RU171683U1 - Устройство для перфорации ствола скважины - Google Patents

Abstract

Техническое решение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к области бурения и ремонта нефтяных скважин для создания перфорационных каналов в обсадной колонне. Устройство для перфорации ствола скважины, спускаемое на колонне труб, включающее трубчатый корпус с соединенным с ним с возможностью возвратно-поступательного перемещения гидроцилиндром с подпружиненным вверх поршнем и хвостовиком на конце, соединенный с поршнем клиновой толкатель, резцедержатель с перфорационными резцами, взаимодействующий с клиновым толкателем с возможностью радиального перемещения относительно хвостовика, и заливной клапан с седлом. Трубчатый корпус выполнен с возможностью передачи перемещения вверх поршню при его крайнем нижнем положении относительно гидроцилиндра. Седло клапана расположено в клапанном корпусе, который снизу соединен с трубчатым корпусом и снабженном дополнительным каналом, сообщающим колонну труб с трубчатым корпусом. Седло клапана сообщено снизу внутрискважинным пространством, а сверху - с дополнительным каналом. Дополнительный канал и седло клапана сверху закрыты шайбой с отверстиями. Выше клапанного корпуса установлен сбивной клапан, разрушаемый сбрасываемым с устья грузом для сообщения внутрискважинного пространства с колонной труб. Предлагаемая конструкция устройства для создания перфорационных каналов в обсадной колонне скважины проста и надежна, при этом позволяет быстро и дешево менять, изготовлять и ремонтировать заливной клапан. 2 ил.

Description

Техническое решение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к области бурения и ремонта нефтяных скважин для создания перфорационных каналов в обсадной колонне.

Известно «Устройство для перфорации ствола скважины с низким пластовым давлением» (патент RU № 2315176, МПК Е21В 43/11, опубл. 20.01.2008, бюл. № 2), спускаемое на колонне труб, включающее трубчатый корпус, соединенный с поршнем, поджатым пружиной вверх, и клиновым толкателем с резцедержателями и рабочими резцами, опорный корпус, взаимодействующий снизу с резцедержателями, пусковой золотниковый корпус, установленный с возможностью продольного перемещения относительно трубчатого корпуса, и кожух, соединенный жестко с опорным корпусом и установленный снаружи поршня с возможностью герметичного продольного перемещения относительно него вверх, отличающееся тем, что трубчатый корпус и золотниковый корпус соединены жестко соответственно с поршнем и с колонной труб, а в верхней части трубчатый корпус снабжен радиальными каналами, выполненными с возможностью герметичного перекрытия золотниковым корпусом при его перемещении вниз, при этом кожух снабжен сверху цилиндрическим патрубком, герметично охватывающим трубчатый корпус и оснащенным снаружи на верхнем конце расширяющимся вверх конусным выступом, причем цилиндрический патрубок оснащен якорем, установленным с возможностью возвратно-поступательного и вращательного перемещения, состоящим из корпуса с направляющим штифтом, подпружиненных наружу центраторов с поджатыми внутрь плашками, выполненными с возможностью взаимодействия с конусным выступом в рабочем положении, при этом на наружной поверхности цилиндрического патрубка выполнены взаимодействующие с направляющим штифтом проточки, состоящие из продольных короткого и длинного пазов, соединенных фигурными пазами, верхний из которых, соединенный со средней частью длинного паза, оснащен технологической выборкой так, что при неконтролируемом возвратно-поступательном перемещении якоря относительно цилиндрического патрубка направляющий штифт располагается вне верхней части длинного паза, а при расчетном ограниченном перемещении якоря вниз относительно цилиндрического патрубка с последующем подъемом направляющий штифт будет располагаться в верхней части длинного паза - рабочее положение, при этом золотниковый корпус выполнен с возможностью взаимодействия с конусным выступом цилиндрического патрубка при его перемещении вниз относительно трубчатого корпуса.

