EA011622B1 - A method and an apparatus for jet-fluid abrasive cutting - Google Patents
A method and an apparatus for jet-fluid abrasive cutting Download PDFInfo
- Publication number
- EA011622B1 EA011622B1 EA200701043A EA200701043A EA011622B1 EA 011622 B1 EA011622 B1 EA 011622B1 EA 200701043 A EA200701043 A EA 200701043A EA 200701043 A EA200701043 A EA 200701043A EA 011622 B1 EA011622 B1 EA 011622B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- jet
- shoe
- profile
- window
- downhole
- Prior art date
Links
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 title claims abstract description 96
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 42
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 30
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 25
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims description 24
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 claims description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 13
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 12
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 11
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 9
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 8
- 239000010431 corundum Substances 0.000 claims description 8
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002223 garnet Substances 0.000 claims description 8
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 8
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 5
- 206010043183 Teething Diseases 0.000 claims description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 230000036346 tooth eruption Effects 0.000 claims description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims 1
- 230000026058 directional locomotion Effects 0.000 claims 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 claims 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 abstract 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 22
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 13
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 7
- 241000219991 Lythraceae Species 0.000 description 6
- 235000014360 Punica granatum Nutrition 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N (r)-(6-ethoxyquinolin-4-yl)-[(2s,4s,5r)-5-ethyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-2-yl]methanol;hydrochloride Chemical compound Cl.C([C@H]([C@H](C1)CC)C2)CN1[C@@H]2[C@H](O)C1=CC=NC2=CC=C(OCC)C=C21 QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N 0.000 description 1
- 229910001104 4140 steel Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930194542 Keto Natural products 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000000254 damaging effect Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000468 ketone group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 239000012858 resilient material Substances 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 102220093167 rs149709159 Human genes 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/18—Drilling by liquid or gas jets, with or without entrained pellets
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B29/00—Cutting or destroying pipes, packers, plugs or wire lines, located in boreholes or wells, e.g. cutting of damaged pipes, of windows; Deforming of pipes in boreholes or wells; Reconditioning of well casings while in the ground
- E21B29/06—Cutting windows, e.g. directional window cutters for whipstock operations
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/11—Perforators; Permeators
- E21B43/114—Perforators using direct fluid action on the wall to be perforated, e.g. abrasive jets
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
Description
По настоящей заявке испрашивается приоритет в соответствии с 35 И.8.С. § 119 на основании заявки номер 60/527308, поданной 11/12/2004, под названием «Программируемые способ и устройство гидроабразивной струйной резки сквозь обсадные трубы, цемент и породы пласта», которая настоящим полностью инкорпорирована путем отсылки.This application claims priority in accordance with 35 I..8.C. § 119 on the basis of application number 60/527308, filed 11/12/2004, under the name "Programmable method and device for waterjet jet cutting through casing, cement and formation rocks", which is hereby fully incorporated by reference.
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к системам сверления и резки и их способам работы и, в частности, к способу и устройству гидроабразивной струйной резки.The present invention relates to drilling and cutting systems and their methods of operation and, in particular, to a method and apparatus for waterjet jet cutting.
Предпосылки создания изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к прорезыванию запрограммированными компьютером формы и профиля(-ей) окна в стенке обсадной трубы скважины, внутренний диаметр которой составляет 3 дюйма или более, и, в частности, к управляемому и точному использованию гидроабразивной струйной резки предварительно заданной формы или окна в стенке обсадной трубы скважины, тем самым упрощая и обеспечивая доступ к формациям, находящимся за пределами зацементированных обсадных труб.The present invention relates to the eruption of computer-programmed shape and profile (s) of a window in a wall of a casing of a borehole having an internal diameter of 3 inches or more, and, in particular, to the controlled and accurate use of waterjet cutting of a predetermined shape or window in the wall well casing, thereby simplifying and providing access to formations located outside of cemented casing.
В настоящее время многие скважины имеют искривленный ствол, пробуренный и отходящий в целом от вертикальной оси основного ствола скважины. Бурение таких боковых отводов ствола скважины осуществляется многоступенчатым способом. Традиционно после установки обсадных труб и цементирования скважины используют многоступенчатый процесс фрезерования с целью прорезывания окна в боковом направлении в стенке обсадной трубы на участке, где необходимо приступить к бурению бокового отвода ствола скважины. После прорезывания окна фрезерованием можно приступить к процессу бурения.Currently, many wells have a curved hole drilled and extending as a whole from the vertical axis of the main wellbore. The drilling of such lateral branches of the wellbore is carried out in a multistage manner. Traditionally, after installing casing pipes and cementing a well, a multi-stage milling process is used to cut a window laterally in the wall of the casing in the area where it is necessary to start drilling the lateral borehole. After teething the window by milling, you can begin the drilling process.
Несмотря на простоту принципа этого процесса, его реализация нередко является сложной и трудновыполнимой задачей для ее своевременного завершения. Ряд факторов, усложняющих процесс бурения, заключается в том, что обсадные трубы скважины выполнены из стали или аналогичного твердого материала, и, кроме того, доступ к обсадным трубам в нижней части ствола скважины затруднен. Традиционно, для завершения фрезерования требуемой формы и/или профиля (профилей) окна в стенке обсадной трубы с использованием известных способов механической обработки обычно требуется 10 ч. Неправильная форма или профиль (профили) окна бокового отвода ствола скважины, прорезанного в стенке стальной обсадной трубы, может привести к поломке бурового долота в процессе горизонтального бурения.Despite the simplicity of the principle of this process, its implementation is often a complex and difficult task for its timely completion. A number of factors complicating the drilling process is that the casing of the well is made of steel or similar solid material, and in addition, access to the casing in the lower part of the wellbore is difficult. Traditionally, to complete the milling of the desired shape and / or profile (s) of the window in the casing wall using known mechanical processing methods, it usually takes 10 hours. The wrong shape or profile (s) of the sidetrack window cut into the wall of the steel casing, may cause damage to the drill bit during horizontal drilling.
В патенте США № 4,134,453, на который здесь производится ссылка, были предложены способ и устройство известного уровня техники для вырезания круглых отверстий и удлиненных прорезей в отводных трубах. Описанное устройство снабжено соплом в головке сопла для подачи жидкости для резки отверстий и прорезей. Недостаток указанного способа известного уровня техники заключается в том, что длина врезания, производимого описанным соплом в горную породу, ограничена ввиду того, что сопло является стационарным по отношению к головке сопла.In US patent No. 4,134,453, to which reference is made here, were proposed a method and apparatus of the prior art for cutting round holes and elongated slots in the outlet pipes. The described device is equipped with a nozzle in the nozzle head for supplying liquid for cutting holes and slots. The disadvantage of this method of the prior art is that the cutting length produced by the described nozzle into the rock is limited due to the fact that the nozzle is stationary with respect to the nozzle head.
Другие способ и устройство известного уровня техники для вырезания продольных узких отверстий раскрыты в патенте США № 4,479,541, на который в данном документе производится ссылка. Описанное устройство является перфоратором, снабженным двумя раздвижными консолями. Каждая консоль имеет торец с перфорирующим соплом, расположенным на ее дальнем конце, при этом режущее сопло образует кумулятивную струю. Функция резания, описанная в настоящем патенте, осуществляется путем создания колебания перфораторов в продольном направлении или путем их возвратно-качательного движения. В соответствии с заявкой глубокую прорезь формируют путем последовательного перемещения вверх и вниз в пределах определенной части скважины.Other prior art method and apparatus for cutting longitudinal narrow holes are disclosed in US Pat. No. 4,479,541, to which reference is made herein. The described device is a hammer drill equipped with two sliding consoles. Each console has an end with a perforating nozzle located at its distal end, while the cutting nozzle forms a cumulative jet. The cutting function described in this patent is carried out by creating oscillations of perforators in the longitudinal direction or by their reciprocating motion. In accordance with the application, a deep slot is formed by successively moving up and down within a certain part of the well.
Недостаток предлагаемого способа заключается в том, что обеспечивается только перемещение вверх вдоль ствола скважины ввиду конструкции раздвижных консолей. Более того, в ссылке на известный уровень техники не указывается, каким образом предотвратить перемещение в направлении вниз двух раздвижных консолей, установленных напротив стенки ствола скважины. Указанный недостаток конструкции известного уровня техники приводит к образованию острых углов между стенками скважины, в результате чего кумулятивная струя, нагнетаемая соплами на дальних концах раздвижных консолей, прорезывает только небольшие насечки в стенках скважины.The disadvantage of the proposed method is that it provides only upward movement along the wellbore due to the design of the sliding consoles. Moreover, the reference to the prior art does not indicate how to prevent downward movement of two sliding consoles mounted opposite the wall of the wellbore. This design flaw of the prior art leads to the formation of sharp angles between the walls of the borehole, as a result of which the cumulative jet pumped by nozzles at the far ends of the extension arms penetrates only small notches in the borehole walls.
Другой способ и устройство известного уровня техники для вырезания прорезей в стенках обсадных труб скважины раскрыты в патенте США № 5,445,220, на который производится ссылка в данном документе. В описанном устройстве перфоратор состоит из телескопического и двойного сопла для вырезания прорезей. Перфоратор расположен по центру относительно продольной оси скважины во время операции вырезания прорезей.Another prior art method and apparatus for cutting openings in casing walls of a well is disclosed in US Pat. No. 5,445,220, to which reference is made herein. In the described device, the perforator consists of a telescopic and double nozzle for cutting slots. The hammer drill is located in the center relative to the longitudinal axis of the well during the operation of cutting holes.
В перфораторе используется стабилизирующее устройство, ограничивающее перемещение перфоратора и, следовательно, не обеспечивающее какое-либо вращательное движение перфоратора за исключением перемещения в вертикальном направлении вверх и вниз. Кроме того, в патенте не было проиллюстрировано или описано подъемное устройство перфоратора.The punch uses a stabilizing device that restricts the movement of the punch and, therefore, does not provide any rotational movement of the punch except for moving in the vertical direction up and down. Furthermore, the patent did not illustrate or describe a punch hoist.
