RU2206707C2 - Downhole pipe punch - Google Patents

Downhole pipe punch Download PDF

Info

Publication number
RU2206707C2
RU2206707C2 RU2001125852/03A RU2001125852A RU2206707C2 RU 2206707 C2 RU2206707 C2 RU 2206707C2 RU 2001125852/03 A RU2001125852/03 A RU 2001125852/03A RU 2001125852 A RU2001125852 A RU 2001125852A RU 2206707 C2 RU2206707 C2 RU 2206707C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rod
working
cavity
piston
cylinder
Prior art date
Application number
RU2001125852/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
С.Ю. Вагапов
Ю.Г. Вагапов
Original Assignee
Вагапов Самат Юнирович
Вагапов Юнир Гафурович
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 Вагапов Самат Юнирович, Вагапов Юнир Гафурович filed Critical Вагапов Самат Юнирович
Priority to RU2001125852/03A priority Critical patent/RU2206707C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2206707C2 publication Critical patent/RU2206707C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: underground repair of oil, gas and other wells and also for communication of tubing and casing cavities with annular space for creation of circulation, injection of various reagents and solutions, equalizing pressure and other purposes. SUBSTANCE: downhole pipe punch is lowered into well on working string and has hollow body filled with fluid and having side channels communicating with body cavity. Installed in body side channel is piston with working member, and body is rigidly connected with hollow cylinder. Hollow cylinder accommodates rod for axial motion and piston connected with rod, which form rod and working chambers together with cylinder. Sub is rigidly connected to cylinder. Novelty consists in that working string is used in form of string with hydraulic channel for supply of force fluid as energy carrier from pump. Working string internal cavity is hydraulically connected with working chamber and well cavity through throttles made in sub. Rod chamber is communicated via hole in cylinder with well cavity and rod and piston are interconnected and spring-loaded for provision of rod position moved-out of body. Punch rod has inertial load for engagement with fluid contained in body. Installed in sub is slide valve communicating working chamber with well cavity. Slide valve locking member in closed position is fixed by means of pin broken by pressure action of force fluid. EFFECT: provided hole punching in well at any depth without use of rest and irrespective of weight of working string and higher reliability of device. 3 dwg

Description

Изобретение относится к подземному ремонту скважин нефтяных, газовых и других и может быть использовано для сообщения полости насосно-компрессорных и обсадных труб с затрубным пространством для создания циркуляции, закачки различных реагентов и растворов, выравнивания давления и для других целей. The invention relates to underground repair of oil, gas and other wells and can be used to communicate the cavity of the tubing and casing with the annulus to create circulation, injection of various reagents and solutions, pressure equalization and for other purposes.

Известна конструкция пробойника-трубореза, спускаемого на рабочей колонне, преимущественно на колонне насосных штанг, содержащая заполненный жидкостью полый корпус с радиальным каналом, сообщенным с полостью корпуса, в котором размещен поршень с рабочим наконечником, а также шток, установленный в полости корпуса с возможностью осевого перемещения и связанный с рабочей колонной (1). A known design of the puncher-pipe cutter, lowered on the working string, mainly on the string of pump rods, containing a fluid-filled hollow body with a radial channel in communication with the body cavity, in which the piston with a working tip is placed, as well as a rod mounted in the body cavity with the possibility of axial displacement and associated with the working column (1).

Недостатки этого устройства следующие:
- для его использования в пробиваемой колонне должен быть упор, что ограничивает его использование обычно теми случаями, когда в качестве указанного упора могут послужить глубинный насос, торец аварийной штанги и другие части внутрискважинного оборудования;
- осевая нагрузка, которую необходимо прикладывать от торца рабочей колонны к штоку устройства, иногда превышает возможности рабочей колонны, например, при пробивке на очень малой глубине. Такое же ограничение в применении известного устройства имеет место, если необходимо пробивать обсадную колонну диаметром 121-168 и более со значительной толщиной стенки (до 12-14 мм), и когда в качестве рабочей колонны используется сворачиваемая в рулон гибкая труба НКТ малого размера (например, около 25,4 - 33 мм), т.е. при работах по колтюбинговой технологии. При этом, как и при пробивке на малой глубине, шток известного устройства невозможно нагрузить достаточной осевой силой. В первом случае - из-за малости веса, в последнем - из-за недопустимого спирального изгиба труб.
The disadvantages of this device are as follows:
- for its use in the punched string there must be an emphasis, which usually limits its use to those cases when the depth pump, the end face of the emergency rod and other parts of the downhole equipment can serve as the indicated emphasis;
- the axial load that must be applied from the end of the working string to the rod of the device sometimes exceeds the capabilities of the working string, for example, when punching at a very shallow depth. The same restriction in the application of the known device occurs if it is necessary to punch a casing with a diameter of 121-168 or more with a significant wall thickness (up to 12-14 mm), and when a small flexible tubing string rolled into a roll is used as a working string (for example , about 25.4 - 33 mm), i.e. when working on coiled tubing technology. Moreover, as with punching at a shallow depth, the rod of the known device cannot be loaded with sufficient axial force. In the first case - due to the low weight, in the latter - due to unacceptable spiral bending of the pipes.

