RU146363U1

RU146363U1 - SECTIONAL HYDRO PERFORATOR

Info

Publication number: RU146363U1
Application number: RU2014122617/03U
Authority: RU
Inventors: Сергей Иванович Томин; Михаил Анатольевич Камышев; Алексей Сергеевич Томин
Original assignee: Михаил Анатольевич Камышев
Priority date: 2014-06-03
Filing date: 2014-06-03
Publication date: 2014-10-10

Abstract

Секционный гидроперфоратор, состоящий из отдельных полых секций со струйными насадками, струйные насадки верхних секций снабжены герметичными внутренними технологическими заглушками, во внутренних полостях верхних секций установлены подвижные шаровые клапаны с посадочными седлами, опирающиеся на внутренние технологические заглушки насадок, причем внутренний диаметр нижнего подвижного шарового клапана меньше внутреннего диаметра установленного выше подвижного шарового клапана, в конце каждой из секций со струйными насадками с герметичными внутренними технологическими заглушками установлены неподвижные секционные клапаны с седлом, взаимодействующие с вышерасположенным подвижным шаровым клапаном после его перемещения, а отверстия струйных насадок в каждой секции расположены в плоскости, перпендикулярной продольной оси симметрии гидроперфоратора в диаметрально противоположных точках секции гидроперфоратора, отличающийся тем, что каждая из секций гидроперфоратора устанавливается посредством резьбового соединения на заданной высоте колонны насосно-компрессорных труб, секции соединены между собой посредством насосно-компрессорных труб, а каждая из секций гидроперфоратора оснащена центратором.Section hydroperforator, consisting of separate hollow sections with jet nozzles, upper nozzle nozzles equipped with sealed internal technological plugs, movable ball valves with seat seats resting on internal technological nozzle plugs are installed in internal cavities of upper sections, and the inner diameter of the lower movable ball valve is smaller the inner diameter of the mounted above the movable ball valve, at the end of each of the sections with jet nozzles with ge fixed internal technological plugs have fixed sectional valves with a seat interacting with an upstream movable ball valve after its movement, and the holes of the jet nozzles in each section are located in a plane perpendicular to the longitudinal axis of symmetry of the hydraulic perforator at diametrically opposite points of the hydraulic perforator section, characterized in that each sections of the hydraulic perforator is installed by means of a threaded connection at a given height of the pump-compressor string quarrel pipes, sections are interconnected by tubing, and each of the sections of the hydroperforator is equipped with a centralizer.

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применена для вскрытия продуктивных пластов в скважинах с открытым забоем и с обсадными колоннами.The utility model relates to the oil and gas industry and can be used for opening productive formations in open-hole wells and with casing strings.

Известен аналог заявляемой полезной модели, например, скважинный гидроабразивный перфоратор, описанный в патенте RU №2254452, МПК E21B 43/114, опубл. 20.06.2005 г., содержащий полый корпус, состоящий из отдельных секций и выполненный со струйными насадками, размещенными по высоте корпуса спиралеобразно и направленными под острым углом к горизонтальной оси корпуса. Корпус содержит также хвостовик, верхний и нижний шаровые клапаны, срезную муфту, упорное кольцо в нижней части верхней секции. Корпус может быть выполнен с несколькими секциями, аналогичными верхней. Диаметр шарового клапана каждой верхней секции, начиная снизу, меньше внутреннего диаметра срезной муфты предыдущих верхних секций и соответствует посадочному седлу срезной муфты, соответствующей последней из верхних секций корпуса. При этом корпус выполнен с эксцентрично расположенными осями внутреннего и внешнего диаметров. Верхняя секция выполнена однокорпусная с промежуточной муфтой диаметром, равным диаметрам срезной муфты и упорного кольца. Струйные насадки верхней секции выполнены с наружной и внутренней технологическими заглушками. Каждая секция перфоратора выполнена с разобщающим уплотнительным узлом, расположенным после каждой нижней насадки и имеющим перепускное отверстие, поршень и уплотнительный элемент. Аналогу присущи следующие недостатки:A known analogue of the claimed utility model, for example, a downhole waterjet perforator, is described in patent RU No. 2254452, IPC E21B 43/114, publ. 06/20/2005, containing a hollow body, consisting of separate sections and made with jet nozzles placed along the height of the body in a spiral and directed at an acute angle to the horizontal axis of the body. The housing also contains a shank, upper and lower ball valves, a shear sleeve, a thrust ring in the lower part of the upper section. The housing can be made with several sections similar to the top. The diameter of the ball valve of each upper section, starting from the bottom, is smaller than the inner diameter of the shear sleeve of the previous upper sections and corresponds to the landing seat of the shear sleeve corresponding to the last of the upper sections of the housing. In this case, the housing is made with eccentrically located axes of the inner and outer diameters. The upper section is single-case with an intermediate coupling with a diameter equal to the diameters of the shear coupling and the thrust ring. The jet nozzles of the upper section are made with external and internal technological plugs. Each section of the punch is made with uncoupling sealing unit located after each lower nozzle and having a bypass hole, a piston and a sealing element. The analogue has the following disadvantages:

- эксцентричность расположения внутреннего и внешнего диаметров, приводящая к утонению стенки, противоположно установленной насадке (форсунке), влечет за собой снижение прочности корпуса перфоратора, что требует более низкого перепада давлений на форсунках, а, следовательно, снижает энергию водопесчаной струи, разрушающей преграду;- the eccentricity of the location of the inner and outer diameters, leading to thinning of the wall opposite to the nozzle (nozzle), entails a decrease in the strength of the perforator body, which requires a lower pressure drop on the nozzles, and, therefore, reduces the energy of the sandy stream that destroys the barrier;

- невозможность установки насадок (форсунок) на одной оси из-за эксцентричности диаметров, приводит к появлению изгибающего момента при истечении струи из насадок (форсунок), что при достаточно большом плече, определяемом как расстояние по высоте между насадками (0,2-0,3 м) может привести к потере прочностных свойств корпуса перфоратора и его разрушению;- the inability to install nozzles (nozzles) on the same axis due to the eccentricity of the diameters, leads to the appearance of a bending moment when the jet expires from the nozzles (nozzles), which with a sufficiently large shoulder, defined as the height distance between the nozzles (0.2-0, 3 m) may lead to loss of strength properties of the perforator body and its destruction;

- за счет эксцентричности расположения внутреннего и внешнего диаметров корпуса существенно усложняется изготовление перфоратора и возрастает его стоимость.- due to the eccentricity of the location of the inner and outer diameters of the housing, the manufacture of a perforator is significantly complicated and its cost increases.

Известен также секционный гидропескоструйный перфоратор, описанный в патенте RU №2466270, МПК E21B 43/114, опубл. 10.11.2012 г., содержащий полый корпус, состоящий из отдельных секций со струйными насадками. Для соединения секций перфоратор снабжен проставками различной длины и муфтами. Соединение выполнено встык посредством муфт, расположенных снаружи, а соединительные концы муфт, проставок и каждой секции выполнены с правой и левой резьбой. Недостатком этого аналога является то, что при работе данного перфоратора одновременно задействуются все незаглушенные струйные насадки, что приводит к их одновременному износу и необходимости проведения подъемно-спускных операций перфоратора с целью демонтажа изношенных форсунок и установки новых форсунок. Указанные факторы в целом снижают эффективность перфоратора.Also known sectional sandblasting hammer, described in patent RU No. 2466270, IPC E21B 43/114, publ. November 10, 2012, containing a hollow body, consisting of separate sections with jet nozzles. To connect the sections, the hammer is equipped with spacers of various lengths and couplings. The connection is made end-to-end by means of couplings located outside, and the connecting ends of the couplings, spacers and each section are made with right and left threads. The disadvantage of this analogue is that during operation of this puncher, all non-damped jet nozzles are simultaneously used, which leads to their simultaneous wear and the need for hoisting and lowering operations of the punch to dismantle worn nozzles and install new nozzles. These factors generally reduce the effectiveness of the punch.

