RU2414588C1 - Procedure for perforation of section of pipe in well and device for its implementation - Google Patents
Procedure for perforation of section of pipe in well and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2414588C1 RU2414588C1 RU2009133285/03A RU2009133285A RU2414588C1 RU 2414588 C1 RU2414588 C1 RU 2414588C1 RU 2009133285/03 A RU2009133285/03 A RU 2009133285/03A RU 2009133285 A RU2009133285 A RU 2009133285A RU 2414588 C1 RU2414588 C1 RU 2414588C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrolyte
- pipe
- electrochemical
- current
- cathode
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к щадящей перфорации обсадных колонн в процессе строительства, эксплуатации и капитального ремонта скважин. Наибольшее применение может найти при ремонтном цементировании обсадных колонн и вскрытии продуктивных пластов. Возможно использование для резки труб в скважинах и создания в них технологических окон.The invention relates to the oil and gas industry, in particular to gentle casing perforation during the construction, operation and overhaul of wells. The greatest application can be found in the repair cementing of casing strings and opening of productive formations. It can be used for cutting pipes in wells and creating technological windows in them.
Известны способы перфорации участка трубы в скважине и устройства для их осуществления (А.Д.Амиров, С.Т.Овнатанов, А.С.Яшин. «Капитальный ремонт нефтяных и газовых скважин», М., «Недра», 1975 г., с.40-45). Использование данных способов и устройств имеет ряд недостатков, основными из которых являются:Known methods of perforating a pipe section in a well and devices for their implementation (A.D. Amirov, S.T.Ovnatanov, A.S. Yashin. "Overhaul of oil and gas wells", M., "Nedra", 1975 , pp. 40-45). The use of these methods and devices has several disadvantages, the main of which are:
- разрушение цементного кольца за обсадными колоннами в интервале перфорации и за его пределами с потерей его герметичности, приводящей к заколонным и межпластовым (МПП) перетокам пластовых флюидов;- destruction of the cement ring behind the casing strings in the perforation interval and beyond with the loss of its tightness, leading to annular and interstratal (MPP) overflows of formation fluids;
- отсутствие возможности контроля и управления процессом перфорации при двух- и более колонной конструкции скважин.- the lack of monitoring and control of the perforation process with two or more column wells.
Так, например, при гидропескоструйной перфорации в считанные минуты (от 5 до 10) вместо требуемой одной можно вскрыть две, три и более колонн, что сужает область их применения.So, for example, when sandblasting perforation in a matter of minutes (from 5 to 10) instead of the required one, you can open two, three or more columns, which narrows the scope of their application.
Известен способ разрушения участка металлической трубы в скважине (варианты) по заявке №2008103391 путем создания электрохимической ячейки, анодом которой является металлическая труба, при этом к участку разрушаемой трубы подают электролит с кислотностью pH от 1,5 до 6,0, преимущественно водный раствор хлоридных солей щелочных и/или щелочно-земельных металлов с их растворимостью, составляющей 20-80% от предельной растворимости при термобарических забойных условиях, включающий по крайней мере одну добавку - комплексообразователь от 0,01 до 0,70% масс., преимущественно щавелевую или сульфаминовую кислоту, а на электроды подают постоянный или постоянный импульсный ток напряжением 1,0-4,0 B частотой 3÷150 кГц, с периодическим прерыванием подаваемого напряжения, проводят окислительно-восстановительные реакции на электродах электрохимической ячейки до полного разрушения участка трубы, при этом осуществляют прерывание тока на время не менее 1 миллисекунды или меняют полярность напряжения при отношении длительности положительного к длительности отрицательного напряжений, равном от 1,1 до 1000, при длительности отрицательного не менее 1 миллисекунды или осуществляют прерывание тока и смену полярности напряжения в вышеуказанных интервалах.There is a method of destroying a section of a metal pipe in a well (options) according to the application No. 2008103391 by creating an electrochemical cell, the anode of which is a metal pipe, while an electrolyte with an acidity of pH from 1.5 to 6.0, mainly an aqueous solution of chloride salts of alkali and / or alkaline earth metals with their solubility of 20-80% of the maximum solubility at thermobaric bottomhole conditions, including at least one additive - complexing agent from 0.01 to 0.70% of the mass. , mainly oxalic or sulfamic acid, and a constant or constant pulse current of 1.0-4.0 V with a frequency of 3 ÷ 150 kHz is applied to the electrodes, with a periodic interruption of the applied voltage, redox reactions are conducted on the electrodes of the electrochemical cell until the site is completely destroyed pipes, while interrupting the current for a period of at least 1 millisecond or changing the polarity of the voltage when the ratio of the duration of the positive to the duration of the negative voltage is from 1.1 to 1000, with a negative duration of at least 1 millisecond, or interrupt the current and change the voltage polarity in the above intervals.
Данный способ имеет следующие недостатки:This method has the following disadvantages:
- величина подаваемого напряжения тока на электроды электрохимической ячейки в 1,0÷4,0 B не обеспечивает эффективности процесса растворения металла при межэлектродном расстоянии более 1,0-2,0 мм, так как высокое удельное сопротивление используемых электролитов не позволяет создать требуемый ток, необходимый для эффективного процесса электрохимической перфорации трубы в скважине;- the magnitude of the supplied voltage to the electrodes of the electrochemical cell of 1.0 ÷ 4.0 V does not provide the efficiency of the metal dissolution process with an interelectrode distance of more than 1.0-2.0 mm, since the high resistivity of the used electrolytes does not allow to create the required current, necessary for an effective process of electrochemical perforation of a pipe in a well;
- диапазон используемых частот 3÷150 кГц затрудняет изготовление малогабаритных скважинных преобразователей мощностью 6-10 кВт с соответствующими силовыми трансформаторами, что не позволяет вести эффективно процесс перфорации, а также сужает область его использования.- the range of frequencies used 3 ÷ 150 kHz makes it difficult to manufacture small-sized downhole transducers with a power of 6-10 kW with the corresponding power transformers, which does not allow for the efficient perforation process, and also narrows the scope of its use.
Наиболее близким по способу к заявленному является способ разрушения участка трубы в скважине и устройство для его осуществления по патенту RU №2227201.Closest to the claimed method is a method of destroying a pipe section in a well and a device for its implementation according to patent RU No. 2227201.
Способ разрушения участка трубы в скважине включает подачу на стенку разрушаемой трубы электролита и по кабелю к устройству электрического тока для создания процесса электрохимического анодного растворения участка трубы, подачу электролита осуществляют его постоянной прокачкой с поверхности по колонне насосно-компрессорных труб через кольцевое пространство между корпусом и трубчатым кожухом и далее в электрохимическую ячейку - активную зону, при этом параметры процесса поддерживают в следующих пределах: температуру электролита от 0 до +200°C, давление электролита от 0,1 до 40 МПа, при этом используют импульсный электрический ток при напряжении от 0,1 до 1000 B, а прокачку электролита прекращают при фиксировании прекращения протекания электрического тока, которое прекращается автоматически после полного разрушения участка трубы.The method of destroying a pipe section in a well includes feeding an electrolyte to a wall of a pipe to be destroyed and an electric current through a cable to create an electrochemical anodic dissolution of the pipe section, and the electrolyte is continuously pumped from the surface through a tubing string through the annular space between the body and the tubular casing and further into the electrochemical cell - the active zone, while the process parameters are maintained in the following ranges: the temperature of the electrolyte from 0 to + 200 ° C, the electrolyte pressure is from 0.1 to 40 MPa, using a pulsed electric current at a voltage of 0.1 to 1000 V, and the electrolyte pumping is stopped when the termination of the flow of electric current is detected, which stops automatically after complete destruction pipe section.