Из общедоступных источников на момент подачи настоящей заявки на изобретение укажем на наше устройство по патенту РФ 2057894 (2), которое мы предлагаем рассматривать как прототип. На наш взгляд, именно указанный пробойник является наиболее близким к предлагаемому по принципу действия и достигаемому результату. Этот пробойник спускается в скважину на рабочей колонне и содержит полый заполненный жидкостью корпус с боковыми каналами, сообщающимися с полостью корпуса, установленный в боковом канале поршень с рабочим органом, жестко связанный с корпусом полый цилиндр с переводником, шток, установленный в полости корпуса и цилиндра с возможностью осевого перемещения, поршень, установленный в цилиндре, связанный со штоком и образующий с цилиндром штоковую и рабочую камеры, которая через отверстия в переводнике сообщается с пространством скважины через обратный клапан, выполненный в виде разрушаемой при взаимодействии с рабочей колонной заглушки. From public sources at the time of filing this application for the invention, we point to our device according to the patent of the Russian Federation 2057894 (2), which we propose to consider as a prototype. In our opinion, it is the specified piercer that is closest to the one proposed according to the principle of action and the achieved result. This punch descends into the borehole on the working string and contains a hollow fluid-filled housing with side channels communicating with the body cavity, a piston with a working body installed in the side channel, a hollow cylinder rigidly connected to the body with a sub, a rod installed in the body cavity and cylinder with the possibility of axial movement, the piston mounted in the cylinder, connected to the rod and forming the rod and working chambers with the cylinder, which through holes in the sub communicates with the space of the borehole Res return valve formed as a rupturable by reaction with workstring stub.

Заметим, что последнее устройство - прототип, свободно от второго недостатка вышеназванного аналога, т.к. в прототипе осевая нагрузка от рабочей колонны требуется только для проталкивания его через наклонные (горизонтальные) участки и для взаимодействия с разрушаемой заглушкой, а для пробивки трубы используется потенциальная энергия столба жидкости, в связи с этим при применении прототипа к торцу рабочей колонны прикладывается значительно меньшая осевая нагрузка. Однако и в прототипе остается не преодоленным первый недостаток аналога, а именно потребность в упоре на глубине пробивки. Note that the last device is a prototype, free from the second drawback of the above analogue, because in the prototype, the axial load from the working column is required only to push it through the inclined (horizontal) sections and to interact with the destructible plug, and the potential energy of the liquid column is used for punching the pipe, therefore, when applying the prototype to the end of the working column, a significantly smaller axial load. However, in the prototype, the first drawback of the analogue has not been overcome, namely, the need for emphasis at the depth of punching.

Цель изобретения - осуществление возможности пробивки в скважине отверстия на любой глубине без использования упора и независимо от веса рабочей колонны, а также повышение надежности устройства. The purpose of the invention is the implementation of the possibility of punching holes in the well at any depth without the use of emphasis and regardless of the weight of the working string, as well as improving the reliability of the device.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве рабочей использована колонна с гидравлическим каналом для подачи силовой жидкости - энергоносителя от насоса, полость которой гидравлически связана с рабочей камерой и пространством скважины через дроссели, выполненные в переводнике, штоковая камера через отверстия в цилиндре сообщена с пространством скважины, шток и поршень соединены между собой жестко и подпружинены для обеспечения штоку положения, выдвинутого из корпуса, а шток снабжен инерционным грузом для взаимодействия с жидкостью, содержащейся в корпусе, причем в переводнике установлен сообщающий рабочую камеру с пространством скважины золотник, запорный элемент которого в закрытом положении зафиксирован посредством штифта, разрушаемого под действием давления силовой жидкости. This goal is achieved by the fact that a working column is used with a hydraulic channel for supplying power fluid - the energy source from the pump, the cavity of which is hydraulically connected to the working chamber and the space of the well through throttles made in the sub, the rod chamber is connected with the space of the well through openings in the cylinder , the rod and piston are rigidly interconnected and spring-loaded to provide the rod with a position extended from the housing, and the rod is equipped with an inertial load for interaction with the fluid a housing contained in the housing, and in the sub there is a spool communicating the working chamber with the space of the well, the locking element of which in the closed position is fixed by means of a pin, which is destroyed by the pressure of the power fluid.

