RU2236564C1 - Device for deep perforation of cased well - Google Patents
Device for deep perforation of cased well Download PDFInfo
- Publication number
- RU2236564C1 RU2236564C1 RU2003112292/03A RU2003112292A RU2236564C1 RU 2236564 C1 RU2236564 C1 RU 2236564C1 RU 2003112292/03 A RU2003112292/03 A RU 2003112292/03A RU 2003112292 A RU2003112292 A RU 2003112292A RU 2236564 C1 RU2236564 C1 RU 2236564C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hollow
- shaft
- bar
- cutting
- flexible
- Prior art date
Links
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к устройствам для глубокой перфорации обсаженных скважин и вскрытия продуктивных нефтяных и газовых горизонтов, преимущественно, в породах высокой твердости.The invention relates to the oil and gas industry, in particular, to devices for deep perforation of cased wells and opening productive oil and gas horizons, mainly in rocks of high hardness.
Известно устройство для глубокой перфорации стенок обсаженной скважины, содержащее корпус с глубинным двигателем, гибкий вал с режущей головкой, направляющую в виде изогнутого отрезка трубы. Трубка шарнирно связана с поршнем привода подачи гибкого вала с режущей головкой (см. авт. свид. СССР №1776771, кл. Е 21 В 43/11, 1990 г.). Гибкому валу с режущим инструментом сообщают вращение и осевую подачу, при этом направляющей трубе тоже сообщают осевую подачу, и после достижения стенки скважины подачу режущего инструмента продолжают за счет перемещения гибкого вала вдоль направляющей, высверливая при этом канал в породе.A device for deep perforation of the walls of a cased well containing a body with a deep engine, a flexible shaft with a cutting head, a guide in the form of a curved pipe section. The tube is pivotally connected to a piston of a flexible shaft feed drive with a cutting head (see ed. Certificate of the USSR No. 1776771, class E 21 B 43/11, 1990). Rotation and axial feed are given to the flexible shaft with the cutting tool, while the guide pipe is also informed of the axial feed, and after reaching the borehole wall, the cutting tool is continued to be fed by moving the flexible shaft along the guide, while drilling the channel in the rock.
Недостатком устройства является невозможность получить радиальные перфорационные каналы большой глубины (свыше 2 м диаметром до 40 мм), что объясняется ограниченной глубиной внедрения в пласт направляющей, особенно, в породах высокой твердости. Увеличение же глубины внедрения за счет повышения величины осевой нагрузки на режущую головку и момента резания, в свою очередь, снижает ресурс режущей головки. Поэтому известным устройством невозможно получить перфорационные отверстия за один спуск устройства, необходима замена отработанной режущей головки после получения каждого перфорационного канала, для чего требуется подъем и снова спуск устройства с трубами в скважину.The disadvantage of this device is the inability to obtain radial perforation channels of great depth (over 2 m in diameter up to 40 mm), which is explained by the limited penetration depth of the guide into the formation, especially in rocks of high hardness. An increase in the penetration depth due to an increase in the axial load on the cutting head and the moment of cutting, in turn, reduces the resource of the cutting head. Therefore, it is impossible to obtain perforation holes in a single descent of a device by a known device, it is necessary to replace a spent cutting head after receiving each perforation channel, which requires lifting and again lowering the device with pipes into the well.
Известно другое устройство для образования перфорационных каналов в обсаженной скважине - сверлящий скважинный перфоратор, который содержит цилиндрический корпус, внутри которого расположен комплекс взаимосвязанных механических, гидравлических и электрических систем, а именно: узел вращения, узел подачи бура, узел передачи вращения, механизм прижатия корпуса к стенке скважины, узел ориентированного поворота бура, узел промывки и узел подачи составных патрубков. Перфоратор снабжен подвеской в виде каротажного кабеля. Сам бур выполнен из составных патрубков с соединительными элементами на концах и буровой коронкой на свободном конце. В исходном положении патрубки располагаются в кассетах, а во время работы автоматически стыкуются друг с другом с помощью узла вращения и подачи составного бура. После окончания образования перфорационного отверстия буровая коронка вместе с полой штангой остается в этом отверстии, а следующее перфорационное отверстие создается новой буровой коронкой и новым составным буром (см. патент РФ №2182961, кл. Е 21 в 43/11, от 1999 г.).Another device for the formation of perforation channels in a cased well is known - a borehole perforator, which contains a cylindrical body, inside of which there is a complex of interconnected mechanical, hydraulic and electrical systems, namely: a rotation unit, a drill feed unit, a rotation transfer unit, a housing pressing mechanism the wall of the well, a unit of oriented rotation of the drill, a flushing unit and a unit for supplying composite nozzles. The hammer drill is equipped with a suspension in the form of a logging cable. The drill itself is made of composite nozzles with connecting elements at the ends and a drill bit at the free end. In the initial position, the nozzles are located in cassettes, and during operation they are automatically joined to each other by means of a rotation unit and a composite drill feed. After the formation of the perforation hole, the drill bit together with the hollow rod remains in this hole, and the next perforation hole is created by a new drill bit and a new composite drill (see RF patent No. 2182961, class E 21 in 43/11, 1999) .
Хотя известное устройство и позволяет получить в породе глубокие перфорационные каналы в породе любой заданной глубины (до двух-трех метров), поскольку формирование каждого перфорационного канала идет индивидуальным буром с режущим инструментом в виде буровой коронки, однако за один спуск устройства можно получить ограниченное количество этих отверстий, так как разместить необходимое количество кассет с буровыми коронками и патрубками в корпусе устройства при ограниченном пространстве скважины невозможно. Кроме того, полученный таким устройством перфорационный канал имеет небольшое живое сечение, поскольку бур, составленный из буровой коронки и набора патрубков, после завершения перфорации остается в канале.Although the known device allows one to obtain deep perforation channels in the rock of any given depth (up to two to three meters), since each perforation channel is formed by an individual drill with a cutting tool in the form of a drill bit, a limited number of these can be obtained in one run of the device holes, since it is impossible to place the required number of cassettes with drill bits and nozzles in the device body with limited space of the well. In addition, the perforation channel obtained by such a device has a small live section, since the drill, composed of a drill bit and a set of nozzles, remains in the channel after completion of the perforation.