Данный способ имеет относительно узкую область применения и недостаточные эффективность и безопасность использования, обусловленные следующими недостатками:This method has a relatively narrow scope and insufficient efficiency and safety of use, due to the following disadvantages:
- не предусмотрено использование способа для электрохимической перфорации участка трубы в скважине, так как плотность тока в 40 А/дм2 не обеспечивает эффективность этого процесса;- it is not intended to use the method for electrochemical perforation of a pipe section in a well, since a current density of 40 A / dm 2 does not ensure the effectiveness of this process;
- температурный интервал электролита от 0 до +200°C, так как нижний предел не позволяет использовать способ в скважинах, вскрывших многолетнемерзлые породы (ММП), где для предотвращения подтаивания околоствольной зоны скважины в интервале работ температуру необходимо поддерживать в пределах - 5÷-10°C, а при повышении температуры более 100°С электролит в поверхностных условиях переходит в паровое состояние, что усложняет и удорожает его очистку от мехпримесей и дегазацию от продукта электрохимического процесса - водорода. В скважинных условиях высокая температура электролита до 200°C приводит к резкому увеличению сопротивления металлических проводников тока, перегреву и выходу из строя электрической части устройства из-за отсутствия охлаждающего теплосъема;- the temperature range of the electrolyte is from 0 to + 200 ° C, since the lower limit does not allow the method to be used in wells that have discovered permafrost, where to prevent thawing of the borehole zone in the work interval, the temperature must be maintained within - 5 ÷ -10 ° C, and when the temperature rises above 100 ° C, the electrolyte undergoes a vapor state under surface conditions, which complicates and increases the cost of cleaning it from mechanical impurities and degassing from the product of the electrochemical process - hydrogen. In borehole conditions, a high electrolyte temperature of up to 200 ° C leads to a sharp increase in the resistance of metal current conductors, overheating and failure of the electrical part of the device due to the lack of cooling heat removal;
- не предусмотрен контроль и управление электрохимическим процессом, что делает его небезопасным и может привести к аварийным ситуациям, в том числе выходу электрической части устройства из строя и растворению ее анодных составных узлов;- there is no monitoring and control of the electrochemical process, which makes it unsafe and can lead to emergency situations, including the failure of the electrical part of the device and the dissolution of its anode components;
- не предусмотрена фиксация окончания процесса, так как известно, что при растворении заданного участка (отверстия) на аноде протекание тока не прекращается, а только снижается за счет вовлечения в процесс участков трубы, более удаленных, чем заданный, напротив рабочей поверхности катода, растворение которых нежелательно.- no fixation of the end of the process is provided, since it is known that when a given section (hole) is dissolved on the anode, the current flow does not stop, but only decreases due to the involvement of pipe sections that are more distant than the specified one, opposite the cathode working surface, the dissolution of which undesirable.
Известны устройства механической перфорации обсадных колонн, например патенты RU №2069740, RU №2070279, RU №2105137 и другие, использование которых имеет следующие недостатки:Known devices for mechanical perforation of casing strings, for example, patents RU No. 2069740, RU No. 2070279, RU No. 2105137 and others, the use of which has the following disadvantages:
- разрушение цементного кольца за перфорируемой колонной;- destruction of the cement ring behind the perforated column;
- узкая область применения, в том числе из-за невозможности применения в скважинах с высокопрочными трубами (например, группы прочности HS-90÷95, N-80, NT-90SS и др.) и при толщине стенки более 10-12 мм;- narrow scope, including due to the inability to use in wells with high-strength pipes (for example, strength groups HS-90 ÷ 95, N-80, NT-90SS, etc.) and with a wall thickness of more than 10-12 mm;
- недостаточные надежность и безопасность, обусловленные поломками устройств и заклинкой резцов и клиньев в теле обсадных труб, приводящими к аварийной ситуации.- insufficient reliability and safety due to device breakdowns and stuck cutters and wedges in the casing body, leading to an emergency.
Известно устройство для разрушения участка трубы в скважине по патенту RU №2227201, включающее компоновку в виде трубчатого кожуха с размещенным внутри него корпусом и отверстием для выхода электролита, уплотнительные манжеты, анод и кольцевой катод, которое снабжено шиной и центраторами, трубчатый кожух имеет соединительную муфту для крепления к колонне насосно-компрессорных труб, корпус выполнен герметичным, не менее чем двухсекционным и размещен на центровочных втулках, внутри корпуса расположены преобразователь тока и трансформатор, при этом корпус снабжен герметичным вводом кабеля питания, герметичными выводами на кольцевой катод, который расположен на кожухе и изолирован от него, и на анод, причем длина катода определена длиной разрушаемого участка трубы, вывод на анод проходит через шину на центраторы, выполняющие одновременно функцию контактов с трубой, секции корпуса снабжены уплотнителями, например, лабиринтного типа, уплотнительные манжеты устройства выполнены в виде чашеобразных эластичных манжет, расположенных чашками вверх выше и ниже разрушаемого участка трубы для образования с кольцевым катодом и внутренней стенкой трубы электрохимической ячейки - активной зоны, сообщенной через отверстие для выхода электролита с кольцевым пространством между корпусом и кожухом для организации прокачки электролита, подаваемого с поверхности через колонну насосно-компрессорных труб, на которых закреплен кабель.A device for destroying a pipe section in a well according to the patent RU No. 2227201, comprising a tubular casing with a housing and an electrolyte outlet located inside it, sealing cuffs, anode and an annular cathode, which is equipped with a bus and centralizers, the tubular casing has a connecting sleeve for mounting tubing to the string, the housing is sealed, at least two-piece and placed on centering sleeves, inside the housing are a current transformer and a transformer, In this case, the casing is equipped with a sealed input of the power cable, sealed leads to the annular cathode, which is located on the casing and isolated from it, and to the anode, the cathode length being determined by the length of the pipe section being destroyed, the output to the anode passes through the bus to centralizers, which simultaneously perform the function of contacts with a pipe, sections of the body are equipped with seals, for example, of the labyrinth type, the sealing cuffs of the device are made in the form of cup-shaped elastic cuffs, located cups up above and below the destructible portion and pipe to form an annular cathode and the inner wall of the pipe electrochemical cell - core communicated through hole for electrolyte outlet with the annular space between the housing and the casing for the electrolyte pumping organization supplied from surface through the string of tubing on which is fixed the cable.
Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:
- использование пружинного центратора в качестве токопередающего контакта с обсадной трубой;- the use of a spring centralizer as a current-transmitting contact with the casing;
Пружины центратора из-за малого прижимного усилия не обеспечивают надежного жесткого контакта с поверхностью обсадной трубы, особенно при наличии неровностей на поверхности и пленки из продуктов коррозии. Поэтому, даже при относительно небольших величинах плотности тока (50-100 А/дм2), пружины будут привариваться к внутренней поверхности трубы, что создает аварийную ситуацию при извлечении устройства на поверхность. Из чего следует невозможность передачи тока величиной 100 А/дм2 и более.Due to the small clamping force, the centralizer springs do not provide reliable hard contact with the casing surface, especially in the presence of irregularities on the surface and the film of corrosion products. Therefore, even with relatively small values of current density (50-100 A / dm 2 ), the springs will be welded to the inner surface of the pipe, which creates an emergency situation when removing the device to the surface. What implies the impossibility of transmitting a current of 100 A / dm 2 or more.
- наличие чашеобразных манжет, расположенных выше и ниже устройства чашками вверх;- the presence of cup-shaped cuffs located above and below the device with the cups up;
Верхняя манжета неоправданно увеличивает гидравлическое сопротивление при прокачке электролита, снижает расход и скорость восходящего потока электролита, что может привести к осаждению механических примесей и гидроокислов железа в рабочей зоне между катодом устройства и (анодом) обсадной трубой, резко снижающих эффективность электрохимического процесса анодного растворения металла. Нижняя манжета способствует накоплению осадка из механических примесей электролита и продуктов электрохимического процесса, например гидроокиси железа, что может привести к образованию пробок и осложнению в виде прихвата устройства в скважине. Помимо этого, низкая скорость прокачки электролита (до 0,05 л/с) не обеспечивает турбулентность потока и приводит к образованию застойных зон в рабочем сечении, что также снижает эффективность работы устройства.The upper cuff unnecessarily increases the hydraulic resistance during the pumping of the electrolyte, reduces the flow rate and the upward flow rate of the electrolyte, which can lead to the deposition of mechanical impurities and iron hydroxides in the working area between the cathode of the device and (the anode) of the casing, which sharply reduces the efficiency of the electrochemical process of anodic dissolution of the metal. The lower cuff contributes to the accumulation of sediment from mechanical impurities of the electrolyte and products of the electrochemical process, for example, iron hydroxide, which can lead to the formation of plugs and complication in the form of sticking of the device in the well. In addition, the low rate of pumping of the electrolyte (up to 0.05 l / s) does not provide flow turbulence and leads to the formation of stagnant zones in the working section, which also reduces the efficiency of the device.
