Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАДИАЛЬНОГО ВСКРЫТИЯ ПЛАСТА

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к глубокому радиальному вскрытию пласта.

Известен «Способ и устройства для горизонтального бурения скважин» (патент US №5413184, МПК Е21В 7/08, опубл. 09.05.1995 г.), включающий отклоняющее устройство, состоящее из колонны труб с отклонителем для гибкого вала или гибкой трубы на нижнем конце.

Недостатками данного устройства являются:

во-первых, необходимость при вскрытии несколькими каналами выполнения последовательно операций: поворот на необходимый угол колонны труб, спуск гибкого вала с фрезой, вырезка канала, углубление канала при помощи гибких труб с соплом под действием напора жидкости, и так для каждого горизонтального канала, что приводит к большим потерям времени и, как следствие, к материальным затратам;

во-вторых, сложность повторного попадания для проведения дополнительных операций во вскрытых каналах после поворота отклоняющего устройства (углы поворота не фиксированные), что приводит к дополнительным затратам;

в-третьих, невозможность точного распределения отверстий по окружности, так как при большой глубине скважины угол поворота труб на забое сильно отличается от угла поворота на устье из-за трения и скручивания труб.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для радиального вскрытия пласта (см. с.31, май 2004 специализированный журнал «Бурение & нефть», Москва, 52 с.), включающее корпус с изогнутым каналом и установленный ниже якорь, соединенные с возможностью вращения, при этом изогнутый канал снабжен отбурочным снарядом с буровым наконечником, выполненным с возможностью продольного перемещения вниз и осевого вращения, причем якорь выполнен в виде конического штока, взаимодействующего с выдвижными плашками, которые установлены в распорный узел с возможностью радиального перемещения.

Недостатками данного устройства являются:

во-первых, прорезка окна в обсадной колонне и углубление горизонтального ствола скважины производятся буровым наконечником, что нерентабельно;

во-вторых, невозможность извлечения при необходимости (например, при разрушении) отдельно бурового наконечника, который спускается в составе корпуса с якорем;

в-третьих, сложность повторного попадания для проведения дополнительных операций в пробуренный горизонтальный ствол после поворота корпуса относительно якоря (углы поворота не фиксированные) и извлечения бурового наконечника вместе с корпусом и якорем, что приводит к дополнительным финансовым затратам;

в-четвертых, невозможность точного распределения отверстий по окружности, так как при большой глубине скважины угол поворота труб на забое сильно отличается от угла поворота на устье из-за трения и скручивания труб.

Технической задачей предполагаемого изобретения является создание простой, дешевой конструкции устройства для радиального вскрытия пласта с возможностью точного гарантированного поворота по направлениям и извлечения режущего инструмента без изменения ориентации корпуса с изогнутыми каналами.

Техническая задача решается устройством для радиального вскрытия пласта, включающим корпус с изогнутым каналом, размещенный ниже корпуса и жестко связанный якорь.

Новым является то, что корпус связан с колонной лифтовых труб с возможностью ограниченного осевого перемещения посредством штифтового соединения и снабжен дополнительными изогнутыми каналами со смещенными от оси корпуса выходами, которые равномерно размещены по окружности, при этом устройство снабжено установленной над корпусом с возможностью вращения втулкой с продольным отверстием в виде несимметричной воронки и фигурным пазом, выполненным замкнутым по периметру ее наружной поверхности для взаимодействия, в свою очередь, с закрепленным на колонне труб штифтом таким образом, что при каждом возвратно-поступательном перемещении колонны лифтовых труб относительно корпуса нижний выход несимметричной воронки последовательно совмещается со входом одного из изогнутых каналов.

На Фиг.1 изображено устройство для радиального вскрытия пласта с тремя изогнутыми каналами.

На Фиг.2 изображено сечение А-А устройства.

Устройство для радиального вскрытия пласта включает корпус 1 (см. Фиг.1) с изогнутым каналом 2 и размещенный ниже корпуса 1 и жестко связанный с ним якорь 3.

