RU2376459C2 - Device for secondary opening of production reservoirs with mechanical treatment - Google Patents

Abstract

FIELD: oil-and-gas production.

SUBSTANCE: invention related to oil-and-gas production, particularly to devices for secondary opening of production reservoirs with mechanical treatment till boring filtrate penetration depth, slurries and other reservoir contaminating fluids. Device contains void case on logging cable with located inside engine, boring unit, guide lines, washing unit, case fixing in the well mechanism. Bore compiled from consecutive set of bayonet conjugative coupling boxes 15 and equipped wit cutting tool on its working end. Every coupling box 15 equipped from one side with spherical ring belt 18 with lugs 19, and form other side with cylindrical belt 20, inside of which there is cylindrical cavity 11, adequate to spherical belt surface 18. Spherical cavity 21 has "T"-shaped windows 22 from the cavity to outside for logs 19 of spherical ring belt 18 and channel for locking ring 23.

EFFECT: avoid cleaning fluid losses in plug connections, device simplification and possibility to take bore away from treated canal.

5 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для вторичного вскрытия продуктивных пластов механической обработкой до глубины проникновения фильтрата буровых, тампонажных и других загрязняющих пласт технологических жидкостей и далее.The invention relates to the oil and gas industry, and in particular to devices for the secondary opening of productive formations by machining to a depth of penetration of the filtrate of drilling, grouting and other polluting process fluids and further.

Известно устройство для вскрытия продуктивных пластов по патенту №2137912, кл. Е21Е В 43/00, 1999, содержащее режущее устройство в виде пилы с рычагом, несущим бесконечную цепь с режущими элементами. Недостатками этого устройства являются конструктивная сложность и ненадежность в эксплуатации из-за большого количества режущих элементов, участвующих в процессе вскрытия, и дороговизна.A device for opening productive formations according to patent No. 2137912, class. E21E B 43/00, 1999, containing a cutting device in the form of a saw with a lever carrying an endless chain with cutting elements. The disadvantages of this device are the structural complexity and unreliability in operation due to the large number of cutting elements involved in the opening process, and the high cost.

Известен сверлящий перфоратор по патенту №2243363, содержащий корпус, бур, криволинейную направляющую для бура. Бур выполнен составным из втулок цилиндрической формы снаружи и некруглой внутри, а также вкладышей, повторяющих форму отверстий втулок. Через втулки пропущен подпружиненный трос. Одна сторона бура соединена с пятой, а другая - с режущей головкой.Known drilling perforator according to patent No. 2243363, comprising a housing, a drill, a curved guide for a drill. The drill is made of composite bushings of cylindrical shape on the outside and non-circular inside, as well as inserts repeating the shape of the holes of the bushings. A spring-loaded cable is passed through the bushings. One side of the drill is connected to the fifth, and the other to the cutting head.

Недостатком данного устройства является малая жесткость бура и, как следствие, ненадежность устройства в эксплуатации.The disadvantage of this device is the low rigidity of the drill and, as a consequence, the unreliability of the device in operation.

Наиболее близким заявленному по технической сущности аналогом является устройство для вторичного вскрытия продуктивного пласта сверлением по патенту №2232873, кл. 7Е21В 43/11, БИ №20, 2004 г. Оно содержит трубчатый корпус, внутри которого размещены электропривод, узел бурения для вращения и подачи бура, горизонтальная направляющая в виде кондуктора, вертикальная направляющая в виде кассеты, узел промывки, механизм фиксации корпуса в скважине, и подвеску корпуса в виде каротажного кабеля. Бур выполнен в виде последовательного набора втулок, добором которых из кассеты наращивают бур при бурении. Конец бура оснащен режущим инструментом. Приспособление, передающее вращение буру, содержит шпиндель и установлено на горизонтальной направляющей.The closest claimed technical essence is the device for the secondary opening of the reservoir by drilling according to patent No. 2232873, class. 7E21B 43/11, BI No. 20, 2004. It contains a tubular body, inside of which there is an electric drive, a drilling unit for rotating and feeding the drill, a horizontal guide in the form of a conductor, a vertical guide in the form of a cartridge, a flushing unit, a housing fixing mechanism in the well , and the body suspension in the form of a wireline cable. The drill is made in the form of a sequential set of sleeves, by the addition of which the drill is expanded from the cassette during drilling. The end of the drill is equipped with a cutting tool. The device transmitting rotation to the drill contains a spindle and is mounted on a horizontal rail.

