RU2061850C1

RU2061850C1 - Hydraulic sandblasting borehole perforator

Info

Publication number: RU2061850C1
Application number: RU93050694A
Authority: RU
Inventors: Николай Александрович Петров
Original assignee: Николай Александрович Петров
Priority date: 1993-10-27
Filing date: 1993-10-27
Publication date: 1996-06-10

Abstract

FIELD: secondary opening productive horizontal wells. SUBSTANCE: device has lower section made in the form of filled with oil fixer-centering guide with extended rods. The device has the middle and upper sections. The sections are similar. One radial passage is originated in diametrically opposite sides. Cases spring loaded on outside with spring rings are placed in radial passages. The cases may be revolved. Long hydromonitor extensions are placed and sealed with fluoroplastic rings in the passages. The extensions are made of hard alloy. Inlet lengthwise passages entering radial passages are originated tangentially in the area of blades. Inlet lengthwise passages are originated on opposite sides with respect to hydromonitor extensions. EFFECT: improved well opening. 4 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для создания отверстий в обсадных колоннах, а также каналов в цементном камне и горной породе для вскрытия продуктивных горизонтов и проведения ремонтных работ в скважинах. The invention relates to the mining industry, in particular to devices for creating holes in casing strings, as well as channels in cement stone and rock for opening productive horizons and carrying out repair work in wells.

Известен гидропескоструйный перфоратор, включающий секционный корпус с радиальными каналами, в которые помещены гидромониторные насадки, продольные каналы секций, сообщенные с радиальными каналами. A sandblasting hammer is known, including a sectional housing with radial channels, in which are placed hydraulic nozzles, longitudinal channels of sections in communication with radial channels.

Недостатком этого устройства является высокий абразивный износ насадкодержателей и корпуса отраженными струями жидкости при их близком нахождении к перфорируемой обсадной колонне, а в противном случае /при удалении среза насадки от обсадной колонны/ снижение эффективности перфорации, то есть создание перфорационных каналов меньшей длины за один и тот же период времени. The disadvantage of this device is the high abrasive wear of the nozzle holders and the housing with reflected fluid jets when they are close to the perforated casing, or otherwise / when removing the nozzle section from the casing / reducing the perforation efficiency, i.e. creating perforation channels of shorter length for one and the same same time period.

Известен также гидропескоструйный перфоратор, включающий секционный корпус, нижняя секция которого выполнена в виде маслонаполненного центратора-фиксатора с выдвижными штоками, а средняя и верхняя секции имеют по одному радиальному каналу в диаметрально противоположных сторонах и продольные каналы, сообщенные с радиальными каналами, и удлиненные гидромониторные насадки, помещенные в радиальных каналах и выполненные из твердого сплава. Also known is a sandblasting hammer, including a sectional casing, the lower section of which is made in the form of an oil-filled centralizer-latch with retractable rods, and the middle and upper sections each have one radial channel in diametrically opposite sides and longitudinal channels communicated with radial channels and elongated hydraulic nozzles placed in radial channels and made of hard alloy.

Поскольку это устройство предназначено для создания точечного перфорационного канала путем строгой центровки корпуса в поперечном сечении и фиксации в продольном сечении относительно перфорируемой обсадной колонны, а насадки жестко зафиксированы и перпендикулярны корпусу, то оно в процессе перфорации также подвержено усиленному абразивному износу отраженными струями перфорационной жидкости. Кроме того, эффективность создания точечного перфорационного канала также снижается ввиду усиленного сопротивления отраженных потоков жидкости в перфорационных каналах основным потокам, истекающим из насадков, поэтому глубина перфорационных каналов остается небольшой. Since this device is designed to create a point perforation channel by strictly aligning the body in cross section and fixing it in longitudinal section relative to the perforated casing, and the nozzles are rigidly fixed and perpendicular to the body, it is also subject to increased abrasive wear by reflected streams of perforation fluid during perforation. In addition, the efficiency of creating a point perforation channel is also reduced due to the increased resistance of the reflected fluid flows in the perforation channels to the main flows flowing from the nozzles, therefore, the depth of the perforation channels remains small.

Сущность изобретения заключается в том, что в гидропескоструйном перфораторе удлиненные гидромониторные насадки выполнены с торцевыми ограничителями в виде лопаток, размещенных на входе радиальных каналов с разъемными пружинными кольцами, фиксирующими их снаружи корпуса, с фторопластовыми кольцами по их наружной поверхности, с отверстиями, выполненными с угловым смещением относительно их оси и установлены с возможностью вращения в радиальных каналах, при этом продольные каналы на входе в радиальные каналы выполнены тангенциальными, а на выходе радиальных каналов выполнены в противоположных сторонах от гидромониторных насадок. The essence of the invention lies in the fact that in a sandblasting punch, elongated jetting nozzles are made with end stops in the form of blades placed at the inlet of radial channels with detachable spring rings fixing them outside the casing, with fluoroplastic rings on their outer surface, with holes made with angular offset relative to their axis and mounted for rotation in radial channels, while the longitudinal channels at the entrance to the radial channels are made tangential, and at the exit of the radial channels are made in opposite directions from the hydraulic nozzles.