Еще один способ и устройство известного уровня техники для резания обсадных труб и свай описаны в патенте США № 5,381,631, на который здесь производится ссылка. Описанное устройство предусматривает вращательное движение в основном в горизонтальной плоскости для формирования кольцеAnother prior art method and apparatus for cutting casing and piles is described in US Pat. No. 5,381,631, to which reference is made. The described device provides for rotational movement mainly in the horizontal plane to form a ring
- 1 011622 образной прорези в стенке обсадной трубы скважины. Приводной механизм устройства размещают внутри скважины на участке, предназначенном для резки. Недостаток известного уровня техники заключается в том, что устройство должно быть снабжено несколькими шлангами, которые подсоединяются к устройству с поверхности для подачи питания и управления.- 1 011622 shaped slots in the wall of the casing of the well. The drive mechanism of the device is placed inside the well in the area intended for cutting. A disadvantage of the prior art is that the device must be provided with several hoses that are connected to the device from the surface for power supply and control.
Таким образом, существует необходимость в способе и устройстве для процесса прорезывания точных форм и профиля (профилей) окон, которые могут быть выполнены быстрее и при меньших затратах. Дополнительно существует необходимость в перфорировании обсадных труб, резке свайных оснований под морским дном и вырезание прорезей в стенках обсадных труб скважин с использованием оригинального программируемого перемещения гидроструйного башмака.Thus, there is a need for a method and apparatus for cutting through the exact shapes and profiles (profiles) of windows that can be completed faster and at lower cost. Additionally, there is a need for perforation of casing pipes, cutting of pile foundations under the seabed and cutting out cuts in the walls of casing wells using the original programmable movement of the hydro-jet shoe.
Краткое изложение сущности существа изобретенияSummary of the invention
Настоящее изобретение было сделано ввиду вышеприведенных обстоятельств, и одним его объектом является создание устройства для резания высоконапорной струей внутри скважины, которое предназначено для вырезания формы или профиля окна в стенке обсадной трубы скважины путем применения связующей смеси абразивной жидкости высокого давления.The present invention was made in view of the above circumstances, and one object thereof is to provide a device for cutting with a high-pressure jet inside the well, which is designed to cut the shape or profile of the window in the wall of the casing of the well by using a binder mixture of abrasive liquid of high pressure.
Настоящее изобретение позволяет решить упомянутые в настоящем описании проблемы путем применения компьютера, центрального процессора или микрочипа, управляющего независимым вращательным или продольным перемещением гидроструйного башмака внутри ствола скважины для прорезывания предварительно заданных форм и профиля (профлей) окон в стенке обсадной трубы скважины или сквозь нее, приводимого в действие с помощью двух или нескольких устройств с сервоприводом, установленных на поверхности у устья скважины. После завершения точного прорезывания формы или профиля (профилей) окна с использованием идей настоящего изобретения можно приступить к бурению боковых отводов ствола скважины.The present invention allows to solve the problems mentioned in the present description by using a computer, a central processor or a microchip controlling the independent rotational or longitudinal movement of the hydro-jet shoe inside the wellbore to cut through the predetermined shape and profile (s) of windows in the wall of the casing or through it driven into action using two or more servo-driven devices mounted on the surface at the wellhead. After completing the exact eruption of the shape or profile (s) of the window using the ideas of the present invention, one can begin drilling the lateral bends of the wellbore.
Для достижения указанных и других преимуществ и в соответствии с целью настоящего изобретения, проиллюстрированного на примерах осуществления и изложенного в подробном описании, настоящее изобретение характеризуется тем, что оно предусматривает создание устройства гидроабразивной струйной резки, включающего высоконапорное струйное сопло и насос высокого давления, который предназначен для подачи смеси абразивной жидкости к высоконапорному струйному соплу под высоким давлением, смесительный узел абразивной жидкости, который поддерживает смесь абразивной жидкости в связанном состоянии, а также трубопровод высокого давления для подачи связующей смеси абразивной жидкости под высоким давлением к высоконапорному струйному соплу.To achieve these and other advantages and in accordance with the purpose of the present invention, illustrated in the examples of implementation and set forth in the detailed description, the present invention is characterized in that it provides for the creation of a waterjet jet cutting device comprising a high-pressure jet nozzle and a high pressure pump, which is intended for supplying a mixture of abrasive fluid to a high-pressure jet nozzle under high pressure, the mixing unit of the abrasive fluid that supports A mixture of abrasive fluid in a bound state, as well as a high pressure pipeline for supplying a binder mixture of abrasive fluid under high pressure to a high-pressure jet nozzle.
В изобретении используется гидроструйный башмак высоконапорного струйного сопла, причем гидроструйный башмак предназначен для установки в нем высоконапорного струйного сопла и для подачи связующей струйной абразивной смеси высокого давления в направлении обрабатываемого изделия, при этом устройство управления гидроструйным башмаком дополнительно включает по меньшей мере один серводвигатель для перемещения насосно-компрессорных труб и гидроструйного башмака по вертикальной и горизонтальной оси.The invention uses a hydro-jet shoe of a high-pressure jet nozzle, wherein the hydro-jet shoe is designed to install a high-pressure jet nozzle in it and to supply a high-pressure binder abrasive mixture in the direction of the workpiece, while the control device of the hydro-jet shoe additionally includes at least one servomotor for moving the pump -compressor pipes and waterjet shoe along the vertical and horizontal axis.
Центральный процессор снабжен запоминающим устройством для хранения данных о формировании профиля для прорезывания заданной формы или профиля окна в обрабатываемой детали. Центральный процессор дополнительно включает программное обеспечение, управляющее центральным процессором для выполнения этапа управления устройством управления гидроструйного башмака для перемещения гидроструйного башмака по вертикальной и горизонтальной оси для прорезывания предварительно заданной формы или профиля окна в обрабатываемой детали. Управляющее устройство гидроструйного башмака управляет скоростью подачи и вертикальным и горизонтальным аксиальным перемещением насосно-компрессорных труб и гидроструйного башмака для прорезывания предварительно заданной формы или профиля окна в обрабатываемой детали. Программное обеспечение осуществляет регулирование процентного отношения смеси абразивной жидкости к общему объему жидкости, а также регулирует давление и производительность насоса высокого давления.The central processor is equipped with a storage device for storing profile formation data for cutting through a predetermined shape or window profile in the workpiece. The central processor further includes software that controls the central processor to perform the control step of the hydro-jet shoe control device to move the hydro-jet shoe along the vertical and horizontal axis to cut through a predetermined shape or window profile in the workpiece. The control unit of the waterjet shoe controls the feed rate and the vertical and horizontal axial movement of the tubing and the waterjet shoe to cut through a predetermined shape or window profile in the workpiece. The software controls the percentage of the abrasive fluid mixture to the total fluid volume, and also controls the pressure and performance of the high pressure pump.
Согласно еще одному объекту настоящего изобретения предусматривается создание способа автоматизированного фрезерования структуры скважины, который включает следующие этапы: установку забойного якорного устройства внутри скважины на заданную глубину ниже участка фрезерования и спуск в скважину гирокомпаса, при этом гирокомпас позиционируют таким образом, чтобы он располагался на верхней части установленного забойного якорного устройства; передачу направленной телеметрии от гирокомпаса относительно положения забойного якорного устройства на наземный компьютер и удаление установленного гирокомпаса; подсоединение системы формирования профиля по меньшей мере к одному устью скважины или к группе превенторов и создание линии связи с компьютером и подсоединение компьютера к двухкоординатному сервоприводу; спуск узла гидроструйного башмака через лифтовую колонну в затрубное пространство обсадных труб скважины на глубину участка фрезерования и присоединение вращающегося центрирующего фонаря к внешней диаметральной поверхности лифтовой колонны с целью центрирования лифтовой колонны в затрубном пространстве; фрезерование участка с помощью высоконапорной струи абразивной жидкости из узла гидроструйного башмака, при этом компьютер создает предварительно заданную форму или профиль окна на участке фрезерования путем управления вертикальным и горизонтальным перемещением узла гидроструйного башмака под угломAccording to yet another aspect of the present invention, there is provided a method for automated milling of a well structure, which includes the following steps: installing the downhole anchor device inside the well to a predetermined depth below the milling section and lowering the gyrocompass into the well, while the gyrocompass is positioned so that it is located on the upper part installed downhole anchor device; transmitting directional telemetry from the gyrocompass regarding the position of the downhole anchor device to the ground computer and removing the installed gyrocompass; connecting the profile formation system to at least one wellhead or to a group of preventers and creating a communication line with a computer and connecting the computer to a two-axis servo drive; the descent of the hydro-jet shoe assembly through the lift string into the annular space of the well casing to the depth of the milling section and the attachment of a rotating centering light to the outer diametrical surface of the lift string in order to center the lift string in the annulus; milling a section using a high-pressure jet of abrasive fluid from a unit of a water-jet shoe, while the computer creates a predefined shape or profile of a window in the milling site by controlling the vertical and horizontal movement of the node of a water-jet shoe at an angle
- 2 011622 вращения 360°.- 2 011622 rotation 360 °.
Специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что нижеприведенное краткое описание и нижеследующее подробное описание являются только иллюстративными и пояснительными и не ограничивают заявленное изобретение.It will be apparent to those skilled in the art that the following brief description and the following detailed description are only illustrative and explanatory and do not limit the claimed invention.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Прилагаемые чертежи, включенные в настоящее описание и являющиеся его частью, иллюстрируют примеры осуществления изобретения и в сочетании с описанием служат для пояснения принципов изобретения.The accompanying drawings, incorporated in and forming part of this specification, illustrate embodiments of the invention and, in combination with the description, serve to explain the principles of the invention.
Фиг. 1 - двухмерный вид в разрезе примера осуществления программируемой системы абразивной резки высоконапорной струей жидкости в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 1 is a two-dimensional cross-sectional view of an example implementation of a programmable abrasive cutting system using a high-pressure liquid jet in accordance with the present invention;
фиг. 2 - двухмерный вид в разрезе, иллюстрирующий пример осуществления подъемного приспособления в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 2 is a two-dimensional cross-sectional view illustrating an embodiment of a lifting device in accordance with the present invention;
фиг. 3 - трехмерный вид в разрезе примера осуществления гидроструйного башмака в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 3 is a three-dimensional cross-sectional view of an embodiment of a water jet shoe in accordance with the present invention;
фиг. 4 - таблица, в которой приведены расчетные скорости резки при использовании различных размеров сопел в соответствии с настоящим изобретением; и фиг. 5А и 5В - трехмерный вид в разрезе устройства для проворачивания лифтовой колонны в соответствии с настоящим изобретением.FIG. 4 is a table that shows the estimated cutting speeds when using various nozzle sizes in accordance with the present invention; and FIG. 5A and 5B are three-dimensional cross-sectional views of an apparatus for rotating an elevator column in accordance with the present invention.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Ниже приводится описание со ссылками на примеры осуществления настоящего изобретения, примеры которого проиллюстрированы на прилагаемых чертежах. В тех случаях, когда это возможно, одни и те же или одинаковые детали (элементы) обозначены одними и теми же позициями на всех чертежах.The following is a description with reference to embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. In cases where this is possible, the same or the same parts (elements) are indicated by the same positions in all the drawings.