К тому же устройство ненадежно в эксплуатации из-за сложности конструкции, обусловленной необходимостью узлов подачи и стыковки патрубков бура. А необходимость оставлять отработанные буры с буровыми коронками в перфорационных каналах делает использование таких устройств экономически невыгодным.In addition, the device is unreliable in operation due to the complexity of the design, due to the need for nodes of supply and docking nozzles of the drill. And the need to leave waste drills with drill bits in perforation channels makes the use of such devices economically disadvantageous.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для глубокой перфорации обсаженной скважины, включающее закрепленный на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) корпус с криволинейным направляющим каналом, в котором размещена полая гибкая штанга с режущей головкой на ее конце, механизмы осевого перемещения и вращения полой гибкой штанги, расположенные соосно оси корпуса. Механизм вращения полой гибкой штанги выполнен в виде гидравлического забойного двигателя, выходной вал которого связан с полой гибкой штангой. Механизм осевого перемещения полой гибкой штанги выполнен в виде размещенного на дневной поверхности привода возвратно-поступательного перемещения, связанного посредством механической связи (грузонесущий электрический кабель и поршень, закрепленный на наружной поверхности гидравлического двигателя), с полой гибкой штангой. Рабочая жидкость в гидравлический двигатель подается через полость НКТ насосным агрегатом. При установке устройства оно стопорится в обсадной колонне посредством якоря (см. свидетельство на полезную модель №19086, кл. Е 21 В 43/11, от 2001 г.) С устья скважины подают рабочую (промывочную) жидкость, которая проходит через забойный гидравлический двигатель, полую гибкую штангу, в результате чего обеспечивается вращение гибкой полой штанги с режущей головкой на ее конце и одновременно подача промывочной жидкости на режущую головку. В результате происходит сначала сверление стенки обсадной колонны, затем заколонного камня и после этого - перфорационного канала в породе пласта.The closest to the claimed technical essence and the achieved result is a device for deep perforation of a cased hole, including a housing with a curved guide channel fixed to the tubing string, in which a hollow flexible rod with a cutting head at its end is placed, axial mechanisms the movement and rotation of the hollow flexible rod located coaxially to the axis of the housing. The rotation mechanism of the hollow flexible rod is made in the form of a downhole hydraulic motor, the output shaft of which is connected with the hollow flexible rod. The axial movement of the hollow flexible rod is made in the form of a reciprocating movement located on the day surface, connected by mechanical connection (a load-carrying electric cable and a piston fixed to the outer surface of the hydraulic motor) with a hollow flexible rod. The working fluid in the hydraulic motor is pumped through the tubing cavity by a pump unit. When installing the device, it is locked in the casing by means of an anchor (see utility model certificate No. 19086, class E 21 B 43/11, 2001). A working (flushing) fluid is supplied from the wellhead, which passes through the downhole hydraulic motor , a hollow flexible rod, as a result of which a flexible hollow rod is rotated with a cutting head at its end and at the same time supply of flushing fluid to the cutting head. As a result, the casing wall is drilled first, then the casing stone, and then the perforation channel in the formation rock.
Однако и это устройство имеет низкую эксплуатационную надежность, низкую эффективность процесса перфорации, поскольку его конструкция предусматривает вырезку окна в обсадной колонне и последующее сверление перфорационного канала одной режущей головкой. Как показала практика, такая схема работы позволяет просверлить гарантированно только один перфорационный канал в породе большой глубины и большого диаметра за один спуск гидравлического двигателя с гибкой штангой и режущей головкой, т.к. режущие кромки головки после вырезки окна в обсадной колонне и после сверления перфорационного канала в породе протяженностью около 1 м теряют остроту (особенно в твердых породах) и не могут прорезать второе окно в стенке обсадной колонны, хотя в породе режущая головка еще могла бы сверлить каналы большой протяженности. Как следствие - необходимо заменять отработанную режущую головку, для чего необходимо производить подъем и спуск гидравлического двигателя с полой гибкой штангой и замененным режущим инструментом. Эти операции необходимо повторять для формирования каждого перфорационного канала, что увеличивает время проведения перфорационных работ в обсаженной скважине, усложняет технологический процесс.However, this device also has low operational reliability, low efficiency of the perforation process, since its design provides for cutting a window in the casing and subsequent drilling of the perforation channel with one cutting head. As practice has shown, such a working scheme allows you to drill with guarantee only one perforation channel in a rock of great depth and large diameter in one run of a hydraulic motor with a flexible rod and a cutting head, because the cutting edges of the head after cutting the window in the casing and after drilling a perforation channel in the rock with a length of about 1 m lose their sharpness (especially in hard rocks) and cannot cut through the second window in the wall of the casing, although in the rock the cutting head could still drill large channels extent. As a result, it is necessary to replace the used cutting head, for which it is necessary to raise and lower the hydraulic motor with a hollow flexible rod and a replaced cutting tool. These operations must be repeated to form each perforation channel, which increases the time of perforation in a cased hole, complicates the process.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание устройства для глубокой перфорации обсаженной скважины, которое бы обеспечивало за один спуск устройства в скважину формирование требуемого количества перфорационных каналов в пласте без подъема и замены режущего инструмента на поверхность в процессе работы устройства в породах любой твердости при обеспечении требуемой глубины и диаметра перфорационных каналов путем улучшения условий работы режущего инструмента при формировании перфорационных каналов, а также упрощения управления технологическими операциями вырезки окна в обсадной колонне и последующего формирования перфорационного канала за счет размещения привода функциональных механизмов на дневной поверхности.The technical problem to which the invention is directed is the creation of a device for deep perforation of a cased hole, which would ensure the formation of the required number of perforation channels in the formation in one run of the device without lifting and replacing the cutting tool to the surface during operation of the device in any rock hardness while ensuring the required depth and diameter of the perforation channels by improving the working conditions of the cutting tool during the formation of perforations tional channels, as well as simplify control of technological operations window cut in the casing and subsequently forming a perforation tunnel through the placement of the drive mechanisms for the functional surface.
Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве для глубокой перфорации обсаженной скважины, включающем закрепленный на колонне насосно-компрессорных труб корпус с криволинейным направляющим каналом, в котором размещена полая гибкая штанга с режущей головкой на ее конце, механизм осевого перемещения полой гибкой штанги, выполненный в виде размещенного на дневной поверхности привода возвратно-поступательного перемещения, связанного посредством механической связи с полой гибкой штангой, и механизм вращения полой гибкой штанги, выполненный в виде гидравлического двигателя, закрепленного на механической связи и выходным валом связанного с полой гибкой штангой, а также линию подачи рабочей жидкости от насосного агрегата и якорь, новым является то, что в механической связи привода возвратно-поступательного перемещения и полой гибкой штанги выходной вал гидравлического двигателя механизма вращения полой гибкой штанги связан с верхним концом полой гибкой штанги посредством полого жесткого вала, а соосный с осью корпуса участок криволинейного направляющего канала для размещения в нем полой гибкой штанги выполнен в виде цилиндрической полости, в указанной цилиндрической полости направляющего канала размещен упомянутый полый жесткий вал механической связи с возможностью герметизации указанной полости для разобщения криволинейного направляющего канала с полостью насосно-компрессорных труб, при этом устройство дополнительно снабжено механизмом вырезки окна в обсадной колонне, состоящим из узла осевого перемещения гибкого вала с режущим инструментом на конце и механизма вращения гибкого вала, механизм вращения гибкого вала с режущим инструментом выполнен в виде установленного в нижней части корпуса устройства гидравлического двигателя, шпиндель которого связан с размещенным в выполненном в корпусе направляющем канале гибким валом с режущим инструментом на конце, при этом направляющий канал для гибкого вала механизма вырезки окна и криволинейный направляющий канал для полой гибкой штанги совмещены на выходе из корпуса, а узел осевого перемещения гибкого вала с режущим инструментом механизма вырезки окна выполнен в виде, по меньшей мере, одной, расположенной параллельно оси корпуса, жесткой тяги, на одном конце которой установлено сцепное устройство, выполненное с возможностью периодического взаимодействия с механической связью механизма осевого перемещения гибкой полой штанги посредством выполненного на наружной поверхности механической связи выступа, а другой конец тяги связан с механизмом вращения режущего инструмента, при этом гидравлические двигатели механизма вращения полой гибкой штанги с режущей головкой и механизма вращения гибкого вала с режущим инструментом гидравлически связаны через полость насосно-компрессорных труб с насосным агрегатом.This object is achieved by the fact that in the known device for deep perforation of a cased hole, including a housing with a curved guide channel fixed to a tubing string, in which a hollow flexible rod with a cutting head at its end is placed, an axial movement mechanism of the hollow flexible rod, made in the form of a reciprocating drive located on the surface of the day, connected by mechanical connection with a hollow flexible rod, and the rotation mechanism of the hollow flexible th rod, made in the form of a hydraulic motor, mounted on a mechanical connection and the output shaft connected to a hollow flexible rod, as well as the supply line of the working fluid from the pump unit and the anchor, new is that in the mechanical connection of the drive reciprocating and hollow flexible rod, the output shaft of the hydraulic motor of the rotation mechanism of the hollow flexible rod is connected to the upper end of the hollow flexible rod by means of a hollow rigid shaft, and the section aligned with the axis of the body is curved its channel for placement of a hollow flexible rod in it is made in the form of a cylindrical cavity, the said hollow rigid mechanical connection shaft is placed in the specified cylindrical cavity of the guide channel with the possibility of sealing the specified cavity for uncoupling the curved guide channel with the cavity of the tubing, the device is additionally equipped a window cutting mechanism in the casing, consisting of an axial movement unit of the flexible shaft with a cutting tool at the end and a rotational mechanism of the bend of the shaft, the rotation mechanism of the flexible shaft with the cutting tool is made in the form of a hydraulic motor installed in the lower part of the housing of the device, the spindle of which is connected to the flexible shaft located in the guide channel in the housing with the cutting tool at the end, while the guide channel for the flexible shaft of the cutting mechanism the windows and the curved guide channel for the hollow flexible rod are aligned at the exit from the housing, and the axial movement unit of the flexible shaft with the cutting tool of the window cutting mechanism in the form of at least one parallel to the axis of the housing, rigid traction, on one end of which there is a coupling device made with the possibility of periodic interaction with mechanical communication of the axial movement of the flexible hollow rod by means of a protrusion made on the outer surface of the mechanical connection, and the other the end of the rod is connected with the rotation mechanism of the cutting tool, while the hydraulic motors of the rotation mechanism of the hollow flexible rod with the cutting head and the rotation mechanism of the flexible about the shaft with the cutting tool are hydraulically connected through the cavity of the tubing to the pump unit.
Привод возвратно-поступательного перемещения может быть выполнен в виде гидроцилиндра, шток которого связан с механической связью.The reciprocating drive can be made in the form of a hydraulic cylinder, the rod of which is connected with a mechanical connection.
Механическая связь на участке между приводом возвратно-поступательного перемещения и гидравлическим двигателем может быть выполнена в виде длинной трубы либо в виде гибкого тягового органа.The mechanical connection in the area between the reciprocating drive and the hydraulic motor can be made in the form of a long pipe or in the form of a flexible traction unit.
Режущая головка на конце полой гибкой штанги выполнена преимущественно в виде буровой коронки.The cutting head at the end of the hollow flexible rod is made mainly in the form of a drill bit.
Сцепное устройство может быть выполнено в виде цанги.The coupling device can be made in the form of a collet.
Выступ на механической связи может быть выполнен на полом жестком валу.The protrusion on the mechanical connection can be performed on a hollow rigid shaft.
