений предварительно заданной формы или профиля окна.

57. Способ автоматизированного фрезерования конструкции скважины по п.53, в котором сканирование предварительно заданной формы или профиля окна осуществляется с помощью магнитного датчика наличия объекта, расположенного на блоке гидроструйного башмака.

58. Способ автоматизированного фрезерования конструкции скважины по п.57, дополнительно включающий этап передачи телеметрической информации на компьютер с помощью акустического излучателя, приводимого в действие магнитным датчиком наличия объекта.

59. Способ автоматизированного фрезерования конструкции скважины по п.58, дополнительно включающий этап сравнения предварительно заданной формы или профиля окна со сканированной фрезерованной формой или профилем окна.

60. Способ автоматизированного фрезерования конструкции скважины по п.52, при этом блок гидроструйного башмака включает струйное сопло, расположенное внутри блока гидроструйного башмака в основном перпендикулярно поверхности обсадной трубы скважины;

гибкие насосно-компрессорные трубы, соединенные со струйным соплом и спущенные вовнутрь затрубного пространства вместе с лифтовой колонной, и при этом гибкие насосно-компрессорные трубы подают гидроабразивную смесь, используемую в процессе фрезерования под высоким давлением на участке фрезерования.