В качестве прототипа, как наиболее близкого по своей технической сути, выбран секционный гидропескоструйный гидроперфоратор, описанный в патенте RU №132835, МПК E21B 43/114, 2013 г., содержащий полый корпус, состоящий из отдельных секций со струйными насадками, соединенных между собой встык посредством внешних муфт, при этом соединительные концы муфт и каждой секции выполнены с левой и правой резьбой. Струйные насадки верхних секций выполнены с герметичными заглушками, а во внутренних полостях верхних секций установлены подвижные шаровые клапаны, опирающиеся на заглушки насадок, при этом внутренний диаметр нижнего шарового клапана меньше внутреннего диаметра установленного выше шарового клапана. В начале каждой из секций со струйными насадками, расположенных ниже верхней секции, установлены неподвижные секционные клапаны с седлом, а отверстия струйных насадок в каждой секции расположены в плоскости, перпендикулярной продольной оси симметрии гидроперфоратора в диаметрально противоположных точках корпуса гидроперфоратора.As a prototype, as the closest in its technical essence, a sectional hydro-sandblasting hydroperforator is selected, described in patent RU No. 132835, IPC E21B 43/114, 2013, containing a hollow body consisting of separate sections with jet nozzles connected end-to-end by means of external couplings, while the connecting ends of the couplings and each section are made with left and right threads. The jet nozzles of the upper sections are made with sealed plugs, and movable ball valves are installed in the internal cavities of the upper sections, based on the nozzle caps, while the inner diameter of the lower ball valve is smaller than the inner diameter of the ball valve installed above. At the beginning of each section with jet nozzles located below the upper section, fixed sectional valves with a seat are installed, and the holes of the jet nozzles in each section are located in a plane perpendicular to the longitudinal axis of symmetry of the hydraulic perforator at diametrically opposite points of the hydraulic perforator body.

Недостатком прототипа, как и аналогов, является то, что он устанавливается на колонне насосно-компрессорных труб как единое целое напротив интервала, подлежащего гидроабразивной обработке. Таким образом, при необходимости гидроабразивной обработки нескольких интервалов, расположенных на различных глубинах скважины, например, на глубинах 2453 м, 2188 м и 1846 м, необходимо дополнительно поднимать или опускать (для обработки глубин 2188 м и 1846 м) колонну насосно-компрессорных труб. Это занимает значительное время (несколько дней) и существенные финансовые затраты, соответственно, снижается эффективность работы гидроперфоратора.The disadvantage of the prototype, as well as analogues, is that it is installed on a string of tubing as a unit in front of the interval to be waterjet. Thus, if it is necessary to waterjet several intervals located at different depths of the well, for example, at depths of 2453 m, 2188 m and 1846 m, it is necessary to additionally raise or lower (for processing depths of 2188 m and 1846 m) the tubing string. This takes considerable time (several days) and significant financial costs, respectively, reduces the efficiency of the hydraulic perforator.

Задачей, решаемой полезной моделью, является создание высокоэффективного гидроперфоратора, позволяющего существенно снизить трудоемкость работ при вскрытии пластов.The problem solved by the utility model is the creation of a highly efficient hydraulic perforator, which can significantly reduce the complexity of work during the opening of formations.

Достигается это тем, что в секционном гидроперфораторе, состоящем из отдельных полых секций со струйными насадками, струйные насадки верхних секций снабжены герметичными внутренними технологическими заглушками, во внутренних полостях верхних секций установлены подвижные шаровые клапаны с посадочными седлами, опирающиеся на внутренние технологические заглушки насадок, причем внутренний диаметр нижнего подвижного шарового клапана меньше внутреннего диаметра установленного выше подвижного шарового клапана, в нижней части секций со струйными насадками, расположенных выше нижней секции, установлены неподвижные секционные клапаны с седлом, взаимодействующие с выше расположенным подвижным шаровым клапаном после его перемещения, а отверстия струйных насадок в каждой секции расположены в плоскости, перпендикулярной продольной оси симметрии гидроперфоратора в диаметрально противоположных точках секции гидроперфоратора, согласно полезной модели:This is achieved by the fact that in a sectional hydroperforator consisting of separate hollow sections with jet nozzles, the jet nozzles of the upper sections are equipped with sealed internal technological plugs, movable ball valves with seat seats based on the internal technological nozzle plugs are installed in the internal cavities of the upper sections, and the internal the diameter of the lower movable ball valve is smaller than the internal diameter of the movable ball valve installed above the lower part of the sections with fixed sectional valves with a seat are installed with the jet nozzles located above the lower section, interacting with the movable ball valve located above it after its movement, and the nozzle holes in each section are located in a plane perpendicular to the longitudinal axis of symmetry of the hydraulic perforator at diametrically opposite points of the hydraulic perforator section, according to utility model:

- каждая из секций гидроперфоратора устанавливается посредством резьбового соединения на заданной высоте колонны насосно-компрессорных труб;- each of the sections of the hydraulic perforator is installed by means of a threaded connection at a predetermined height of the tubing string;

- секции соединены между собой посредством насосно-компрессорных труб;- sections are interconnected by means of tubing;

- каждая из секций гидроперфоратора оснащена центратором.- each of the sections of the hydroperforator is equipped with a centralizer.

Суть заявляемой полезной модели поясняется на фиг., на которой приведен продольный разрез секционного гидроперфоратора (приведен вариант гидроперфоратора, состоящего из трех секций).The essence of the claimed utility model is illustrated in Fig., Which shows a longitudinal section of a section hydroperforator (a variant of a hydroperforator consisting of three sections is shown).

Секционный гидроперфоратор содержит отдельные полые секции 1 и 2 с установленными в них насадками 3 (форсунками). Количество секций определяется эксплуатационной необходимостью и конструктивными возможностями. Отверстия струйных насадок 3 в каждой из секций расположены в плоскости, перпендикулярной продольной оси симметрии а гидроперфоратора в диаметрально противоположных точках его корпуса. Предпочтительное количество насадок 3 в одной секции - две или четыре. Присоединение секций к колонне труб 10 осуществляется посредством муфт 9. Струйные насадки 3 верхних секций (на фиг. секции 1) снабжены герметичными внутренними технологическими заглушками 7, рассчитанными на рабочее давление жидкости внутри полости гидроперфоратора при его работе, т.е. заглушка 7 препятствует протеканию через нее жидкости. Во внутренних полостях верхних секций (секции 1 на фиг.) установлены подвижные шаровые клапаны 4 с посадочными седлами, опирающиеся на внутренние технологические заглушки 7. При этом внутренний диаметр подвижного шарового клапана нижестоящей секции меньше внутреннего диаметра подвижного шарового клапана секции, установленной выше. Кроме этого, в нижней части секций со струйными насадками 3, расположенных выше нижней секции 2, установлены неподвижные секционные клапаны 5 с седлом, взаимодействующие с вышерасположенным в секции подвижным клапаном 4 после его перемещения. Каждая секция гидроперфоратора содержит центратор 6, предназначенный для фиксации положения гидроперфоратора в обсадной колонне.Section hydroperforator contains separate hollow sections 1 and 2 with nozzles 3 (nozzles) installed in them. The number of sections is determined by operational need and design capabilities. The holes of the jet nozzles 3 in each of the sections are located in a plane perpendicular to the longitudinal axis of symmetry of the hydroperforator at diametrically opposite points of its body. The preferred number of nozzles 3 in one section is two or four. The sections are connected to the pipe string 10 by means of couplings 9. The jet nozzles 3 of the upper sections (in FIG. Section 1) are equipped with sealed internal technological plugs 7 designed for the working fluid pressure inside the cavity of the hydraulic perforator during its operation, i.e. the plug 7 prevents the flow of fluid through it. In the internal cavities of the upper sections (section 1 in Fig.), Movable ball valves 4 with seat seats are mounted, supported by internal technological plugs 7. The inner diameter of the movable ball valve of the lower section is smaller than the internal diameter of the movable ball valve of the section installed above. In addition, in the lower part of the sections with jet nozzles 3 located above the lower section 2, fixed sectional valves 5 with a seat are installed, interacting with the movable valve 4 located upstream in the section after its movement. Each section of the hydraulic perforator contains a centralizer 6, designed to fix the position of the hydraulic perforator in the casing.

