RU2069740C1 - Piercing perforator for formation of channels in casing strings of oil-gas wells - Google Patents

Piercing perforator for formation of channels in casing strings of oil-gas wells Download PDF

Info

Publication number
RU2069740C1
RU2069740C1 SU5068082A RU2069740C1 RU 2069740 C1 RU2069740 C1 RU 2069740C1 SU 5068082 A SU5068082 A SU 5068082A RU 2069740 C1 RU2069740 C1 RU 2069740C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piston
working
oil
cavity
hydraulic pump
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Original Assignee
Акционерное общество открытого типа "Ноябрьскнефтегазгеофизика"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество открытого типа "Ноябрьскнефтегазгеофизика" filed Critical Акционерное общество открытого типа "Ноябрьскнефтегазгеофизика"
Priority to SU5068082 priority Critical patent/RU2069740C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2069740C1 publication Critical patent/RU2069740C1/en

Links

Abstract

FIELD: oil and gas production, particular, methods for perforation of oil and gas wells. SUBSTANCE: piercing perforator for formation of channels in casing strings of oil-gas wells has body with channel and air chamber. Body accommodate pressure amplifying unit made in form of cylinder which contains spring-loaded piston with rod. Spring-loaded piston has additional rod which forms hollow together with body. The hollow is communicated with air chamber. Body also accommodates working unit. The working unit is made in form of working cylinders hydraulically connected with pressure amplifying unit. Working cylinders accommodate working pistons with piercing devices. Piercing perforator also has the unit supplying working fluid to above-piston hollow. The unit supplying working fluid is made in form of reversible hydraulic pump with reversible electric motor. Above-piston hollow is hydraulically connected with hollow located under piston through channel and reversible hydraulic pump. EFFECT: higher operate reliability due to simplified design and installation of hydraulic pump with electric drive. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобыче, а более конкретно к технике перфорации нефтегазовых скважин путем формирования каналов в колонне и затрубном пространстве для обеспечения возможности выхода флюидов из продуктивного пласта в скважину. The invention relates to oil and gas production, and more particularly to a technique for perforating oil and gas wells by forming channels in a string and annulus to allow fluids to escape from the reservoir into the well.

Известны различные типы перфораторов для формирования каналов в колонне, основными из которых являются кумулятивные и механические [1, 2]
Кумулятивные перфораторы формируют каналы в колонне взрывной волной, образующейся при подрыве взрывчатого вещества (ВВ). Недостатком этих перфораторов является то, что при взрыве разрушается цементный камень за колонной и возникают перетоки между пластами, в результате чего продуктивный пласт обводняется, и его отдача сокращается или прекращается совсем.
There are various types of perforators for the formation of channels in the column, the main of which are cumulative and mechanical [1, 2]
Cumulative perforators form channels in the column with a blast wave, which is formed during the explosion of explosives. The disadvantage of these perforators is that the explosion destroys the cement stone behind the column and flows between the layers, as a result of which the productive layer is flooded, and its return is reduced or completely stopped.

Механические перфораторы формируют каналы в колонне менее динамично, безударно, в результате чего устраняются недостатки взрывной перфорации. Однако и механические перфораторы имеют существенные недостатки. К примеру, известный прокалывающий перфоратор в качестве энергопривода имеем пороховые шашки, что обуславливает одноразовое действие перфоратора и извлечение его после каждого прокола для перезарядки. Mechanical perforators form channels in the column less dynamically, without impact, as a result of which the disadvantages of explosive perforation are eliminated. However, mechanical punchers have significant drawbacks. For example, a well-known piercing punch as an energy drive, we have powder bombs, which causes a one-time action of the punch and removing it after each puncture for reloading.