Известен также «Гидромеханический перфоратор для труб» (патент RU № 2533514, МПК Е21В 43/112, опубл. 20.11.2014, бюл. № 32), содержащий корпус с силовым поршнем и пробойником, цилиндром с полым плунжером внутри, связанным со штоком, входящим в масляную камеру, отличающийся тем, что цилиндр снабжен ввертышем и переходником, связанными друг с другом тарированным срезным элементом, переходник снабжен гильзой с внутренним кольцевым выступом, полый плунжер снабжен удлинителем, установленным внутри гильзы с образованием телескопического соединения, осевой канал переходника гидравлически связан отверстиями с осевым каналом цилиндра, осевой канал полого плунжера связан циркуляционными отверстиями в его теле с перепускными отверстиями цилиндра, осевой канал удлинителя связан радиальными отверстиями в его теле с кольцевой камерой между гильзой и удлинителем и снабжен седлом с шаровым клапаном, связанным с ним срезным элементом, гильза снабжена гидравлическими каналами, выполненными с возможностью связи кольцевой камеры с осевым каналом цилиндра, причем кольцевая камера под полым плунжером гидравлически связана каналами с затрубным пространством, корпус снабжен стаканом с ограничительным выступом, а силовой поршень установлен внутри с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с ограничительным выступом в крайнем положении.

Недостатками перечисленных устройств являются сложность изготовления заливных конструктивных элементов, а при их выходе из строя необходима замена нескольких сложных деталей, что приводит к большим материальным затратам.

Известен также «Гидромеханический щелевой перфоратор» (патент RU № 2495233, МПК Е21В 43/112, опубл. 10.10.2013, бюл. № 28), включающий корпус, расположенные в нем поршень-толкатель и режущий узел, установленный с возможностью выдвигания из корпуса при перемещении поршня-толкателя, по меньшей мере, одну гидромониторную насадку и промывочный узел, включающий фильтр, соединенный с корпусом промывочного узла, имеющий рабочие каналы и осевой канал с посадочным гнездом для шара, причем рабочие каналы сообщают полость между фильтром и корпусом промывочного узла с надпоршневой полостью корпуса перфоратора, при этом корпус промывочного узла выполнен с радиальными каналами, соединенными с осевым каналом и сообщенными с затрубным пространством посредством кольцевой проточки на внешней поверхности корпуса промывочного узла, и сообщенными с ней радиальными каналами, выполненными в корпусе перфоратора, охватывающем корпус промывочного узла.

Недостатками данного устройства являются сложность изготовления заливных конструктивных элементов, а при их выходе из строя необходима замена нескольких сложных деталей, что приводит к большим материальным затратам, также высока вероятность при использовании двух бросовых элементов с устья, что будет сбит верхний элемент с разрушением сбивных клапанов, что потребует дополнительных спускоподъемных и ремонтных операций для ввода устройства в рабочее состояние.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Устройство для создания перфорационных каналов в обсадной колонне скважины» (патент RU № 2098607, МПК Е21В 43/114, опубл. 10.12.1997, бюл. № 34), включающее трубчатый корпус с размещенным на нем гидроцилиндром с подпружиненным поршнем, клиновой толкатель и резцедержатель с перфорационными резцами, взаимодействующий с клиновым толкателем, причем поршень выполнен с хвостовиком, а трубчатый корпус с клапаном имеет соединение с хвостовиком для передачи возвратно-поступательного перемещения последнему при крайнем нижнем положении поршня, при этом гидроцилиндр выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно трубчатого корпуса, а резцедержатель размещен на конце хвостовика.

Недостатками этого устройства является размещение заливного клапана в трубчатом корпусе, а при выходе из строя клапана необходима замена или ремонт дорогого трубчатого корпуса, что приводит к большим материальным затратам.

Технической задачей предполагаемой полезной модели является создание простой надежной конструкции устройства для создания перфорационных каналов в обсадной колонне скважины, позволяющей быстро и дешево менять заливной клапан.

Техническая задача решается устройством для создания перфорационных каналов в обсадной колонне скважины, спускаемым на колонне труб, включающим трубчатый корпус с размещенным с соединенным с ним с возможностью возвратно-поступательного перемещения гидроцилиндром с подпружиненным вверх поршнем и хвостовиком на конце, соединенный с поршнем клиновой толкатель, резцедержатель с перфорационными резцами, взаимодействующий с клиновым толкателем с возможностью радиального перемещения относительно хвостовика, и заливной клапан трубчатого корпуса с седлом, причем трубчатый корпус выполнен с возможностью передачи перемещения вверх поршню при его крайнем нижнем положении относительно гидроцилиндра.