С целью понимания преимуществ настоящего изобретения приводится более конкретное и детальное описание прилагаемых чертежей.In order to understand the advantages of the present invention, a more specific and detailed description of the accompanying drawings is given.
Настоящее изобретение в основном относится способу и устройству гидроабразивной струйной резки для прорезывания обсадных труб скважин и аналогичных конструкций. Способ, в основном, включает следующие этапы: позиционирование гидроструйного башмака и присоединенного струйного сопла напротив предварительно выбранного сегмента обсадной трубы в затрубном пространстве, нагнетание содержащей абразив жидкости через гидроструйный башмак и присоединенное струйное сопло для обеспечения выхода из него жидкости в виде высоконапорной струи, и перемещение гидроструйного башмака и струйного сопла по предварительно заданной запрограммированной вертикальной оси и горизонтальной координатной оси на 360°.The present invention mainly relates to a method and apparatus for waterjet jet cutting for cutting casing wells and similar structures. The method mainly includes the following steps: positioning the waterjet shoe and the attached jet nozzle opposite the previously selected casing segment in the annulus, pumping the fluid containing the abrasive through the waterjet shoe and the attached jet nozzle to allow liquid to escape from it in the form of a high-pressure jet, and moving a water-jet shoe and a jet nozzle along a predetermined programmed vertical axis and a horizontal coordinate axis of 360 °.
В одном примере осуществления настоящего изобретения вертикальная и горизонтальная траектория (траектории) перемещения могут осуществляться независимо друг от друга, либо могут быть запрограммированы и осуществляться одновременно. Гидроабразивную струю, подаваемую из гидроструйного башмака и струйного сопла, направляют и координируют таким образом, чтобы обеспечивалось прорезывание предварительно заданного шаблона во внутренней стенке обсадной трубы и создание формы или профиля (профилей) окна, тем самым обеспечивался доступ к формации, расположенной за пределами обсадной трубы.In one embodiment of the present invention, the vertical and horizontal trajectory (trajectories) of movement can be carried out independently of each other, or can be programmed and carried out simultaneously. The waterjet jet supplied from the water jet shoe and the jet nozzle is directed and coordinated in such a way that a predetermined pattern erupts in the inner wall of the casing and the form or profile (s) of the window is created, thereby providing access to the formation located outside the casing .
Система формирования профилей обеспечивает одновременное перемещение гидроструйного башмака по вертикальной оси и горизонтальной координатной оси на 360° с целью прорезывания обсадных труб, цемента и пород пласта, создавая любую запрограммированную форму или профиль (профили) окна. Настоящее изобретение предусматривает использование гибких насосно-компрессорных труб малого диаметра для нагнетания связующей гидроабразивной струи под высоким давлением через одну трубу и струйное сопло для подачи гидроабразивной струи высокого давления из гидроструйного башмака.The profile formation system provides simultaneous movement of the hydro-jet shoe along the vertical axis and the horizontal coordinate axis by 360 ° in order to cut through casing pipes, cement and formation rocks, creating any programmed window shape or profile (s). The present invention provides for the use of small diameter flexible tubing for injection of a high pressure binder jet over a single pipe and a jet nozzle for supplying a high pressure waterjet from a jet shoe.
Гидроструйный башмак и устройство программируются с целью одновременного или независимого перемещения по вертикальной оси и горизонтальной координатной оси на 360° и управляются компьютером. Компьютер, снабженный запоминающим устройством и работающий под контролем программного обеспечения, хранит в своей памяти форму или шаблоны профиля (профилей) окна и также обеспечивает ввод параметров через графический пользовательский интерфейс, создавая тем самым систему для программирования новых форм и/или профиля (профилей) окна, исходя из критериев пользователя. Компьютер может быть снабжен одним или несколькими ЗУ, но не ограничивается оперативным запоминающим устройством, флэш-памятью, ПЗУ, СППЗУ, ЭСППЗУ, регистрами, жестким диском, сменным диском, СЭ-КОМ, гибким диком, ЭУО-К, СЭ-К дисками или иной любой формой носителя для хранения информации, известной в данной области техники. В альтернативных примерах осуществления изобретения среда для хранения информации может быть интегрирована с процессором. Процессор и среда для хранения информации могут размещаться в А81С или на микрочипе.The water-jet shoe and the device are programmed to simultaneously or independently move along the vertical axis and the horizontal coordinate axis 360 ° and are controlled by a computer. A computer equipped with a storage device and operating under software control stores in its memory the form or profiles of the window profile (s) and also provides the input of parameters through the graphical user interface, thereby creating a system for programming new forms and / or profile (s) of the window based on user criteria. A computer may be equipped with one or more memory devices, but is not limited to random access memory, flash memory, ROM, EPROM, EEPROM, registers, hard disk, removable disk, SE-COM, flexible dick, ECA-K, SE-K disks or any other form of medium for storing information known in the art. In alternative embodiments, the information storage medium may be integrated with a processor. The processor and the storage medium may be located in the A81C or on a microchip.
Компьютер в соответствии с настоящим изобретением управляет системами сервопривода для создания профиля, а также процентным отношением абразивной смеси к общему объему жидкости и дополнительно регулирует давление и производительность насоса высокого давления и привода насоса. КомThe computer in accordance with the present invention controls the servo systems to create the profile, as well as the percentage of the abrasive mixture to the total volume of liquid and further controls the pressure and performance of the high pressure pump and pump drive. Com
- 3 011622 пьютер дополнительно регулирует подачу и скорость узла гибких насосно-компрессорных труб малого диаметра и держателя инжектора гибких насосно-компрессорных труб малого диаметра и одновременный подъем и направленное вращение гибких насосно-компрессорных труб малого диаметра в затрубном пространстве. После сканирования вырезанной формы или профиля (профилей) окна в обсадной трубе с помощью сенсора, или датчика, размещенного вблизи головки струйного сопла, осуществляется передача телеметрической информации.- 3 011622 the computer additionally controls the flow and speed of the small diameter flexible tubing assembly and the small diameter flexible tubing injector holder and the simultaneous lifting and directional rotation of the small diameter flexible tubing in the annulus. After scanning the cut shape or profile (s) of the window in the casing using a sensor or a sensor located near the head of the jet nozzle, telemetry information is transmitted.
В другом примере осуществления настоящего изобретения способ и устройство гидроабразивной струйной резки обеспечивают прорезывание подстилающих формаций, таких как горные породы или отложения.In another embodiment of the present invention, the method and apparatus for waterjet jet cutting allow the eruption of underlying formations, such as rocks or sediments.
Еще в одном примере осуществления настоящего изобретения режущее устройство можно применять для разрезания или измельчения обнаруженных преград или застрявших инструментов и оборудования в обсадных трубах скважины. Преграды, представляющие собой измерительные приборы, инструменты для извлечения оборудования, бурильные головки или части бурильных головок и любое иное оборудование, используемое в промышленности и известное специалистам в данной области техники, периодически застревают в скважине и должны быть удалены прежде, чем будут продолжены работы на буровой площадке.In another embodiment of the present invention, the cutting device can be used to cut or grind detected obstructions or stuck tools and equipment in the casing of the well. Obstacles, which are measuring instruments, tools for extracting equipment, drill heads or parts of drill heads and any other equipment used in industry and known to specialists in this field of technology, are periodically stuck in the well and must be removed before work continues on the drilling site.
Согласно другому примеру осуществления изобретения может быть использовано несколько струйных головок для одновременного создания нескольких форм или профилей окна в обсадной колонне скважины или подстилающих формациях в зависимости от возможности практического применения. Такой вариант применения, очевидный для специалистов в данной области техники, можно использовать для измельчения препятствий в скважине или отделения обсадных труб скважины на требуемом участке для их извлечения. Кроме того, такой пример осуществления изобретения можно применять в тех случаях, когда формациям или иным субструктурам необходимо придать симметричную или ассиметричную форму с целью выполнения различных задач, связанных с процессом бурения или извлечения оборудования.According to another embodiment of the invention, several inkjet heads can be used to simultaneously create several window shapes or profiles in the casing of the well or underlying formations, depending on the possibility of practical application. This application, obvious to specialists in this field of technology, can be used to grind obstacles in the well or to separate the casing of the well in the desired area for their extraction. In addition, such an embodiment of the invention can be applied in those cases where it is necessary to give the formations or other substructures a symmetrical or asymmetric shape in order to perform various tasks related to the drilling or extraction of equipment.
Согласно еще одному примеру осуществления настоящего изобретения вертикальную ось перемещения режущего инструмента можно изменять на горизонтальную ось для применения устройства в тех случаях, когда скважина не является вертикальной, например как в случае использования способа наклонно-направленного бурения.According to another exemplary embodiment of the present invention, the vertical axis of movement of the cutting tool can be changed to the horizontal axis to use the device in cases where the well is not vertical, for example as in the case of using the directional drilling method.
В одном примере осуществления настоящего изобретения гидроструйный башмак подсоединяют к лифтовой колонне, подвешивают у устья скважины, и его перемещением управляет компьютер, т.е. управляемые центральным процессором, или микрочипом (именуемым далее «компьютер») сервоприводные устройства. Программное обеспечение, связанное с подпрограммами, собирающими телеметрическую информацию с буровой площадки, управляет работой компьютера, который, в свою очередь, соединен со скважинным режущим устройством и его компонентами и управляет ими, а также обеспечивает одновременное или независимое перемещение по вертикальной оси и горизонтальной оси (перемещение на 360°) лифтовой колонны с помощью сервоприводного устройства.In one embodiment of the present invention, a water jet shoe is connected to an elevator string, suspended at the wellhead, and the computer controls its movement, i.e. Servo-driven devices controlled by a central processor or microchip (hereinafter referred to as the “computer”). The software associated with the routines that collect telemetric information from the well site controls the operation of the computer, which, in turn, is connected to the downhole cutting device and its components and controls them, and also provides simultaneous or independent movement along the vertical axis and horizontal axis ( 360 ° movement of the elevator column using a servo drive.