- отсутствие в конструкции фиксирующего узла и температурного компенсатора.- the absence in the design of the fixing unit and the temperature compensator.
Температурное и гидравлическое изменение (удлинение, сокращение) длины напорной колонны (от нескольких сантиметров до 1 м и более) в процессе прокачки электролита не позволит работать в заданном интервале из-за вертикальных перемещений (вверх, вниз) устройства, что резко снизит эффективность анодного растворения металла, увеличит продолжительность процесса и может привести к поломке устройства при сварке токопроводящих пружин центратора к обсадной трубе.The temperature and hydraulic change (elongation, reduction) of the length of the pressure column (from a few centimeters to 1 m or more) during the pumping of the electrolyte will not allow it to work in the specified interval due to vertical movements (up, down) of the device, which will drastically reduce the efficiency of anode dissolution metal, will increase the duration of the process and may lead to breakdown of the device when welding conductive springs of the centralizer to the casing.
- недостаточный теплосъем с элементов электрического преобразователя (транзисторов, диодов, микросхем, трансформатора), так как теплообмен идет только по наружной образующей устройства и при малых расходах электролита и воздушном наполнении внутреннего объема, может привести к перегреву и выходу преобразователя из строя;- insufficient heat removal from the elements of the electric converter (transistors, diodes, microcircuits, transformer), since the heat is exchanged only along the external generatrix of the device and at low electrolyte consumption and air filling of the internal volume, it can lead to overheating and failure of the converter;
- ненадежность конструкции и узкая область применения устройства.- unreliability of the design and the narrow scope of the device.
Это обусловлено выносным кольцевым катодом, который при спуске в скважину устройства может смяться и замкнуть на корпус. При увеличении толщины стенки катода нельзя использовать устройство в трубах внутренним диаметром менее 160 мм.This is due to the remote ring cathode, which when descending into the well of the device can be crushed and closed to the housing. With an increase in the cathode wall thickness, the device cannot be used in pipes with an inner diameter of less than 160 mm.
Вышеуказанные недостатки резко снижают работоспособность устройства (надежность), эффективность электрохимического процесса и область применения.The above disadvantages dramatically reduce the operability of the device (reliability), the efficiency of the electrochemical process and the scope.
Наиболее близким по устройству к предлагаемому является устройство электрохимического разрушения участка трубы в скважине по патенту на полезную модель RU №77633, содержащее узел крепления устройства к колонне напорных труб, цилиндрический корпус электрического узла с верхней и нижней крышками с герметичным кабельным вводом, отверстием для выхода электролита и размещенными в нем трансформатором и блоком преобразователя тока, анод и катод, причем длина катода соответствует длине разрушаемого участка трубы, содержащее также верхний и нижний центраторы, компенсатор длины колонны напорных труб, клиновый контактный узел, включающий выдвижные контактные клинья и гидравлический поршень-толкатель электрического узла, при этом контактный узел одновременно является верхним центратором и фиксатором устройства в рабочем положении, а цилиндрический корпус электрического узла одновременно является катодом, верхняя и нижняя крышки которого соединены с корпусом-катодом вставками из диэлектрического материала, внутри корпуса электрического узла расположена труба для прокачки электролита и герметизирующая перегородка, нижняя крышка корпуса выполнена по меньшей мере с двумя отверстиями для выхода электролита и завихрителями потока электролита, а при помощи резьбового соединения к ней жестко крепится нижний центратор под соответствующий диаметр обсадной трубы.Closest to the device to the proposed device is the electrochemical destruction of the pipe section in the well according to the patent for utility model RU No. 77633, comprising a unit for attaching the device to the column of pressure pipes, a cylindrical body of the electrical unit with upper and lower covers with a sealed cable entry, an opening for the exit of the electrolyte and placed therein a transformer and a current transducer block, an anode and a cathode, the cathode length corresponding to the length of the pipe section being destroyed, also containing upper and lower centralizers, a compensator for the length of the column of pressure pipes, a wedge contact assembly, including sliding contact wedges and a hydraulic piston-pusher of the electrical assembly, while the contact assembly is both the top centralizer and the fixture of the device in the working position, and the cylindrical body of the electrical assembly is also the cathode, the upper and the lower cover of which is connected to the cathode case by inserts of dielectric material, a pipe for pumping electrolyte and a sealing wall, the lower housing cover is made with at least two openings for the exit of the electrolyte and swirl flow of the electrolyte, and using a threaded connection to it is rigidly attached to the lower centralizer under the corresponding diameter of the casing.
Данное устройство имеет относительно узкую область применения, недостаточные эффективность, надежность и безопасность использования, обусловленные следующими недостатками:This device has a relatively narrow scope, insufficient efficiency, reliability and safety of use, due to the following disadvantages:
- устройство не предназначено для электрохимической перфорации участка трубы в скважине, так как конструкция рассчитана для работы на большом токе до 10-15 кА/ч, но при малых величинах напряжения, не более 4 B;- the device is not intended for electrochemical perforation of a pipe section in a well, since the design is designed to operate at high current up to 10-15 kA / h, but at low voltage values, not more than 4 V;
- отсутствие в конструкции диэлектрических переводников и диэлектрического защитного слоя, учитывая ионную проводимость электролитов, может привести к неконтролируемому увеличению зоны протекания электрохимического процесса и растворению анодной части конструкции уже при напряжении более 5-10 B;- the absence in the design of dielectric sub and a dielectric protective layer, taking into account the ionic conductivity of electrolytes, can lead to an uncontrolled increase in the zone of the electrochemical process and dissolution of the anode part of the structure even at a voltage of more than 5-10 V;
- отсутствие датчиков регистрации технологического процесса, помимо прочего, может привести к перегреву силового электрического узла и выходу его из строя;- the lack of sensors for recording the technological process, among other things, can lead to overheating of the power electrical unit and its failure;
- отсутствие подпружиненного клапана в нижней части устройства затрудняет промывку скважины, переход с технологической жидкости на электролит и наоборот, а также при необходимости быстрого глушения скважины.- the absence of a spring-loaded valve in the lower part of the device makes it difficult to flush the well, the transition from the process fluid to the electrolyte and vice versa, and also, if necessary, quick shutdown of the well.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение проведения щадящей электрохимической перфорации участка трубы в скважине.The technical result of the invention is the provision of gentle electrochemical perforation of the pipe section in the well.
Данный технический результат достигается решением технической задачи, направленной на расширение области применения электрохимического процесса и устройств для его реализации с одновременным повышением эффективности и безопасности эксплуатации.This technical result is achieved by solving a technical problem aimed at expanding the field of application of the electrochemical process and devices for its implementation while improving the efficiency and safety of operation.