Указанные недостатки устранены в известном механическом прокалывающем перфораторе, принятом за прототип [3] Известный прокалывающий перфоратор для формирования каналов в обсадных колоннах нефтегазовых скважин содержит корпус; узел усилителя давления, помещенный в корпусе и выполненный в виде цилиндра с подпружиненным поршнем внутри; рабочий узел, помещенный в корпусе и выполненный в виде рабочих цилиндров, гидравлически связанных с узлом усилителя давления, и рабочих поршней в них с прокалывающими инструментами, и узел подачи рабочей жидкости в надпоршневую полость. В перфоратор подается рабочая жидкость под давлением, что обеспечивает многократный цикл его работы. Находящаяся под давлением жидкость воздействует на поршень с инструментом и перемещает его. Инструмент прокалывает колонну. При снятии давления поршень с инструментом возвращается в исходное положение и вновь готов к работе при очередном повышении давления. These disadvantages are eliminated in the known mechanical piercing punch adopted for the prototype [3] The known piercing punch for forming channels in the casing strings of oil and gas wells contains a housing; the node of the pressure amplifier, placed in the housing and made in the form of a cylinder with a spring-loaded piston inside; a working unit placed in the housing and made in the form of working cylinders hydraulically connected to the pressure amplifier assembly, and working pistons in them with piercing tools, and a working fluid supply unit to the over-piston cavity. The working fluid is fed into the perforator under pressure, which ensures a multiple cycle of its operation. The liquid under pressure acts on the piston with the tool and moves it. The tool pierces the column. When the pressure is removed, the piston with the tool returns to its original position and is again ready for operation at the next pressure increase.

Недостатками прототипа являются: сложность оборудования для подачи рабочей жидкости к перфоратору; недостаточная производительность ввиду сложностей перемещения оборудования для подачи рабочей жидкости; недостаточная мощность перфоратора; недостаточная надежность работы перфоратора по причине вероятности его заклинивания. The disadvantages of the prototype are: the complexity of the equipment for supplying the working fluid to the hammer; insufficient productivity due to the difficulties of moving the equipment for supplying working fluid; insufficient power of the punch; insufficient reliability of the drill due to the probability of jamming.

Это достигается тем, что в предложенном прокалывающем перфораторе для формирования каналов в обсадных колоннах нефтегазовых скважин корпус выполнен с каналом и воздушной камерой, а подпружиненный поршень с дополнительным штоком, образующим с корпусом полость, связанную с воздушной камерой. При этом узел подачи рабочей жидкости в надпоршневую полость выполнен в виде реверсивного гидронасоса с реверсивным электродвигателем, а надпоршневая полость гидравлически связана с подпоршневой полостью через канал и реверсивнй гидронасос. Соотношение площадей поперечного сечения поршня и его штоков находится в пределах 8:1-20:1. Надпоршневая полость гидравлически связан с подпоршневой дополнительным каналом с установленным в нем клапаном, имеющим двойной электромагнитный и электрический приводы. This is achieved by the fact that in the proposed piercing punch for forming channels in the casing strings of oil and gas wells, the housing is made with a channel and an air chamber, and the spring-loaded piston with an additional rod forming a cavity associated with the air chamber with the housing. In this case, the node for supplying the working fluid to the supra-piston cavity is made in the form of a reversible hydraulic pump with a reversible electric motor, and the supra-piston cavity is hydraulically connected to the sub-piston cavity through the channel and the reversing hydraulic pump. The ratio of the cross-sectional area of the piston and its rods is in the range of 8: 1-20: 1. The supra-piston cavity is hydraulically connected to the sub-piston additional channel with a valve installed in it having a double electromagnetic and electric actuator.

Положительный эффект в предложенном перфораторе достигается за счет следующего. A positive effect in the proposed punch is achieved due to the following.

Вместо сложной системы подачи от агрегата по трубам к перфоратору рабочей жидкости, которую каждый раз при формировании последующего канала приходится перемещать, а на устье подвергать разборке, в перфораторе установлен реверсивный электродвигатель с гидронасосом 5. Instead of a complex supply system from the unit through the pipes to the perforator of the working fluid, which must be displaced each time during the formation of the subsequent channel and disassembled at the mouth, a reversible electric motor with a hydraulic pump 5 is installed in the perforator.

Небольшой по габаритам электродвигатель и гидронасос существенно уменьшили габариты перфоратора, сделали его мобильным, быстро перемещаемым, легким, а следовательно, и более производительным. A small electric motor and hydraulic pump significantly reduced the dimensions of the perforator, made it mobile, quickly moving, lightweight, and therefore more productive.

