RU2327859C1 - Double-ended hydromechanical slot perforator - Google Patents

Double-ended hydromechanical slot perforator Download PDF

Info

Publication number
RU2327859C1
RU2327859C1 RU2006146356/03A RU2006146356A RU2327859C1 RU 2327859 C1 RU2327859 C1 RU 2327859C1 RU 2006146356/03 A RU2006146356/03 A RU 2006146356/03A RU 2006146356 A RU2006146356 A RU 2006146356A RU 2327859 C1 RU2327859 C1 RU 2327859C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
axis
disks
cutting
balance arm
disk
Prior art date
Application number
RU2006146356/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Александрович Гостев (RU)
Игорь Александрович Гостев
Original Assignee
Игорь Александрович Гостев
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 Игорь Александрович Гостев filed Critical Игорь Александрович Гостев
Priority to RU2006146356/03A priority Critical patent/RU2327859C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2327859C1 publication Critical patent/RU2327859C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention relates to the drilling and production activity of the oil, gas and injection wells. The device contains a body where the puller piston and the telescopic cutting instrument made as upper and lower cutting disks which enable cutting two diametrical slots in column, are installed. Each disk is installed on its axis. The telescopic mechanism is made as the balance arm assembled on the central axis. The balance arm is made so as to enable rotating at relocation of puller piston. In the balance arm, at the different distance from the central axis, the axes of the cutting disks are installed. The length of the balance arm to the upper disk axis is less than that to the lower disk axis. The device enables the firm development of the flow string simultaneously with two disks, and increased durability of the cutting disks.
EFFECT: development of the flow string simultaneously with two disks, and increased durability of the cutting disks are provided.
4 dwg

Description

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации нефтяных, газовых и нагнетательных скважин, а именно к устройству для вторичного вскрытия пластов путем создания продольных перфорационных щелей в обсадных (эксплуатационных) колоннах и формирования фильтрационных каналов в призабойной зоне пласта.The invention relates to the field of drilling and operation of oil, gas and injection wells, and in particular to a device for the secondary opening of formations by creating longitudinal perforations in the casing (production) columns and the formation of filtration channels in the bottomhole formation zone.

Из уровня техники известны устройства для щелевой перфорации обсадных колонн, основанные на использовании выдвижного накатного режущего инструмента. Такое устройство раскрыто, например, в RU 2151858 С1, 27.06.2000, RU 2180038 C1, 27.02.2002, в US 4119151 A1, 10.10.1978. Описываемые устройства отличаются в основном конструкцией механизма крепления и выдвижения режущего инструмента.The prior art devices for slotted perforation of casing strings based on the use of a retractable rolling cutting tool. Such a device is disclosed, for example, in RU 2151858 C1, 06/27/2000, RU 2180038 C1, 02/27/2002, in US 4119151 A1, 10/10/1978. The described devices differ mainly in the design of the mechanism of attachment and extension of the cutting tool.

Основным недостатком приведенных устройств является быстрый износ рабочих деталей, в том числе элементов, на которых крепится накатный ролик, а также сложность замены режущего инструмента, при которой требуется полная разборка устройства.The main disadvantage of these devices is the rapid wear of working parts, including the elements on which the rolling roller is mounted, as well as the difficulty of replacing the cutting tool, which requires complete disassembly of the device.

Известен гидромеханический скважинный перфоратор по патенту RU 2182221 C1, МПК 7 Е21В 43/114, 10.05.2002. Перфоратор содержит корпус, режущий инструмент в виде накатного диска, гидромониторную насадку, полый шток-фильтр, расположенный в двух гидроцилиндрах, поршень-толкатель с гидроканалами, связанный с осью накатного диска, расположенной в направляющих пазах боковых пластин, которые охватывают клиновой паз, содержащий съемные пластины. Его составные детали просты в изготовлении и легко заменяемы.Known hydromechanical downhole drill according to patent RU 2182221 C1, IPC 7 ЕВВ 43/114, 05/10/2002. The drill includes a housing, a cutting tool in the form of a rolling disk, a hydraulic nozzle, a hollow rod filter located in two hydraulic cylinders, a piston-pusher with hydraulic channels associated with the axis of the rolling disk located in the guide grooves of the side plates, which cover the wedge groove containing removable plates. Its components are easy to manufacture and easy to replace.