Недостатком ближайшего аналога является утечка промывочной жидкости в месте стыка втулки со шпинделем приспособления, передающего вращение буру, особенно в момент добора втулки из кассеты, что не обеспечивает требуемой интенсивности очистки зоны обработки от шлама и создает угрозу заклинивания бура и поломки инструмента, сложность устройства кассетного хранения втулок и наращивания их в штангу бура, практическая невозможность изъятия бура из обработанного канала, что существенно уменьшает его полезное сечение.The disadvantage of the closest analogue is the leakage of flushing fluid at the junction of the sleeve with the spindle of the device transmitting the rotation of the drill, especially when the sleeve is removed from the cartridge, which does not provide the required intensity of cleaning the treatment area from sludge and creates a risk of jamming of the drill and tool breakage, the complexity of the cartridge storage device bushings and building them into the drill rod, the practical impossibility of removing the drill from the treated channel, which significantly reduces its useful section.

Технический результат, обеспечиваемый использованием заявленного изобретения, - исключение потерь промывочной жидкости в стыках втулок и, как следствие интенсивное удаление шлама из зоны резания, упрощение устройства и возможность изъятия бура из обработанного канала.The technical result provided by the use of the claimed invention is the elimination of losses of flushing fluid at the joints of the bushings and, as a result, intensive removal of sludge from the cutting zone, simplification of the device and the possibility of removing the drill from the treated channel.

Достигается указанный технический результат тем, что в устройстве для вторичного вскрытия продуктивного пласта механической обработкой, содержащем в полом корпусе механизм подачи и вращения бура, узел промывки, механизм фиксации корпуса к стенке ствола скважины, бур с режущим инструментом на конце, составленный из последовательного набора сопряженных между собой втулок-муфт, направляющие для перемещения бура от вертикального до горизонтального вектора и подвеску корпуса в виде каротажного кабеля, каждая втулка-муфта бура оснащена с одной стороны сферообразным кольцевым поясом с выступами, а с противоположной стороны - цилиндрическим поясом, внутри которого имеется сферическая полость, адекватно-ответная поверхности сферообразного пояса, и имеющая Т-образные окна из полости наружу под выступы сферообразного кольцевого пояса.This technical result is achieved by the fact that in the device for the secondary opening of the productive formation by mechanical treatment, comprising a drill feed and rotation mechanism, a washing unit, a housing fixing mechanism to the borehole wall, a drill with a cutting tool at the end, composed of a series of paired between each sleeve coupling, guides for moving the drill from vertical to horizontal vector and the housing suspension in the form of a wireline cable, each drill coupling sleeve is equipped with of the bottom side with a sphere-shaped annular belt with protrusions, and on the opposite side, with a cylindrical belt inside which there is a spherical cavity, an adequate response to the surface of the sphere-shaped belt, and having T-shaped windows from the cavity outward under the protrusions of the sphere-shaped ring belt.

Представленные чертежи иллюстрируют заявляемое изобретения, где изображены:The presented drawings illustrate the claimed invention, which shows:

на фиг.1 - общий вид устройства, на фиг.2 - рабочая часть узла бурения, на фиг.3 - втулки-муфты, жестко соединенные между собой при прямом вращении бура, на фиг.4, 5 - в двух проекциях втулки-муфты, свободно соединенные между собой при обратном вращении бура.figure 1 is a General view of the device, figure 2 is the working part of the drilling unit, figure 3 - sleeve coupling, rigidly interconnected with direct rotation of the drill, figure 4, 5 - in two projections of the sleeve coupling freely interconnected during reverse rotation of the drill.

Устройство содержит спускаемый в скважину на каротажном кабеле 1 корпус 2, в котором размещены взаимосвязанные механическими, гидравлическими и электрическими системами узел бурения 3 для вращения и подачи бура 4, механизм фиксации 5 корпуса 2 в стволе скважины 6 и узел промывки (не показан). В верхней части узла бурения 3 установлен редуктор 7 с двумя выходными валами 8 и 9. Вал 8 выполнен в виде ходового винта, а второй вал 9 оснащен червяком, кинематически связанным с приспособлением 10 вращения бура. В нижней части узла бурения 3 размещены направляющие для ориентации бура 4 с вертикальным участком 11, радиусным(собранным из двух зеркально-обработанных частей) участком 12 и горизонтальным участком, образованным колесом 13 приспособления 10 вращения бура и опорными роликами 14, установленными вокруг бура 4. Бур 4 выполнен составленным из втулок-муфт 15, имеющих осевой канал для прохода промывочной жидкости к месту бурения. С одной стороны бура 4 установлен кронштейн 16 со штуцером (не показан) подвода промывочной жидкости от узла промывки к буру. Кронштейн 16 взаимодействует с ходовым винтом 8 и служит для передачи буру движения подачи. Рабочий конец бура 4 оснащен режущим инструментом 17.The device comprises a housing 2, which is lowered into the well on a wireline 1, in which a drilling unit 3 for rotation and supply of the drill 4 is interconnected by mechanical, hydraulic and electrical systems, a fixing mechanism 5 of the housing 2 in the wellbore 6 and a flushing unit (not shown). In the upper part of the drilling unit 3, a gearbox 7 with two output shafts 8 and 9 is installed. The shaft 8 is made in the form of a lead screw, and the second shaft 9 is equipped with a worm kinematically connected with the drill rotation device 10. At the bottom of the drilling unit 3 there are guides for orientating the drill 4 with a vertical section 11, a radius (assembled from two mirror-machined parts) section 12 and a horizontal section formed by the wheel 13 of the drill rotation device 10 and support rollers 14 mounted around the drill 4. The drill 4 is made up of sleeve sleeves 15 having an axial channel for passage of flushing fluid to the drilling site. On one side of the drill 4, a bracket 16 is installed with a fitting (not shown) for supplying washing liquid from the washing unit to the drill. The bracket 16 interacts with the lead screw 8 and serves to transmit the feed movement to the drill. The working end of the drill 4 is equipped with a cutting tool 17.

