RU2007549C1 - Borehole puncher - Google Patents
Borehole puncher Download PDFInfo
- Publication number
- RU2007549C1 RU2007549C1 SU4799245A RU2007549C1 RU 2007549 C1 RU2007549 C1 RU 2007549C1 SU 4799245 A SU4799245 A SU 4799245A RU 2007549 C1 RU2007549 C1 RU 2007549C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- housing
- piston
- cutting unit
- hydraulic cylinder
- cutting
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и предназначено для вскрытия пласта в обсаженной скважине. The invention relates to the oil and gas industry and is intended for opening a reservoir in a cased well.
Известен скважинный перфоратор, содержащий корпус с узлом подвески, установленные в нем поворотный режущий элемент, механизмы привода и подачи. Это устройство теоретически обеспечивает достаточную глубину перфорации [1] . A well-known perforator containing a housing with a suspension unit, a rotary cutting element mounted therein, drive and feed mechanisms is known. This device theoretically provides a sufficient depth of perforation [1].
Недостатки его заключаются в следующем:
а) нет механизма для фиксации корпуса устройства в скважине, следовательно, возникающие вибрации неизбежно приведут к слому режущего элемента стержневого типа, тем более, что при работе на режущий элемент будет постоянно воздействовать изгибающее усилие;
б) роль механизма подачи выполняет пружина растяжения, поэтому не обеспечивается равномерность подачи режущего элемента и стабильность его прижатия к поверхности резания по мере углубления режущего элемента в стенку скважины, т. к. сила упругости растянутой пружины в результате ее сжатия постепенно уменьшается. Это намного снижает скорость прорезания, надежность и эффективность перфорации обсадной колонны, цементного кольца и породы;
в) режущий элемент в исходном положении фиксируется в корпусе с помощью гибкой нити, которая обрывается при начале вращения режущего элемента. Поэтому при подъеме перфоратора конец режущего элемента скользит по стенке скважины, что приводит к неоправданному дополнительному износу режущего элемента, а также излишнему торможению (замедлению) подъема перфорирующего устройства, особенно при работе в наклонно направленных скважинах. Кроме того, при прохождении устройства через муфтовые стыки обсадной колонны может произойти слом режущего элемента.Its disadvantages are as follows:
a) there is no mechanism for fixing the body of the device in the well, therefore, the resulting vibrations will inevitably lead to a breakage of the cutting element of the rod type, especially since during operation the bending force will constantly act on the cutting element;
b) the role of the feed mechanism is played by a tension spring, therefore, the uniformity of the supply of the cutting element and the stability of its pressing against the cutting surface are not ensured as the cutting element deepens into the well wall, since the elastic force of the stretched spring as a result of its compression gradually decreases. This greatly reduces the cutting speed, reliability and perforation efficiency of the casing string, cement ring and rock;
c) the cutting element in the initial position is fixed in the housing using a flexible thread, which breaks when the rotation of the cutting element begins. Therefore, when lifting the punch, the end of the cutting element slides along the borehole wall, which leads to unjustified additional wear of the cutting element, as well as excessive braking (deceleration) of the rise of the perforating device, especially when working in directional wells. In addition, when the device passes through the coupling joints of the casing string, the cutting element may break.
Известно устройство для прорезания щелей в скважине, принятое за прототип, включающее корпус, узел подвески корпуса, режущий узел, связанный с корпусом, установленный с возможностью поворота относительно его оси и выполненный в виде плоской станины, и фрезы в виде замкнутой цепи, помещенной на станине с возможностью перемещения относительно последней, механизмы привода и подачи режущего узла [2] . A device for cutting holes in a well is known, which is adopted as a prototype, comprising a body, a body suspension unit, a cutting unit connected to the body, mounted to rotate about its axis and made in the form of a flat bed, and a cutter in the form of a closed chain placed on the bed with the ability to move relative to the latter, the drive mechanisms and the supply of the cutting unit [2].
