RU142089U1 - WEDGE HYDROMECHANICAL PERFORATOR - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области нефтяной промышленности и может быть использована для формирования отверстий в эксплуатационной колонне нефтедобывающей скважины. Перфоратор гидромеханический клиновой содержащий корпус, поршень и пробойник с промывочным каналом, который жестко связанный с поршнем, в корпусе которого сделаны два отверстия, одно из которых сообщает под поршневую полость перфоратора с нагнетательной линией полости насосно компрессорных труб, а другое с полостью хвостовика, при этом эксцентриситет равен сумме радиусов отверстий. Предлагаемая конструкция перфоратора гидромеханического клинового обеспечивает повышение функциональных свойств, а именно, упрощение конструкции, снижение ударной нагрузки на эксплуатационную колонну, уменьшение трения и истирания пробойника, исключает заклинивания перфоратора в скважине. 2 ил. на 1 л. The utility model relates to the field of the oil industry and can be used to form holes in the production casing of an oil well. A hydromechanical wedge puncher containing a housing, a piston and a punch with a flushing channel, which is rigidly connected to the piston, in the housing of which there are two holes, one of which communicates under the piston cavity of the punch with the discharge line of the cavity of the pump-compressor pipes, and the other with the shank cavity, while the eccentricity is equal to the sum of the radii of the holes. The proposed design of a hydromechanical wedge puncher provides improved functional properties, namely, simplifying the design, reducing the shock load on the production string, reducing friction and abrasion of the punch, eliminates jamming of the punch in the well. 2 ill. for 1 liter

Description

Полезная модель относится к области нефтяной промышленности и может быть использована для формирования отверстий в эксплуатационной колонне нефтедобывающей скважины.The utility model relates to the field of the oil industry and can be used to form holes in the production casing of an oil well.

Известен гидромеханический скважинный перфоратор (св. RU №28725, Е21В 43/114, опубл. 10.04.2003, бюл. №10), включающий корпус, выдвижной режущий инструмент в виде накатного диска, гидромониторную насадку, полый шток-фильтр, расположенный в системе гидроцилиндров, при этом нижний гидроцилиндр снабжен подпружиненным поршнем-толкателем, который выполнен с центральным и боковым гидроканалами, съемный клиновой паз со съемными пластинами, который расположен под углом к оси устройства и имеет поверхность скольжения по обсадной колонне во время работы накатного диска, клиновой паз снабжен съемной опорной пятой, которую устанавливают на корпусе с внешней стороны на поверхность скольжения клинового паза по обсадной колонне во время работы перфоратора.Known hydromechanical downhole drill (St. RU No. 28725, E21B 43/114, publ. 04/10/2003, bull. No. 10), comprising a housing, a retractable cutting tool in the form of a rolling disk, a hydraulic nozzle, a hollow rod filter located in the system hydraulic cylinders, while the lower hydraulic cylinder is equipped with a spring-loaded piston-pusher, which is made with a central and side hydraulic channels, a removable wedge groove with removable plates, which is located at an angle to the axis of the device and has a sliding surface along the casing during rolling th disc wedge slot is provided with a removable support of the fifth, which is mounted on the housing from the outside on the sliding surface of the wedge groove of the casing during operation of the perforator.

Известен перфоратор гидромеханический щелевой (пат. RU №78519, Е21В 43/114, опубл. 27.11.2008, бюл. №33), корпус которого закреплен на колонне насосно-компрессорных труб с помощью подвижного соединения для обеспечения вращательного движения, при этом накатной диск установлен под углом к оси перфоратора и закреплен на маятнике с возможностью прорезания щели в эксплуатационной колонне по винтовой линии, а подвижное соединение корпуса перфоратора с колонной насосно-компрессорных труб выполнено в виде подвижной соединительной муфты, угол же наклона накатного диска к оси перфоратора выбран из условия получения заданного шага Τ винтовой щели, определяемого по формуле:A well-known slotted hydromechanical perforator (US Pat. RU No. 78519, ЕВВ 43/114, publ. 11/27/2008, bull. No. 33), the casing of which is mounted on the tubing string using a movable connection to provide rotational movement, while the rolling disk mounted at an angle to the axis of the punch and mounted on the pendulum with the possibility of cutting a slot in the production string along a helix, and the movable connection of the punch body to the tubing string is made in the form of a movable coupling, the angle of inclination deleterious to drive the punch axis is selected from the conditions for obtaining a predetermined pitch Τ helical slot defined by the formula:

,

,

где D - наружный диаметр колонны, мм;where D is the outer diameter of the column, mm;

φ - угол наклона накатного диска к оси перфоратора, при этом в корпусе расположена гидромониторная насадка. Расположение накатного диска под углом φ к оси перфоратора и использование соединения подвижного для обеспечения винтового вращательного движения при формировании винтовой щели на накатном диске обеспечивает возникновение крутящего момента, который передается на корпус, и перфоратор, при перемещении вдоль оси колонны, получает вращательное движение. Винтовое расположение щели значительно сохраняет остаточные прочностные характеристики эксплуатационной колонны и ее способность противостоять воздействию горного давления.φ is the angle of inclination of the rolling disc to the axis of the perforator, while the nozzle is located in the housing. The location of the rotary disk at an angle φ to the axis of the punch and the use of a movable connection to provide helical rotational motion when forming a helical gap on the rotary disk provides the occurrence of torque that is transmitted to the housing, and the puncher, when moving along the axis of the column, receives rotational motion. The screw arrangement of the slot significantly preserves the residual strength characteristics of the production string and its ability to withstand the effects of rock pressure.

Известно устройство для щелевой перфорации обсадной колонны (пат. RU №2180038, Е21В 43/114, опубл. 27.02.2002, бюл. №6), которое включает режущий узел в виде выдвижного накатного ролика, гидромониторного канала и гидравлического канала над режущим узлом, в нижней части устройства вдоль его оси расположен промывочный канал для очистки ствола скважины от шлама, при это он гидравлически связан в транспортном положении устройства с гидравлическим каналом, а вдоль всего режущего узла с противоположной стороны от накатного ролика расположена скользящая опора в виде лыжи, которая жестко соединена с корпусом устройства, так же имеется дифференциальный обратный клапан с запорным элементом для сбрасывания этого элемента с поверхности и включения обратного клапана с перекрытием гидравлического канала.A device is known for slotted perforation of a casing string (US Pat. RU No. 2180038, ЕВВ 43/114, publ. 02.27.2002, bull. No. 6), which includes a cutting unit in the form of a retractable rolling roller, a hydraulic monitor channel and a hydraulic channel above the cutting unit, in the lower part of the device along its axis there is a washing channel for cleaning the borehole from sludge, while it is hydraulically connected in the transport position of the device with a hydraulic channel, and along the entire cutting unit on the opposite side of the rolling roller there is a sliding support and a ski, which is rigidly connected to the housing unit, as there is a differential check valve with a closure element for dropping the element from the surface and incorporating a check valve with a hydraulic channel overlap.

Общими недостатками, приведенных аналогов является сложность технологического процесса перфорации, а именно, при перфорации вышеуказанными перфораторами требуется многократная накатка режущего инструмента по обсадной колонне с одновременной подачей давления в насосно-компрессорные трубы.Common drawbacks of the above analogues is the complexity of the perforation process, namely, when perforating with the above perforators, multiple knurling of the cutting tool along the casing is required with the simultaneous supply of pressure to the tubing.

Наиболее близким аналогом является перфоратор скважинный гидромеханический (пат. RU №2043486, Е21В 43/114, опубл. 10.09.1995, бюл. №25), включает корпус, поршень и пробойник, который жестко связан с поршнем и имеет промывочный канал, при этом поршень выполнен с сечением в форме прямоугольника с закругленными краями, а пробойник выполнен с проточкой по боковой поверхности, что обеспечивает возможность сообщения заколонного пространства скважины с его колонным пространством в рабочем положении устройства, а промывочный канал пробойника выполнен по его оси.The closest analogue is a hydromechanical borehole perforator (US Pat. RU No. 2043486, ЕВВ 43/114, publ. 09/10/1995, bull. No. 25), includes a housing, a piston and a punch, which is rigidly connected to the piston and has a washing channel, while the piston is made with a section in the shape of a rectangle with rounded edges, and the punch is made with a groove on the side surface, which makes it possible to communicate the annular space of the well with its column space in the working position of the device, and the flushing channel of the punch is made according to its si.