По вопросу о соответствии предложенного решения критерию "изобретательский уровень" указываем на следующие обстоятельства. Благодаря имеющимся отличиям предложенное устройство может быть использовано для пробивки трубы в скважине на любой глубине, независимо от наличия упора и от веса рабочей колонны, начиная непосредственно от устья до забоя. Такого свойства не имеет ни аналог, ни прототип. В самом деле, если с помощью указанного выше аналога попытаться пробить НКТ около самого устья, то для пробивки не хватит веса рабочей колонны. А если в таких же условиях потребуется пробить отверстие с помощью прототипа, тогда пробивка не состоится из-за недостаточности высоты столба жидкости в НКТ для приведения в действие пробойника-прототипа. Так, предложенное устройство обладает возможностями, которых нет в известных конструкциях пробойников. On the issue of compliance of the proposed solution with the criterion of "inventive step", we indicate the following circumstances. Due to the differences, the proposed device can be used for punching a pipe in a well at any depth, regardless of the presence of emphasis and the weight of the working string, starting directly from the mouth to the bottom. Neither analog nor prototype has such a property. In fact, if, using the analogue mentioned above, we try to punch the tubing near the mouth itself, then the weight of the working column will not be enough for punching. And if under the same conditions it is required to punch a hole using a prototype, then punching will not take place due to insufficient height of the liquid column in the tubing to actuate the prototype punch. So, the proposed device has capabilities that are not in the known designs of punches.

На наш взгляд, еще одним существенным конструктивным отличием предложенного устройства является оснащение его штока инерционным грузом. Благодаря ему после разрушения штифта золотника и резкого образования сообщения между рабочей камерой и пространством скважины, когда внезапно исчезает перепад на поршень штока, упругая энергия сжатия жидкости в корпусе под штоком, а также энергия растянутой стенки корпуса, через шток передается на ускорение его груза, которые вместе со штоком получают значительную скорость, направленную на выдвижение штока из корпуса. Это объясняется тем, что при работе устройства избыточное давление внутри корпуса достигает многих сотен атмосфер, в результате чего указанная энергия упругоемкости достигает существенной величины (нами наблюдалось при проведении экспериментов). По этим причинам шток с грузом после внезапного открытия золотника "перескакивают" положение статического равновесия и под штоком в корпусе происходит дополнительное падение (снижение) давления, что способствует возврату поршня с наконечником обратно внутрь корпуса после пробивки (за счет возрастания внешнего перепада давления на поршень с наконечником). Этим достигается более надежная работа устройства в случаях заклиниваний и заеданий. Нам не известен описанный принцип усиления силы выдергивания рабочего наконечника из отверстия. Именно приведенные особенности, на наш взгляд, позволяют считать отличия устройства соответствующими критерию "изобретательский уровень". In our opinion, another significant structural difference of the proposed device is the equipping of its rod with an inertial load. Thanks to it, after the destruction of the spool pin and the sharp formation of a message between the working chamber and the borehole space, when the drop on the piston rod suddenly disappears, the elastic energy of liquid compression in the body under the rod, as well as the energy of the extended wall of the body, is transmitted through the rod to accelerate its load, which together with the rod receive significant speed aimed at the extension of the rod from the housing. This is due to the fact that when the device is operating, the overpressure inside the housing reaches many hundreds of atmospheres, as a result of which the indicated energy intensity reaches a significant value (we observed during the experiments). For these reasons, the rod with the load after a sudden opening of the spool “jumps” to the position of static equilibrium and an additional pressure drop (decrease) occurs under the rod in the housing, which contributes to the return of the piston and tip back into the housing after punching (due to an increase in the external pressure drop to the piston with tip). This ensures a more reliable operation of the device in cases of jamming and jamming. We do not know the described principle of strengthening the force of pulling the working tip out of the hole. It is these features, in our opinion, that allow us to consider the differences between the devices and the criteria of "inventive step".

На фиг.1 изображен предложенный пробойник, продольный разрез; на фиг.2 - сечение I-I в плоскости штифта на фиг. 1; на фиг.3 - сечение II - II в плоскости отверстий-окон на переводнике на фиг.1. Figure 1 shows the proposed punch, a longitudinal section; FIG. 2 is a section I-I in the pin plane of FIG. 1; figure 3 is a section II - II in the plane of the window openings on the sub in figure 1.