Техническая задача решается способом перфорации участка трубы в скважине и устройством для его осуществления за счет того, что в способе перфорации участка трубы в скважине, включающем подачу на стенку перфорируемой трубы электролита, преимущественно водного раствора хлоридных солей щелочных и/или щелочно-земельных металлов, и по кабелю к устройству электрического тока для питания электрохимической ячейки, анодом которой является металлическая труба, и процесса электрохимического анодного перфорирования участка трубы, к устройству по кабелю подают постоянный ток в диапазоне от 5 A до 50 A или переменный ток с эффективным значением в диапазоне от 5 А до 50 A, а на электроды электрохимической ячейки подают постоянное напряжение от 5 В до 50 В или импульсное однополярное напряжение с постоянной составляющей от 5 В до 50 В и частотой следования импульсов от 60 кГц до 1000 кГц, при этом температуру электролита поддерживают от -10°C до +80°C, концентрацию солей в электролите поддерживают в пределах, достаточных для незамерзания его при температуре -10°C, скорость подачи электролита на стенку участка перфорируемой трубы поддерживают в пределах 50-170 м/с, подачу электрического тока прекращают по сигналу контрольного датчика устройства, фиксирующего окончание процесса, процесс электрохимической перфорации контролируется и управляется посредством наземного пункта управления, для осуществления способа перфорации участка трубы в скважине, устройство, содержащее узел крепления устройства к колонне напорных труб, компенсатор длины колонны напорных труб, клиновый контактный узел, включающий выдвижные контактные клинья и гидравлический поршень-толкатель электрического узла, при этом контактный узел одновременно является верхним центратором и фиксатором устройства в рабочем положении, электрический узел с герметичным кабельным вводом и размещенными в нем трансформатором и блоком преобразователя тока, анод, катод и нижний центратор, дополнительно содержит диэлектрические вставки, разделяющие элементы конструкции устройства друг от друга, подпружиненный обратный клапан, датчики регистрации технологического процесса, датчик контроля создания отверстий в трубе, расположенный на верхнем съемном, имеющем канал для истечения электролита катоде, который жестко крепится к катодному корпусу, покрытому снаружи диэлектрическим слоем, при этом устройство выполнено по меньшей мере с двумя съемными катодами.The technical problem is solved by the method of perforating a pipe section in a well and a device for its implementation due to the fact that in the method of perforating a pipe section in a well, comprising supplying an electrolyte, mainly an aqueous solution of chloride salts of alkali and / or alkaline earth metals to the wall of the perforated pipe, and by cable to an electric current device to power the electrochemical cell, the anode of which is a metal pipe, and the process of electrochemical anodic perforation of the pipe section, to the device the cable is supplied with direct current in the range from 5 A to 50 A or alternating current with an effective value in the range from 5 A to 50 A, and a constant voltage from 5 V to 50 V or a pulsed unipolar voltage with a constant component from 5 V to 50 V and pulse repetition rate from 60 kHz to 1000 kHz, while the electrolyte temperature is maintained from -10 ° C to + 80 ° C, the salt concentration in the electrolyte is maintained within a range sufficient to freeze it at a temperature of -10 ° C , the rate of supply of electrolyte to the wall the section of the perforated pipe is maintained within 50-170 m / s, the supply of electric current is stopped by the signal of the control sensor of the device fixing the end of the process, the process of electrochemical perforation is monitored and controlled by a ground control station, for implementing the method of perforation of the pipe section in the well, a device containing the unit for attaching the device to the column of pressure pipes, a compensator for the length of the column of pressure pipes, a wedge contact node, including sliding contact wedges and hydraulic an electric piston-pusher of the electrical unit, wherein the contact unit is simultaneously the top centralizer and the fixture of the device in the operating position, the electrical unit with a sealed cable entry and the transformer and the current converter unit located therein, the anode, the cathode and the lower centralizer, further comprises dielectric inserts, separating structural elements of the device from each other, a spring-loaded check valve, process registration sensors, a sensor for monitoring the creation of holes in the pipe be located on the upper removable cathode having a channel for the discharge of electrolyte, which is rigidly attached to the cathode casing, which is coated externally with a dielectric layer, and the device is made with at least two removable cathodes.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
В скважину, обсаженную металлической трубой, спускают устройство и электрический кабель. Для организации процесса электрохимического перфорирования участка трубы на ее стенку через каналы съемных катодов устройства подают электролит, в качестве которого преимущественно используются водные растворы хлоридных солей и/или щелочно-земельных металлов (например, NaCl, KCl, CaCl и др.), а по кабелю к преобразователю устройства подают электрический ток для питания электрохимической ячейки, анодом которой является металлическая труба, и процесса электрохимического перфорирования участка трубы. При этом по кабелю подают постоянный ток в диапазоне от 5 A до 50 A или переменный с эффективным значением в диапазоне от 5 A до 50 A промышленного напряжения 220-380 B. В преобразователе электрического узла устройства подаваемые напряжения, токи и частота следования импульсов подаваемого тока преобразуются в требуемые для эффективного функционирования электрохимического процесса частоты, величины напряжения и силу тока, являющуюся основным фактором электрохимического процесса. Из электрического узла на электроды электрохимической ячейки подают постоянное напряжение от 5 B до 50 B или импульсное однополярное напряжение с постоянной составляющей от 5 B до 50 B и частотой следования импульсов от 60 кГц до 1000 кГц. Для скважин различной глубины и расположенных в различных геологических условиях температуру электролита поддерживают в пределах от -10°C до 80°C, при этом концентрация солей в электролите должна быть достаточной для незамерзания его при температуре -10°C.A device and an electric cable are lowered into a well cased with a metal pipe. To organize the process of electrochemical perforation of a pipe section, an electrolyte is fed to its wall through the channels of the removable cathodes of the device, which are mainly used aqueous solutions of chloride salts and / or alkaline-earth metals (for example, NaCl, KCl, CaCl, etc.), and by cable an electric current is supplied to the device converter to power the electrochemical cell, the anode of which is a metal pipe, and the process of electrochemical perforation of the pipe section. In this case, a direct current in the range from 5 A to 50 A or an alternating current with an effective value in the range from 5 A to 50 A of an industrial voltage of 220-380 V is supplied through the cable. they are converted into the frequencies, voltage values and current strength required for the effective functioning of the electrochemical process, which are the main factor in the electrochemical process. A direct voltage from 5 V to 50 V or a pulsed unipolar voltage with a constant component from 5 V to 50 V and a pulse repetition rate from 60 kHz to 1000 kHz is supplied from the electrical unit to the electrodes of the electrochemical cell. For wells of different depths and located in different geological conditions, the electrolyte temperature is maintained in the range from -10 ° C to 80 ° C, while the concentration of salts in the electrolyte should be sufficient to freeze it at -10 ° C.
Для более эффективного протекания процесса электрохимической перфорации участка трубы и при необходимости создания каналов в цементном кольце (в заколонном пространстве) и горной породе скорость подачи электролита на стенку участка перфорируемой трубы через каналы съемных катодов поддерживают в пределах 50÷170 м/с.For a more efficient process of electrochemical perforation of the pipe section and, if necessary, the creation of channels in the cement ring (in the annular space) and rock, the rate of supply of electrolyte to the wall of the section of the perforated pipe through the channels of removable cathodes is maintained within 50 ÷ 170 m / s.
Окончание процесса электрохимической перфорации трубы определяют по сигналу контрольного датчика устройства, после чего прекращают подачу электрического тока и при необходимости размывают каналы в цементном кольце и горной породе, о создании которых судят по наличию шлама цемента и горной породы в поступающем из скважины электролите.The end of the process of electrochemical perforation of the pipe is determined by the signal of the control sensor of the device, after which the supply of electric current is stopped and, if necessary, the channels in the cement ring and rock are washed out, the creation of which is judged by the presence of cement and rock sludge in the electrolyte coming from the well.
Весь процесс электрохимической перфорации контролируется и управляется посредством наземного пункта управления.The entire process of electrochemical perforation is monitored and controlled by a ground control point.