По сравнению с предлагаемым перфоратором известный имеет следующие недостатки:
нет гидроусилителя, что не дает возможности заполнить систему привода подачи минеральным маслом для улучшения условий работы системы (цилиндра, поршня) привода и повышения надежности его работы;
выполнение привода подачи с большей длиной хода поршня и за счет рычажного механизма преобразовать движение поршня с проигрышем в расстоянии и выигрышем в силе существенно усложняет механизм привода подачи и снижает его надежность;
механизм привода имеет узел цепной передачи (кроме режущего элемента), что также усложняет механизм привода и снижает надежность его работы;
отсутствует механизм надежной фиксации корпуса перфоратора, а режущий элемент не может выполнять роль механизма фиксации, поскольку этот элемент движущийся и реактивная сила движения (вращения цепной фрезы) будет стремиться перемещать корпус фрезы по стенке скважины. Отсутствие механизма надежной фиксации корпуса перфоратора в скважине неизбежно приведет к возникновению вибраций и заклиниванию или слому режущего элемента, что доказано практикой применения механических перфораторов;
прототип предназначен для прорезания щелей только в стенке необсаженной скважины за пределы зоны кольматации (загрязнения и закупорки) продуктивного пласта, а необсадной колонны и цементного камня за колонной, поскольку цепная фреза теряет жесткость, что обусловлено отходом цепной фрезы от плоской станины со стороны резания при сгибе станины и выходе фрезы из корпуса перфоратора.Compared with the proposed perforator known has the following disadvantages:
there is no hydraulic booster, which makes it impossible to fill the feed drive system with mineral oil to improve the working conditions of the drive system (cylinder, piston) and increase the reliability of its operation;
the implementation of the feed drive with a longer piston stroke length and due to the lever mechanism to transform the movement of the piston with a loss in distance and a gain in strength significantly complicates the feed drive mechanism and reduces its reliability;
the drive mechanism has a chain drive assembly (except for the cutting element), which also complicates the drive mechanism and reduces the reliability of its operation;
there is no mechanism for reliable fixation of the perforator body, and the cutting element cannot fulfill the role of the fixing mechanism, since this element is moving and the reactive motion force (rotation of the chain mill) will tend to move the mill body along the borehole wall. The absence of a mechanism for reliable fixation of the perforator body in the well will inevitably lead to vibrations and jamming or breakage of the cutting element, which is proved by the practice of using mechanical perforators;
the prototype is designed to cut gaps only in the wall of an uncased borehole beyond the zone of mudding (contamination and plugging) of the reservoir, and the non-casing string and cement stone behind the string, since the chain cutter loses rigidity due to the departure of the chain cutter from the flat bed from the cutting side when bending bed and the outlet of the cutter from the punch body.
Цель изобретения - повышение надежности работы устройства за счет увеличения жесткости режущего узла и снижения возможности его заклинивания при одновременном повышении усилия резания. The purpose of the invention is to increase the reliability of the device by increasing the rigidity of the cutting unit and reduce the possibility of jamming while increasing the cutting force.
Поставленная цель достигается тем, что скважинный перфоратор, включающий корпус, узел подвески корпуса, режущий узел, связанный с корпусом, установленный с возможностью поворота относительно его оси и выполненный в виде плоской станины и фрезы в виде замкнутой цепи, помещенной на станине с возможностью перемещения относительно последней, механизмы привода и подачи режущего узла, в отличие от прототипа снабжен механизмом фиксации корпуса и гидроусилителем режущего узла, при этом механизм фиксации корпуса выполнен в виде жестко связанного с корпусом гидроцилиндра и лапы, шарнирно связанной с корпусом и поршнем гидроцилиндра и установленной с возможностью перемещения за пределы корпуса, а гидроусилитель режущего узла выполнен в виде жестко связанного с корпусом ступенчатого гидроцилиндра с установленным в нем дифференциальным поршнем, подпружиненным относительно корпуса и образующим с ним поршневую полость, гидравлически связанную с полостью корпуса, подпоршневую полость, гидравлически связанную с механизмами подачи режущего узла и фиксации корпуса, и разрядную полость, гидравлически связанную с внешним пространством. This goal is achieved by the fact that the downhole drill, including a housing, a housing suspension assembly, a cutting assembly connected to the housing, mounted to rotate about its axis and made in the form of a flat bed and a milling cutter in the form of a closed chain placed on the bed with the possibility of movement relative to the latter, the drive and supply mechanisms of the cutting unit, in contrast to the prototype, is equipped with a housing fixing mechanism and a cutting unit hydraulic booster, while the housing fixing mechanism is made in the form of rigidly connected about with the body of the hydraulic cylinder and the legs, pivotally connected to the body and the piston of the hydraulic cylinder and mounted to move outside the body, and the hydraulic booster of the cutting unit is made in the form of a stepped hydraulic cylinder rigidly connected to the body with a differential piston installed in it, spring-loaded relative to the body and forming with it a piston cavity hydraulically connected to the body cavity, a piston cavity hydraulically connected to the feed mechanisms of the cutting unit and the fixing of the body, and the discharge floor spine hydraulically connected to the outside.
На фиг. 1 показана конструктивная схема скважинного перфоратора; на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - режущий механизм перфоратора; на фиг. 4 - вид по стрелке Б на фиг. 3; на фиг. 5 - сечение по В-В режущего механизма на фиг. 3. In FIG. 1 shows a structural diagram of a downhole drill; in FIG. 2 is a section along AA in FIG. 1; in FIG. 3 - cutting mechanism of a perforator; in FIG. 4 is a view along arrow B in FIG. 3; in FIG. 5 is a section along BB of the cutting mechanism of FIG. 3.