Устройство пробойника следующее. The device of the punch is as follows.

Пробойник устанавливается в скважине на рабочей колонне труб 1, например на гибких трубах колтюбингового агрегата, которые через переводник 2 соединены с цилиндром 3. Полость рабочей колонны 1 через дроссель 4 сообщена с пространством скважины, а через дроссель 5 - с рабочей камерой 6 через следующие каналы: полость 7 в переводнике 2 и далее через сквозной канал 8 в запорном элементе 9 золотника и в его стержне 12. Полость 10 золотника в переводнике 2 через окна 11 сообщается с пространством скважины. В состоянии, когда устройство спускается в скважину, которое изображено на приводимых фигурах, запорный элемент 9 перекрывает сообщение между рабочей камерой 6 и полостью 10 золотника и далее с пространством скважины. В таком состоянии запорный элемент 9 зафиксирован, так как стержень 12 последнего удерживается штифтом 13, установленным в отверстии 14 переводника 2. Сам штифт 13 в отверстии 14 удерживается винтом 15. Запорный элемент 9 и его стержень 12 имеют уплотнения 16 и 17. В полости цилиндра установлен поршень 18 с уплотнительным элементом 19. Поршень 18 делит полость цилиндра 3 на рабочую 6 и штоковую 20 камеры. Поршень 18 со штоком 21 соединены жестко, а последний уплотнен сальником 22. Пара "поршень 18 - шток 21" снабжена инерционным грузом 23 и подпружинена силовой пружиной 24 и поэтому занимает верхнее крайнее положение. Штоковая камера 20 через отверстие 25 имеет свободное сообщение с пространством скважины. Осевая полость 26 корпуса 27 заполнена минеральным маслом (жидкостью для гидросистем). На корпусе 27 выполнен радиальный канал 28, где расположен поршень 29 с уплотнительным элементом 30 и с рабочим органом 31 - колющим наконечником. Полость 26 корпуса и радиальный канал 28 сообщены через отверстие 32. The punch is installed in the well on the working string of pipes 1, for example, on the flexible pipes of the coiled tubing unit, which are connected through the sub 2 to the cylinder 3. The cavity of the working string 1 is connected with the borehole space through the throttle 4 and through the throttle 5 through the following channels : the cavity 7 in the sub 2 and then through the through channel 8 in the shut-off element 9 of the spool and in its rod 12. The cavity 10 of the spool in the sub 2 through the windows 11 communicates with the space of the well. In the state when the device descends into the well, which is shown in the figures, the shut-off element 9 overlaps the communication between the working chamber 6 and the cavity 10 of the spool and further with the space of the well. In this state, the locking element 9 is fixed, since the rod 12 of the latter is held by a pin 13 installed in the hole 14 of the sub 2. The pin 13 itself in the hole 14 is held by a screw 15. The locking element 9 and its rod 12 have seals 16 and 17. In the cylinder cavity a piston 18 with a sealing element 19 is installed. The piston 18 divides the cavity of the cylinder 3 into a working 6 and a rod 20 of the chamber. The piston 18 is connected to the rod 21 rigidly, and the latter is sealed with an oil seal 22. The pair "piston 18 - rod 21" is provided with an inertial load 23 and is spring-loaded with a power spring 24 and therefore occupies the upper extreme position. The rod chamber 20 through the hole 25 has free communication with the space of the well. The axial cavity 26 of the housing 27 is filled with mineral oil (hydraulic fluid). A radial channel 28 is made on the housing 27, where a piston 29 is located with a sealing element 30 and with a working body 31 - a piercing tip. The cavity 26 of the housing and the radial channel 28 are communicated through the hole 32.

Работа пробойника осуществляется следующим образом. The work of the punch is as follows.