Недостатком аналога, является то, что данная конструкция не позволяет без проблем поднимать перфоратор из скважины и перемещать перфоратор для формирования следующего отверстия. При остановке закачки жидкости для намыва каверны, жидкость из внутренней полости насосно-компрессорных труб перетекает в затрубное пространство через отверстие промывочного канала пробойника, которое имеет малый диаметр, и жидкость медленно перетекает в затрубное пространство. При подъеме оборудования из скважины и для перемещения перфоратора на вышестоящий интервал перфорации возникают инерционные составляющие сил действующих на жидкость в насосно-компрессорных трубах. Жидкость из промывочного канала пробойника не успевает вытечь в виду большого гидравлического сопротивления, и поршень выходит из корпуса перфоратора и пробойник врезается в эксплуатационную колонну. Дальнейшее перемещение перфоратора вверх происходит при соприкосновении пробойника с эксплуатационной колонной. Усилие прикосновения пробойника с эксплуатационной колонной большое, в виду большой площади поршня и исчисляется сотнями килограммов. Данное истирание замечается на ГИВах (гидравлические измерители веса).The disadvantage of the analogue is that this design does not allow you to easily lift the punch from the well and move the punch to form the next hole. When stopping the injection of fluid for washing the cavity, the fluid from the inner cavity of the tubing flows into the annulus through the hole of the washing channel of the punch, which has a small diameter, and the fluid slowly flows into the annulus. When lifting equipment from the well and moving the punch to a higher perforation interval, inertial components of the forces acting on the liquid in the tubing arise. The liquid from the washing channel of the punch does not have time to leak due to the large hydraulic resistance, and the piston leaves the punch body and the punch cuts into the production casing. Further movement of the punch up occurs when the punch contacts the production casing. The contact force of the punch with the production casing is large, in view of the large area of the piston and amounts to hundreds of kilograms. This abrasion is seen on GIVs (hydraulic weight meters).

Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение функциональных свойств скважинного перфоратора при упрощении его конструкции, снижении ударной нагрузки на эксплуатационную колонну и уменьшение истирания пробойника.The technical task of the proposed utility model is to increase the functional properties of a downhole perforator while simplifying its design, reducing the impact load on the production string and reducing the attrition of the punch.

Техническим результатом, достигаемым при использовании полезной модели, является снижение ударной нагрузки на эксплуатационную колонну, уменьшение трения и истирания пробойника, исключения заклинивания перфоратора в скважине.The technical result achieved when using the utility model is to reduce the shock load on the production casing, reduce friction and abrasion of the punch, eliminate jamming of the perforator in the well.

Указанная техническая задача решается за счет конструкции перфоратора. В перфораторе гидромеханическом клиновом, содержащим корпус, поршень и пробойник с промывочным каналом, который жестко связанный с поршнем. Новым является то, что в корпусе сделаны два отверстия, одно из которых сообщает под поршневую полость перфоратора с нагнетательной линией полости насосно-компрессорных труб, а другое с полостью хвостовика, при этом эксцентриситет равен сумме радиусов отверстий, и при подъеме оборудования из скважины, отверстие в корпусе выше поршня закрывается поршнем, а нижнее открыто за счет эксцентриситета.The specified technical problem is solved due to the design of the punch. In a hydromechanical wedge puncher containing a body, a piston and a punch with a flushing channel that is rigidly connected to the piston. New is that two holes are made in the body, one of which communicates under the piston cavity of the perforator with the discharge line of the cavity of the tubing, and the other with the cavity of the shank, while the eccentricity is equal to the sum of the radii of the holes, and when lifting equipment from the well, in the case above the piston is closed by the piston, and the bottom is open due to eccentricity.

На фиг. 1 изображен разрез перфоратора гидромеханического клинового.In FIG. 1 shows a section of a hydromechanical wedge punch.

На фиг. 2 изображен разрез А-А.In FIG. 2 shows a section AA.

Перфоратор гидромеханический клиновой содержит корпус 1 (фиг. 1), поршень 2, пробойник 3 (фиг. 2) с промывочным каналом 4, который жестко связанный с поршнем 2 (фиг. 1), в корпусе 1 сделаны два отверстия 5 и 6, отверстие 5 сообщает под поршневую полость 7 перфоратора с нагнетательной линией полости насосно-компрессорных труб 8, а отверстие 6 с полостью хвостовика 9, при этом эксцентриситет равен сумме радиусов отверстий.The wedge hydromechanical wedge contains a housing 1 (Fig. 1), a piston 2, a punch 3 (Fig. 2) with a flushing channel 4, which is rigidly connected to the piston 2 (Fig. 1), two holes 5 and 6 are made in the housing 1, an opening 5 communicates under the piston cavity 7 of the perforator with the discharge line of the cavity of the tubing 8, and the hole 6 with the cavity of the shank 9, the eccentricity being equal to the sum of the radii of the holes.