Выбор соотношения площадей поршня и штоков 8:1-20:1 обеспечивает увеличение давления рабочей жидкости в 8-20 раз, повышая его до 2-3 тысяч атмосфер, в результате чего мощность и надежность работы перфоратора повышается. The choice of the ratio of the area of the piston and rods 8: 1-20: 1 provides an increase in the pressure of the working fluid by 8-20 times, increasing it to 2-3 thousand atmospheres, as a result of which the power and reliability of the drill increases.

Установка двойного электромагнитного и электрического привода клапана и конструктивное исполнение деталей повышает надежность срабатывания клапана и деталей перфоратора в аварийных ситуациях. The installation of a double electromagnetic and electric valve actuator and the design of the parts increases the reliability of the valve and parts of the hammer drill in emergency situations.

Предложенный перфоратор показан на чертеже, где изображены корпус 1; реверсивный электродвигатель 2, реверсивный гидронасос 3, рабочие цилиндры 4, поршень 5, смонтированные на поршнях 5 прокалывающие инструменты 6, цилиндр 7 усилителя давления, поршень 8 усилителя давления, пружина 9 для возврата поршня 8 в исходное положение, полость 10 над поршнем 8, полость 11 под поршнем 8, канал 12, соединяющий гидронасос 3 с полостью 10, канал 13, соединяющий насос 3 с полостью 11 под поршнем 8, канал 14, соединяющий полость под штоком усилителя с рабочими цилиндрами 4, закрытая камера 15 без жидкости, предназначенная для подъема поршня 8 и поршня 5 в исходное положение, шток 16 поршня 8, воздействующий через канал 14 на поршень 5 посредством рабочей жидкости, шток 17 поршня 8, предназначенный для выравнивания объемов полостей 10 и 11 над и под поршнем 8, что и позволяет полостям 10 и 11 выполнять поочередно (при реверсе электродвигателя 2 и гидронасоса 3) роль накопителя рабочей жидкости 18, соединяющий полости 10 и 11, предназначенный для функционирования при аварии клапан 19 с двойным приводом, электромагнит 20, воздействующий на клапан 19; геофизический кабель 21, тяга 22 для соединения клапана 19 с геофизическим кабелем 21. The proposed hammer drill is shown in the drawing, which shows the housing 1; reversible electric motor 2, reversible hydraulic pump 3, working cylinders 4, piston 5 mounted on pistons 5, piercing tools 6, cylinder 7 of a pressure amplifier, piston 8 of a pressure amplifier, spring 9 to return the piston 8 to its original position, cavity 10 above piston 8, cavity 11 under the piston 8, channel 12 connecting the hydraulic pump 3 to the cavity 10, channel 13 connecting the pump 3 to the cavity 11 under the piston 8, channel 14 connecting the cavity under the amplifier rod to the working cylinders 4, a closed chamber 15 without liquid, designed for lifting piston 8 the piston 5 to its initial position, the piston rod 16 16, acting through the channel 14 on the piston 5 by means of a working fluid, the piston rod 17, designed to equalize the volumes of the cavities 10 and 11 above and below the piston 8, which allows the cavities 10 and 11 to be performed alternately (when reversing the electric motor 2 and hydraulic pump 3) the role of the accumulator of the working fluid 18, connecting the cavity 10 and 11, designed to function in case of an accident, the valve 19 with a double actuator, an electromagnet 20, acting on the valve 19; geophysical cable 21, rod 22 for connecting the valve 19 with the geophysical cable 21.

Перфоратор работает следующим образом. The punch works as follows.