Во время спуска в скважину его детали находятся в положении, изображенном на фиг. 1-3. В процессе погружения его под уровень жидкости в скважине положение деталей не изменяется по следующим причинам:
- поршень 29 утоплен в радиальном канале 28 до отказа, поэтому внешнее давление не может его перемещать ни вглубь, ни в сторону выхода из корпуса;
- на поршень 18 привода штока 21 изменение давления в окружающей среде так же не оказывает действия, так как на него сверху, со стороны рабочей камеры 6, действует такое же давление, какое действует снизу, т.е. со стороны штоковой камеры 20, поскольку камера 6 сообщается с окружающей средой - пространством скважины через сквозной канал 8, дроссели 5 и 4, а штоковая камера 20 сообщена с внешней средой через отверстия 25;
- в таком же равновесии находится и запорный элемент 9 золотника, так как все его поверхности находятся под действием давления окружающей среды, имея сообщение с ней через дроссели 4, 5, канал 8, камеру 6 и окна 11. В связи с указанными обстоятельствами внешнее статистическое давление не вызывает нагружения штифта 13 срезающей силой.
During the descent into the well, its parts are in the position shown in FIG. 1-3. In the process of immersing it under the liquid level in the well, the position of the parts does not change for the following reasons:
- the piston 29 is recessed in the radial channel 28 to failure, therefore, external pressure cannot move it either in depth or towards the exit from the housing;
- on the piston 18 of the actuator of the rod 21, a change in the pressure in the environment also does not affect, since the same pressure acts on it from above from the side of the working chamber 6, which acts from below, i.e. from the side of the rod chamber 20, since the chamber 6 communicates with the environment — the space of the well through the through channel 8, throttles 5 and 4, and the rod chamber 20 is in communication with the external environment through the holes 25;
- the shut-off element 9 of the spool is in the same balance, since all its surfaces are under the influence of environmental pressure, having communication with it through the chokes 4, 5, channel 8, chamber 6 and windows 11. In connection with these circumstances, the external statistical the pressure does not cause the pin 13 to be loaded with a shearing force.

После достижения интервала пробивки спуск инструмента прекращают и начинают прокачивать через полость рабочей колонны 1 силовую жидкость, например воду. При этом расход прокачки и сечение дросселей 4 и 5 расчитывают таким образом, чтобы избыточное давление перед дросселем 4 по сравнению с пространством скважины достигло такой величины, чтобы ее было достаточно для перемещения поршня 18 со штоком 21 вниз с одновременным отжатием пружины 24 и внедрением наконечника 31 в пробиваемую трубу (для большинства НКТ - от 60х5,0 до 114х7,0 указанное избыточное давление не превышает 100 атм по результатам экспериментов с реальными устройствами). При этом в процессе пробивки поток силовой жидкости распределяется следующим образом:
- основная часть вытекает через штуцер 4 в скважину;
- другая часть через штуцер 5 поступает в полость 7 переводника 2, далее через сквозной канал 8 в стержне 12 запорного элемента 9 золотника поступает в рабочую камеру 6 и перемещает поршень 18, т.е. производит работу по пробивке отверстия. При этом жидкость из полости штоковой камеры 20 вытекает в пространство скважины через отверстия 25 в цилиндре 3. В процессе внедрения рабочего органа 31 в стенку пробиваемой трубы происходит рост сопротивления его внедрению, что приводит к замедлению скорости перемещения, соответственно, и поршня 18 гидропривода. По указанной причине уменьшается расход жидкости, поступающей в рабочую камеру 6 через дроссель 5, что приводит к резкому снижению гидравлических сопротивлений в последнем, так как сопротивления в штуцере и расход через него (скорость истечения) имеют квадратичную зависимость. Снижение перепада в штуцере 5 вызывает рост давления в камере 6, что в свою очередь приводит к росту силы внедрения рабочего органа 31. Описанный процесс происходит до полного внедрения рабочего органа 31 и остановки поршня 29 и штока 21 вместе с поршнем 18. При этом прекращается истечение жидкости через штуцер 5. По этой причине давление рабочей жидкости в рабочей камере 6 и в полости 7 становятся равными давлению в рабочей колонне 1, имеющемуся перед штуцерами 4 и 5, которое, как сказано выше, существенно (~ 100 атм) превышает давление среды в пространстве скважины. Это обстоятельство нагружает запорный элемент 9 золотника осевой силой, поскольку на кольцевую площадь между запорным элементом 9 и его стержнем 12 действует только давление в пространстве скважины (через окна 11 и полость 10 золотника). Под действием осевой силы, действующей на запорный элемент 9 и стержень 12, штифт 13 разрушается, они перемещаются вверх, в результате чего камера 6 сообщается с пространством скважины через полость 10 и окна 11. После этого резко снимается перепад давления на поршень 18, так как на него уже и сверху и снизу начинает действовать давление в пространстве скважины. В результате этого под действием пружины 24 поршень 18 и шток 21 с грузом 23 переходят в верхнее крайнее положение, а поршень 29 с рабочим органом 31 под действием давления окружающей среды утапливается в радиальный канал 28.
After reaching the punching interval, the tool is stopped and the power fluid, for example, water, is pumped through the cavity of the working column 1. In this case, the flow rate and the cross section of the throttles 4 and 5 are calculated in such a way that the overpressure in front of the throttle 4, in comparison with the well space, reaches such a value that it is sufficient to move the piston 18 with the rod 21 down while simultaneously pressing the spring 24 and introducing the tip 31 into the punched pipe (for most tubing - from 60x5.0 to 114x7.0, the indicated overpressure does not exceed 100 atm according to the results of experiments with real devices). In the process of punching, the flow of power fluid is distributed as follows:
- the main part flows through the fitting 4 into the well;
- the other part through the nozzle 5 enters the cavity 7 of the sub 2, then through the through channel 8 in the rod 12 of the shut-off element 9 of the spool enters the working chamber 6 and moves the piston 18, i.e. performs hole punching work. In this case, the liquid from the cavity of the rod chamber 20 flows into the borehole space through the openings 25 in the cylinder 3. In the process of introducing the working body 31 into the wall of the pipe to be punched, resistance to its penetration increases, which leads to a slowdown in the movement speed of the hydraulic piston 18, respectively. For this reason, the flow rate of fluid entering the working chamber 6 through the throttle 5 is reduced, which leads to a sharp decrease in hydraulic resistance in the latter, since the resistance in the nozzle and the flow through it (flow rate) have a quadratic dependence. Reducing the differential in the nozzle 5 causes an increase in pressure in the chamber 6, which in turn leads to an increase in the force of introduction of the working body 31. The described process occurs until the full implementation of the working body 31 and the piston 29 and the rod 21 together with the piston 18 stop. liquid through the nozzle 5. For this reason, the pressure of the working fluid in the working chamber 6 and in the cavity 7 becomes equal to the pressure in the working column 1, which is in front of the nozzles 4 and 5, which, as mentioned above, significantly (~ 100 atm) exceeds the pressure of the medium in space your wells. This circumstance loads the locking element 9 of the spool with axial force, since only the pressure in the well space (through the windows 11 and the cavity 10 of the valve) acts on the annular area between the locking element 9 and its shaft 12. Under the action of the axial force acting on the locking element 9 and the rod 12, the pin 13 is destroyed, they move up, as a result of which the chamber 6 communicates with the space of the well through the cavity 10 and the window 11. After that, the pressure drop on the piston 18 is sharply removed, since pressure on the space of the well begins to act on it both from above and below. As a result of this, under the action of the spring 24, the piston 18 and the rod 21 with the load 23 move to the upper extreme position, and the piston 29 with the working body 31 under the influence of environmental pressure is recessed into the radial channel 28.