Выступом на механической связи может быть корпус гидравлического двигателя для вращения полой гибкой штанги.The protrusion on the mechanical connection may be a hydraulic motor housing for rotating a hollow flexible rod.
Конец жесткой тяги может быть связан либо с корпусом гидравлического двигателя механизма вырезки окна, либо с его шпинделем.The end of the rigid rod can be connected either with the housing of the hydraulic motor of the window cutting mechanism or with its spindle.
Линия подачи рабочей жидкости для вращения режущего инструмента механизма вырезки окна выполнена в корпусе в виде канала, гидравлически связывающего полость колонны насосно-компрессорных труб с гидравлическим двигателем.The fluid supply line for rotating the cutting tool of the window cutting mechanism is made in the housing in the form of a channel hydraulically connecting the cavity of the tubing string with a hydraulic motor.
Благодаря тому, что устройство дополнительно снабжено механизмом вырезки окна в обсадной колонне, обеспечивается автономная работа функциональных механизмов по выполнению технологических операций при проведении перфорационных работ в обсаженной скважине, а именно: одним режущим инструментом вырезается окно в обсадной колонне, а другим - сверлятся в породе перфорационные каналы.Due to the fact that the device is additionally equipped with a window cutting mechanism in the casing, autonomous operation of functional mechanisms for performing technological operations during perforation operations in a cased hole is provided, namely: a window in the casing is cut with one cutting tool and perforations are drilled in the rock channels.
Благодаря тому, что предложено связать механизм вырезки окна с механизмом осевого перемещения полой гибкой штанги механически - посредством, по меньшей мере, одной жесткой тяги со сцепным устройством, периодически находящимся в зацеплении с механической связью механизма осевого перемещения полой гибкой штанги, появилась возможность осуществлять работу механизма вырезки окна от привода механизма осевого перемещения полой гибкой штанги, что существенно упрощает как конструкцию устройства, так и управление функциональными механизмами устройства, обеспечивает при этом четкую последовательность в проведении технологических операций сначала по вырезке окна в обсадной колонне, и только после этого сверлении перфорационного канала, что повышает эксплуатационную надежность устройства в целом.Due to the fact that it is proposed to link the window cutting mechanism with the axial movement mechanism of the hollow flexible rod mechanically - by means of at least one rigid rod with a coupling device periodically engaged with the mechanical connection of the axial movement mechanism of the hollow flexible rod, it is possible to operate the mechanism window cutting from the drive of the axial movement mechanism of the hollow flexible rod, which greatly simplifies both the design of the device and the management of functional mechanisms device, while providing a clear sequence in carrying out technological operations, first by cutting the window in the casing, and only after drilling the perforation channel, which increases the operational reliability of the device as a whole.
Благодаря тому, что соосный с осью корпуса участок криволинейного направляющего канала выполнен в виде цилиндрической полости, в которой размещен полый жесткий вал с возможностью герметизации указанной полости, обеспечивается периодически разобщение криволинейного направляющего канала с полостью НКТ и тем самым обеспечивается подача рабочей жидкости в гидравлический двигатель механизма вырезки окна в обсадной колонне.Due to the fact that the portion of the curved guide channel coaxial with the axis of the housing is made in the form of a cylindrical cavity in which a hollow rigid shaft is placed with the possibility of sealing the cavity, periodically uncoupling the curved guide channel with the tubing cavity is provided, thereby supplying the working fluid to the hydraulic motor of the mechanism casing window cuttings.
Выполнение механизма для сверления перфорационного канала в виде гибкой полой штанги и режущей головки на ее конце в виде буровой коронки, а также благодаря тому, что направляющие каналы для гибкого вала механизма вырезки окна и криволинейного направляющего канала совмещены в стенке корпуса, обеспечивается надежность попадания буровой коронки на полой гибкой штанге в вырезанное в обсадной трубе окно, имеющего в предложенной конструкции контуры эллипса, вытянутого вдоль оси трубы; обеспечивается надежное выдвижение гибкой штанги с буровой коронкой в радиальном направлении за пределы обсадной колонны и последующее бурение радиального канала любой длины (определяется длиной полой гибкой штанги) и требуемого диаметра даже в породах высокой твердости. Буровая коронка обеспечивает требуемое проходное сечение перфорационного канала.The implementation of the mechanism for drilling the perforation channel in the form of a flexible hollow rod and a cutting head at its end in the form of a drill bit, and also due to the fact that the guide channels for the flexible shaft of the window cutting mechanism and the curved guide channel are combined in the wall of the housing, the penetration of the drill bit is guaranteed on a hollow flexible rod into a window cut in the casing having, in the proposed construction, the contours of an ellipse elongated along the axis of the pipe; it provides reliable extension of the flexible rod with the drill bit in the radial direction beyond the casing and the subsequent drilling of a radial channel of any length (determined by the length of the hollow flexible rod) and the required diameter even in rocks of high hardness. The drill bit provides the required bore of the perforation channel.
Предложенное конструктивное выполнение линии подачи рабочей жидкости в устройстве обеспечивает надежную работу всех функциональных механизмов устройства.The proposed constructive implementation of the supply line of the working fluid in the device ensures reliable operation of all functional mechanisms of the device.
Таким образом, предложенная совокупность конструктивных признаков в заявляемом устройстве позволяет решить поставленную техническую задачу.Thus, the proposed combination of design features in the inventive device allows to solve the technical problem.
На чертеже приведен схематично продольный разрез заявляемого устройства.The drawing shows a schematic longitudinal section of the inventive device.
Устройство для глубокой перфорации обсаженной скважины содержит цилиндрический корпус 1, подвешенный на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) 2 и закрепленный в колонне обсадных труб 3 на заданной глубине с помощью якоря 4.A device for deep perforation of a cased hole contains a cylindrical body 1 suspended on a string of tubing 2 and fixed in a string of casing 3 at a predetermined depth using an anchor 4.