Ведение электрохимического процесса, в отличие от прототипа, контролируется и управляется посредством наземного пункта управления. При этом ведется непрерывная запись основных параметров электрохимического процесса на электронный носитель с выводом показаний на дисплей пульта. Регистрируется: расход электролита и его электропроводность, температура и давление прямого и обратного потока, вольт-амперная характеристика (напряжение, ток) и частота тока источника питания, подаваемая по кабелю к устройству и на электроды электрохимической ячейки (труба-съемные катоды), температура и давление в электрическом узле устройства и пр. др. Для этого в устройстве, помимо контрольного датчика, фиксирующего окончание процесса формирования отверстий, предусмотрены датчики регистрации параметров технологического процесса. Для ведения электрохимического процесса и его контроля используется многожильный кабель, в котором как минимум две жилы силовые и две для передачи информации. Возможность управления и контроля также расширяет область использования предлагаемого способа, повышает его эффективность и безопасность использования.The conduct of the electrochemical process, unlike the prototype, is monitored and controlled by a ground control point. At the same time, the main parameters of the electrochemical process are continuously recorded on an electronic medium with the readings displayed on the remote control display. The following are recorded: electrolyte consumption and its conductivity, temperature and pressure of the forward and reverse flow, current-voltage characteristic (voltage, current) and frequency of the power supply current supplied through the cable to the device and to the electrodes of the electrochemical cell (tube-removable cathodes), temperature and pressure in the electrical unit of the device, etc., etc. For this, in addition to a control sensor that detects the end of the hole formation process, the device provides sensors for recording process parameters. To conduct the electrochemical process and its control, a multicore cable is used, in which at least two power conductors and two for transmitting information. The ability to control and control also expands the scope of the proposed method, increases its efficiency and safety of use.
Величины подачи по кабелю к устройству постоянного тока в диапазоне от 5 A до 50 A или переменного с эффективным значением в диапазоне от 5 A до 50 A обусловлены тем, что при значениях тока меньше 5 A, при доставке к устройству энергии в 5-10 кВт, для эффективного ведения электрохимической перфорации участка трубы в скважине, потребуется напряжение более 1000-2000 B, что технически усложняет, удорожает процесс и делает небезопасным в использовании. Подача тока свыше 50 A, особенно на большие глубины, приводит к неоправданному увеличению потерь энергии, падению напряжения и нагреву кабеля, что также снижает эффективность способа. Так, при подаче постоянного тока в 100 A через медный проводник сечением 16 мм2 на глубину 4000 метров потери напряжения, с учетом роста температуры в скважине, составят около 505 B, а при передаче переменного тока частотой 50 Гц - 543 B. В этом случае потери при передаче энергии на устройство в 5-10 кВт составят более 80-90%.The values of the cable feed to the DC device in the range from 5 A to 50 A or variable with an effective value in the range from 5 A to 50 A are due to the fact that when the current values are less than 5 A, when energy is delivered to the device of 5-10 kW , to effectively conduct electrochemical perforation of the pipe section in the well, a voltage of more than 1000-2000 V is required, which technically complicates, increases the cost of the process and makes it unsafe to use. The supply of current in excess of 50 A, especially to great depths, leads to an unjustified increase in energy loss, voltage drop and heating of the cable, which also reduces the efficiency of the method. So, when applying a direct current of 100 A through a copper conductor with a cross section of 16 mm 2 to a depth of 4000 meters, the voltage loss, taking into account the temperature increase in the well, will be about 505 V, and when transmitting alternating current with a frequency of 50 Hz - 543 V. In this case losses during the transfer of energy to a device of 5-10 kW will amount to more than 80-90%.
Интервал подачи на электроды электрохимической ячейки постоянного напряжения от 5 B до 50 B или импульсного однополярного напряжения с постоянной составляющей от 5 B до 50 B выбран исходя из того, что при напряжении менее 5 B и ионной электропроводности используемых электролитов, имеющих большое удельное сопротивление, и межэлектродных расстояниях более 5-10 мм, получаемый ток не обеспечивает требуемую скорость перфорации, что резко увеличивает временные и финансовые затраты, снижая эффективность ведения работ. При подаче напряжения более 50 B возможны пробои электрического разряда в электролите с переходом электрохимического процесса в качественно новые виды - возможно, в сварочный или ионноплазменный, что также резко снижает эффективность работ.The interval of supply to the electrodes of the electrochemical cell of a constant voltage from 5 V to 50 V or a pulsed unipolar voltage with a constant component from 5 V to 50 V is selected based on the fact that when the voltage is less than 5 V and the ionic conductivity of the used electrolytes having high resistivity, and interelectrode distances of more than 5-10 mm, the resulting current does not provide the required perforation speed, which dramatically increases the time and financial costs, reducing the efficiency of work. If a voltage of more than 50 V is applied, breakdowns of the electric discharge in the electrolyte are possible with the transition of the electrochemical process to a completely new type - possibly welding or ion-plasma, which also sharply reduces the efficiency of the work.
Предлагаемая частота следования импульсов напряжения на электроды электрохимической ячейки от 60 кГц до 1000 кГц обусловлена тем, что при частотах менее 60 кГц увеличиваются габаритные размеры силового трансформатора, затрудняющие и делающие невозможным его размещение в объеме электрического блока устройства, и снижается эффективность электрохимического процесса. При повышении частоты преобразования более 1000 кГц увеличиваются потери в полупроводниковых схемах (транзисторах, диодах, элементах схемы управления), что приводит к перегреву электрических составляющих и соответственно к снижению эффективности работ.The proposed repetition rate of voltage pulses to the electrodes of the electrochemical cell from 60 kHz to 1000 kHz is due to the fact that at frequencies less than 60 kHz the overall dimensions of the power transformer increase, making it difficult and impossible to place it in the volume of the electrical unit of the device, and the efficiency of the electrochemical process is reduced. With an increase in the conversion frequency of more than 1000 kHz, losses in semiconductor circuits (transistors, diodes, control circuit elements) increase, which leads to overheating of the electrical components and, accordingly, to a decrease in the efficiency of work.
Предлагаемый температурный интервал электролита от -10°C до +80°C, в отличие от прототипа, позволяет использовать способ в зимнее время, в скважинах, вскрывших многолетнемерзлые породы (ММП), где температура пород около -5°C ÷ -10°C, и в горячих скважинах с температурой до 150°C и более, охлаждая электролитом электрическую составляющую устройства, токопроводящий кабель и в интервале работ обсадную колонну. При этом электролит с температурой до -10°C в процессе работ предотвращает подтаивание ММП в околоствольной зоне скважины. Снижение температуры менее -10°C повышает вязкость электролита и резко увеличивает его сопротивление, что снижает эффективность электрохимического процесса. Повышение температуры электролита более 80°C снижает эффективность охлаждения электрической составляющей, что способствует увеличению сопротивления проводников, может привести к перегреву и выходу ее из строя.The proposed temperature range of the electrolyte from -10 ° C to + 80 ° C, in contrast to the prototype, allows you to use the method in the winter, in wells that have discovered permafrost, where the temperature of the rocks is about -5 ° C ÷ -10 ° C , and in hot wells with temperatures up to 150 ° C and more, cooling the electric component of the device, the conductive cable and the casing in the interval of operation with electrolyte. In this case, an electrolyte with a temperature of up to -10 ° C during work prevents thawing of the permafrost in the borehole zone. Lowering the temperature below -10 ° C increases the viscosity of the electrolyte and sharply increases its resistance, which reduces the efficiency of the electrochemical process. An increase in the electrolyte temperature of more than 80 ° C reduces the cooling efficiency of the electrical component, which contributes to an increase in the resistance of conductors, and can lead to overheating and failure.
Концентрацию солей в электролите поддерживают в пределах, достаточных для незамерзания его при температуре -10°C, которую определяют по известным методикам и способам. Так, например, при использовании солей хлористого натрия, калия или кальция концентрация электролита должна составлять не менее 15%.The concentration of salts in the electrolyte is maintained within a range sufficient to freeze it at a temperature of -10 ° C, which is determined by known methods and methods. So, for example, when using salts of sodium chloride, potassium or calcium, the electrolyte concentration should be at least 15%.