Если по какой-либо причине произошло защемление или заклинивание поршня 29 и рабочего наконечника 31 в отверстии, процесс отвода поршня 29 происходит несколько по-иному. В указанной ситуации после резкого снятия перепада на поршень 18 под действием энергии упругого сжатия жидкости в полости 26 корпуса 27 (точнее - энергии упругоемкости корпуса 27), шток 21 выбрасывается из осевой полости 26 с силой, в несколько раз превышающей силу сжатия пружины 24 (наша оценка основана на экспериментальных данных). При этом под действием указанной силы и силы пружины 24 система "поршень 18 - груз 23 - шток 21" приобретают значительную скорость, направленную на выход штока 21 из полости 26. Поскольку в данном случае поршень 29 неподвижен, при этом происходит резкое снижение давления в полости 26 корпуса 27. Благодаря инерции груза 23 выдвижение штока 21 происходит и после достижения положения, когда в статических условиях нагружения наступило бы равновесие, т.е. комплекс "поршень 18 - груз 23 - шток 21" перескакивает положение статического равновесия, в результате чего в полости 26 происходит дополнительное снижение абсолютного давления, вплоть до атмосферного и даже до разрыва жидкости в полости 26. По указанной причине кратковременно резко возрастает перепад внешнего давления на поршень 29, что приводит к выдергиванию наконечника 31 из отверстия. Дальнейшее движение поршня 29 во внутрь радиального канала 28 уже происходит, как описано выше, т.е. под действием пружины 24. Причем заметим, что из-за существенной разности в площадях поперечных сечений штока 21 и поршня 29 пружина 24 действует на поршень 29 при его отводе из отверстия многократно увеличенной силой, чем она сама развивает. If, for any reason, jamming or jamming of the piston 29 and the working tip 31 in the hole occurs, the process of removing the piston 29 occurs in a slightly different way. In this situation, after a sharp drop in the differential on the piston 18 under the action of the energy of elastic compression of the liquid in the cavity 26 of the housing 27 (more precisely, the energy of the elastic capacity of the housing 27), the rod 21 is ejected from the axial cavity 26 with a force several times greater than the compression force of the spring 24 (our assessment based on experimental data). Moreover, under the action of the indicated force and the force of the spring 24, the system "piston 18 - load 23 - rod 21" acquire a significant speed directed to the output of the rod 21 from the cavity 26. Since in this case the piston 29 is stationary, a sharp decrease in pressure in the cavity occurs 26 of the housing 27. Due to the inertia of the load 23, the extension of the rod 21 occurs even after reaching the position where equilibrium would occur under static loading conditions, i.e. the "piston 18 - load 23 - rod 21" complex jumps the position of static equilibrium, as a result of which an additional decrease in absolute pressure occurs in the cavity 26, up to atmospheric pressure and even until the liquid ruptures in the cavity 26. For this reason, the difference in external pressure the piston 29, which leads to pulling the tip 31 out of the hole. Further movement of the piston 29 into the inside of the radial channel 28 is already occurring, as described above, i.e. under the action of the spring 24. Moreover, we note that due to the significant difference in the cross-sectional areas of the rod 21 and the piston 29, the spring 24 acts on the piston 29 when it is withdrawn from the hole by a much increased force than it develops.