Перфоратор гидромеханический клиновой работает следующим образом. Для перфорации скважины перфоратор гидромеханический клиновой спускают в скважину на насосно-компрессорных трубах (на фиг. не показано) и пробойник устанавливается на нужную глубину. Создают давление в насосно-компрессорных трубах, жидкость перемещает поршень 2 (фиг. 1) и пробойник 3 (фиг. 2) перпендикулярно оси скважин, до соприкосновения поршня 2 (фиг. 1) с внутренней поверхностью эксплуатационной колонны (на фиг. не показано). При соприкосновении поршня 2 (фиг. 1) с внутренней поверхностью эксплуатационной колонны пробойник 3 (фиг. 2) пробивает эксплуатационную колонну, а через отверстие 4 происходит намыв каверны пласта. После завершения пробивки отверстия, перфоратор вместе с насосно-компрессорными трубами поднимают. Для этого, стравливают давление в насосно-компрессорных трубах, начинают подъем оборудования из скважины. Клинообразная форма пробойника 3 (фиг. 2) перемещает поршень 2 (фиг. 1) внутрь корпуса 1 и поршень 2 закрывает отверстие 5 расположенное в верхней части корпуса 1 и жидкость из насосно-компрессорных труб не может вытекать на забой скважины, а отверстие 6 расположенное в нижней части корпуса 1 открыто за счет эксцентриситета, жидкость вытекает на забой скважины, при этом под поршнем 2 образуется разряжение. Создаваемое разряжение втягивает поршень 2 внутрь корпуса 1 за счет гидростатического давления в скважине, и перфоратор гидромеханический клиновой свободно поднимается из скважины.Hammer hydromechanical wedge works as follows. To perforate a well, a hydromechanical wedge puncher is lowered into the well on tubing (not shown in FIG.) And the punch is set to the desired depth. Create pressure in the tubing, the fluid moves the piston 2 (Fig. 1) and the punch 3 (Fig. 2) perpendicular to the axis of the wells, until the piston 2 (Fig. 1) comes into contact with the inner surface of the production string (not shown in Fig.) . When the piston 2 (Fig. 1) comes into contact with the inner surface of the production string, the punch 3 (Fig. 2) pierces the production string, and through the hole 4, the formation cavity is washed up. After completion of the hole punching, the perforator together with the tubing is lifted. To do this, release the pressure in the tubing, start lifting the equipment from the well. The wedge-shaped form of the punch 3 (Fig. 2) moves the piston 2 (Fig. 1) into the housing 1 and the piston 2 closes the hole 5 located in the upper part of the housing 1 and the liquid from the tubing cannot flow out to the bottom of the well, and the hole 6 located in the lower part of the housing 1 is open due to eccentricity, the fluid flows to the bottom of the well, while under the piston 2 a vacuum is formed. The created vacuum pulls the piston 2 into the housing 1 due to hydrostatic pressure in the well, and the hydromechanical wedge puncher freely rises from the well.

Таким образом, предлагаемая конструкция перфоратора гидромеханического клинового обеспечивает повышение функциональных свойств, а именно, упрощение конструкции, снижение ударной нагрузки на эксплуатационную колонну, уменьшение трения и истирания пробойника, исключает заклинивания перфоратора в скважине.Thus, the proposed design of a hydromechanical wedge puncher provides improved functional properties, namely, simplifying the design, reducing the shock load on the production string, reducing friction and attrition of the punch, eliminates jamming of the punch in the well.

Claims (1)

Перфоратор гидромеханический клиновой, содержащий корпус, поршень и пробойник с промывочным каналом, который жестко связанный с поршнем, отличающийся тем, что в корпусе сделаны два отверстия, одно из которой сообщает подпоршневую полость перфоратора с нагнетательной линией полости насосно-компрессорных труб, а другое - с полостью хвостовика, при этом эксцентриситет равен сумме радиусов отверстий.

A hydromechanical wedge perforator, comprising a housing, a piston and a punch with a flushing channel, which is rigidly connected to the piston, characterized in that two openings are made in the housing, one of which communicates a piston cavity of the perforator with a discharge line of the tubing cavity, and the other with the cavity of the shank, while the eccentricity is equal to the sum of the radii of the holes.

Images