Технический результат выражается в снижении абразивного износа элементов перфоратора отраженными струями одновременно с увеличением глубины и объемов выработки перфорационных каналов за счет вращения насадок с угловым смещением отверстий. The technical result is expressed in the reduction of abrasive wear of the elements of the perforator with reflected jets at the same time as the depth and volume of the production of perforation channels are increased due to the rotation of the nozzles with the angular displacement of the holes.

На фиг. 1 изображен общий вид гидропескоструйного перфоратора в рабочем состоянии на фиг. 2 показано сечение А-А на фиг. 1 на фиг. 3- сечение Б-Б на фиг. 1 на фиг. 4 сечение В-В на фиг. 1. In FIG. 1 shows a general view of a sandblasting hammer in working condition in FIG. 2 shows a section AA in FIG. 1 in FIG. 3- section BB in FIG. 1 in FIG. 4, section BB in FIG. 1.

Гидропескоструйный перфоратор состоит из соединенных между собой резьбами 1 и уплотненных кольцами 2 нижней 3, средней 4 и верхней 5 секций. К нижней секции 3, выполненной в виде маслонаполненного центратора-фиксатора с выдвижными штоками 6, крепится заглушка 7. К верхней секции 5 присоединен переходный переводник 8 для подсоединения к насосно-компрессорным трубам /НКТ/. Средняя 4 и верхняя 5 секции выполнены из цилиндрического корпуса 9 с радиальными каналами 10 в диаметрально противоположных сторонах. В радиальных каналах 10 помещены с возможностью вращения удлиненные гидромониторные насадки 11, выполненные из твердого сплава. Отверстия 12 в насадках 11 выполнены с угловым смещением α относительно их осей. На входе радиальных каналов 10 насадки выполнены с торцевыми ограничителями выпадения в виде лопаток 13. Между торцами лопаток 13 и корпусом 9 установлены пластинчатые кольца 14 из антифрикционных материалов. Гидромониторные насадки 11 уплотнены резиновыми 15 и более термостойкими фторопластовыми 16 кольцами по наружной поверхности корпуса 9, так как они надежнее работают при вращении. Фторопластовые кольца 16 дожимаются крышками 17. Для предупреждения выпадения насадок 11 внутрь радиальных каналов 10 в процессе спуска перфоратора в скважину из-за разных уровней жидкости в кольцевом пространстве скважины и внутри НКТ они зафиксированы в осевом направлении разъемными пружинными кольцами 18 снаружи корпуса 9. С других сторон от насадок 11 радиальные каналы 10 перекрыты пробками 19. Продольные каналы секций 4 и 5 на входе 20 в радиальные каналы 10 выполнены тангенциальными и в зоне нахождения лопаток 13, а выходные 21 продольные каналы выполнены в нижних частях радиальных каналов 10 в противоположных сторонах от гидромониторных насадков 11 для того, чтобы не вызывать излишних возмущений вращающемуся потоку в зоне лопаток 13 и не ослабевать его. The sandblasting punch consists of interconnected threads 1 and sealed with rings 2 of lower 3, middle 4 and upper 5 sections. A plug 7 is attached to the lower section 3, made in the form of an oil-filled centralizer-clamp with retractable rods 6. An adapter sub 8 is connected to the upper section 5 for connection to the tubing / tubing /. The middle 4 and upper 5 sections are made of a cylindrical body 9 with radial channels 10 in diametrically opposite sides. In the radial channels 10 are placed rotatably elongated hydromonitor nozzles 11 made of hard alloy. The holes 12 in the nozzles 11 are made with an angular displacement α relative to their axes. At the entrance of the radial channels 10, the nozzles are made with end deposition limiters in the form of blades 13. Between the ends of the blades 13 and the casing 9, plate rings 14 of antifriction materials are installed. The hydraulic nozzles 11 are sealed with rubber 15 and more heat-resistant fluoroplastic 16 rings on the outer surface of the housing 9, since they work more reliably during rotation. The fluoroplastic rings 16 are squeezed by covers 17. To prevent the nozzles 11 from falling into the radial channels 10 during the descent of the punch into the well due to different levels of fluid in the annular space of the well and inside the tubing, they are axially fixed by detachable spring rings 18 outside the casing 9. From others of the sides of the nozzles 11, the radial channels 10 are blocked by plugs 19. The longitudinal channels of sections 4 and 5 at the inlet 20 to the radial channels 10 are made tangential in the zone of location of the blades 13, and the output 21 are longitudinal channels formed in the lower portions of the radial channels 10 at opposite sides of the jetting nozzles 11 in order to avoid causing any undue perturbations rotating flow in the zone of the blades 13 and not to weaken it.