По предлагаемому способу скорость подачи электролита на стенку участка перфорируемой трубы поддерживают в пределах 50-170 м/с. Использование скоростной подачи электролита позволяет полностью удалять из выемок создаваемых отверстий продукты электрохимического окисления (гидроокись железа и других составляющих металла) и мехпримесь, тормозящие процесс, образовывать, при необходимости, каналы в цементном кольце без нарушения целостности его остальной части как в интервале работ, так и за его пределами и размывать полости в горной породе, повышая качество вскрытия пласта-коллектора. При скорости электролита менее 50 м/с резко увеличивается продолжительность создания каналов в цементном кольце и горной породе, что снижает эффективность работ. Повышение скорости более 170 м/с связано с увеличением прокачиваемого объема и давления в системе, резким ростом гидравлических потерь и требует привлечения дополнительной насосной техники, что также снижает эффективность работ.According to the proposed method, the feed rate of the electrolyte on the wall of the section of the perforated pipe is maintained within the range of 50-170 m / s. The use of a high-speed electrolyte supply makes it possible to completely remove from the grooves of the created openings the products of electrochemical oxidation (iron hydroxide and other metal constituents) and mechanical impurities that inhibit the process, form channels, if necessary, in the cement ring without violating the integrity of the rest of it both in the work interval and beyond and to erode the cavities in the rock, increasing the quality of the opening of the reservoir. When the electrolyte velocity is less than 50 m / s, the duration of the creation of channels in the cement ring and rock increases sharply, which reduces the efficiency of the work. The increase in speed of more than 170 m / s is associated with an increase in the pumped volume and pressure in the system, a sharp increase in hydraulic losses and requires the use of additional pumping equipment, which also reduces the efficiency of the work.
Подачу электрического тока по предлагаемому способу, в отличие от прототипа, прекращают по сигналу контрольного датчика устройства, фиксирующего окончание процесса и расположенного в непосредственной близости к самому верхнему съемному катоду. Это обусловлено тем, что отверстие в трубе напротив самого верхнего съемного катода сформируется позже расположенных ниже из-за некоторого снижения электропроводности электролита вследствие его насыщения водородом, выделяющимся на катодах, расположенных ниже.The supply of electric current by the proposed method, in contrast to the prototype, is stopped by the signal of the control sensor of the device, fixing the end of the process and located in close proximity to the highest removable cathode. This is due to the fact that the hole in the tube opposite the uppermost removable cathode will form later located lower due to some decrease in the electrolyte conductivity due to its saturation with hydrogen released at the cathodes located below.
Возможность промышленного использования электрохимического процесса растворения металла при отрицательных температурах была проверена в декабре 2008 г. на промысловом испытательном стенде, смонтированном на территории Астраханского газоконденсатного месторождения, при апробации опытного образца модуля устройства анодного растворения металла (УАРМ).The possibility of industrial use of the electrochemical process of metal dissolution at negative temperatures was tested in December 2008 at a field test bench mounted on the territory of the Astrakhan gas condensate field when testing a prototype module for an anodic metal dissolution device (UARM).
Модулированный ток на устройство подавался кабелем через пульт управления, который находился в лабораторном автомобиле УАЗ и был запитан от трехфазной сети.The modulated current was supplied to the device by cable through the control panel, which was located in a UAZ laboratory car and was powered from a three-phase network.
В качестве электролита использовалась природная рапа близ расположенного озера Айдик, солевой состав которой в основном был представлен хлористым натрием с незначительным содержанием хлористых солей калия, кальция и магния с суммарной минерализацией 230 г/л. Температура рапы, которая хранилась в двух 50 м3 открытых емкостях, в процессе испытаний изменялась от -3°C (днем) до -8°C (утром, вечером) и в среднем составляла -6°C. Тем не менее, при такой отрицательной температуре, было успешно создано окно в высокопрочной (группы прочности NT-90SS) 7" трубе с полным разрушением тела трубы высотой в 25 см. При этом было растворено 12,7 кг металла при затрате 12730 А/ч и КПД по току, равном около 1,0.Natural brine near the nearby Aydik Lake was used as an electrolyte, the salt composition of which was mainly represented by sodium chloride with a low content of chloride salts of potassium, calcium and magnesium with a total salinity of 230 g / l. The temperature of the brine, which was stored in two 50 m 3 open containers, in the process of testing varied from -3 ° C (in the afternoon) to -8 ° C (in the morning, in the evening) and averaged -6 ° C. Nevertheless, at such a negative temperature, a window was successfully created in a high-strength (strength group NT-90SS) 7 "pipe with complete destruction of the
Помимо этого в лабораторных условиях была проведена серия опытов по электрохимической перфорации образцов труб различных групп прочности.In addition, a series of experiments on electrochemical perforation of pipe samples of various strength groups was carried out under laboratory conditions.
Результаты некоторых лабораторных опытов по электрохимической перфорации участка различных образцов труб приведены ниже.The results of some laboratory experiments on electrochemical perforation of a section of various pipe samples are given below.
Опыт 1. Перфорация образца трубы длиной 450 мм из нержавеющей стали внутренним диаметром 148 мм и толщиной стенки 3 мм. В качестве электролита использовался 22% раствор хлористого натрия, температура поддерживалась около -5°C. Использовалось 8 съемных катодов диаметром 20 мм с цилиндрическим 6 мм отверстием для подачи электролита. Начальное расстояние между катодом и стенкой трубы устанавливалось равным 3,0 мм. При напряжении 10 B ток составил 126,0 А. За 34 минуты в теле трубы сформировалось восемь цилиндрических отверстий диаметром 23,5-24,0 мм. Затрачено 72,4 Aч, растворено 71 г металла при КПД по току 0,98.
Опыт 2. Перфорация образца 5" обсадной трубы группы прочности Р-110, наружным диаметром 139,7 мм с толщиной стенки 8,0 мм. В качестве электролита использовалась природная рапа озера Айдик (Астраханская область), представленная в основном хлоридом натрия с небольшим содержанием хлоридных солей калия, кальция и магния с суммарной минерализацией 230 г/л. Температуру процесса поддерживали около 45°C. Использовались 8 мм катоды с 3,0 мм цилиндрическими отверстиями. При начальном расстоянии между электродами электрохимической ячейки 4,0 мм и напряжении 30,0 B начальный ток составил 106 A. За 73 минуты в трубе образовались цилиндрические отверстия входным диаметром 14-16 мм и выходным 9,5-10,0 мм, при этом затрачено 59,8 Aч и растворено 56,8 г металла с КПД по току 0,95.
Опыт 3. Перфорация участка высокопрочной металлической трубы наружным диаметром 177,8 мм, толщиной стенки 12,65 мм, группы прочности NT-95HSS. Использовалось 8 катодов диаметром 10 мм с цилиндрическими 4,0 мм отверстиями для подачи электролита. Электролит - 19% раствор морской соли, температуру которого поддерживали около +80°C. Начальное расстояние между электродами - 5 мм. При напряжении 45 B начальная величина тока составила 290 А. За 105 минут сформировались чашеобразные отверстия с входным диаметром 28-30 мм и выходным 11-12 мм, затрачено 149 Aч, растворено 142,5 г металла, при КПД по току 0,96.
Опыт 4. Условия опыта 3, но напряжение 4 B. Ток при этом составил 18,5 A, а за восемь часов эксперимента в теле трубы сформировались лишь выемки глубиной 1,5-2,0 мм. Опыт прекращен.
Опыт 5. Условия опыта 2, но напряжение подавали в 60-80 B, при этом наблюдались пробои электрического разряда между электродами с выбросом электролита и со скачками тока от 550 A до нуля. Опыт прекращен.
Предлагаемое устройство для осуществления способа поясняется чертежами фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг 4.The proposed device for implementing the method is illustrated by the drawings of figure 1, figure 2, figure 3, figure 4.
На фиг.1 представлено устройство в транспортном положении.Figure 1 shows the device in the transport position.
На фиг.2 - устройство в рабочем положении.Figure 2 - the device is in the working position.
На фиг.3 - разрез по А-А гидравлического клинового контактного узла.Figure 3 is a section along aa of the hydraulic wedge contact node.
На фиг.4 - съемный катод с датчиком контроля по Б.Figure 4 - removable cathode with a control sensor according to B.