Новым является то, что седло клапана расположено в клапанном корпусе, соединенном с трубчатым корпусом сверху и снабженном дополнительным каналом, сообщающим колонну труб с трубчатым корпусом, при этом седло клапана сообщено снизу внутрискважинным пространством, а сверху - с дополнительным каналом, причем дополнительный канал и седло клапана сверху закрыты шайбой с отверстиями, выше клапанного корпуса установлен сбивной клапан, разрушаемый сбрасываемым с устья грузом для сообщения внутрискважинного пространства с колонной труб.

На фиг. 1 изображена верхняя часть устройства в продольном разрезе.

На фиг. 2 изображена нижняя часть устройства в продольном разрезе.

Устройство для перфорации ствола скважины (не показана), спускаемое на колонне труб 1 (фиг. 1), включает трубчатый корпус 2 с поджатым пружиной 4 вверх поршнем 5, соединенный с трубчатым корпусом 2 с возможностью возвратно-поступательного перемещения гидроцилиндр 3 (фиг. 1 и 2) с хвостовиком 6 (фиг. 2) на конце, соединенный с поршнем 5 клиновой толкатель 7, резцедержатель 8 с перфорационными резцами 9, взаимодействующий с клиновым толкателем 7 с возможностью радиального перемещения относительно хвостовика 6, и заливной клапан 10 (фиг. 1) с седлом 11. Трубчатый корпус 2 выполнен с возможностью передачи перемещения вверх поршню 5 при его крайнем нижнем положении относительно гидроцилиндра 3. Трубчатый корпус 2 может быть установлен сверху гидроцилиндра 3 (см. фиг. 1 и 2) или внутри поршня (см. патенты RU №№ 2137913, 2395671 или т.п.). Количество гидроцилиндров 3 (фиг. 1 и 2) и поршней, установленных друг над другом, соответственно выбирается от необходимого усилия, передаваемого через клиновой толкатель 7 (фиг. 2) на резцедержатель 8 и резцы 9 для перфорации (вскрытия) стенок скважины - обсадной колонны (не показана). Седло 11 (фиг. 1) клапана 10 расположено в клапанном корпусе 12, соединенном снизу с трубчатым корпусом 2 и снабженном дополнительным каналом 13. Дополнительный канал 13 сообщает колонну труб 1 с трубчатым корпусом 2. Седло 11 клапана 10 сообщено снизу внутрискважинным пространством боковым каналом 14, а сверху - с дополнительным каналом 13. Дополнительный канал 13 и седло 11 клапана 10 сверху закрыты для фиксации клапана 10 шайбой 15 с отверстиями 16. Выше клапанного корпуса 12 установлен сбивной клапан 17, разрушаемый сбрасываемым с устья (не показано) скважины грузом (не показан) для сообщения внутрискважинного пространства с колонной труб 1. Конструктивные элементы, принципиально не влияющие на работоспособность устройства, и уплотнения не пронумерованы или не показаны.

Устройство работает следующим образом.

Перед спуском к трубчатому корпусу 2 (фиг. 1) сверху присоединяют клапанный корпус 12 с клапаном 10 и устанавливают сбивной клапан 17. При спуске устройства в скважину на колонне труб 1 скважинная жидкость проходит через боковой канал 14 и клапан 10, приподнимая его над седлом 11 и заполняя колонну труб 1 через отверстия 16 шайбы 15. При этом воздух из устройства выходит по дополнительному каналу 13, замещаясь скважинной жидкостью, уменьшая плавучесть всего устройства и колонны труб 1 и исключая переливы большого количества скважинной жидкости на устье скважины. По достижении интервала перфорации в скважине спуск останавливают, клапан 10 садится в свое седло 11, подготавливая тем самым устройство к работе. Для вскрытия в режиме депрессии могут уменьшать уровень жидкости в скважине компрессором (не показан), выдавливая жидкость из внутрискважинного пространства через боковой канал 14 и клапан 10 в колонну труб 1. Клапан 10 при этом исключает обратный переток жидкости из колонны труб 1 в скважину.