После окончания пробивки прокачку силовой жидкости прекращают. Этот момент на устье скважины фиксируется тем, что сначала из-за остановки поршня 18 (в результате окончания пробивки) и прекращения истечения жидкости через штуцер 5 давление на устье возрастает, а потом, после срезания штифта 13, несколько падает, т.к. с открытием золотника истечение жидкости через штуцер 5 снова возобновляется, но уже в скважину по пути "полость 7 - канал 8 - окна 11". After punching, the pumping of the power fluid is stopped. This moment at the wellhead is fixed by the fact that first, due to the stop of the piston 18 (as a result of the punching end) and the termination of the flow of fluid through the nozzle 5, the pressure on the wellhead increases, and then, after cutting the pin 13, it drops somewhat, because with the opening of the spool, the fluid flow through the nozzle 5 again resumes, but already into the well along the path "cavity 7 - channel 8 - window 11".

В процессе подъема устройства рабочая жидкость из полости рабочей колонны 1 вытекает в пространство скважины через дроссели 4 и 5. Поскольку площадь запорного элемента 9 больше сечения стержня 12, жидкость, поступающая в устройство через дроссель 5, будет поддерживать запорный элемент 9 в открытом - верхнем положении и будет вытекать в скважину через открытый золотник и окна 11. Для повторного применения из устройства необходимо удалить остатки разрушенного штифта 13 и установить новый штифт 13, зафиксировав золотник в закрытом состоянии согласно фиг.1. In the process of lifting the device, the working fluid from the cavity of the working string 1 flows into the borehole space through the throttles 4 and 5. Since the area of the locking element 9 is larger than the cross section of the rod 12, the fluid entering the device through the throttle 5 will keep the locking element 9 in the open - top position and will flow into the well through an open spool and windows 11. For reuse from the device, it is necessary to remove the remains of the destroyed pin 13 and install a new pin 13, fixing the spool in the closed state 1 but.

Области предпочтительного использования. Areas of preferred use.

Авторы считают, что предложение может найти применение с комплексами колтюбинговых агрегатов, особенно при малых диаметрах труб. Другая область применения - заливка межколонных пространств старых скважин Поволжья цементным или другим изоляционным раствором путем пробивки стенки обсадных труб с помощью описанного пробойника. The authors believe that the proposal may find application with complexes of coiled tubing units, especially for small pipe diameters. Another area of application is the filling of the annulus of old Volga wells with cement or other insulating mortar by punching the casing wall using the described punch.

Литература
1. Авторское свидетельство 972039, авторы Вагапов С.Ю., Вагапов Ю.Г.
Literature
1. Copyright certificate 972039, authors Vagapov S.Yu., Vagapov Yu.G.

2. Патент РФ 2057894, авторы Вагапов С.Ю., Вагапов Ю.Г. 2. RF patent 2057894, authors Vagapov S.Yu., Vagapov Yu.G.