После включения электродвигателя 2 гидронасос 3 подает рабочую жидкость в полость 10. По действием давления жидкости поршень 8 перемещается вниз, в результате чего шток 16 вытесняет рабочую жидкость через канал 14 в рабочие цилиндры 4. Давление жидкости в цилиндре 4 во столько раз превышает давление в полости 10, во сколько площадь штока 16 меньше площади поршня 10 (за вычетом площади штока 17). Поршень 5 начинает перемещаться под действием жидкости с большим давлением. After turning on the electric motor 2, the hydraulic pump 3 delivers the working fluid into the cavity 10. By the action of the fluid pressure, the piston 8 moves downward, as a result of which the rod 16 displaces the working fluid through the channel 14 into the working cylinders 4. The fluid pressure in the cylinder 4 is so many times higher than the pressure in the cavity 10, how much the area of the rod 16 is less than the area of the piston 10 (minus the area of the rod 17). The piston 5 begins to move under the action of a liquid with high pressure.

Инструменты 6, размещенные на поршнях 5, начинают внедряться в колонну и затрубное пространство. Жидкость из полости 11 отсасывается насосом 3 по каналу 13. В этом случае полость 10 играет роль накопителя, так как полости 10 и 11 равны по объему. Tools 6, placed on the pistons 5, begin to be introduced into the column and annulus. The liquid from the cavity 11 is aspirated by the pump 3 along the channel 13. In this case, the cavity 10 plays the role of a storage device, since the cavities 10 and 11 are equal in volume.

После полного выхода поршней 5 с инструментами 6 их перемещение прекращается, вследствие чего останавливается и поршень 8 со штоками 16 и 17. В результате указанных остановок давление жидкости в полости 10 максимально возрастает. Также максимально возрастает величина потребляемого тока электродвигателя 2. По этому показателю выполняют переключение электродвигателя 2, и насос 3 начинает откачивать рабочую жидкость из полости 10 и перекачивать ее в полость 11. Поршень 8 начинает подниматься вверх. Этому же способствует пружина 9 и разреженный воздух в камере 15 (разрежение создается вследствие движения штока 17 вниз). Перемещение штока 16 вместе с поршнем 8 вверх создает разрежение в цилиндрах 4, в результате чего поршни 5 с инструментами 6 начинают перемещаться от колонны в исходное положение. Также этому способствует и давление жидкости, находящейся в скважине под статическим давлением столба жидкости. Эта жидкость, воздействующая на инструменты 6 и поршни 5 со стороны скважины, обеспечивает возврат поршня 5 с инструментом 6 в исходное положение. After the pistons 5 with the tools 6 are fully released, their movement stops, as a result of which the piston 8 with the rods 16 and 17 also stops. As a result of these stops, the fluid pressure in the cavity 10 increases as much as possible. The current consumption of the electric motor 2 also increases as much as possible. According to this indicator, the electric motor 2 is switched over, and the pump 3 starts pumping the working fluid out of the cavity 10 and pumps it into the cavity 11. The piston 8 starts to rise upward. The spring 9 and rarefied air in the chamber 15 also contribute to this (vacuum is created due to the movement of the rod 17 down). Moving the rod 16 together with the piston 8 upwards creates a vacuum in the cylinders 4, as a result of which the pistons 5 with tools 6 begin to move from the column to its original position. The pressure of the fluid located in the well under the static pressure of the fluid column also contributes to this. This fluid, acting on the tools 6 and pistons 5 from the side of the well, ensures the return of the piston 5 with the tool 6 to its original position.

При случайном отключении тока поршень 5 с инструментом 6 начинает перемещаться в исходное положение под давлением скважинной жидкости. Шток 16 перемещает поршень 8 вверх. Рабочая жидкость перетекает из полости 10 через насос 3, вращая его потоком проходящей жидкости, и поступает в полость 11. Через фиксированное время поршень 5 с инструментом 6 встанет в исходное положение. Перфоратор можно извлекать на поверхность. If the current is accidentally disconnected, the piston 5 with the tool 6 begins to move to its original position under the pressure of the well fluid. The rod 16 moves the piston 8 up. The working fluid flows from the cavity 10 through the pump 3, rotating it with a flow of passing fluid, and enters the cavity 11. After a fixed time, the piston 5 with the tool 6 will return to its original position. The hammer can be removed to the surface.