Требуемая форма или профиль (профили) окна программируются оператором с помощью программируемого логического контроллера или персонального компьютера, либо с помощью компьютерной системы, разработанной для указанного конкретного применения. Интегрированный программный комплекс позволяет оператору производить ввод данных через графический пользовательский интерфейс и обеспечивает рабочие параметры и режимы, на основании которых компьютер перемещает режущее устройство и управляет его работой.The required form or profile (s) of the window are programmed by the operator using a programmable logic controller or personal computer, or using a computer system designed for the specified specific application. An integrated software package allows the operator to enter data through a graphical user interface and provides operating parameters and modes based on which the computer moves the cutting device and controls its operation.
Серводвигатель подачи по координатной оси, управляемый компьютером, например модель Еаиис Ό2100/15018 кетуо, обеспечивает вращательное горизонтальное движение лифтовой колонны на 360° с помощью устройства для проворачивания лифтовой колонны, такого как модель КООЕС КОМ компании К&М Епегду ЗуЧепъ. характеризующаяся большой мощностью, или с помощью иных устройств, модифицированных для обеспечения механического подсоединения к сервоприводным двигателям. Устройство для проворачивания лифтовой колонны поддерживает и обеспечивает вращение лифтовой колонны весом до 128000 фунтов. При необходимости также могут быть использованы устройства для проворачивания лифтовой колонны более высокой мощности, как это очевидно специалистам в данной области техники.A computer-controlled axis-driven feed servo motor, such as Eaiis Ό2100 / 15018 keto model, provides 360 ° horizontal rotation of the elevator column using an elevator column rotation device such as the KOOES KOM model of K & M Epegdu ZuChep. characterized by high power, or with the help of other devices modified to provide mechanical connection to servomotors. The Elevator Column Rotator supports and rotates the elevator column, weighing up to 128,000 pounds. If necessary, devices can also be used to rotate the elevator columns of higher power, as is obvious to specialists in this field of technology.
Управляемый компьютером серводвигатель подачи по вертикальной оси в продольном направлении, например Еапис 02100/15018 кетуо, обеспечивает вертикальное перемещение вверх и вниз лифтовой колонны с использованием блока подъемного устройства, подсоединенного к верхней части устья скважины и управляемого сервоприводным двигателем. В подъемном устройстве предпочтительно используют шариковой ходовой винт (винты) для упрощения продольного перемещения по вертикальной оси, хотя могут быть использованы иные способы. Подъемное устройство обычно предназначено для применения при устьевом давлении 68,9 МПа (10000 фунтов на кв.дюйм), хотя настоящее изобретение ни в коей мере не ограничено устьевым давлением выше или ниже 68,9 МПа (10000 фунтов на кв.дюйм). Подъемное устройство обычно снабжено приспособлением для создания противовеса с целью компенса- 4 011622 ции веса лифтовой колонны и увеличения срока службы сервоподъемного винта (винтов) или иных подъемных устройств, таких как винтовой подъемник (подъемники) модели \У1Т 325 ^13275 фирмы 1оусс/Бау1оп.A computer-controlled feed servo motor along the vertical axis in the longitudinal direction, for example, Kapuo Eapis 02100/15018, provides vertical movement of the lift column up and down using a lifting device unit connected to the upper part of the wellhead and controlled by a servo motor. The lifting device preferably uses a ball screw (s) to facilitate longitudinal movement along the vertical axis, although other methods may be used. The lifting device is typically intended for use at wellhead pressures of 68.9 MPa (10,000 psi), although the present invention is in no way limited to wellhead pressures above or below 68.9 MPa (10,000 psi). The lifting device is usually equipped with a device for creating a counterweight in order to compensate for the weight of the lift column and increase the service life of the servo-lifting screw (s) or other lifting devices, such as the screw lift (s) of the model \ U1T 325 ^ 13275 from 1ouss / Bau1op.
Сервоприводы одновременно приводят в действие устройство для проворачивания лифтовой колонны и подъемное приспособление, обеспечивая перемещение лифтовой колонны, присоединенной к скважинному гидроструйному башмаку, по вертикальной оси и горизонтальной координатной оси на 360°. Таким образом, прорезывание формы или профиля (профилей) окна в стенке обсадной трубы осуществляется путем перемещения скважинного гидроструйного башмака и гидроабразивной струи из струйного сопла, проникающей сквозь обсадную трубу, цемент, инструменты, оборудование и(или) формации.Servo drives simultaneously drive the device for turning the elevator column and the lifting device, providing the movement of the elevator column attached to the borehole hydraulic shoe, along the vertical axis and the horizontal coordinate axis 360 °. Thus, the eruption of the shape or profile (s) of the window in the casing wall is carried out by moving the downhole hydro-jet shoe and waterjet from the jet nozzle penetrating through the casing, cement, tools, equipment and (or) formations.
В одном примере осуществления настоящего изобретения абразивную жидкость подают по гибким насосно-компрессорным трубам малого диаметра через подающую жидкость трубу к гидроструйному башмаку через внутреннее отверстие лифтовой колонны, либо абразивную жидкость можно нагнетать непосредственно через лифтовую колонну, при этом струйное сопло установлено на выходе гидроструйного башмака.In one embodiment of the present invention, the abrasive fluid is supplied through small tubing tubing through the fluid supply pipe to the water jet shoe through the inner hole of the elevator string, or the abrasive fluid can be injected directly through the elevator string, with the jet nozzle installed at the outlet of the fluid jet shoe.
Положение струйного сопла, подающего гидроабразивную струю, относительно обсадной трубы не является критическим фактором ввиду связующего потока гидроабразивной струи. Номинально струйное сопло расположено под углом приблизительно 90° к внутренней поверхности ствола скважины, срезаемым препятствиям и формациям, но оно может быть расположено под различными углами в гидроструйном башмаке для придания входному отверстию конической формы в обсадной трубе и формации при использовании различных углов наклона на том участке, где струйное сопло выступает из гидроструйного башмака. Эмпирические испытания показали, что использование соплового отверстия с давлением 68,9 МПа (10000 фунтов на кв. дюйм) и размером 0,7 мм при расходе 3,79 л (1,9 галлонов) связанной абразивной жидкости в минуту является достаточным для прорезывания сквозь стальную скважинную обсадную трубу и несколько зацементированных колонн обсадных труб в течение приемлемого периода времени.The position of the jet nozzle supplying the hydroabrasive jet relative to the casing is not a critical factor due to the bonding flow of the hydroabrasive jet. Nominally, the jet nozzle is positioned at an angle of approximately 90 ° to the inner surface of the wellbore, obstacles and formations being cut, but it can be positioned at different angles in the hydro-jet shoe to give the inlet a conical shape in the casing and formation using different angles of inclination in that section where the jet nozzle protrudes from the water jet shoe. Empirical tests have shown that using a nozzle orifice with a pressure of 68.9 MPa (10,000 psi) and a size of 0.7 mm at a flow rate of 3.79 L (1.9 gallons) of bonded abrasive fluid per minute is sufficient to penetrate through a steel borehole casing and several cemented casing strings for an acceptable period of time.
В другом примере осуществления изобретения эмпирические испытания показали, что при давлении ниже 68,9 МПа (10000 фунтов на квадратный дюйм) с изменяющимся размером соплового отверстия и расходом воды обеспечивается достаточная энергия и абразивное действие для прорезывания отверстия в скважинной обсадной трубе или формации, однако для завершения процесса требуется дополнительное время. Специалистам в данной области техники очевидно, что при изменении размера соплового отверстия или используемого абразивного компонента в жидком шламе режущего устройства потребуется, в основном, увеличение или уменьшение расхода шлама, а также повышение или снижение давления, прилагаемого к связующей абразивной жидкости (шламу). Кроме того, временные ограничения, присущие конкретному применению, также влияют на выбор расхода шлама, давления и размер соплового отверстия для выполнения конкретной задачи.In another embodiment, empirical tests have shown that at pressures below 68.9 MPa (10,000 psi) with varying nozzle bore sizes and water flow rates, sufficient energy and abrasion is provided to cut holes in the borehole casing or formation, however, for completion of the process requires additional time. It will be apparent to those skilled in the art that when changing the size of the nozzle orifice or abrasive component used in the slurry of the cutting device, it will be necessary to increase or decrease the slurry consumption, as well as increase or decrease the pressure applied to the binder abrasive liquid (slurry). In addition, the time limits inherent in a particular application also affect the choice of sludge flow rate, pressure and nozzle opening size for a specific task.
Преимущество настоящего изобретения по сравнению с устройствами известного уровня техники заключается в том, что издержки прорезывания сквозь стенки скважиной обсадной трубы или формацию будут относительно номинальными по сравнению с общими затратами на бурение. Кроме того, настоящее изобретение предусматривает, что любые дополнительные расходы на эксплуатацию режущего устройства могут быть существенно сокращены за счет снижения простоя буровой установки и персонала.An advantage of the present invention compared to prior art devices is that the cost of cutting through the walls of the casing or formation will be relatively nominal compared to the total cost of drilling. In addition, the present invention provides that any additional operating costs of the cutting device can be significantly reduced by reducing the downtime of the rig and personnel.
Способы и системы, описанные в настоящей патентной заявке, не ограничены конкретными размерами или формами. Различные цели и преимущества настоящего изобретения очевидны из следующего ниже подробного описания нескольких примеров осуществления устройства и способов, которое ведется со ссылками на прилагаемые чертежи и примеры, иллюстрирующие такие примеры осуществления изобретения.The methods and systems described in this patent application are not limited to specific sizes or shapes. The various objectives and advantages of the present invention are apparent from the following detailed description of several exemplary embodiments of the device and methods, which is made with reference to the accompanying drawings and examples illustrating such exemplary embodiments of the invention.