Устройство состоит из переводника 1 для крепления его к колонне напорных труб (БТ, НКТ, гибкие трубы), компенсатора длины колонны напорных труб 2, диэлектрической вставки 3, клинового контактного узла 4, включающего выдвижные контактные клинья 5 и гидравлический поршень-толкатель 6, диэлектрическую вставку 7, силового электрического узла 8, имеющего герметичный кабельный ввод 9 для электрического кабеля 10, трубу 11, силовой трансформатор 12, блок преобразователя тока 13 и датчики 14, герметизирующую перегородку 15, диэлектрическую вставку 16, катодного цилиндрического корпуса 17 из металла, покрытого снаружи диэлектрическим слоем 18, имеющего сквозной цилиндрический канал 19, съемные катоды 20 с каналами 21 и датчик 22. Далее устройство включает диэлектрическую вставку 23, обратный клапан 24 и центратор 25.The device consists of a
Силовой электрический узел 8 выполнен в виде полого цилиндра с герметичными крышками-переводниками. Труба 11 служит для прокачки электролита и теплообмена. Силовой трансформатор 12 и блок преобразователя тока 13 преобразуют поступающую электроэнергию по кабелю 10 в заданные параметры (напряжение, сила тока, частота, модуляция и пр.), необходимые для ведения эффективного процесса электрохимической перфорации участка трубы в скважине. Для теплообмена внутренняя свободная полость силового электрического узла 8 заполняется трансформаторным маслом расчетного объема с учетом его температурного расширения. Датчики 14 регистрируют параметры технологического процесса (температуру электролита, окружающей среды и рабочих компонентов, давление и параметры тока в системе электрохимической ячейки анод-съемные катоды.Power electrical unit 8 is made in the form of a hollow cylinder with sealed covers-sub. The
Новизна предлагаемого устройства заключается в том, что наличие диэлектрических вставок 3, 7, 16 и 23, в отличие от прототипа, позволяет избежать возможного короткого замыкания и утечек электроэнергии на электрохимической процесс вне рабочей зоны катода.The novelty of the proposed device lies in the fact that the presence of
Наличие диэлектрического слоя 18 на катодном корпусе 17 позволяет изготовить его из электропроводящего металла, что резко снизит потери электроэнергии при передаче ее из силового электрического узла 8 к съемным катодам 20 и позволит создавать в нем избыточное давление до 35 МПа и более, обеспечивая этим требуемые скорости истечения электролита.The presence of a
Наличие съемных катодов 20 с каналами 21 позволяет получать в трубе отверстия различной конфигурации (цилиндрической, щелевидной, крестообразной и пр. др.) и размеров соотносительно форме используемых катодов. Сечением каналов 21 при заданном расходе и количестве съемных катодов регулируется скорость истечения электролита и наоборот.The presence of
Наличие датчика 22 (см. фиг.4) позволяет регистрировать окончание электрохимического процесса формирования отверстий (перфорации) на заданном участке трубы.The presence of the sensor 22 (see figure 4) allows you to register the end of the electrochemical process of forming holes (perforations) in a given section of the pipe.
Принцип действия датчика основан на известном способе измерения электрической емкости между перфорируемой трубой (анодом) и съемным катодом устройства. При этом до начала процесса электрохимической перфорации фиксируют начальную емкость. С появлением выемки в металле величина емкости уменьшается, а при появлении отверстия заданного размера становится минимальной.The principle of operation of the sensor is based on the known method of measuring the electrical capacitance between a perforated pipe (anode) and a removable cathode of the device. In this case, before the start of the process of electrochemical perforation, the initial capacity is fixed. With the appearance of a recess in the metal, the capacity decreases, and when a hole of a given size appears, it becomes minimal.
Включение в конструкцию обратного подпружиненного клапана 24 позволяет производить спуск устройства с заполнением напорной колонны скважинной технологической жидкостью, производить промывку ствола скважин, смены жидкости на электролит и создавать избыточное давление в устройстве для истечения электролита через каналы 21 съемных катодов 20 на стенку обсадной трубы.The inclusion of a spring-loaded
При необходимости конструкцию легко трансформировать в устройство для электрохимического разрушения участка трубы в скважине. Для этого достаточно с катодного цилиндрического корпуса 17 удалить диэлектрический слой 18. Использование предлагаемой конструкции позволит расширить область применения, повысить надежность и безопасность ведения электрохимических работ.If necessary, the structure can be easily transformed into a device for electrochemical destruction of a pipe section in a well. To do this, it is enough to remove the
Устройство работает следующим образом (см. фиг.1, фиг.2, фиг 3, фиг.4). Перед началом работ участок трубы (интервал), подлежащий перфорации, прорабатывают механическими скребками и обрабатывают 5-10% раствором соляной (HCl) или иной кислоты для удаления солевых отложений и продуктов коррозии. После этого посредством переводника 1 устройство крепится к колонне напорных труб (БТ, НКТ, длинномерные гибкие трубы) и спускается одновременно с электрическим кабелем 10 в скважину на заданную глубину, где предполагается перфорировать участок обсадной трубы. При этом длина перфорируемого участка обсадной трубы и количество отверстий будут соответствовать длине рабочей части устройства, на которой размещены съемные катоды 20, и их количеству, которые подбираются и монтируются заранее исходя из поставленной задачи. На практике, с учетом в том числе возможной кривизны ствола, производительности существующих насосных агрегатов и гидравлических потерь, длина рабочей части устройства может составлять до 5 метров с 20 и более съемными катодами на один погонный метр.The device operates as follows (see figure 1, figure 2, figure 3, figure 4). Before starting work, the pipe section (interval) to be perforated is worked out with mechanical scrapers and treated with a 5-10% solution of hydrochloric (HCl) or other acid to remove salt deposits and corrosion products. After that, with the help of an
Затем наземными насосными агрегатами под давлением, необходимым для преодоления гидравлического сопротивления в скважине (обычно от 1,0 до 8,0 МПа в зависимости от глубины), подается электролит, например 20% водный раствор хлористого натрия (NaCl), не замерзающий при температуре -15°C, с расходом, достаточным для теплосъема с электрической части устройства, задают требуемую скорость истечения из каналов 21 съемных катодов 20 и скорость в кольцевом пространстве «устройство - обсадная труба», обеспечивающую вынос механических примесей, продуктов электрохимического окисления - гидроксидов металла.Then, ground-based pumping units under the pressure necessary to overcome the hydraulic resistance in the well (usually from 1.0 to 8.0 MPa depending on depth) are supplied with an electrolyte, for example a 20% aqueous solution of sodium chloride (NaCl), which does not freeze at a temperature of - 15 ° C, with a flow rate sufficient for heat removal from the electrical part of the device, set the required flow rate from the channels 21 of the
В процессе прокачки электролита закрывается подпружиненный клапан 24 и электролит истекает через каналы малого диаметра съемных катодов. При этом создается перепад давления в 2,0-17,0 МПа между внутренней полостью устройства и скважиной, что обеспечивает выдвижение контактных клиньев 5 посредством поршня-толкателя 6 (см. фиг.1, фиг.3) до упора в обсадную трубу, что создает прижимное усилие в 200-300 кг и более, обеспечивающее надежный контакт и токопередачу.In the process of pumping the electrolyte, the spring-loaded
После создания циркуляции электролита в скважине от наземного источника тока через пульт управления по кабелю 10 на устройство подается электрический ток и проводят электрохимическую перфорацию участка трубы по ранее описанному предлагаемому способу.After creating the circulation of the electrolyte in the well from a surface current source through the control panel via
По окончании процесса перфорации обратной прокачкой электролита через затрубное пространство создают перепад давления на внутреннюю полость устройства, при этом поршень-толкатель 6 возвращается в исходное транспортное положение. После этого приподъемом устройства возвращают контактные клинья в транспортное положение и извлекают его и кабель на поверхность. При необходимости перед подъемом электролит замещают на технологическую жидкость.At the end of the process of perforation by reverse pumping of the electrolyte through the annulus create a pressure drop on the internal cavity of the device, while the piston-
Для перфорации участка трубы длиной, превышающей длину рабочей части устройства, операцию повторяют с необходимой кратностью путем перемещения устройства по вертикали без подъема его на поверхность. Для увеличения плотности количества отверстий устройство проворачивают вокруг оси на заданный угол.To perforate a pipe section with a length exceeding the length of the working part of the device, the operation is repeated with the necessary multiplicity by moving the device vertically without lifting it to the surface. To increase the density of the number of holes, the device is rotated around the axis by a predetermined angle.