При аварии насоса 3, когда он не может вращаться под действием потока жидкости и не пропускает ее, включением электромагнита 20 открывают клапан 19, и рабочая жидкость перетекает из полости 10 в полость 11 по каналу 18. In the event of a pump 3 accident, when it cannot rotate under the influence of a fluid flow and does not let it through, by turning on the electromagnet 20, the valve 19 is opened, and the working fluid flows from the cavity 10 into the cavity 11 through the channel 18.

Если при указанных авариях будет отключен ток, то натягивая геофизический кабель 21 (имеется в виду, что ножи 6 находятся в колонне), воздействуют с помощью тяги 22 на клапан 19 и отрывают его, обеспечивая переход жидкости из полости 10 в полость 11. If the current is disconnected during the indicated accidents, then pulling the geophysical cable 21 (meaning that the knives 6 are in the column), act on the valve 19 with the help of a thrust 22 and tear it off, allowing the liquid to pass from the cavity 10 to the cavity 11.

Пружина 9 и разрежение в камере 15 также способствуют перемещению поршня 8 вверх, а поршня 5 в исходное положение. The spring 9 and the vacuum in the chamber 15 also contribute to the movement of the piston 8 up, and the piston 5 to its original position.

Таким образом, предусмотрена пятивариантная защита перфоратора на случай аварии. Thus, five-variant punch protection is provided in case of an accident.

Таким образом, изобретена эффективная возможность использования в качестве энергоносителя гидронасоса с приводом от электродвигателя с повышением давления рабочей жидкости в десятки раз с одновременным использованием объемов усилителя в качестве накопителя жидкости с обеспечением пятивариантного надежного возврата поршней с колющими инструментами в исходное положение с многократной подстраховкой от заклинивания перфоратора в скважине. Thus, the effective possibility of using a hydraulic pump driven by an electric motor with an increase in the working fluid pressure by a factor of ten with the simultaneous use of the volume of the amplifier as a fluid storage with the provision of a five-option reliable return of pistons with piercing tools to their original position with multiple safety against jamming of the punch was invented. in the well.

Перфоратор обеспечивает прокалывание любого количества каналов в колонне за один спуск в скважину. The punch provides piercing of any number of channels in the string in one run into the well.

Claims (3)

1. Прокалывающий перфоратор для формирования каналов в обсадных колоннах нефтегазовых скважин, содержащий корпус, узел усилителя давления, помещенный в корпусе и выполненный в виде цилиндра с размещенным в нем подпружиненным поршнем с штоком, рабочий узел, помещенный в корпусе и выполненный в виде рабочих цилиндров, гидравлически связанных с узлом усилителя давления, и рабочих поршней в них с прокалывающими инструментами, и узел подачи рабочей жидкости в надпоршневую полость, отличающийся тем, что корпус выполнен с каналом и воздушной камерой, а подпружиненный поршень выполнен с дополнительным штоком, образующим с корпусом полость, связанную с воздушной камерой, при этом узел подачи рабочей жидкости выполнен в виде реверсивного гидронасоса с реверсивным электродвигателем, а надпоршневая полость гидравлически связана с поршневой полостью через канал и реверсивный гидронасос. 1. A piercing punch for forming channels in the casing strings of oil and gas wells, comprising a housing, a pressure amplifier assembly located in the housing and made in the form of a cylinder with a spring-loaded piston with a rod placed therein, a working assembly placed in the housing and made in the form of working cylinders, hydraulically connected to the node of the pressure amplifier, and working pistons in them with piercing tools, and a node for supplying working fluid to the supra-piston cavity, characterized in that the housing is made with a channel and an air chamber measure, and the spring-loaded piston is made with an additional rod forming a cavity associated with the air chamber with the housing, while the working fluid supply unit is made in the form of a reversible hydraulic pump with a reversible electric motor, and the supra-piston cavity is hydraulically connected to the piston cavity through the channel and the reversible hydraulic pump. 2. Перфоратор по п. 1, отличающийся тем, что соотношение площадей поперечного сечения поршня и его штоков составляет величину в пределах 8:1 - 20:1. 2. The hammer drill according to claim 1, characterized in that the ratio of the cross-sectional area of the piston and its rods is in the range of 8: 1 - 20: 1. 3. Перфоратор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что надпоршневая полость гидравлически связана с подпоршневой полостью дополнительным каналом с установленным в нем клапаном, имеющим двойной электромагнитный и электрический приводы. 3. The hammer drill according to claims 1 and 2, characterized in that the supra-piston cavity is hydraulically connected to the sub-piston cavity by an additional channel with a valve installed in it having a double electromagnetic and electric actuator.
SU5068082 1992-07-07 1992-07-07 Piercing perforator for formation of channels in casing strings of oil-gas wells RU2069740C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5068082 RU2069740C1 (en) 1992-07-07 1992-07-07 Piercing perforator for formation of channels in casing strings of oil-gas wells