Корпус 1 связан с колонной лифтовых труб 4 с возможностью ограниченного осевого перемещения посредством штифтового соединения 5, снабжен дополнительными изогнутыми каналами 2 (например, тремя), выполненными со смещенными от оси корпуса 1 входами 6 (см. Фиг.2), которые равномерно размещены по окружности. Над корпусом 1 (см. Фиг.1) с возможностью вращения установлена втулка 7 с продольным отверстием 8 в виде несимметричной воронки и фигурным пазом 9, замкнутым по периметру наружной поверхности втулки 7 и взаимодействующим с закрепленным на колонне лифтовых труб 4 штифтом 10 таким образом, что при каждом возвратно-поступательном перемещении колонны лифтовых труб 4 относительно корпуса 1, нижний выход несимметричной воронки 8 последовательно совмещается со входом 6 одного из изогнутых каналов 2.

Устройство работает следующим образом.

Устройство в сборе на колонне лифтовых труб 4 спускают в скважину (не показана) до требуемого интервала вскрытия. После чего корпус 1 фиксируют в этом интервале при помощи якоря 3, который может быть любой известной конструкции. Затем в колонну лифтовых труб 2 на другой колонне труб (не показана) или колтюбинге (не показан) спускают гидравлический двигатель с гибким валом и сверлом на нем (не показаны). Через другую колонну труб или колтюбинг (далее - колонна) подают жидкость под давлением 5,0-20,0 МПа, приводя во вращение гидравлический двигатель, с одновременным опусканием колонны. В результате сверло с гибким валом, проходя через продольное отверстие 8 втулки 7 и один из изогнутых каналов 2 корпуса 1, просверливает отверстие в эксплуатационной колонне (не показана) скважины. Далее прекращают подачу жидкости по колонне, после чего колонну с гибким валом приподнимают до извлечения сверла из продольного отверстия 8 втулки 7. Затем колонну лифтовых труб 4 приподнимают вверх и опускают вниз относительно корпуса 1 посредством их шлицевого соединения 5, поворачивая втулку при помощи фигурного паза 9 втулки 7, взаимодействующего со штифтом 10 колонны лифтовых труб 4, относительно корпуса 1 до совмещения нижнего выхода несимметричной воронки 8 с входом 6 следующего изогнутого канала 2. После чего процесс сверления эксплуатационной колонны при помощи гибкого вала со сверлом и поворотом втулки 7 относительно корпуса 1 повторяют до последовательного использования всех изогнутых каналов 2 корпуса 1.

Затем колонну с гибким валом и сверлом извлекают из скважины и спускают колонну с гибкой трубой и гидромониторной головкой на нижнем конце (не показаны). Через колонну подают жидкость под давлением 20,0-40,0 МПа с одновременным опусканием колонны. В результате гидромониторная головка на гибкой трубе, проходя через продольное отверстие 8 втулки 7, один из изогнутых каналов 2 корпуса 1 и одно из сверлений эксплуатационной колонны, вскрывает продуктивный пласт, оставляя каналы необходимой длины (3-200 м). Далее прекращают подачу жидкости по колонне, а колонну с гибкой трубой приподнимают до извлечения гидромониторной головки из продольного отверстия 8 втулки 7. Затем колонну лифтовых труб 4 приподнимают вверх и опускают вниз, поворачивая втулку при помощи фигурного паза 9 втулки 7, взаимодействующего со штифтом 5 колонны лифтовых труб 4, относительно корпуса 1 до совмещения нижнего выхода несимметричной воронки 8 с входом 6 следующего изогнутого канала 2. После чего процесс вскрытия пласта при помощи гибкой трубы с гидромониторной головкой и поворотом втулки 7 относительно корпуса 1 повторяют до последовательного использования всех изогнутых каналов 2 корпуса 1.

Потом извлекают колонну с гибкой трубой и гидромониторной головкой, срывают якорь и устройство извлекают из скважины. При технологической необходимости (продуктивный пласт большой толщины) устройство без извлечения может быть установлено в следующем требуемом интервале скважины с повтором всех технологических операций (см. выше).

Данное устройство универсально и может быть использовано с другими типами оборудования, применяемыми для радиального вскрытия пласта последовательно в нескольких направлениях, например:

- гидродвигатель с гибким валом (3-4 м) и универсальным сверлом, вскрывающим за один спуск эксплуатационную колонну и канал небольшой длины (до 3-5 м);

- последовательно сверлят эксплуатационную колонну, а затем другим сверлом с длинным гибким валом - пласт на несколько метров;

- погружной электродвигатель с гибким валом и режущим инструментом, спускаемый на канате.

Конструкция предлагаемого устройства для радиального вскрытия пласта является простой, дешевой, выполненной с возможностью гарантированного поворота по направлениям и извлечения режущего инструмента без изменения ориентации корпуса с изогнутыми каналами.