В другом примере осуществления настоящего изобретения способ для прорезывания программируемых пользователем форм или профиля (профилей) окна сквозь стенку скважинной обсадной трубы и породы пласта с использованием гидроабразивной струи, вытекающей из струйного сопла, включает электроагрегат для исследования скважин, спускаемый в затрубное пространство. Электроагрегат для исследования скважин управляется с верхней части конструкции и прикреплен с фиксаторами к забойному якорному устройству на предварительно заданной глубине, представляющей собой известное расстояние ниже глубины нижней отметки, на которой предусматривается прорезывание формы или профиля (профилей) окна. Забойное якорное устройство крепят к скважинной обсадной трубе, поднимают электрическую линию и в затрубное пространство опускают гирокомпас, работающий от электрической линии.In another embodiment of the present invention, a method for cutting a user-programmable window shape or profile (s) through a wall of a borehole casing and formation rock using a waterjet jet flowing from a jet nozzle includes an electric unit for exploring wells that is lowered into the annulus. The electric unit for researching wells is controlled from the top of the structure and is attached with clamps to the bottomhole anchor device at a predetermined depth, which is a known distance below the depth of the lower mark at which the form or profile (s) of the window is provided. The bottomhole anchor device is attached to the borehole casing, the electric line is raised and the gyrocompass operating from the electric line is lowered into the annulus.
Гирокомпас устанавливают на верхнюю поверхность закрепленного забойного якорного устройства, таким образом, что направление верхнего фиксатора известно на поверхности, и указанная информация вводится в находящийся на поверхности компьютер, который управляет направленными опорными сигналами зафиксированного верхними шпонками забойного анкерного устройства, а также двумя сервоприводами подачи по координатной оси. Далее гирокомпас поднимают из затрубного пространства иThe gyrocompass is installed on the upper surface of the fixed downhole anchor device, so that the direction of the upper latch is known on the surface, and this information is entered into the computer located on the surface, which controls the directional reference signals of the fixed upper dowels of the downhole anchor device, as well as two feed servo drives along the coordinate axis. Next, the gyrocompass is raised from the annulus and
- 5 011622 систему формирования профилей прикрепляют к устью скважины или в верхней части группы превенторов.- 5 011622 a profile formation system is attached to the wellhead or at the top of a group of preventers.
Далее используют агрегат для подземного ремонта скважины или буровую установку для подсоединения гидроструйного башмака к концу лифтовой колонны, которую опускают в затрубное пространство обсаженного ствола скважины до точки в скважине внутри затрубного пространства, где предусматривается прорезывание программируемых пользователем формы или профиля (профилей) окна с помощью гидроабразивной струи в поверхности обсадной трубы и цемента для обнажения пород пласта. Вращающиеся центрирующие фонари на внешнем диаметре лифтовой колонны используют для центрирования лифтовой колонны внутри затрубного пространства в момент начала операции дальнейшей подачи гидроструйного башмака на закрепленное шпонками в верхней части забойное якорное устройство, если требуется конкретное направление вращения.Next, use the unit for underground well repair or a drilling rig to connect the waterjet shoe to the end of the lift string, which is lowered into the annular space of the cased wellbore to a point in the well inside the annular space, where the user-programmable window shape or profile (s) is cut using a waterjet jets in the surface of the casing and cement to expose formation rocks. Rotating centering lights on the outer diameter of the elevator string are used to center the elevator string inside the annulus at the time of the start of the operation of further supplying the hydro-jet shoe to the downhole anchor device secured with dowels in the upper part if a specific direction of rotation is required.
После установки направления вращения гидроструйного башмака данные относительно известной глубины, установленной путем размещения гидроструйного башмака на закрепленном шпонками в верхней части забойном якорном устройстве, вводят в находящийся на поверхности компьютер. Лифтовая колонна находится на достаточной высоте с целью обеспечения установки пневматического клинового захвата и/или иных захватов вокруг лифтовой колонны в устройстве для проворачивания лифтовой колонны для подвешивания или удержания лифтовой колонны, тем самым позволяя системе формирования формы или профиля окна одновременно перемещать лифтовую колонну по вертикальной оси и горизонтальной координатной оси на 360° при управлении компьютерной программой после подъема гидроструйного башмака с забойного якорного устройства, зафиксированного шпонками в верхней части.After setting the direction of rotation of the water-jet shoe, data on the known depth established by placing the water-jet shoe on the downhole anchor device fixed with keys in the upper part is entered into the computer located on the surface. The elevator column is at a sufficient height to allow the installation of a pneumatic wedge grip and / or other grips around the elevator column in the device for turning the elevator column to suspend or hold the elevator column, thereby allowing the window shape or profile forming system to simultaneously move the elevator column along the vertical axis and the horizontal coordinate axis of 360 ° when controlling a computer program after lifting the waterjet shoe from the bottomhole anchor device, fix th e splines at the top.
Способ прорезывания программируемых пользователем форм или профиля(ей) окна сквозь стенку скважинной обсадной трубы далее включает спуск трубы для подачи жидкости, которая подается с узла гибких насосно-компрессорных труб малого диаметра и держателя инжектора гибких насоснокомпрессорных труб малого диаметра в отверстие лифтовой колонны, при этом лифтовая колонна подвешена с помощью устройства для проворачивания лифтовой колонны и подъемного устройства системы формирования профиля таким образом, чтобы обеспечивалась подача струйного сопла, прикрепленного к концу трубы для подачи жидкости, через гидроструйный башмак и его установка напротив внутренней поверхности обсадной трубы.A method for cutting through a user-programmable window shape or profile (s) through a borehole casing wall further includes lowering a fluid supply pipe that is supplied from a small diameter flexible tubing assembly and a small diameter flexible tubing injector holder to an opening of the lift string, wherein the elevator column is suspended by means of a device for turning the elevator column and the lifting device of the profile forming system in such a way that the jet is supplied th nozzle attached to the end of the pipe for supplying fluid through a water-jet shoe and its installation opposite the inner surface of the casing.
Затем начинается рабочий цикл управляющего компьютера, который позволяет позиционировать гидроструйный башмак и струйное сопло в требуемом положении для прорезывания программируемых пользователем форм или профиля (профилей) окна и поочередно включать насос высокого давления и приводить в действие программируемое компьютером двухкоординатное устройство сервоуправления на поверхности земли для формирования программируемых пользователем формы или профиля(ей) окна, прорезываемых в поверхности обсадной трубы или в нескольких металлических обсадных трубах различного диаметра, установленных внутри друг друга и герметизированных вместе жидкой бетонной смесью.Then the control computer’s work cycle begins, which allows you to position the waterjet shoe and the jet nozzle in the required position for cutting through the user-programmable window shapes or profiles (profiles) and alternately turn on the high-pressure pump and actuate the computer-programmed two-coordinate servo control device on the ground to form programmable the user of the shape or profile (s) of the window cut through the surface of the casing or in several metals casing pipes of various diameters installed inside each other and sealed together with a liquid concrete mixture.
Компьютер далее управляет перемещением блока гибких насосно-компрессорных труб малого диаметра и скоростью подачи инжектора блока гибких насосно-компрессорных труб малого диаметра, а также регулирует глубину расположения струйного сопла, присоединенного к концу трубы для подачи жидкости. Координатные измерения прорезанных форм или профиля (профилей) окна осуществляются путем сканирования с помощью магнитного датчика наличия объекта, расположенного на гидроструйном башмаке, размещенном напротив внутренней поверхности затрубного пространства. Вращение, подъем и спуск режущего устройства и его компонентов осуществляются с помощью управляемой компьютером системы формирования профилей.The computer further controls the movement of the small-diameter flexible tubing block and the injector feed speed of the small-diameter flexible tubing, and also controls the depth of the jet nozzle attached to the end of the fluid supply pipe. Coordinate measurements of cut-out forms or profile (s) of the window are carried out by scanning with the aid of a magnetic sensor the presence of an object located on a hydro-jet shoe placed opposite the inner surface of the annulus. Rotation, raising and lowering of the cutting device and its components are carried out using a computer-controlled system for forming profiles.
Магнитный датчик наличия объекта обнаруживает установленную обсадную трубу или отсутствие обсадной трубы, удаленной с помощью гидроабразивной струйной резки, и приводит в действие работающий от аккумулятора акустический излучатель, установленный в гидроструйном башмаке, предающий сигналы на поверхностный приемник, который соединен с управляющим компьютером, содержащим данные о первоначально запрограммированных прорезываемых в обсадной трубе формах или профиле(ях) окна, для сравнения с запрограммированными пользователем формой или профилем(ями) окна.A magnetic object presence detector detects an installed casing pipe or the absence of a casing pipe removed by waterjet cutting, and drives a battery-powered acoustic emitter mounted in a waterjet shoe that transmits signals to a surface receiver that is connected to a control computer containing data about originally programmed cut-through in the casing forms or window profile (s), for comparison with the user-programmed form or profile (s) window.
На фиг. 1 показана скважина, укрепленная обсадной трубой 1. Обсадная труба 1 обычно зацементирована в скважине путем создания цементной связки 2, при этом цементная связка 2 окружена формацией 3. Гидроструйный башмак 5 изображен на фиг. 1 вместе со струйным соплом 4, прикрепленным к концу трубы 9 для подачи жидкости. Гидроструйный башмак 5 показан с резьбовым соединением 33, присоединенным к нижнему концу бурильной или лифтовой колонны 6. Бурильную или лифтовую колонну 6 и гидроструйный башмак 5 спускают в затрубное пространство 24 скважины напротив участка, на котором предусматривается прорезывание формы или профиля(ей) окна, и подвешивают с помощью трубчатого переходного фланца 7 в устройстве 8 для проворачивания лифтовой колонны.In FIG. 1 shows a well supported by a casing 1. The casing 1 is typically cemented in the well by creating a cement bond 2, with the cement bond 2 surrounded by formation 3. The water jet shoe 5 is shown in FIG. 1 together with a jet nozzle 4 attached to the end of the fluid supply pipe 9. The water jet shoe 5 is shown with a threaded connection 33 attached to the lower end of the drill or elevator string 6. The drill or elevator string 6 and the water jet shoe 5 are lowered into the annulus 24 of the well opposite the portion where the form or profile (s) of the window is cut through, and suspended using a tubular adapter flange 7 in the device 8 for turning the elevator column.