Скважинный перфоратор содержит корпус 1 с узлом подвески, установленные в нем режущий элемент 2, привод для подачи режущего механизма, состоящий из гидроцилиндра 3, шарнирно закрепленного у корпусе 1, штока 4 и поршня 5, механизм закрепления и фиксации корпуса перфоратора, состоящий из жестко связанного с корпусом 1 гидроцилиндра 6, поршня 7, штока 8, шарнирно связанной с корпусом 1 лапы 9 и шарнирных осей крепления 10 и 11, гидроусилитель 12, состоящий из жестко связанного с корпусом 1 ступенчатого цилиндра 13 и установленного в нем дифференциального поршня 14 с уплотнительными кольцами 15 и 16, и нижний переходник 17. В корпусе 1 установлены гидравлический двигатель 18, редуктор 19 с выходным валом 20 и коническим зубчатым колесом 21, который находится в зацеплении с другим зубчатым колесом 22 (см. фиг. 2), установленным на оси 23 и жестко соединенным с зубчатым колесом 24 режущего элемента 2. Режущий элемент выполнен в виде (см. фиг. 1, 3, 4 и 5) фрезы, состоящей из звеньев 25 с закругленными режущими головками, шарнирно соединенных между собой с помощью осей 26 и образующих замкнутую цепь, размещенную с возможностью перемещения на плоской станине 27 с помощью зубчатых колес 24 и 28, установленных на осях 23 и 29, которые закреплены на станине 27. Станина 27 шарнирно соединена с помощью оси 30 со штоком 4 привода подачи. Гидравлическая связь гидроусилителя 12 с гидроцилиндрами 3 и 6 осуществляется с помощью трубки 31 и канала "а", сообщающегося с полостью подпоршневой "б" высокого давления ступенчатого цилиндра 13. The downhole perforator comprises a housing 1 with a suspension assembly, a
Гидравлическая связь надпоршневой полости "в" низкого давления с полостью "г" над гидродвигателем 18 осуществляется с помощью трубки 32 и канала "д" в корпусе 1. Разрядная полость "е" гидроусилителя сообщается через радиальный канал "ж" со скважиной, т. е. с внешним пространством. Пружина 33 служит для возврата в исходное положение поршня 14. В корпусе 1 выполнены также радиальный канал "з" под гидродвигателем 18 и окно "к" для выхода режущего элемента 2. Режущие кромки звеньев 25 выполнены из твердосплавных металлов. The hydraulic connection of the over-piston cavity "in" low pressure with the cavity "g" above the
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
В колонне НКТ создают давление прокачиванием рабочей жидкости, под действием которой начинает работать гидравлический двигатель 18 и через редуктор 19 вращает выходной вал 20 с коническим зубчатым колесом 21, которое передает вращательное движение зубчатым колесам 22, 24 и приводит в движение цепную фрезу 25 режущего элемента 2. Рабочая жидкость, вытекающая из гидродвигателя 18, проходит через радиальный канал "з" в корпусе 1 в скважину (затрубное пространство). Давление, создаваемое в НКТ над гидродвигателем 18, из полости "г" передается через канал "д" в корпусе 1 и трубку 32 в надпоршневую полость "в" ступенчатого цилиндра 13 гидроусилителя, под действием которого дифференциальный поршень 14 перемещается вниз. При этом жидкость из разрядной полости "е" перетекает через радиальный канал "ж" в скважину, а жидкость (минеральное масло) из подпоршневой полости "б" подается под увеличенным давлением через канал "а" и трубку 31 в гидроцилиндры 3 и 6 под поршни 5 и 7. Под действием давления поршень 7 со штоком 8 перемещается вправо и выдвигает лапу 9 для закрепления и фиксирования перфоратора в обсадной колонне. Масло под поршень 5 в гидроцилиндре 3 подается через гидравлическое сопротивление (гидравлическое реле времени, которое на чертеже не показано), поэтому перемещение поршня 5 со штоком 4 происходит медленно. Этим обеспечивается дозированная подача режущего элемента 2. Вращающаяся цепная фреза 25 режущего элемента 2 прорезает обсадную колонну, цементное кольцо за колонной и продуктивный пласт. После полного выхода режущего элемента 2 прекращают нагнетание рабочей жидкости в НКТ. Под действием сил упругости пружины 33 дифференциальный поршень 14 перемещается вверх, масло из гидроцилиндров 3 и 6 перетекает в подпоршневую полость "б" ступенчатого цилиндра 13 гидроусилителя, лапа 9 и режущий элемент возвращается в исходное положение. In the tubing string, pressure is created by pumping the working fluid, under the influence of which the
После окончания перфорации на заданном уровне пласта производят подъем колонны НКТ на необходимое расстояние интервала перфорации и процесс прорезания повторяют. After completion of the perforation at a given level of the formation, the tubing string is lifted to the required distance of the perforation interval and the cutting process is repeated.