В корпусе 1 выполнен криволинейный направляющий канал 5, в котором размещена полая гибкая штанга 6 с режущей головкой, например, буровой коронкой, 7 на нижнем конце. При этом соосный с осью корпуса 1 участок направляющего канала 5 выполнен в виде цилиндрической полости 8.In the housing 1, a curved guide channel 5 is made, in which a hollow flexible rod 6 with a cutting head, for example, a drill bit, 7 at the lower end is placed. While coaxial with the axis of the housing 1, the portion of the guide channel 5 is made in the form of a cylindrical cavity 8.
Устройство содержит механизмы осевого перемещения и вращения полой гибкой штанги 6. Привод возвратно-поступательного перемещения (осевого перемещения) полой гибкой штанги 6 размещен на дневной поверхности на устье скважины и может быть выполнен, например, в виде гидроцилиндра 9 с поршнем 10 и штоком 11, насоса 12 с регулируемым расходом жидкости для работы гидроцилиндра 9 в требуемом режиме и сливного клапана 13. В качестве привода осевого перемещения полой гибкой штанги 6 может быть использована: лебедка; реечная, винтовая передачи, либо комбинация из указанных приводов.The device contains axial movement and rotation of the hollow flexible rod 6. The reciprocating movement (axial movement) of the hollow flexible rod 6 is placed on the day surface at the wellhead and can be made, for example, in the form of a hydraulic cylinder 9 with a piston 10 and a rod 11, a pump 12 with an adjustable fluid flow rate for operating the hydraulic cylinder 9 in the required mode and a drain valve 13. As an axial displacement drive for the hollow flexible rod 6, the following can be used: winch; rack, helical gears, or a combination of these drives.
Привод возвратно-поступательного перемещения полой гибкой штанги 6 связан с полой гибкой штангой 6 посредством механической связи, которая может быть выполнена, например, в виде длинной трубы 14 (либо гибкого тягового органа - грузонесущего кабеля), закрепленного на нижнем ее конце гидравлического двигателя 15, выходной вал которого связан с верхним концом полой гибкой штанги 6 посредством полого жесткого вала 16.The reciprocating drive of the hollow flexible rod 6 is connected with the hollow flexible rod 6 by means of mechanical coupling, which can be performed, for example, in the form of a long pipe 14 (or a flexible traction body - a load-carrying cable), mounted on its lower end of the hydraulic motor 15, the output shaft of which is connected with the upper end of the hollow flexible rod 6 by means of a hollow rigid shaft 16.
Верхний конец длинной трубы 14 жестко связан со штоком 11 гидроцилиндра 9. В качестве длинной трубы 14 может быть взята кольтюбинговая труба; колонна труб.The upper end of the long pipe 14 is rigidly connected to the rod 11 of the hydraulic cylinder 9. As a long pipe 14 can be taken coiled tubing; pipe string.
Гидравлический двигатель 15, установленный на механической связи, предназначен для вращения полой гибкой штанги 6.The hydraulic motor 15, mounted on a mechanical connection, is designed to rotate a hollow flexible rod 6.
Полый жесткий вал 16, входящий в механическую связь, может быть выполнен с выступом 17 на наружной поверхности, например, кольцевым. Полый жесткий вал 16 может быть выполнен без выступа на наружной боковой поверхности. Полый жесткий вал 16 размещен в цилиндрической полости 8 с возможностью герметизации этой полости 8 в процессе поступательного перемещения полой гибкой штанги 6 для разобщения криволинейного направляющего канала 5 с полостью 18 НКТ2.The hollow rigid shaft 16, which is in mechanical communication, can be made with a protrusion 17 on the outer surface, for example, an annular one. The hollow rigid shaft 16 can be made without a protrusion on the outer side surface. The hollow rigid shaft 16 is placed in the cylindrical cavity 8 with the possibility of sealing this cavity 8 during the translational movement of the hollow flexible rod 6 to separate the curved guide channel 5 with the cavity 18 of the tubing 2.
Устройство снабжено механизмом вырезки окна в обсадной колонне 3, который включает узлы осевого перемещения и вращения режущего инструмента 19. Привод вращения режущего инструмента 19 размещен в нижней части корпуса 1 устройства и представляет собой гидравлический двигатель 20, приводящий во вращение гибкий вал 21с режущим инструментом 19 на конце. Режущий инструмент может быть выполнен в виде концевой фрезы, сверла и т.п. Другой конец гибкого вала 21 соединен со шпинделем 22 гидравлического двигателя 20. Для направления гибкого вала 21 и режущего инструмента 19 в корпусе 1 выполнен направляющий канал 23, причем указанный канал 23 и криволинейный направляющий канал 5 для полой гибкой штанги 6 совмещены на выходе из корпуса 1.The device is equipped with a window cutting mechanism in the casing 3, which includes axial displacement and rotation units of the cutting tool 19. The rotation drive of the cutting tool 19 is located in the lower part of the device body 1 and is a hydraulic motor 20, which rotates the flexible shaft 21c with the cutting tool 19 on the end. The cutting tool can be made in the form of an end mill, drill, etc. The other end of the flexible shaft 21 is connected to the spindle 22 of the hydraulic motor 20. To guide the flexible shaft 21 and the cutting tool 19 in the housing 1, a guide channel 23 is made, the specified channel 23 and the curved guide channel 5 for the hollow flexible rod 6 aligned at the outlet of the housing 1 .