Далее на фиг. 1 показан гидроструйный башмак 5 в положении вместе с трубой 9 для подачи жидкости, подаваемой в бурильную или лифтовую колонну 6 с помощью держателя инжектора гибких насосно-компрессорных труб малого диаметра (не показан) с барабана 13 колонны насосно-компрессорных труб через гидроструйный башмак 5. Внутри гидроструйного башмака 5 труба 9 для подачи жидкостиNext, in FIG. 1 shows a water-jet shoe 5 in position together with a pipe 9 for supplying fluid supplied to a drill or elevator string 6 using an injector holder of small diameter flexible tubing (not shown) from a drum 13 of a tubing string through a water-blast shoe 5. Inside the water-jet shoe 5 pipe 9 for supplying fluid
- 6 011622 изменяет свое положение с вертикального на горизонтальное таким образом, чтобы обеспечивалось расположение струйного сопла 4 вблизи прорезываемой обсадной трубы 1. Следует отметить, что несмотря на то что на чертеже показана прорезываемая обсадная труба, обрабатываемой деталью может также являться препятствие, например инструмент для извлечения оборудования или иные приборы, застрявшие в обсадной трубе.- 6 011622 changes its position from vertical to horizontal so that the jet nozzle 4 is located near the cuttable casing 1. It should be noted that although the cuttable casing is shown in the drawing, the workpiece may also be an obstacle, for example, a tool for extraction of equipment or other devices stuck in the casing.
Форма или профиль(и) окна программируются на компьютере 11 с помощью графического пользовательского интерфейса, и производится запуск насоса 19 высокого давления при выполнении оператором программы (не показано) на компьютере 11. Компьютер 11 управляется подпрограммами, и пользователь вносит параметры в систему. Кроме того, предыдущие операции резки могут храниться в ЗУ компьютера или на машинно-считываемых носителях и выполняться на различных объектах, на которых условия соответствуют тем, при которых были применены ранее реализованные установки.The form or profile (s) of the window are programmed on the computer 11 using the graphical user interface, and the high-pressure pump 19 is started when the operator executes a program (not shown) on the computer 11. The computer 11 is controlled by subprograms and the user makes parameters into the system. In addition, previous cutting operations can be stored in the computer memory or on machine-readable media and performed on various objects on which the conditions correspond to those at which previously implemented installations were applied.
Нагнетаемая насосом жидкость 21 содержится в резервуаре 22 и подается к насосу 19 высокого давления по трубе 20. Насос 19 высокого давления повышает давление, и часть жидкости, нагнетаемая из насоса 19 высокого давления, отводится в нагнетательную трубу 18 и далее в регулировочный клапан 17 шлама и в резервуар 16 высокого давления, содержащий абразивный материал 15. Обычно 10% расхода направляют через нагнетательную трубу 18 и регулировочный клапан 17 шлама в резервуар 16 высокого давления, содержащий абразив. Расход регулируется таким образом, чтобы абразив оставался во взвешенном состоянии в используемой жидкости 21. В примерах расчетного времени резания исходный поток модулировали с целью обеспечения концентрации абразива в жидкости в размере 18%. Поддержание отношения концентрации абразивного материала к количеству жидкости является важным фактором в настоящем изобретении, а также тип используемого абразива, такого как песок, гранат, различные типы кремнезема, медный шлак, синтетические материалы или корунд.The liquid pumped by the pump 21 is contained in the reservoir 22 and is supplied to the high pressure pump 19 through a pipe 20. The high pressure pump 19 increases the pressure, and part of the liquid pumped from the high pressure pump 19 is discharged into the discharge pipe 18 and then to the slurry control valve 17 and into the pressure vessel 16 containing abrasive material 15. Typically, 10% of the flow is directed through the discharge pipe 18 and the slurry control valve 17 into the pressure vessel 16 containing the abrasive. The flow rate is adjusted so that the abrasive remains in suspension in the fluid 21 used. In the examples of the estimated cutting time, the feed stream was modulated to provide an abrasive concentration of 18% in the fluid. Maintaining a ratio of abrasive concentration to liquid amount is an important factor in the present invention, as well as the type of abrasive used, such as sand, pomegranate, various types of silica, copper slag, synthetic materials or corundum.
Количество жидкости, подаваемой в резервуар 16 высокого давления, содержащий абразив, является таковым, что расход жидкости, зачастую воды, и абразивного шлама поддерживается на достаточном уровне, например от 2,4 до 10 м/с, по трубе подачи жидкости с целью поддержания абразива во взвешенном состоянии при его прохождении через струйное сопло 4. Слишком низкая скорость приведет к выпаданию абразива из шлама и агрегированию на каком-либо участке прежде, чем произойдет его подача из струйного сопла 4. Это, в конечном счете, приведет к уменьшению энергии, доставляемой шламом на целевом участке.The amount of fluid supplied to the high pressure tank 16 containing the abrasive is such that the flow rate of the fluid, often water, and the abrasive slurry is maintained at a sufficient level, for example, from 2.4 to 10 m / s, through the fluid supply pipe to maintain the abrasive in suspension when it passes through the jet nozzle 4. Too low a speed will cause the abrasive to fall out of the sludge and aggregate in some area before it is fed from the jet nozzle 4. This will ultimately lead to a decrease in en Energy delivered by sludge at the target site.
Кроме того, слишком высокий расход приводит к аналогичному повреждающему воздействию, создаваемому энергией, доставляемой шламом к целевому участку. Специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что применение настоящего изобретения приводит к износу или выводит из строя некоторые виды оборудования, используемого в процессе резки. Например, при ненадлежащем сохранении шлама или при неоднородном гранулометрическом составе или упругости абразивного материала 15 для качественного выполнения работы может произойти более быстрый износ струйного сопла 4 и отверстия струйного сопла, чем предусмотрено нормами, что, в конечном счете, приведет к дополнительному простою, издержкам и расходам.In addition, too high a flow rate leads to a similar damaging effect created by the energy delivered by the sludge to the target site. It will be apparent to those skilled in the art that the use of the present invention will result in wear or damage to certain types of equipment used in the cutting process. For example, if the slurry is not properly maintained or if the particle size distribution is not uniform or the abrasive material 15 is resilient, for faster work to be done, faster wear of the jet nozzle 4 and the hole of the jet nozzle than prescribed by the standards can occur, which ultimately leads to additional downtime, costs and expenses.
Абразивный материал 15, например песок, гранат или кремнезем, смешивают с потоком жидкости с помощью насоса 19 высокого давления в смесительном клапане 14. Смесительный клапан 14 далее включает трубку Вентури 36, создающую струйный эффект, тем самым образуя вакуум при засасывании водно-абразивной смеси (шлама). При вышеописанном принципе работы шлам, подаваемый из струйного сопла 4, может в несколько раз превышать скорость звука и обеспечивать резку практически любых конструкций или материалов.The abrasive material 15, for example sand, pomegranate or silica, is mixed with a liquid stream using a high pressure pump 19 in the mixing valve 14. The mixing valve 14 further includes a Venturi tube 36, creating a jet effect, thereby forming a vacuum when sucking the water-abrasive mixture ( sludge). With the above-described principle of operation, the sludge supplied from the jet nozzle 4 can exceed the speed of sound by several times and provide cutting of almost any structures or materials.
Далее, связующая гидроабразивная смесь подается через барабан 13 насосно-компрессорных труб, течет по трубе 9 для подачи жидкости и вытекает из струйного сопла 4, разрезая обсадную трубу 1, цементную связку 2 и формацию 3. Несмотря на то, что чертежи и примеры иллюстрируют резку или прорезывание отверстий или профиля окна в скважинной обсадной трубе, специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что настоящее изобретение не ограничено исключительно указанным примером осуществления, а применимо и предусматривается к применению изобретателями для резки препятствий и иных конструкций, как указывалось выше.Next, the binder waterjet mixture is fed through the drum 13 of the tubing, flows through the pipe 9 for supplying fluid and flows from the jet nozzle 4, cutting the casing 1, cement bond 2 and the formation 3. Despite the fact that the drawings and examples illustrate the cutting or teething or window profile in a borehole casing, it should be apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited solely to this embodiment, but is applicable and intended for use inventors for cutting obstacles and other structures, as mentioned above.
В другом примере осуществления изобретения используют абразив, обладающий свойствами, аналогичными свойствам комплексного семейства силикатных материалов, таких как гранат. Гранат относится к комплексному семейству силикатных материалов аналогичной структуры с широким диапазоном химического состава и свойств. Общая химическая формула граната ΑΒ(δίΟ), где А может являться кальцием, магнием, закисным железом или марганцем; и В может являться алюминием, хромом, окисным железом или титаном.In another embodiment, an abrasive is used having properties similar to those of a complex family of silicate materials such as garnet. Pomegranate belongs to a complex family of silicate materials of similar structure with a wide range of chemical composition and properties. The general chemical formula of pomegranate is ΑΒ (δίΟ), where A can be calcium, magnesium, ferrous iron or manganese; and B may be aluminum, chromium, oxide iron or titanium.
В частности, группа минералов, к которой относится гранат, характеризуется наличием кристаллов, имеющих форму ромбических додекаэдров и тетрагексаэдров. Они являются незосиликатами, имеющими одну и ту же общую формулу - Α3Β2(8ίΟ4)3. Гранаты не проявляют расщепления и распадения додекаэдрической структуры. Излом находится в пределах от раковистого до гладкого; некоторые виды являются исключительно твердыми и ценными для абразивной обработки. Твердость составляет приблизительно 6,5-9,0 по Мосу; удельный вес приблизительно 3,1-4,3.In particular, the group of minerals to which pomegranate belongs is characterized by the presence of crystals in the form of rhombic dodecahedrons and tetrahexahedrons. They are non-silicates having the same general formula - Α 3 Β 2 (8ίΟ 4 ) 3 . Grenades do not exhibit splitting and decay of the dodecahedral structure. The kink ranges from conchoidal to smooth; some types are extremely hard and valuable for abrasive processing. The hardness is about 6.5-9.0 Mos; specific gravity of approximately 3.1-4.3.