Возвращение режущего элемента и лапы крепления в исходное положение можно осуществить другим способом, например путем повышения давления в затрубном пространстве скважины. The return of the cutting element and the mounting paws to their original position can be carried out in another way, for example, by increasing the pressure in the annulus of the well.
При применении предлагаемого устройства выход перфорирующего (режущего) элемента осуществляется на значительную величину, производится сравнительно глубокая перфорация пласта, включая кольматированную зону. За счет увеличения жесткости фиксация перфоратора в обсадной колонне и устранения возможности заклинивания режущего элемента при одновременном повышении усилий и глубины резания обеспечивается надежное и эффективное вскрытие продуктивного пласта в обсаженных скважинах. (56) Авторское свидетельство СССР N 605938, кл. Е 21 В 43/114, 1975. When using the proposed device, the output of the perforating (cutting) element is carried out by a significant amount, a relatively deep perforation of the formation, including the matted zone, is performed. By increasing the rigidity of the fixation of the perforator in the casing and eliminating the possibility of jamming of the cutting element while increasing the efforts and depth of cut, reliable and effective opening of the productive formation in cased wells is provided. (56) Copyright certificate of the USSR N 605938, cl. E 21 B 43/114, 1975.
Патент США N 2178554, кл. 175-90, 1939. U.S. Patent No. 2,178,554, cl. 175-90, 1939.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4799245 RU2007549C1 (en) | 1990-03-05 | 1990-03-05 | Borehole puncher |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4799245 RU2007549C1 (en) | 1990-03-05 | 1990-03-05 | Borehole puncher |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007549C1 true RU2007549C1 (en) | 1994-02-15 |
Family
ID=21500352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4799245 RU2007549C1 (en) | 1990-03-05 | 1990-03-05 | Borehole puncher |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2007549C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2464411C2 (en) * | 2010-11-09 | 2012-10-20 | Михаил Павлович Сергиенко | Method of exposing productive beds and device to this end |
| EA018400B1 (en) * | 2011-04-01 | 2013-07-30 | Эльмир Саттарович Кузяев | Device for secondary production reservoir exposing with mechanical treatment |
-
1990
- 1990-03-05 RU SU4799245 patent/RU2007549C1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2464411C2 (en) * | 2010-11-09 | 2012-10-20 | Михаил Павлович Сергиенко | Method of exposing productive beds and device to this end |
| EA018400B1 (en) * | 2011-04-01 | 2013-07-30 | Эльмир Саттарович Кузяев | Device for secondary production reservoir exposing with mechanical treatment |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2316796C (en) | Downhole apparatus | |
| CA1261817A (en) | Earth drilling method and apparatus using multiple hydraulic forces | |
| EP1038086B1 (en) | Percussive tool | |
| CN1131925C (en) | Method and apparatus for drilling with flexible shaft while using hydraulic assistance | |
| US8225883B2 (en) | Downhole percussive tool with alternating pressure differentials | |
| GB2385350A (en) | Device for drilling a subterranean formation with variable depth of cut | |
| GB2345931A (en) | An oscillating drill bit for drilling subterranean formation | |
| US20020185312A1 (en) | Impact tool | |
| NO328123B1 (en) | Drilling apparatus and method of drilling | |
| WO2000042288A1 (en) | Method and apparatus for forcing an object through the sidewall of a borehole | |
| EP0774039B1 (en) | Device and method for making a slot in an underground formation | |
| CN101363307B (en) | The method and apparatus of drilling are oriented under various mixing conditions | |
| RU2007549C1 (en) | Borehole puncher | |
| EP1689967B1 (en) | Drilling apparatus with anti-vibration inertial body | |
| EP0800610B1 (en) | Apparatus for forming a slot in a wellbore | |
| RU2255196C1 (en) | Device for drilling deep perforation channels in cased well | |
| RU2190089C1 (en) | Process of deep perforation of cased wells | |
| SU742575A1 (en) | Drilling tool | |
| DK181330B1 (en) | Mechanical perforation tool system | |
| SU1682547A1 (en) | Method and apparatus for forming drain holes | |
| RU2030563C1 (en) | Device for forming slots in well walls | |
| SU1055874A1 (en) | Apparatus for forming initial fissures in wells | |
| RU2230183C1 (en) | Device for perforation of cased well (variants) | |
| SU1668640A1 (en) | Well perforation device | |
| RU1788221C (en) | Device for exposure of formation |