Узел осевого перемещения гибкого вала 21 с режущим инструментом 19 механизма вырезки окна в обсадной колонне 3 выполнен в виде, по меньшей мере, одной, расположенной параллельно оси корпуса 1, жесткой тяги 24, жестко связанной нижним концом с механизмом вращения режущего инструмента 19: либо со шпинделем 22 гидравлического двигателя 20, либо с его корпусом. В случае, когда связь осуществляется через шпиндель 22, последний выполняется телескопическим. На верхнем конце тяги 24 выполнено сцепное устройство, например, в виде цанги 25. В качестве сцепного устройства также может быть использован якорь замковой опоры для штанговых насосов. Сцепное устройство 25 установлено с возможностью периодического взаимодействия с выступом 17 на механической связи, такой выступ может быть выполнен на наружной поверхности полого жесткого вала 16, либо трубы 14, либо в качестве выступа может быть использован корпус гидравлического двигателя 15. Благодаря такой возникающей периодически связи, роль привода осевого перемещения режущего инструмента 19 механизма вырезки окна в обсадной колонне 3 играет размещенный на устье скважины привод осевого перемещения полой гибкой штанги 6.The axial movement of the flexible shaft 21 with the cutting tool 19 of the window cutting mechanism in the casing 3 is made in the form of at least one rigid rod 24 located parallel to the axis of the housing 1, rigidly connected to the lower end with the rotation mechanism of the cutting tool 19: either spindle 22 of the hydraulic motor 20, or with its body. In the case where communication is carried out through the spindle 22, the latter is telescopic. At the upper end of the rod 24, a coupling device is made, for example, in the form of a collet 25. An anchor of a locking support for rod pumps can also be used as a coupling device. The coupling device 25 is installed with the possibility of periodic interaction with the protrusion 17 on a mechanical connection, such a protrusion can be performed on the outer surface of the hollow rigid shaft 16, or the pipe 14, or the hydraulic motor housing 15 can be used as the protrusion. the role of the axial movement drive of the cutting tool 19 of the window cutting mechanism in the casing 3 is played by the axial movement drive of the hollow flexible rod 6 located at the wellhead.
Для обеспечения работы гидравлического двигателя 20 в корпусе 1 устройства выполнен канал 26, который гидравлически связывает насосный агрегат 27, полость 18 колонны НКТ 2 с гидравлическим двигателем 20. Для обеспечения работы гидравлического двигателя 15 рабочая жидкость от насосного агрегата 27 подается через длинную трубу 14. Подачу рабочей жидкости либо к гидродвигателю 15, либо к гидродвигателю 20 осуществляет установленный на дневной поверхности насосный агрегат 27, который через задвижки 28, 29 производит подачу рабочей жидкости по автономным линиям: задвижка 28 - полость 18 НКТ 2 - канал 26 - гидродвигатель 20; задвижка 29 - полость длинной трубы 14 - полость жесткой трубы 16 - полость полой гибкой штанги 6 - промывочные отверстия буровой коронки 7 (а в случае, когда механическая связь выполнена в виде грузонесущего кабеля, рабочая жидкость от насосного агрегата 27 поступает на гидравлический двигатель 15 через полость 18 НКТ 2). Для работы механизмов устройства рабочая жидкость по линиям подачи подается поочередно.To ensure the operation of the hydraulic motor 20, a channel 26 is made in the housing 1 of the device, which hydraulically connects the pump unit 27, the cavity 18 of the tubing string 2 to the hydraulic motor 20. To ensure the operation of the hydraulic motor 15, the working fluid from the pump unit 27 is supplied through a long pipe 14. Supply the working fluid either to the hydraulic motor 15 or to the hydraulic motor 20 carries out a pumping unit 27 installed on the day surface, which through the valves 28, 29 delivers the working fluid independently lines: the valve 28 - cavity 18 of tubing 2 - channel 26 - hydraulic motor 20; valve 29 - cavity of the long pipe 14 - cavity of the rigid pipe 16 - cavity of the hollow flexible rod 6 - flushing holes of the drill bit 7 (and in the case when the mechanical connection is made in the form of a load-carrying cable, the working fluid from the pump unit 27 enters the hydraulic motor 15 through cavity 18 tubing 2). To operate the mechanisms of the device, the working fluid along the supply lines is supplied alternately.
Для возврата режущего инструмента 19 в исходное положение после вырезания окна в обсадной колонне 3 предусмотрена пружина 30, установленная на шпинделе 22 гидродвигателя 20. Для обеспечения продольной подачи полой гибкой штанги 6 с помощью лебедки и талевой подвески на цилиндре 9 предусмотрен хвостовик 31 для захвата его элеватором талевой подвески, при этом цилиндр 9 установлен на съемную подставку 32, имеющую продольную прорезь 33.To return the cutting tool 19 to its original position after cutting the window, a spring 30 is provided in the casing 3, mounted on the spindle 22 of the hydraulic motor 20. To provide a longitudinal supply of a hollow flexible rod 6 with a winch and tackle suspension on the cylinder 9, a shank 31 is provided for gripping it with an elevator tackle suspension, while the cylinder 9 is mounted on a removable stand 32 having a longitudinal slot 33.
Устройство для глубокой перфорации обсаженной скважины работает следующим образом.A device for deep perforation of a cased well works as follows.
Корпус 1 устройства вместе с гидродвигателем 20 на НКТ 2 опускают в скважину и ставят на якорь 4 в интервале предполагаемой перфорации продуктивного пласта. Затем на длинной трубе 14 (например, кольтюбинговой трубе) опускают гидродвигатель 15 с закрепленным на нем полым жестким валом 16 и полой гибкой штангой 6 с буровой коронкой 7 на конце. В конце хода трубы 14 выступ 17 на механической связи - на жестком валу 16 - входит в цангу 25 сцепного устройства, при этом буровая коронка 7 находится в криволинейном направляющем канале 5 по его торцу в стенке корпуса 1, либо несколько не доходит до него, а полый жесткий вал 16 герметично входит в цилиндрическую полость 8 направляющего канала 5. После этого трубу 14 соединяют на дневной поверхности с насосным агрегатом 27 и закрепляют жестко на штоке 11 гидроцилиндра 9.The housing 1 of the device together with the hydraulic motor 20 on the tubing 2 is lowered into the well and anchored 4 in the interval of the proposed perforation of the reservoir. Then, on a long pipe 14 (for example, a coiled tubing pipe), a hydraulic motor 15 is lowered with a hollow rigid shaft 16 fixed to it and a hollow flexible rod 6 with a drill bit 7 at the end. At the end of the stroke of the pipe 14, the protrusion 17 on a mechanical connection - on a rigid shaft 16 - enters the collet 25 of the coupling device, while the drill bit 7 is located in a curved guide channel 5 along its end in the wall of the housing 1, or does not reach it somewhat, and the hollow rigid shaft 16 tightly enters the cylindrical cavity 8 of the guide channel 5. After that, the pipe 14 is connected on the day surface with the pump unit 27 and fixed rigidly on the rod 11 of the hydraulic cylinder 9.