- 7 011622- 7 011622
Гранаты являются инертными и стойкими к разложению веществами, тем самым представляя собой отличный абразивный материал. Гранаты можно легко получать в промышленных объемах и различного гранулометрического состава. В настоящем изобретении при проведении эмпирических испытаний использовали гранат с зернистостью 80, что позволило получить превосходные результаты.Pomegranates are inert and resistant to decomposition, thereby representing an excellent abrasive material. Grenades can be easily obtained in industrial volumes and various particle size distribution. In the present invention, empirical tests used garnets with a grain size of 80, which allowed to obtain excellent results.
Специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что абразивный материал 15 является важным фактором в процессе резки, и применение надлежащего абразива в сочетании с превосходящим по характеристикам устройством и способом настоящего изобретения позволяет достичь существенного усовершенствования по сравнению с устройствами известного уровня техники.It will be apparent to those skilled in the art that abrasive material 15 is an important factor in the cutting process, and the use of proper abrasive in combination with the superior device and method of the present invention can achieve significant improvement over prior art devices.
Время резания (см. фиг. 4) с помощью гидроабразивной струи зависит от материала и толщины резания. Компьютер 11 обрабатывает входные данные и телеметрическую информацию и направляет сигналы на серводвигатель 10 и серводвигатель 12 для одновременного перемещения устройства 8 для проворачивания лифтовой колонны и подъемного устройства 25 лифтовой колонны для прорезывания форм и профиля(ей) окна, которые были запрограммированы на компьютере 11. Подпрограммы, управляющие заданной подачей и скоростью, интегрированы в программное обеспечение и выполняются компьютером 11 при управлении перемещением и работой режущего устройства. Избыток жидкости сбрасывается в затрубное пространство 24 и подается вверх через шибер 23. Металлические обломки, вырезанные в процессе формирования отверстия или в процессе резки, падают ниже гидроструйного башмака 5 и могут быть собраны в весящей ниже корзине (не показано), либо удалены, при необходимости, с помощью магнита (не показан), прикрепленного к нижней части гидроструйного башмака 5.The cutting time (see Fig. 4) using a waterjet jet depends on the material and the thickness of the cutting. Computer 11 processes the input data and telemetry information and sends signals to the servomotor 10 and servomotor 12 to simultaneously move the device 8 for turning the lift column and the lift device 25 of the lift column for cutting through the window shapes and profile (s) that were programmed on the computer 11. Subprograms controlling the given feed and speed are integrated into the software and are executed by the computer 11 when controlling the movement and operation of the cutting device. Excess fluid is discharged into the annulus 24 and is fed upward through the gate 23. Metal debris cut during hole formation or during the cutting process falls below the hydro-jet shoe 5 and can be collected in a basket below the weight (not shown), or removed if necessary using a magnet (not shown) attached to the bottom of the waterjet shoe 5.
Подъемное устройство 25 насосно-компрессорных труб приводится в действие для перемещения по вертикальной оси с помощью червячной передачи 27, проиллюстрированной на фиг. 2, приводимой в действие серводвигателем (не показан), приводящим в движение шариковый винт 28. Подъемное устройство 25 насосно-компрессорных труб зафиксировано болтами на устье скважины 37 на фланце 30. Гидравлическая жидкость 29, подаваемая под высоким давлением 31 из цилиндра гидравлического аккумулятора, уравновешивает подъемное устройство 25 насосно-компрессорных труб. Устройство для проворачивания лифтовой колонны присоединено сверху к подъемному устройству 25 насоснокомпрессорных труб на фланце 26.The tubing lifting device 25 is driven to move along the vertical axis using the worm gear 27 illustrated in FIG. 2, driven by a servomotor (not shown), driving a ball screw 28. The lifting device 25 of the tubing is bolted to the wellhead 37 on the flange 30. The hydraulic fluid 29 supplied under high pressure 31 from the cylinder of the hydraulic accumulator balances lifting device 25 tubing. A device for turning the elevator string is connected from above to the lifting device 25 of the tubing on the flange 26.
Гидроструйный башмак 5, показанный на фиг. 3, обычно изготовлен из стали сорта 4140 или аналогичного упругого материала и проходит термообработку до достижения стандартной твердости 52 по Роквеллу. Гидроструйный башмак 5 соединен с лифтовой колонной 6 с помощью резьбового соединенияThe water jet shoe 5 shown in FIG. 3 is typically made of grade 4140 steel or similar resilient material and is heat treated to a standard Rockwell hardness of 52. Waterjet shoe 5 is connected to the elevator column 6 by means of a threaded connection
33. Посадочная направляющая 35, являющаяся частью гидроструйного башмака 5, расположена внутри лифтовой колонны 6, обеспечивающей направление трубы 9 для подачи жидкости внутри гидроструйного башмака 5. Труба 9 для подачи жидкости может изменять свое направление от вертикальной оси до горизонтальной оси внутри гидроструйного башмака 5. Струйное сопло 4 соединено с трубой 9 для подачи жидкости и расположено таким образом, чтобы обеспечивалось его размещение напротив стенки скважинной обсадной трубы, нагнетание гидроабразивной струи из струйного сопла 4 и резка обсадной трубы 1.33. The landing guide 35, which is part of the waterjet shoe 5, is located inside the elevator column 6, which provides the direction of the pipe 9 for supplying liquid inside the waterjet shoe 5. The pipe 9 for supplying liquid can change its direction from the vertical axis to the horizontal axis inside the waterjet shoe 5. The jet nozzle 4 is connected to the pipe 9 for supplying fluid and is positioned in such a way as to ensure its placement opposite the wall of the borehole casing, forcing a waterjet jet from the jets th cutting nozzle 4 and the casing 1.
Работающий от аккумулятора акустический излучатель и магнитный датчик наличия объекта (не показаны) устанавливают в отверстии 34 гидроструйного башмака 5 с целью сканирования формы прорезывания гидроабразивной струей стенки обсадной трубы 1. Телеметрическая информация передается по сигнальному кабелю к компьютеру 11. Сигнальный кабель (не показан) может быть экранированным или оптическим в зависимости от имеющихся ограничений конструкции.A battery-powered acoustic emitter and a magnetic object presence sensor (not shown) are installed in the hole 34 of the waterjet shoe 5 in order to scan the teething pattern of the casing wall 1. The telemetry information is transmitted via a signal cable to computer 11. A signal cable (not shown) may to be shielded or optical depending on the design limitations.
На фиг. 4 приведена таблица расчетных скоростей резания при давлении 10000 фунтов на квадратный дюйм, подаваемом на струйное сопло 4, имеющее отверстие размером 0,5 или 0,7 мм. Струйное сопло 4 выполнено из термообработанной нержавеющей стали сорта 416 или аналогичного упругого материала и снабжено либо карбидным, либо сапфирным сопловым отверстием, например, модели 8Л компании ИЪВ Согр., разработанным для применения с гидроабразивными смесями. Специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что таблица приведена исключительно для иллюстрации изобретения и содержит общие данные о расчетном времени резания.In FIG. 4 is a table of calculated cutting speeds at a pressure of 10,000 psi supplied to a jet nozzle 4 having an opening of 0.5 or 0.7 mm. The jet nozzle 4 is made of heat-treated stainless steel grade 416 or similar elastic material and is equipped with either a carbide or sapphire nozzle orifice, for example, model 8L of the company IVV Sogr., Designed for use with waterjet mixtures. It will be apparent to those skilled in the art that the table is provided solely to illustrate the invention and contains general information about the estimated cutting time.
Настоящее изобретение ни в коей мере не ограничено значениями давлений и размерами струйного сопла, приведенными в таблице на фиг. 4. Струйное сопло 4 и сопловое отверстие могут быть выполнены из различных типов материалов, предусматриваемых и используемых в соответствии с идеей настоящего изобретения, которые позволяют достичь высоких результатов и существенно усовершенствовать конструкцию по сравнению с конструкциями известного уровня техники.The present invention is in no way limited by the pressures and dimensions of the jet nozzle shown in the table in FIG. 4. The jet nozzle 4 and the nozzle hole can be made of various types of materials, provided and used in accordance with the idea of the present invention, which allow to achieve high results and significantly improve the design compared with structures of the prior art.
Кроме того, специалистам в данной области должно быть очевидно, что на каждой буровой площадке могут возникнуть различные и в некоторых случаях уникальные проблемы, подлежащие решению, и что параметры в таблице на фиг. 4 в обязательном порядке подлежат изменению для соответствия требованиям и условиям.In addition, it should be apparent to those skilled in the art that at each drilling site various and in some cases unique problems may arise that need to be resolved, and that the parameters in the table in FIG. 4 are subject to change to meet the requirements and conditions.
Например, подлежащие резке обсадные трубы могут быть изготовлены из различного материала и иметь различный диаметр. В одном случае диаметр обсадной трубы может составлять 12 дюймов, в то время как в другом - 4 дюйма. Кроме того, глубина участка резания или формирования отверстия может изменяться, и если расчетное падение давления составляет 0,5 фунтов на квадратный фут, давление, созFor example, casing pipes to be cut can be made of different materials and have different diameters. In one case, the diameter of the casing may be 12 inches, while in the other 4 inches. In addition, the depth of the cutting or hole forming section may vary, and if the calculated pressure drop is 0.5 psi, the pressure
- 8 011622 даваемое на струйном сопле, может быть ниже, чем параметры, приведенные в таблице расчетного времени резания на фиг. 4.- 8 011622 given on the jet nozzle may be lower than the parameters given in the table of the estimated cutting time in FIG. 4.
Исходя из указанных и многих других ограничений, параметры требуемого времени резания, достижимой скорости резания, размера соплового отверстия, имеющегося или выбранного абразивного материала, давления, подаваемого на обрабатываемый участок, а также требования по безопасности и параметры износа используемого оборудования должны быть включены в окончательные расчеты, либо запрограммированы на компьютере, либо введены в компьютер 11.Based on these and many other restrictions, the parameters of the required cutting time, achievable cutting speed, nozzle hole size, available or selected abrasive material, pressure supplied to the treated area, as well as safety requirements and wear parameters of the equipment used should be included in the final calculations either programmed on the computer or entered into the computer 11.
Дополнительные эмпирические испытания продемонстрировали, что в одном примере осуществления настоящего изобретения рабочий диапазон составляет приблизительно от 5000 до 40000 фунтов на квадратный дюйм при номинальном рабочем диапазоне приблизительно 17400 фунтов на квадратный дюйм.Additional empirical tests have shown that in one embodiment of the present invention, the operating range is from about 5,000 to 40,000 pounds per square inch with a nominal operating range of about 17,400 pounds per square inch.