Гидропескоструйный перфоратор работает следующим образом. Water sanding punch works as follows.

При прокачке перфорационной жидкости по НКТ к перфоратору она поступает через систему продольных каналов 20, 21 и радиальных каналов 10 к нижней секции 3 фиксатора-центратора, которая с повышением давления срабатывает и выдвигает штоки 5 до соприкосновения с обсадной колонной 22, что позволяет зафиксировать перфоратор как в продольном, так и поперечном направлениях. When pumping the perforation fluid along the tubing to the perforator, it enters through the system of longitudinal channels 20, 21 and radial channels 10 to the lower section 3 of the retainer-centralizer, which, with increasing pressure, actuates and extends the rods 5 until it contacts the casing 22, which allows you to fix the perforator as in the longitudinal and transverse directions.

Поскольку перфорационная жидкость по тангенциальным каналам 20 входит по касательной в радиальные каналы 10, где приобретает вращательное движение и направлена на лопатки 13 гидромониторных насадок 11, то в результате действия момента сил последние начинают вращаться, при этом антифрикционные пластинчатые кольца 14 снижают сопротивления вращению при прижатии торцов лопаток 13 к корпусам 9, вызванного действием перепада давления внутри и снаружи перфоратора. Истекающие из отверстий 12 насадок 11 основные вращающиеся потоки 23 жидкости ударяют об обсадную колонну 22 под углом a, но несмотря на большую площадь кольцевой перфорационной поверхности происходит ускоренное образование отверстия в обсадной колонне 22, ввиду повышенного абразивного действия наклонных струй. Кроме того, неперпендикулярное соударение основных струй 23 о обсадную колонну 22 позволяет изменить направление в сторону и снизить отрицательное действие отраженных струй по абразивному износу деталей перфоратора /насадок 11, крышек 17, корпуса 9 секций 4,5/. После создания отверстий в обсадной колонне 22 происходит образование перфорационных каналов 24 в цементном камне 25 и горной породе 26. Так как основные струи 23 движутся по образующим конуса вращения, то перфорационные каналы 24 создаются большей конусностью, то есть большего сечения, чем при обычной точечной перфорации, а также большей протяженностью, поскольку происходит смещение направления возвратных потоков 27 в перфорационных каналах 24 в свободную сторону от основного потока 23 и поэтому возвратные потоки 27 не создают излишних сопротивлений. Since the perforation fluid along the tangential channels 20 enters tangentially into the radial channels 10, where it acquires rotational motion and is directed to the blades 13 of the hydraulic nozzles 11, as a result of the action of the moment of forces, the latter begin to rotate, while the antifriction plate rings 14 reduce the resistance to rotation when the ends are pressed blades 13 to the housings 9, caused by the action of a pressure differential inside and outside the perforator. Outgoing from the openings 12 of the nozzles 11, the main rotating fluid flows 23 hit the casing 22 at an angle a, but despite the large area of the annular perforation surface, an accelerated hole formation occurs in the casing 22, due to the increased abrasive action of the inclined jets. In addition, the non-perpendicular impact of the main jets 23 on the casing 22 allows you to change the direction to the side and reduce the negative effect of the reflected jets on the abrasive wear of the parts of the punch / nozzles 11, covers 17, the housing 9 of the sections 4.5 /. After creating holes in the casing 22, perforation channels 24 are formed in the cement stone 25 and rock 26. Since the main jets 23 move along the generatrices of the rotation cone, the perforation channels 24 are created with a greater taper, that is, a larger cross-section than with conventional spot perforation , as well as a greater length, since there is a shift in the direction of the return flows 27 in the perforation channels 24 to the free side of the main stream 23 and therefore the return flows 27 do not create unnecessary resistance laziness.

По истечении определенного периода времени циркуляцию останавливают, гидромониторные насадки 11 перестают вращаться, а штоки 6 входят в нижнюю секцию 3, после чего перфоратор переносят на новую отметку или поднимают на поверхность. ЫЫЫ2 After a certain period of time, the circulation is stopped, the hydraulic nozzles 11 stop rotating, and the rods 6 enter the lower section 3, after which the punch is transferred to a new mark or raised to the surface. YYY2

Claims

Water-sanding puncher, including a sectional case, the lower section of which is made in the form of an oil-filled centralizer-clamp with retractable rods, and the middle and upper sections have one radial channel in diametrically opposite sides and longitudinal channels communicated with radial channels and elongated hydraulic nozzles placed in radial channels and made of hard alloy, characterized in that the elongated jetting nozzles are made with end stops in the form of blades, ra placed at the inlet of the radial channels with detachable spring rings fixing them outside the housing, with fluoroplastic rings on their outer surface, with holes made with an angular displacement relative to their axis, and mounted for rotation in radial channels, while the longitudinal channels at the entrance to the radial channels are made tangential, and at the output of the radial channels are made on opposite sides of the nozzles.