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5068082 RU2069740C1 (en) 1992-07-07 1992-07-07 Piercing perforator for formation of channels in casing strings of oil-gas wells

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2069740C1 true RU2069740C1 (en) 1996-11-27

Family

ID=21615984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5068082 RU2069740C1 (en) 1992-07-07 1992-07-07 Piercing perforator for formation of channels in casing strings of oil-gas wells

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2069740C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA010346B1 (en) * 2006-09-04 2008-08-29 Эльмир Саттарович Кузяев A device for perforating wells
EA014439B1 (en) * 2008-10-31 2010-12-30 Салават Анатольевич Кузяев A device for perforating a well
EA015408B1 (en) * 2009-07-06 2011-08-30 Салават Анатольевич Кузяев Piercing perforator
RU2515669C2 (en) * 2012-08-27 2014-05-20 Пассербай Инк Slot perforator (versions)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Фридляндер Л.Я., Прострелочно-взрывная аппаратура. Справочник.- М.: Недра, 1990, с. 15. 2. Перфоратор механический с пробойниками ПНМ-112, Техническое описание и инструкция по эксплуатации, ПМП 112.00.000TO. 3. Патент США N 2381929, кл. F 21 B 43/112, 1945. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA010346B1 (en) * 2006-09-04 2008-08-29 Эльмир Саттарович Кузяев A device for perforating wells
EA014439B1 (en) * 2008-10-31 2010-12-30 Салават Анатольевич Кузяев A device for perforating a well
EA015408B1 (en) * 2009-07-06 2011-08-30 Салават Анатольевич Кузяев Piercing perforator
RU2515669C2 (en) * 2012-08-27 2014-05-20 Пассербай Инк Slot perforator (versions)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4050529A (en) Apparatus for treating rock surrounding a wellbore
US4330039A (en) Pressure actuated vent assembly for slanted wellbores
US3301337A (en) Apparatus for completing a well
US5551520A (en) Dual redundant detonating system for oil well perforators
US9995115B2 (en) Boost assisted force balancing setting tool
EP2192262A1 (en) Dump Bailer
US5046567A (en) Adiabatically induced ignition of combustible materials
EA036655B1 (en) Firing mechanism with time delay and metering system
CN1158382A (en) Universal perforating gun firing head
US3209834A (en) Shock inducing well tool
CA3091675A1 (en) Impact resistant material in setting tool
RU2506414C1 (en) Hydromechanical piercing perforator and its operating principle
US11898424B2 (en) Non-explosive casing perforating devices and methods
RU2069740C1 (en) Piercing perforator for formation of channels in casing strings of oil-gas wells
US10781677B2 (en) Pyrotechnic initiated hydrostatic/boost assisted down-hole activation device and method
US4928783A (en) Well borehole sound source
US3311178A (en) Apparatus for performing well operations
US5205360A (en) Pneumatic well tool for stimulation of petroleum formations
US3599719A (en) Method and apparatus for providing clean perforations in a well bore
RU2403380C1 (en) Device for development of perforation channels of deep penetration in oil and gas wells
GB2138925A (en) Firing of well perforation guns
RU2275496C2 (en) Method and device for cumulative oil well perforation (variants)
RU2043486C1 (en) Device for well perforation
RU2211310C1 (en) Well punch-perforator
RU133190U1 (en) PUNCHING PUNCHES WITH ELECTRIC DRIVE CONTROL