Использование предлагаемого способа перфорации участка трубы в скважине и устройства для его осуществления дает следующие преимущества:Using the proposed method for perforating a pipe section in a well and a device for its implementation provides the following advantages:
- возможность вскрытия только одной колонны, без нарушения целостности других при двух- и более колонной конструкции скважины;- the ability to open only one column, without violating the integrity of the others with two or more column wells;
- возможность проведения щадящей перфорации обсадных колонн без разрушения цементного кольца за пределами интервала перфорации и при этом размывать полости в горной породе, повышая качество вскрытия пласта-коллектора;- the ability to conduct gentle perforation of casing without destroying the cement ring outside the perforation interval and at the same time erode cavities in the rock, increasing the quality of opening the reservoir;
- возможность создания в обсадной колонне отверстий различной заданной конфигурации и размеров;- the possibility of creating holes in the casing of various predetermined configurations and sizes;
- возможность использования для разрушения участка трубы при создании технологического окна;- the possibility of using to destroy a pipe section when creating a technological window;
- возможность регистрации окончания процесса формирования отверстий;- the ability to register the end of the process of forming holes;
- возможность контроля и управления процессом;- the ability to control and manage the process;
- сокращается вероятность возникновения короткого замыкания;- reduces the likelihood of a short circuit;
- возможность использования в зимнее время, в интервалах залегания многомерзлых пород и в горячих скважинах;- the possibility of use in winter, in the intervals of occurrence of permafrost and in hot wells;
- сокращаются потери электроэнергии при передаче ее по кабелю к устройству;- reduced energy loss when transferring it by cable to the device;
- повышается эффективность протекания электрохимического процесса.- increases the efficiency of the electrochemical process.
Все это расширяет область применения электрохимического процесса и устройства для его реализации с одновременным повышением эффективности и безопасности устройства.All this extends the scope of the electrochemical process and the device for its implementation while increasing the efficiency and safety of the device.
Ориентировочный экономический эффект от использования предлагаемого способа перфорации участка трубы в скважине и устройства для его осуществления в зависимости от глубины проведения работ и их объема составит от 200 до 500 тыс. руб на одну скв./операцию.The estimated economic effect of using the proposed method for perforating a pipe section in a well and a device for its implementation, depending on the depth of work and their volume, will be from 200 to 500 thousand rubles per well / operation.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009133285/03A RU2414588C1 (en) | 2009-09-04 | 2009-09-04 | Procedure for perforation of section of pipe in well and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009133285/03A RU2414588C1 (en) | 2009-09-04 | 2009-09-04 | Procedure for perforation of section of pipe in well and device for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2414588C1 true RU2414588C1 (en) | 2011-03-20 |
Family
ID=44053729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009133285/03A RU2414588C1 (en) | 2009-09-04 | 2009-09-04 | Procedure for perforation of section of pipe in well and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2414588C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2499880C1 (en) * | 2012-06-05 | 2013-11-27 | Открытое акционерное общество "Северо-Кавказский научно-исследовательский проектный институт природных газов" (ОАО "СевКавНИПИгаз") | Device for cutout of window in well casing string |
| RU2502858C1 (en) * | 2013-01-09 | 2013-12-27 | Геннадий Алексеевич Копылов | Method for extraction of filter from well in parts, and device for its implementation |
| RU2506406C1 (en) * | 2012-10-15 | 2014-02-10 | Геннадий Алексеевич Копылов | Device of cylindrical form to divide into parts metallic objects fallen to well with use of anodic dissolution |
| RU2507373C1 (en) * | 2012-10-11 | 2014-02-20 | Геннадий Алексеевич Копылов | Device for separation of pipes fallen from outside into well by anodic dissolution |
| GB2538541A (en) * | 2015-05-21 | 2016-11-23 | Statoil Petroleum As | A method of perforating a tubular, a tubular and a tool therefor |
| CN114592226A (en) * | 2022-03-08 | 2022-06-07 | 重庆臻宝实业有限公司 | Preparation process of high-density anode film suitable for Display Dry Etcher |
-
2009
- 2009-09-04 RU RU2009133285/03A patent/RU2414588C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2499880C1 (en) * | 2012-06-05 | 2013-11-27 | Открытое акционерное общество "Северо-Кавказский научно-исследовательский проектный институт природных газов" (ОАО "СевКавНИПИгаз") | Device for cutout of window in well casing string |
| RU2507373C1 (en) * | 2012-10-11 | 2014-02-20 | Геннадий Алексеевич Копылов | Device for separation of pipes fallen from outside into well by anodic dissolution |
| RU2506406C1 (en) * | 2012-10-15 | 2014-02-10 | Геннадий Алексеевич Копылов | Device of cylindrical form to divide into parts metallic objects fallen to well with use of anodic dissolution |
| RU2502858C1 (en) * | 2013-01-09 | 2013-12-27 | Геннадий Алексеевич Копылов | Method for extraction of filter from well in parts, and device for its implementation |
| GB2538541A (en) * | 2015-05-21 | 2016-11-23 | Statoil Petroleum As | A method of perforating a tubular, a tubular and a tool therefor |
| CN114592226A (en) * | 2022-03-08 | 2022-06-07 | 重庆臻宝实业有限公司 | Preparation process of high-density anode film suitable for Display Dry Etcher |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2414588C1 (en) | Procedure for perforation of section of pipe in well and device for its implementation | |
| US3547193A (en) | Method and apparatus for recovery of minerals from sub-surface formations using electricity | |
| US2799641A (en) | Electrolytically promoting the flow of oil from a well | |
| CA2848420C (en) | Apparatus and method for galvanically removing from or depositing onto a device a metallic material downhole | |
| AU2017271004A1 (en) | Method to manipulate a well using an underbalanced pressure container | |
| US20230349255A1 (en) | Downhole tool | |
| US9822632B2 (en) | Method of pressure testing a plugged well | |
| AU2009223855B2 (en) | Methods and systems of treating a wellbore | |
| EP3198114B1 (en) | Method for electrically enhanced oil recovery | |
| RU77633U1 (en) | DEVICE FOR ELECTROCHEMICAL DESTRUCTION OF A PIPE PART IN A WELL | |
| US11193345B2 (en) | Downhole tool | |
| CN116263084A (en) | Drilling and production system and method for offshore natural gas hydrate development | |
| US20190055841A1 (en) | Production and stimulation monitoring | |
| RU2331764C2 (en) | Method for bottomhole treatment of oil producing wells and device to implement such method | |
| RU156405U1 (en) | LOW DRILL POSITION ASSEMBLY WITH JET PUMP | |
| RU2211314C1 (en) | Method of fluid injection into formation | |
| RU2301330C1 (en) | Method for performing thermo-chemical processing of face zone | |
| CN112302572A (en) | Soluble pump plug | |
| EP2735695A1 (en) | Downhole tool | |
| US20230116346A1 (en) | Well Tool Actuation Chamber Isolation | |
| RU155902U1 (en) | LOW DRILL POSITION LAYOUT WITH ELECTRIC SUBMERSIBLE PUMP | |
| RU2241118C1 (en) | Method for extracting an oil deposit | |
| CN117166972A (en) | Electric pulse unblocking device and multistage type continuous liquid electric pulse unblocking equipment | |
| RU2254444C2 (en) | Cleaning device for oil well | |
| RU28372U1 (en) | Device for cleaning annulus of producing wells |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190905 |