Процесс перфорации ствола скважины начинают закачкой в колонну труб 1 с устья скважины жидкости насосом (не показан). Жидкость через дополнительный канал 13 и отверстие 18 (фиг. 1 и 2) поступает в верхнюю полость гидроцилиндра 3, перемещая поршень 5 вниз вместе с прикрепленным к нему клиновым толкателем 7 (фиг. 2). При этом пружина 4 (фиг. 1) сжимается, клиновой толкатель 7 (фиг. 2) раздвигает резцедержатели 8, удерживаемые от осевого перемещения концом хвостовика 6, а резцы 9 внедряются и прорезают в радиальном направлении перфорационные отверстия в обсадной колонне.

После окончания перфорации стенок скважины закачку жидкости прекращают и сбрасывают давление на устье до атмосферного. Колонну труб 1 (фиг. 1) приподнимают, при этом гидроцилиндр 3 с хвостовиком 6 (фиг. 2) остаются на месте, удерживаемые внедренными в перфорируемую обсадную колонну резцами 9, а трубчатый корпус 2 (фиг. 1), сжимая пружину 4, вытягивает вверх поршни 5 с клиновым толкателем 7 (фиг. 2). Скважинная жидкость через отверстие 19 поступает в нижнюю полость гидроцилиндра 3, а жидкость из верхней полости гидроцилиндра 3 через отверстие 18 поступает в колонну труб 1 (фиг. 1), при этом резцы 9 (фиг. 2) извлекаются из перфорируемой обсадной колонны клиновым толкателем 7 (благодаря соединению типа «ласточкин хвост», Т-образному соединению или т.п. его с резцедержателями 8). После освобождения резцов 9 от взаимодействия с обсадной колонной пружина 4 (фиг. 1) возвращает устройство в первоначальное состояние. При необходимости, сместив устройство в новый интервал перфорации, процесс перфорации повторяют.

Для проведения химической обработки вскрытых интервалов и извлечения устройства из скважины с устья в колонну труб 1 кидают груз (шар, ломик или т.п.), который разрушает сбивной клапан 17, обеспечивая сообщение внутрискважинного пространства с колонной труб 1. При этом через разрушенный сбивной клапан 17 можно закачивать необходимые реагенты или вести прямую промывку скважины, а при подъеме устройства жидкость из колонны труб 1 вытекает во внутрискважинное пространство, исключая ее излив на устье.

При выходе из строя клапана 10 можно осуществить простую замену клапанного корпуса 12 с каналом 13 и клапаном 10. А вышедший из строя клапан 10 просто ремонтируется простой заменой клапана 10 и/или притиркой его к седлу 11, так как клапанный корпус 12 имеет компактные размеры, дешев, удобен и прост в изготовлении и ремонте.

Предлагаемая конструкция устройства для создания перфорационных каналов в обсадной колонне скважины проста и надежна, при этом позволяет быстро и дешево менять, изготовлять и ремонтировать заливной клапан.

Claims (1)

1. Устройство для перфорации ствола скважины, спускаемое на колонне труб, включающее трубчатый корпус с соединенным с ним с возможностью возвратно-поступательного перемещения гидроцилиндром с подпружиненным вверх поршнем и хвостовиком на конце, соединенный с поршнем клиновой толкатель, резцедержатель с перфорационными резцами, взаимодействующий с клиновым толкателем с возможностью радиального перемещения относительно хвостовика, и заливной клапан с седлом, причем трубчатый корпус выполнен с возможностью передачи перемещения вверх поршню при его крайнем нижнем положении относительно гидроцилиндра, отличающееся тем, что седло клапана расположено в клапанном корпусе, соединенном снизу с трубчатым корпусом и снабженном дополнительным каналом, сообщающим колонну труб с трубчатым корпусом, при этом седло клапана сообщено снизу с внутрискважинным пространством, а сверху - с дополнительным каналом, причем дополнительный канал и седло клапана сверху закрыты шайбой с отверстиями, выше клапанного корпуса установлен сбивной клапан, разрушаемый сбрасываемым с устья грузом для сообщения внутрискважинного пространства с колонной труб.

Images