Результат интеллектуальной деятельности: ГИДРОПЕСКОСТРУЙНЫЙ ПЕРФОРАТОР

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для перфорирования скважин гидроабразивной струей направленного действия.

Известен гидропескоструйный перфоратор (SU 415355 А, 15.02.1974), содержащий корпус с продольным каналом и связанные с ним наклонно расположенные боковые отверстия, в которых закреплены сопла, включающие насадкодержатели с твердосплавными струйными насадками.

Недостатком этого перфоратора является высокий абразивный износ насадкодержателей, места крепления их в боковых отверстиях и корпуса перфоратора отраженными струями абразивной жидкости при их близком расположении к обсадной колонне, а в противном случае (при удалении среза насадки от обсадной колонны) снижение эффективности перфорации, т.е. уменьшение длины перфорационных каналов в тот же период времени.

Дополнительно недостатком является расположение боковых отверстий на одном уровне напротив друг друга, что при ограниченном пространстве обсадной колонны не дает возможности установить в насадкодержатели удлиненные дальнобойные струйные насадки. Это приводит к снижению эффективности перфорации.

Известен также перфоратор (RU 2061849 С1, 10.06.96), содержащий корпус с продольным каналом и связанные с ним наклонно расположенные боковые отверстия, в которых закреплены сопла, включающие насадкодержатели с твердосплавными струйными насадками.

Недостатком этого перфоратора является то, что место крепления насадкодержателей не удалено от стенки прорезаемой обсадной колонны, так как насадкодержатели с насадками расположены в корпусе и практически не выступают за его пределы. Поэтому даже при наклонном расположении сопел из-за недостатка расстояния для обеспечения отклонения в сторону отраженных от обсадной колонны струй происходит интенсивный абразивный износ корпуса, насадкодержателей и мест их крепления в корпусе, что снижает долговечность работы перфоратора. Удаление корпуса от стенки обсадной колонны приводит к резкому уменьшению разрушающего действия выходящих из сопел гидроабразивных струй и снижению эффективности перфорации. Дополнительно эффективность перфорации снижается из-за расположения сопел напротив друг друга, что при ограниченном пространстве в обсадной колонне не дает возможность установить в насадкодержатели удлиненные дальнобойные струйные насадки.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является гидропескоструйный перфоратор (RU 18839 U1, 2001.07.20), содержащий полый корпус с расположенными на разной высоте наружными углублениями в виде двух сопряженных плоскостей, в одной из которых выполнено соединенное с полостью корпуса отверстие с установленной в нем струйной насадкой, посадочное седло в нижней части корпуса с запорным элементом, причем каждая насадка направлена вверх под острым углом к горизонтальной оси корпуса.

В этом перфораторе недостатком является интенсивное абразивное разрушение корпуса и мест крепления сопел в отверстиях отраженными струями абразивной жидкости из-за расположения сопел целиком, в пределах корпуса перфоратора, и при близком нахождении среза струйных насадок к перфорируемой обсадной колонне не обеспечиваются условия отклонения в сторону от сопел и корпуса отраженных струй абразивной жидкости. В случае удаления среза струйных насадок от обсадной колонны происходит уменьшение разрушающего действия выходящих из струйных насадок гидроабразивных струй и снижение эффективности перфорации.

Задачей изобретения является увеличение долговечности работы гидропескоструйного перфоратора за счет отнесения места крепления насадкодержателей от стенки обсадной колонны и направления отраженных гидроабразивных струй в сторону от насадкодержателей на специальные площадки отражения. Также задачей является повышение эффективности перфорации за счет обеспечения условий формирования компактных и дальнобойных струй и расположения среза струйных насадок вблизи стенки перфорируемой обсадной колонны.

Поставленная задача достигается за счет того, что в гидропескоструйном перфораторе, содержащем полый корпус с наружными углублениями в виде двух сопряженных плоскостей, в одной из которых выполнено соединенное с полостью корпуса отверстие с установленной в нем струйной насадкой, посадочное седло в нижней части корпуса с запорным элементом, согласно изобретению, корпус снабжен защитными пластинами, струйные насадки имеют на входе удлиненную коническую часть и установлены в отверстиях посредством насадкодержателей, имеющих выступающие за пределы корпуса конусообразные части, а на другой плоскости углублений расположена твердосплавная сменная площадка отражения.

На чертеже представлен гидропескоструйный перфоратор, расположенный в обсадной колонне.

Гидропескоструйный перфоратор содержит полый корпус 1 с расположенными на разной высоте наружными углублениями 2 в виде двух сопряженных плоскостей 3 и 4. На плоскости 3 выполнено соединенное с полостью корпуса 1 отверстие 5, направленное под острым углом к горизонтальной оси корпуса 1 и в которое ввернут насадкодержатель 6, причем выступающая за пределы корпуса 1 часть насадкодержателя выполнена конусообразной формы. В насадкодержателе 6 установлена твердосплавная струйная насадка 7, имеющая на входе удлиненную коническую часть 8. Насадкодержатель 6 и струйная насадка 7 образуют сопло. На плоскости 4 углубления 2 закреплена сменная площадка отражения 9, изготовленная из твердосплавного материала. К низу корпуса прикреплен хвостовик 10 с посадочным седлом 11 для рабочего шара 12. Хвостовик 10 снабжен центрирующими пластинами 13, а корпус 1 - защитными пластинами 14.

Гидропескоструйный перфоратор работает следующим образом.

Гидропескоструйный перфоратор спускают в скважину на насосно-компрессорных трубах (НКТ). В процессе спуска перфоратора на необходимую глубину он центрируется в обсадной колонне пластинами 13, а пластины 14 защищают выступающие за пределы корпуса 1 насадкодержатели 6 от повреждений, так как конусообразная форма насадкодержателей 6 увеличивает их длину, позволяющую, во-первых, приблизить срез струйных насадок 7 к стенке перфорируемой обсадной колонны, а во-вторых, разместить в них струйные насадки 7 с удлиненной конической частью 8.

После спуска перфоратора сбрасывают в НКТ рабочий шар 12, который садится в седло 11 хвостовика 10 и перекрывает снизу полость корпуса 1. При прокачке абразивной жидкости по НКТ к перфоратору она поступает в полость корпуса 1 и далее на вход струйных насадок 7, где в удлиненной конической части 8 происходит постепенный процесс нарастания скорости потока до максимального значения. Жидкость с абразивом, истекая из струйных насадок 7 с высокой скоростью, создает отверстие в обсадной колонне и канал в продуктивном пласте увеличенных размеров, так как удлинение процесса нарастания скорости на входе позволяет сформировать максимально компактные струи абразивной жидкости и получить их наибольшую пробивную способность, повышающую эффективность перфорации. Приближение среза струйных насадок к стенке перфорируемой обсадной колонны также повышает эффективность перфорации. В процессе прорезания обсадной колонны струи абразивной жидкости, истекающие из наклонно расположенных струйных насадок 7, отражаются от стенок под углом, равным углу падения, и попадают на площадки отражения 9, закрепленные на плоскости 4 углубления 2. Отраженные абразивные струи воздействуют на твердосплавные площадки отражения 9, не повреждая корпус 1. По мере износа площадок отражения их заменяют новыми. При этом сохраняется целостность корпуса 1 перфоратора и увеличивается долговечность его работы.

Конусообразная форма насадкодержателей 6 позволяет не только сократить до минимума воздействие на них отраженных абразивных струй, но и за счет удлинения размеров насадкодержателей 6 отнести место их крепления от разрушающего воздействия отраженных абразивных струй, что также позволяет увеличить долговечность работы перфоратора.