Заявляемое устройство работает следующим образом. Секции гидроперфоратора на заданных высотах при помощи муфт 9 встраивают в колонну напорных труб 10, опускают в скважину и устанавливают напротив интервалов, подлежащих гидроабразивной обработке и подают внутрь корпуса под давлением гидроабразивную смесь (жидкость с добавленным в нее песком определенного размера и заданного объемного соотношения). Гидроабразивная смесь подается насосными агрегатами высокого давления, способными развивать давление до 70 МПа. Поскольку струйные насадки 3 верхних секций 1 заглушены герметичными технологическими заглушками 7, гидроабразивная смесь истекает из струйных насадок 3 только нижней секции 2, и за счет абразивного и гидромониторного эффектов высокоскоростных песчано-жидкостных струй происходит разрушение интервала породы, расположенного напротив нижней секции 2. После проведения первого цикла гидроабразивной обработки, определяемого заданным интервалом времени, в колонну напорных труб 10 (сверху скважины) опускают шар 8 соответствующего диаметра, который достигает гидроперфоратора и, беспрепятственно пройдя через верхний на фиг. подвижный шаровой клапан 4, перекрывает внутреннее отверстие (проходное сечение) нижнего подвижного шарового клапана 4 с соответствующим диаметром проходного сечения. За счет усилия, создаваемого гидроабразивной смесью, подаваемой под давлением, нижний подвижный шаровой клапан 4 начинает двигаться вниз и срезает внутренние герметичные технологические заглушки 7, расположенные в насадках секции 1, а заглушенный шаром 8 клапан 4 перемещается до упора в неподвижный секционный клапан 5, расположенный в конце секции 1, перекрывая тем самым доступ водопесчаной смеси к струйным насадкам 3 секции 2 (нижней секции). Надежность перекрытия достигается благодаря взаимодействию седла секционного клапана 5 с соответствующей формы нижним торцом подвижного шарового клапана 4 и шаром 8, перекрывающим проходное сечение шарового клапана 4. Срезанные части заглушек 7 секции 1 под действием силы тяжести опускаются на дно секции 2. Таким образом, гидроабразивная смесь к струйным насадкам 3 нижней секции 2 не поступает, а истекает через открывшиеся струйные насадки 3 секции 1. После проведения очередного цикла гидроабразивной обработки, определяемого заданным интервалом времени, в колонну напорных труб 10 опускают следующий шар 11 соответствующего диаметра (диаметр этого шара больше, чем диаметр предыдущего шара 8), который, достигнув задействуемой секции гидроперфоратора, перекрывает внутреннее отверстие подвижного шарового клапана 4, при этом за счет усилия, создаваемого гидроабразивной смесью, подаваемой под давлением, клапаном 4 срезаются внутренние герметичные технологические заглушки 7 струйных насадок 3 секции 1, и подвижный шаровой клапан 4 перемещается до упора в неподвижный секционный клапан 5, расположенный в конце секции 1. Доступ гидроабразивной смеси в отработавшую секцию 1 прекращается, и смесь начинает истекать через открывшиеся струйные насадки 3 секции 1 (верхней на фиг.), разрушая породу находящегося напротив нее интервала. После заданного промежутка времени подача гидроабразивной смеси к гидроперфоратору прекращается, и он может быть поднят из скважины.The inventive device operates as follows. Hydroperforator sections at specified heights using couplings 9 are built into the column of pressure pipes 10, lowered into the well and placed opposite the intervals to be waterjet treated and the waterjet mixture (liquid with sand of a certain size and a predetermined volume ratio added to it) is fed into the casing under pressure. Hydroabrasive mixture is supplied by pumping units of high pressure, capable of developing a pressure of up to 70 MPa. Since the jet nozzles 3 of the upper sections 1 are sealed with sealed technological plugs 7, the waterjet mixture flows out of the jet nozzles 3 of only the lower section 2, and due to the abrasive and hydro-monitor effects of high-speed sand-liquid jets, the rock interval opposite the lower section 2 is destroyed. the first cycle of waterjet processing, determined by a given time interval, a ball 8 of the corresponding diameter is lowered into the column of pressure pipes 10 (from the top of the well), cat ing reaches hydraulic drills and freely passing through the top of FIG. the movable ball valve 4, overlaps the inner hole (bore) of the lower movable ball valve 4 with the corresponding diameter of the bore. Due to the force created by the hydroabrasive mixture supplied under pressure, the lower movable ball valve 4 begins to move down and cuts off the internal sealed technological plugs 7 located in the nozzles of section 1, and the valve 4 plugged by the ball 8 is moved all the way to the stationary section valve 5 located at the end of section 1, thereby blocking the access of the water-sand mixture to the jet nozzles 3 of section 2 (lower section). Reliability of the overlap is achieved due to the interaction of the saddle of the sectional valve 5 with the corresponding shape of the lower end of the movable ball valve 4 and the ball 8, overlapping the bore of the ball valve 4. The cut parts of the plugs 7 of section 1 under the influence of gravity are lowered to the bottom of section 2. Thus, the waterjet mixture to the jet nozzles 3 of the lower section 2 does not enter, but expires through the opened jet nozzles 3 of section 1. After the next cycle of waterjet processing, determined by the specified inter with the shaft of time, the next ball 11 of the corresponding diameter is lowered into the column of pressure pipes 10 (the diameter of this ball is larger than the diameter of the previous ball 8), which, having reached the operated section of the hydraulic perforator, closes the inner hole of the movable ball valve 4, due to the force generated by hydroabrasive with the mixture supplied under pressure, the valve 4 cuts off the internal sealed technological plugs 7 of the jet nozzles 3 of the section 1, and the movable ball valve 4 moves all the way into the stationary sectional valve n 5, located at the end of section 1. The access of the waterjet mixture to the spent section 1 is terminated, and the mixture begins to flow through the opened jet nozzles 3 of section 1 (the upper one in Fig.), destroying the rock of the interval opposite it. After a predetermined period of time, the flow of the hydroabrasive mixture to the hydroperforator stops, and it can be lifted from the well.