Для работы механизма вырезки окна в обсадной колонне 3 насосным агрегатом 27 через задвижку 28 подают рабочую жидкость по линии подачи: полость 18 колонны НКТ 2 - канал 26 - гидродвигатель 20, который шпинделем 22 начинает вращать гибкий вал 21 и режущий инструмент 17. Благодаря тому, что полый жесткий вал 16 герметично размещен в полости 8 направляющего канала 5, исключены утечки рабочей жидкости через направляющий канал 5.To operate the window cutting mechanism in the casing 3, the pump unit 27 delivers the working fluid through the valve 28 through the supply line: cavity 18 of the tubing string 2 - channel 26 - hydraulic motor 20, which starts to rotate flexible shaft 21 and cutting tool 17 with spindle 22. that the hollow rigid shaft 16 is hermetically placed in the cavity 8 of the guide channel 5, leakage of the working fluid through the guide channel 5 is excluded.
Насосом 12 подают жидкость в гидроцилиндр 9 под поршень 10; поршень 10 поднимается вверх вместе со штоком 11 с заданной скоростью. Вместе со штоком 11 поднимаются вверх длинная труба 14, полый жесткий вал 16 с выступом 17, а также находящаяся в зацеплении с ним цанга 25 сцепного устройства и, следовательно, жесткая тяга 24, которая перемещает вверх либо весь гидродвигатель 20, либо подвижную часть его шпинделя 22, приводящего во вращение режущий инструмент 19, сжимая при этом пружину 30. В результате через гибкий вал 21 осуществляется продольная подача режущего инструмента 19 и происходит вырезание окна в стенке обсадной трубы 3.The pump 12 serves the fluid in the hydraulic cylinder 9 under the piston 10; the piston 10 rises up together with the rod 11 at a given speed. Together with the rod 11, the long pipe 14, the hollow rigid shaft 16 with the protrusion 17, and also the coupling collet 25 of the coupling device and, therefore, the rigid rod 24, which moves upward either the entire hydraulic motor 20 or the movable part of its spindle, rise up 22, which rotates the cutting tool 19, while compressing the spring 30. As a result, a longitudinal feed of the cutting tool 19 is carried out through the flexible shaft 21 and a window is cut in the casing wall 3.
Через промежуток времени, необходимый для вырезки окна, обеспечив необходимое перемещение штока 11с трубой 14, вентилем 13 сливают жидкость из-под поршня гидроцилиндра 9, и труба 14 под собственным весом опускается вниз. Под действием пружины 30 режущий инструмент 19 возвращается в направляющем канале 23 в исходное положение - у торца стенки корпуса 1 на выходе канала 23, опуская при этом вниз тягу 24 с цангой 25. При дальнейшем опускании штока 11 вместе с трубой 14 полая гибкая штанга 6 с буровой коронкой 7 на конце продвигается по направляющему каналу 5 и попадает в прорезанное в обсадной колонне 3 окно. Опускание трубы 14 с гидродвигателем 15 и полой штангой 6 могут осуществлять с помощью талевой подвески, при этом элеватором захватывают хвостовик 31, убирают съемную подставку 32, которая, благодаря продольной прорези 33, беспрепятственно выходит из-под цилиндра 9, после чего опускают трубу 14 вместе с цилиндром 9 вниз. Цилиндр 9 в этом случае работает только при вырезке окна в обсадной колонне.After a period of time necessary for cutting the window, providing the necessary movement of the rod 11 with the pipe 14, the valve 13 drains the liquid from under the piston of the hydraulic cylinder 9, and the pipe 14 under its own weight falls down. Under the action of the spring 30, the cutting tool 19 returns to its initial position in the guide channel 23 - at the end of the wall of the housing 1 at the outlet of the channel 23, while lowering the rod 24 with the collet 25. When the rod 11 is further lowered together with the pipe 14, the hollow flexible rod 6 s the drill bit 7 at the end advances along the guide channel 5 and enters the window cut in the casing 3. The lowering of the pipe 14 with the hydraulic motor 15 and the hollow rod 6 can be carried out using the tackle suspension, while the elevator grabs the shank 31, remove the removable stand 32, which, thanks to the longitudinal slot 33, freely leaves the cylinder 9, and then lower the pipe 14 together with cylinder 9 down. Cylinder 9 in this case only works when cutting a window in the casing.
После этого насосным агрегатом 27 через задвижку 29 подают рабочую жидкость по линии: труба 14 - гидродвигатель 15 - полость жесткого вала 16 - полость гибкой штанги 6 - промывочные отверстия буровой коронки 7. Гидродвигатель 15 вращает полую гибкую штангу 6 с буровой коронкой 7, при этом осуществляется осевое перемещение полой штанги 6 с буровой коронкой 7, в результате чего в пласте разбуривается перфорационный канал на любую требуемую глубину. Рабочая жидкость после гидродвигателя 15 попадает во внутренние полости полого жесткого вала 16, гибкой штанги 6 и через промывочные отверстия в буровой коронке 7 производит промывку перфорационного канала.After that, the pump unit 27 through the valve 29 serves the working fluid along the line: pipe 14 - hydraulic motor 15 - cavity of the rigid shaft 16 - cavity of the flexible rod 6 - flushing holes of the drill crown 7. The hydraulic motor 15 rotates the hollow flexible rod 6 with the drill bit 7, while axial movement of the hollow rod 6 with the drill bit 7 is carried out, as a result of which the perforation channel is drilled into the formation to any desired depth. The working fluid after the hydraulic motor 15 enters the internal cavity of the hollow rigid shaft 16, the flexible rod 6 and through the washing holes in the drill bit 7 flushes the perforation channel.