Каждая втулка-муфта 15 оснащена с одной стороны сферообразным кольцевым поясом 18 с выступами 19 (фиг.3), а с противоположной стороны цилиндрическим поясом 20, внутри которого имеется сферическая полость 21, адекватно-ответная поверхности сферообразного пояса 18, и имеющая Т-образные окна 22 из полости наружу под выступы 19 и канавку для запорного кольца 23.Each sleeve coupling 15 is equipped on one side with a sphere-shaped annular belt 18 with protrusions 19 (Fig. 3), and on the opposite side with a cylindrical belt 20, inside which there is a spherical cavity 21, an adequate response to the surface of the sphere-shaped belt 18, and having T-shaped windows 22 from the cavity outward under the protrusions 19 and the groove for the locking ring 23.

Верхняя и нижние части узла бурения 3 соединены стяжками 24.The upper and lower parts of the drilling unit 3 are connected by couplers 24.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии режущий конец бура выставлен перпендикулярно стенке ствола скважины напротив рабочего окна корпуса 2 устройства. Тело бура, наделенное определенной степенью свободы за счет шаровой взаимосвязи смежных втулок-муфт, изогнуто в направляющих 11 и 12 из вертикального положения верхней части в горизонтальное в месте рабочего окна. Затем устройство опускают в ствол скважины до горизонта бурения. С наземного пульта управления (не показан) включают электропривод 25. Одновременно приводятся в действие механизмы фиксации 5, которые фиксируют корпус 2 относительно стенки ствола скважины 6, и узел промывки. Вращение от электропривода 25 передается редуктору 7 и выходящим из него ходовому винту 8, и валу 9, и колесу 13 приспособления 10 вращения бура, которое приводит во вращение находящуюся с ним в кинематической связи одну из втулок-муфт 15. Соединение втулок-муфт 15 между собой по сферическим поверхностям с выступами 19 и Т-образные окна 22 образуют байонетное соединение. Байонетное соединение обладает свойством запирать соединенные между собой детали при повороте их относительно друг друга в одном направлении и освобождать при повороте в другом. (См. Политехнический словарь. /Под редакцией А.Ю.Ишлинского. М.: Советская энциклопедия). Поэтому в запертом положении смежные втулки-муфты ведут себя как единое целое, а в освобожденном - как шарнирная муфта. При передаче крутящего момента от одной втулки-муфты 15 к другой при рабочем направлении вращения втулки-муфты, расположенные между режущим инструментом и приспособлением 10 вращения бура, поворачиваются между собой так, что выступы 19 заходят в стопорящую часть Т-образного окна 22. (см. фиг.3) и образуют жесткий участок бура 4, необходимый при обработке канала. Втулки-муфты 15, расположенные по другую сторону приспособления 10, поворачиваются относительно друг друга в другом направлении и выступы 19 прижимаются к продольной стороне Т-образного окна 22 и не мешают изгибу бура при прохождении его по радиусному участку 12 направляющих (см. фиг.4). Рабочую подачу бура осуществляет кронштейн 16, перемещаемый ходовым винтом 8, воздействуя на верхний конец бура. Промывочная жидкость подается в зону резания по центральным каналам всех муфт-втулок, набор которых образует тело бура. Ее поток смывает образующийся шлам по периферийным полостям высверливаемого канала. Бур высверливает заданную глубину канала, пропорциональную количеству втулок-муфт, образующих тело бура. По завершении бурения включают реверс электропривода и последний, вращаясь, вытягивается кронштейном 16 из образованного канала. При вращении (в обратную сторону) втулки-муфты освобождаются от жесткого сцепления и свободно проходят радиусный участок направляющих.The device operates as follows. In the initial state, the cutting end of the drill is perpendicular to the wall of the wellbore opposite the working window of the housing 2 of the device. The body of the drill, endowed with a certain degree of freedom due to the spherical relationship of adjacent sleeve sleeves, is bent in the guides 11 and 12 from the vertical position of the upper part to the horizontal in place of the working window. Then the device is lowered into the wellbore to the drilling horizon. An electric drive 25 is turned on from a ground control panel (not shown). At the same time, locking mechanisms 5 are activated that fix the housing 2 relative to the wall of the wellbore 6 and the flushing unit. The rotation from the electric drive 25 is transmitted to the gearbox 7 and the driving screw 8 and the shaft 9 and the wheel 13 of the drill rotation device 10, which rotates one of the sleeve couplings 15, which is in kinematic connection with it, 15 and the connection of the sleeve couplings 15 between along spherical surfaces with protrusions 19 and T-shaped windows 22 form a bayonet joint. The bayonet connection has the ability to lock interconnected parts when rotating them relative to each other in one direction and to release when turning in the other. (See. Polytechnical Dictionary. / Edited by A.Yu. Ishlinsky. M .: Soviet Encyclopedia). Therefore, in the locked position, adjacent sleeve couplings behave as a unit, and in the released position, they act as an articulated sleeve. When transmitting torque from one sleeve-clutch 15 to another with the working direction of rotation of the sleeve-clutch located between the cutting tool and the drill rotation device 10, they rotate with each other so that the protrusions 19 extend into the locking part of the T-shaped window 22. (see Fig. 3) and form a hard section of the drill 4, necessary when processing the channel. The sleeve sleeves 15, located on the other side of the device 10, rotate relative to each other in the opposite direction and the protrusions 19 are pressed against the longitudinal side of the T-shaped window 22 and do not interfere with the bending of the drill when it passes along the radius section 12 of the guides (see Fig. 4 ) The working feed of the drill is carried out by the bracket 16, moved by the lead screw 8, acting on the upper end of the drill. The flushing fluid is supplied to the cutting zone along the central channels of all sleeve couplings, the set of which forms the body of the drill. Its flow washes away the formed sludge along the peripheral cavities of the drilled channel. The drill drills a given depth of the channel, proportional to the number of sleeve sleeves that form the body of the drill. At the end of the drilling, the electric drive is turned on and the latter, rotating, is pulled by the bracket 16 from the formed channel. When rotating (in the opposite direction), the sleeve-coupler are released from rigid adhesion and freely pass the radius section of the guides.