Технический результат от применения заявляемого гидроперфоратора заключается в повышении его эффективности за счет проведения гидроабразивной обработки нескольких интервалов по глубине скважины без проведения операций спуска и подъема колонны насосно-компрессорных труб.The technical result from the use of the inventive hydroperforator is to increase its efficiency by conducting waterjet processing of several intervals along the depth of the well without carrying out operations of lowering and lifting the tubing string.

Отличительные признаки, присущие заявляемой конструкции, являются новыми по сравнению с прототипом, поэтому полезная модель соответствует критерию «новизна».Distinctive features inherent in the claimed design are new in comparison with the prototype, therefore, the utility model meets the criterion of "novelty."

Заявляемая конструкция гидроперфоратора может быть воспроизведена промышленным способом на известном оборудовании, следовательно, она соответствует критерию «промышленная применимость».The inventive design of the hydroperforator can be reproduced industrially on known equipment, therefore, it meets the criterion of "industrial applicability".

Заявляемый гидроперфоратор позволяет встраивать секции в колонну напорных труб на заданных высотах напротив обрабатываемых интервалов, что позволяет исключить операции спуска и подъема колонны между циклами гидроабразивной обработки.The inventive hydroperforator allows you to embed sections in the column of pressure pipes at predetermined heights opposite the machined intervals, which eliminates the descent and lifting of the column between the cycles of waterjet processing.

Учитывая изложенное, заявитель считает, что данное техническое решение может быть защищено патентом на полезную модель.Considering the above, the applicant believes that this technical solution can be protected by a patent for a utility model.

Claims

Section hydroperforator, consisting of separate hollow sections with jet nozzles, upper nozzle nozzles equipped with sealed internal technological plugs, movable ball valves with seat seats resting on internal technological nozzle plugs are installed in internal cavities of upper sections, and the inner diameter of the lower movable ball valve is smaller the inner diameter of the mounted above the movable ball valve, at the end of each of the sections with jet nozzles with ge fixed internal technological plugs have fixed sectional valves with a seat interacting with an upstream movable ball valve after its movement, and the holes of the jet nozzles in each section are located in a plane perpendicular to the longitudinal axis of symmetry of the hydraulic perforator at diametrically opposite points of the hydraulic perforator section, characterized in that each sections of the hydraulic perforator is installed by means of a threaded connection at a given height of the pump-compressor string quarrel pipes, sections are interconnected by tubing, and each of the sections of the hydroperforator is equipped with a centralizer.