Claims (1)

Скважинный пробойник для труб, спускаемый в скважину на рабочей колонне, содержащий полый заполненный жидкостью корпус с боковыми каналами, сообщающимися с полостью корпуса, установленный в боковом канале корпуса поршень с рабочим органом, жестко связанный с корпусом полый цилиндр, шток, установленный в полости корпуса и цилиндра с возможностью осевого перемещения, связанный со штоком поршень, установленный в полости цилиндра и образующий с ним штоковую и рабочую камеры, переводник, жестко связанный с цилиндром, отличающийся тем, что в качестве рабочей использована колонна с гидравлическим каналом для подачи силовой жидкости - энергоносителя от насоса, полость которой гидравлически связана с рабочей камерой и пространством скважины через дроссели, выполненные в переводнике, штоковая камера через отверстия в цилиндре сообщена с пространством скважины, шток и поршень соединены между собой жестко и подпружинены для обеспечения штоку положения, выдвинутого из корпуса, а шток снабжен инерционным грузом для взаимодействия с жидкостью, содержащейся в корпусе, причем в переводнике установлен сообщающий рабочую камеру с пространством скважины золотник, запорный элемент которого в закрытом положении зафиксирован посредством штифта, разрушаемого под действием давления силовой жидкости. A downhole drill for pipes, lowered into the well on a working string, comprising a hollow fluid-filled housing with lateral channels communicating with the housing cavity, a piston installed in the side channel of the housing with a working body, a hollow cylinder rigidly connected to the housing, a rod installed in the housing cavity and axial displacement of the cylinder, a piston connected to the rod installed in the cylinder cavity and forming the rod and working chambers with it, an adapter rigidly connected to the cylinder, characterized in that in As a worker, a column with a hydraulic channel was used to supply power fluid - an energy carrier from the pump, the cavity of which is hydraulically connected to the working chamber and the space of the well through throttles made in the sub, the rod chamber is in communication with the space of the well through openings in the cylinder, the rod and piston are interconnected rigidly and spring-loaded to provide the stem with a position extended from the housing, and the stem is provided with an inertial load for interaction with the liquid contained in the housing, and in odnike set informing the working chamber with the space of the spool hole, the locking element is in the closed position is fixed by a pin, breakable under the action of fluid pressure force.
RU2001125852/03A 2001-09-20 2001-09-20 Downhole pipe punch RU2206707C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001125852/03A RU2206707C2 (en) 2001-09-20 2001-09-20 Downhole pipe punch

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001125852/03A RU2206707C2 (en) 2001-09-20 2001-09-20 Downhole pipe punch

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2206707C2 true RU2206707C2 (en) 2003-06-20

Family

ID=29210471

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001125852/03A RU2206707C2 (en) 2001-09-20 2001-09-20 Downhole pipe punch

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2206707C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA027491B1 (en) * 2015-10-26 2017-07-31 Эльмир Саттарович Кузяев Well perforation device
EA027777B1 (en) * 2015-10-28 2017-08-31 Игорь Александрович Гостев Well perforation device
RU2679235C1 (en) * 2018-05-03 2019-02-06 Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Punch
RU2822260C1 (en) * 2023-12-28 2024-07-03 Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Буринтех" Downhole pipe punch

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA027491B1 (en) * 2015-10-26 2017-07-31 Эльмир Саттарович Кузяев Well perforation device
EA027777B1 (en) * 2015-10-28 2017-08-31 Игорь Александрович Гостев Well perforation device
RU2679235C1 (en) * 2018-05-03 2019-02-06 Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Punch
RU2822260C1 (en) * 2023-12-28 2024-07-03 Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Буринтех" Downhole pipe punch

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6779600B2 (en) Labyrinth lock seal for hydrostatically set packer
AU730419B2 (en) Hydrostatic tool with electrically operated setting mechanism
US5680905A (en) Apparatus and method for perforating wellbores
US7766088B2 (en) System and method for actuating wellbore tools
US4330039A (en) Pressure actuated vent assembly for slanted wellbores
US7703511B2 (en) Pressure barrier apparatus
US9243474B2 (en) Using dynamic underbalance to increase well productivity
US4650010A (en) Borehole devices actuated by fluid pressure
EA027507B1 (en) Device for underground formations treatment for inflow intensification
US6712158B2 (en) Apparatus and method for coring and/or drilling
US20220251933A1 (en) Method for treating intervals of a producing formation
US8783353B2 (en) Increased energy impact tool
EP1070195A1 (en) A valve, a float shoe and a float collar for use in the construction of oil and gas wells
WO1990011429A2 (en) Drill stem test tools
EP0425568B1 (en) Apparatus and method for detonating well perforators
RU2206707C2 (en) Downhole pipe punch
US10781677B2 (en) Pyrotechnic initiated hydrostatic/boost assisted down-hole activation device and method
GB2439399A (en) Downhole Lock
US3038548A (en) Hydraulically operable percussion jar
GB2138925A (en) Firing of well perforation guns
US3186483A (en) Method and means for treating wells
RU2822260C1 (en) Downhole pipe punch
RU2198997C1 (en) Downhole pipe drift
RU2202035C2 (en) Downhole drift for pipes
RU2057894C1 (en) Borehole punch for pipes

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040921