На фиг. 5А и 5В показана ремонтная муфта 8 устройства для проворачивания лифтовой колонны, например, высокопрочная модель ΚΟΌΕΟ ΚΌΙΙ компании К&М Еиетду §у81ет8, закрепленная сверху подъемного устройства 25 насосно-компрессорных труб. Лифтовую колонну 6 опускают через (см. фиг. 5В) трубчатый переходный фланец 7, который расположен в верхней части зубчатого вала 32. Зубчатый вал 32 предназначен для фиксации и подвешивания лифтовой колонны 6 внутри затрубного пространства 24. Вращение лифтовой колонны 6 на 360° осуществляется с помощью зубчатого вала 32, приводимого в действие серводвигателем 10. Настоящее изобретение может быть реализовано в иных конкретных формах, не выходя за пределы его существа или основных характеристик.In FIG. 5A and 5B show the repair sleeve 8 of the device for turning the lift column, for example, the high-strength model ΚΟΌΕΟ ΚΌΙΙ of the company K & M Eietdu §u81et8, mounted on top of the lifting device 25 of the tubing. The elevator column 6 is lowered through (see Fig. 5B) a tubular adapter flange 7, which is located in the upper part of the gear shaft 32. The gear shaft 32 is designed to fix and suspend the elevator column 6 inside the annulus 24. The elevator column 6 is rotated 360 ° through 360 ° using a gear shaft 32, driven by a servomotor 10. The present invention can be implemented in other specific forms without going beyond its essence or basic characteristics.
Приведенные в описании примеры осуществления изобретения рассматриваются как исключительно иллюстративные и не ограничивают изобретение ни в каких отношениях. Специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что в способ и устройство гидроабразивной струйной резки по настоящему изобретению, а также в конструкцию настоящего изобретения могут быть внесены многочисленные изменения и дополнения, не выходящие за пределы существа и объема настоящего изобретения.The exemplary embodiments described herein are considered to be illustrative only and do not limit the invention in any way. It will be apparent to those skilled in the art that numerous changes and additions can be made to the method and apparatus for waterjet jet cutting of the present invention, as well as to the construction of the present invention, without departing from the spirit and scope of the present invention.
Другие примеры осуществления изобретения очевидны специалистам в данной области техники на основе рассмотрения описания и практического осуществления изобретения, раскрытого в данном описании. Описание и примеры следует рассматривать как исключительно иллюстративные, при этом истинный объем и существо изобретения определены в прилагаемой формуле изобретения.Other embodiments of the invention will be apparent to those skilled in the art based on a review of the description and practice of the invention disclosed herein. The description and examples should be considered as illustrative only, while the true scope and essence of the invention are defined in the attached claims.
Claims (60)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US62730804P | 2004-11-12 | 2004-11-12 | |
| US27486405A | 2005-11-14 | 2005-11-14 | |
| PCT/US2005/041017 WO2006053248A2 (en) | 2004-11-12 | 2005-11-14 | Method and apparatus for jet-fluid abrasive cutting |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200701043A1 EA200701043A1 (en) | 2007-12-28 |
| EA011622B1 true EA011622B1 (en) | 2009-04-28 |
Family
ID=38328478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200701043A EA011622B1 (en) | 2004-11-12 | 2005-11-14 | A method and an apparatus for jet-fluid abrasive cutting |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| CA (1) | CA2587483A1 (en) |
| EA (1) | EA011622B1 (en) |
| MX (1) | MX2007005804A (en) |
| NO (1) | NO20072990L (en) |
| WO (1) | WO2006053248A2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017200419A3 (en) * | 2016-05-16 | 2017-12-28 | Павел Иванович ПОПОВ | Method for increasing the hydrocarbon yield of formations in oil and gas condensate wells |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080179061A1 (en) * | 2006-11-13 | 2008-07-31 | Alberta Energy Partners, General Partnership | System, apparatus and method for abrasive jet fluid cutting |
| NO20093545A1 (en) * | 2009-12-17 | 2011-06-20 | Norse Cutting & Abandonment As | Method and apparatus for closing a well in the ground |
| US9416611B2 (en) | 2010-05-24 | 2016-08-16 | Schlumberger Technology Corporation | Method for forming slots in a wellbore casing |
| CN102041966A (en) * | 2010-12-03 | 2011-05-04 | 中国矿业大学 | In-seam or across-seam double-power quick drilling and chambering integrated device and method |
| CN104358517A (en) * | 2014-11-20 | 2015-02-18 | 陈元 | High-pressure jet flow drilling system containing solid-phase grinding particles |
| US11002095B2 (en) | 2017-11-15 | 2021-05-11 | Terydon, Inc. | Down well pipe cutter having a plurality of cutting heads |
| US10781652B2 (en) | 2017-11-15 | 2020-09-22 | Terydon, Inc. | Method for cutting a tube or pipe |
| US10697263B2 (en) | 2017-11-15 | 2020-06-30 | Terydon, Inc. | Centering device for a utility tool in a tube or pipe |
| US10774606B2 (en) | 2017-11-15 | 2020-09-15 | Terydon, Inc. | Down well pipe cutting device |
| CA3130509A1 (en) * | 2020-11-04 | 2022-05-04 | I-Cubed Industry Innovators Inc. | Wellhead removal apparatus and method |
| CN114227543B (en) * | 2021-11-09 | 2023-05-23 | 烟台杰瑞石油装备技术有限公司 | Cutting device and cutting method |
| CN114427367B (en) * | 2022-01-14 | 2023-06-23 | 中国石油大学(华东) | High-pressure abrasive jet cutting system and method in abandoned shaft of offshore oil production platform |
| CN114370049B (en) * | 2022-01-19 | 2023-07-25 | 中国化学工程第七建设有限公司 | Construction equipment and construction method for high-pressure jet grouting pile |
| US20230243215A1 (en) * | 2022-02-01 | 2023-08-03 | Saudi Arabian Oil Company | Systems and methods for sidetracking operations |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5857530A (en) * | 1995-10-26 | 1999-01-12 | University Technologies International Inc. | Vertical positioning system for drilling boreholes |
| US6189629B1 (en) * | 1998-08-28 | 2001-02-20 | Mcleod Roderick D. | Lateral jet drilling system |
| US6520255B2 (en) * | 2000-02-15 | 2003-02-18 | Exxonmobil Upstream Research Company | Method and apparatus for stimulation of multiple formation intervals |
-
2005
- 2005-11-14 CA CA002587483A patent/CA2587483A1/en not_active Abandoned
- 2005-11-14 EA EA200701043A patent/EA011622B1/en not_active IP Right Cessation
- 2005-11-14 WO PCT/US2005/041017 patent/WO2006053248A2/en active Application Filing
- 2005-11-14 MX MX2007005804A patent/MX2007005804A/en unknown
-
2007
- 2007-06-12 NO NO20072990A patent/NO20072990L/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5857530A (en) * | 1995-10-26 | 1999-01-12 | University Technologies International Inc. | Vertical positioning system for drilling boreholes |
| US6189629B1 (en) * | 1998-08-28 | 2001-02-20 | Mcleod Roderick D. | Lateral jet drilling system |
| US6520255B2 (en) * | 2000-02-15 | 2003-02-18 | Exxonmobil Upstream Research Company | Method and apparatus for stimulation of multiple formation intervals |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017200419A3 (en) * | 2016-05-16 | 2017-12-28 | Павел Иванович ПОПОВ | Method for increasing the hydrocarbon yield of formations in oil and gas condensate wells |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2587483A1 (en) | 2006-05-18 |
| WO2006053248A3 (en) | 2006-07-06 |
| WO2006053248A8 (en) | 2007-09-20 |
| NO20072990L (en) | 2007-07-09 |
| MX2007005804A (en) | 2007-12-12 |
| WO2006053248A2 (en) | 2006-05-18 |
| EA200701043A1 (en) | 2007-12-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA011622B1 (en) | A method and an apparatus for jet-fluid abrasive cutting | |
| US7546876B2 (en) | Method and apparatus for jet-fluid abrasive cutting | |
| US8833444B2 (en) | System, apparatus and method for abrasive jet fluid cutting | |
| US20080179061A1 (en) | System, apparatus and method for abrasive jet fluid cutting | |
| US20130284440A1 (en) | System, apparatus and method for abrasive jet fluid cutting | |
| US3081828A (en) | Method and apparatus for producing cuts within a bore hole | |
| US20150083424A1 (en) | Apparatus and method for high pressure abrasive fluid injection | |
| RU2698341C2 (en) | Drilling system with several fluid media | |
| CN1206441C (en) | Reverse cycle drilling method and equipment for oil well or gas well | |
| Kollé | A comparison of water jet, abrasive jet and rotary diamond drilling in hard rock | |
| US9995126B1 (en) | Low-frequency pulsing sonic and hydraulic mining system | |
| RU2642194C2 (en) | Method to increase formation hydrocarbon yield and intensify oil-gas-condensate production by means of formation radial penetration with water jet | |
| CN102373883A (en) | Diving rock inserting drill rig | |
| CN102312655A (en) | Radial hydraulic jetting drilling technology | |
| RU2703064C1 (en) | Method of increasing oil recovery of formations and intensification of oil production and system for its implementation | |
| WO2009062719A2 (en) | Gas cutting borehole drilling apparatus | |
| US9995127B1 (en) | Low-frequency pulsing sonic and hydraulic mining method | |
| US5632604A (en) | Down hole pressure pump | |
| Pittman et al. | Investigation of abrasive-laden-fluid method for perforation and fracture initiation | |
| CN107762408A (en) | A kind of coal bed gas directional well makes cave method | |
| Blöcher et al. | D3. 2 Report on radial jet-drilling (RJD) stimulation technology | |
| CN202755891U (en) | Diving rock inserting drill rig | |
| AU731454B2 (en) | System for cutting materials in wellbores | |
| CN205503007U (en) | Drilling system based on double -walled drilling rod | |
| RU2770831C1 (en) | Method for eliminating freezing and control wells when installing mine shafts using hydrojet technology and a system for its implementation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM BY KG MD TJ |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AZ KZ TM RU |