Отключают электропитание устройства и извлекают его из скважины. Реализация заявленного устройства решает задачи повышения эксплуатационной эффективности его за счет надежного удаления шлама из канала при сокращении потерь промывочной жидкости, полного использования сечения канала (в нем не остаются детали бура после завершения процесса), упрощения как самого устройства, так и процесса выработки канала.Turn off the power to the device and remove it from the well. The implementation of the claimed device solves the problem of increasing its operational efficiency by reliably removing sludge from the channel while reducing the loss of flushing fluid, making full use of the channel cross section (there are no drill parts left after the process is completed), simplifying both the device itself and the channel development process.

Claims (1)

Устройство для вторичного вскрытия продуктивного пласта механической обработкой, содержащее размещенные в полом корпусе механизм подачи и вращения бура, узел промывки, механизм фиксации корпуса к стенке ствола скважины, бур с режущим инструментом на конце, составленный из последовательного набора сопряженных между собой втулок-муфт, направляющие для перемещения бура от вертикального до горизонтального вектора и подвеску корпуса в виде каротажного кабеля, отличающееся тем, что каждая втулка-муфта бура оснащена с одной стороны сферообразным кольцевым поясом с выступами, а с противоположной стороны - цилиндрическим поясом, внутри которого имеется сферическая полость, адекватно-ответная поверхности сферообразного пояса, и имеющая T-образные окна из полости наружу под выступы сферообразного кольцевого пояса. A device for the secondary opening of the reservoir by machining, containing a drill feed and rotation mechanism, a flushing assembly, a housing fixation mechanism to the borehole wall, a drill with a cutting tool at the end, composed of a consecutive set of coupled bushings, guides for moving the drill from vertical to horizontal vector and the housing suspension in the form of a logging cable, characterized in that each drill coupling sleeve is equipped on one side with a sphere also demanded annular belt with projections and, on the opposite side - a cylindrical zone within which there is a spherical cavity, adequately-reciprocal sphere-like surface of the belt, and having a T-shaped windows outwards from the cavity under a sphere-like protrusions of the annular zone.

Images