По окончании образования первого перфорационного канала насосом 12 вновь подают жидкость в гидроцилиндр 9 под поршень 10. Поршень 10 поднимается вверх, его шток 11 поднимает вверх трубу 14, а вместе с ней - гидродвигатель 15 и жестко связанные с ним полый вал 16 с гибкой штангой 6 и буровой коронкой 7 в исходное положение. Не расцепляя сцепное устройство (цанга 25 - выступ 17), снимают корпус 1 с якоря 4, устанавливают корпус 1 для перфорации следующего канала в данном интервале, вновь стопорят корпус 1 якорем 4, и описанным выше способом сначала вырезают окно в обсадной колонне 3, а затем формируют следующие перфорационные каналы. После окончания перфорации трубу 14 поднимают на поверхность; при этом выступ 17 на жестком валу 16 выводят из зацепления с цангой 25 приложением большего усилия, чем усилие подачи.At the end of the formation of the first perforation channel, the pump 12 again feeds liquid into the hydraulic cylinder 9 under the piston 10. The piston 10 rises, its rod 11 lifts the pipe 14, and with it the hydraulic motor 15 and the hollow shaft 16 with a flexible rod 6 rigidly connected to it and drill bit 7 to its original position. Without uncoupling the coupling device (collet 25 - protrusion 17), remove the housing 1 from the anchor 4, install the housing 1 to perforate the next channel in this interval, again lock the housing 1 with the anchor 4, and, as described above, first cut out the window in the casing 3, and then form the following perforation channels. After completion of the perforation, the pipe 14 is raised to the surface; wherein the protrusion 17 on the rigid shaft 16 is disengaged from the collet 25 by applying a greater force than the feed force.
Таким образом, заявляемое устройство для глубокой перфорации обсаженных скважин за один спуск его в заданный интервал перфорации разбуривает в пласте требуемое количество перфорационных каналов. Поскольку операции вырезки окна и разбуривание канала в породе разнесены во времени и выполняются последовательно разными режущими инструментами, то данные инструменты сохраняют свои функциональные свойства в процессе работы за один спуск устройства в требуемый интервал, поэтому разбуривание перфорационного канала после вырезки окна в обсадной колонне может идти уже в породе любой твердости, на большую глубину, при этом буровая коронка обеспечивает формирование канала большого диаметра с четкими неразмытыми стенками.Thus, the inventive device for deep perforation of cased wells for one descent into a predetermined perforation interval drills the required number of perforation channels in the formation. Since window cutting and drilling a channel in the rock are separated in time and are performed sequentially by different cutting tools, these tools retain their functional properties during operation for one descent of the device to the required interval, so drilling a perforation channel after cutting a window in the casing can go already in the rock of any hardness, to a great depth, while the drill bit ensures the formation of a channel of large diameter with clear, indelible walls.
Использование предлагаемого устройства позволяет значительно повысить эксплуатационную надежность устройства за счет упрощения управления технологическими операциями при проведении перфорационных работ в обсаженной скважине, что повышает качество проведения таких работ, снижает трудоемкость работ.Using the proposed device can significantly increase the operational reliability of the device by simplifying the management of technological operations during punching operations in a cased well, which improves the quality of such work and reduces the complexity of the work.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003112292/03A RU2236564C1 (en) | 2003-04-25 | 2003-04-25 | Device for deep perforation of cased well |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003112292/03A RU2236564C1 (en) | 2003-04-25 | 2003-04-25 | Device for deep perforation of cased well |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2236564C1 true RU2236564C1 (en) | 2004-09-20 |
Family
ID=33433824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003112292/03A RU2236564C1 (en) | 2003-04-25 | 2003-04-25 | Device for deep perforation of cased well |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2236564C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2662839C1 (en) * | 2017-07-21 | 2018-07-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Drilling puncher with turning mechanism of the working part |
-
2003
- 2003-04-25 RU RU2003112292/03A patent/RU2236564C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2662839C1 (en) * | 2017-07-21 | 2018-07-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Drilling puncher with turning mechanism of the working part |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2238782C (en) | Method and apparatus for radially drilling through well casing and formation | |
| GB2555299B (en) | Downhole mechanical percussive hammer drill assembly | |
| RU2378479C2 (en) | Method and device for implementation of processes in underground borehole by means of usage of flexible well casing | |
| EP1559864B1 (en) | Downhole drilling of a lateral hole | |
| US8839864B2 (en) | Casing cutter | |
| EP2569504B1 (en) | System and method for conducting drilling and coring operations | |
| CN201106404Y (en) | Reaming machine special for casing tube welldrilling | |
| Ragab | Improving well productivity in an Egyptian oil field using radial drilling technique | |
| US5957198A (en) | Telescoping joint for use in conduit connected wellhead and zone isolating tool | |
| CN102296950A (en) | Hydraulic shearing type sampling drilling tool | |
| US20050023039A1 (en) | Method for sinking a borehole in the ground and wet boring tool | |
| RU2436937C1 (en) | Perforator for making channels in cased well | |
| RU2236564C1 (en) | Device for deep perforation of cased well | |
| RU138113U1 (en) | CHISEL WITH ADVANCED BLADES | |
| RU2286442C1 (en) | Method for deep casing pipe perforation and perforation device for above method realization | |
| RU2457318C2 (en) | Method for secondary drilling of productive formation with creation of system from extended drain channels and device for its implementation | |
| RU2190089C1 (en) | Process of deep perforation of cased wells | |
| RU98045U1 (en) | DEVICE FOR SECONDARY OPENING OF THE PRODUCTIVE LAYER BY DRILLING | |
| EA019699B1 (en) | Method for secondary drilling of productive formation with creation of system of extended drain channels and device for its implementation | |
| RU2230183C1 (en) | Device for perforation of cased well (variants) | |
| CN217897797U (en) | Four-level branch well tool system | |
| RU218405U1 (en) | Device for secondary opening of a productive formation by drilling | |
| Carpenter | Reservoir Stimulation Technique Combines Radial Drilling Technology With Acid Jetting | |
| RU2750791C1 (en) | Apparatus for drilling out compressed plug in borehole | |
| DK181330B1 (en) | Mechanical perforation tool system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070426 |