Однако при одностороннем воздействии режущего инструмента на эксплуатационную колонну возникает усилие прижима устройства к ней, требующее дополнительных усилий на преодоление силы трения при перемещении устройства вверх-вниз и приводящее к его быстрому износу. Кроме того, конструкция устройства довольно сложна, что снижает его надежность и технологичность при эксплуатации.However, when the cutting tool acts on the production casing unilaterally, a pressure is applied to the device against it, requiring additional efforts to overcome the frictional force when moving the device up and down and leading to its rapid wear. In addition, the design of the device is quite complex, which reduces its reliability and manufacturability during operation.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого устройства можно считать гидромеханический щелевой перфоратор, раскрытый в RU 2249678 С1, 10.04.2005, содержащий выдвижной режущий инструмент в виде установленных на оси двух режущих дисков с механизмом их выдвижения, с возможностью выполнения дисками двух диаметрально расположенных щелей в колонне, при этом механизм выдвижения режущих дисков выполнен в виде смонтированного на центральной оси коромысла, в плечах которого в отверстиях установлены оси дисков с возможностью поворота при перемещении поршня-толкателя.The closest analogue (prototype) of the proposed device can be considered a hydromechanical slotted drill, disclosed in RU 2249678 C1, 04/10/2005, containing a retractable cutting tool in the form of two cutting disks mounted on the axis with a mechanism for their extension, with the possibility of making two diametrically located slots in the disks the column, while the mechanism of the extension of the cutting discs is made in the form of a beam mounted on the central axis, in the shoulders of which the axes of the discs are mounted in the holes with the possibility of rotation when changing enii piston-pusher.

Работа перфоратора основана на принципе пластической деформации металла от нагрузки в каждой точке. В качестве вскрывающего элемента, в используемых устройствах, применяют накатные диски, закрепленные на коромысле и имеющие два положения - рабочее и транспортное.The work of the hammer is based on the principle of plastic deformation of the metal from the load at each point. As an opening element, in the devices used, rolling disks are used, mounted on the beam and having two positions - working and transport.

Однако при выходе дисков в рабочее положение один диск располагается выше другого, что вызывает перекос перфоратора относительно оси скважины и изменение плеча нагрузки на коромысло. Вскрытие колонны происходит неравномерно, что увеличивает нагрузку на верхний накатный диск и ось и может привести к их преждевременному износу. Кроме того, за счет того что верхний накатный диск быстрее вскрывает стенку колонны и выходит за нее, существенно снижается радиальное усилие на нижний диск, что приводит к недовскрытию им эксплуатационной колонны и снижению качества выполняемой работы.However, when the disks reach the working position, one disk is located above the other, which causes the perforator to skew relative to the axis of the well and change the load arm on the beam. Opening of the column occurs unevenly, which increases the load on the upper rolling disk and the axis and can lead to premature wear. In addition, due to the fact that the upper rolling disk quickly opens the column wall and extends beyond it, the radial force on the lower disk is significantly reduced, which leads to under-opening of the production casing and lowering the quality of the work performed.

Задачей изобретения является повышение надежности и технологичности перфоратора, обеспечение повышения эффективности и производительности процесса.The objective of the invention is to increase the reliability and manufacturability of the punch, providing increased efficiency and productivity of the process.

Технический результат, который обеспечивает решение указанной задачи, заключается в возможности гарантированного вскрытия эксплуатационной колонны одновременно двумя дисками. Усовершенствованная конструкция коромысла распределяет создаваемое усилие равномерно на каждый диск и ось, что увеличивает их износостойкость и время работы перфоратора без замены режущего узла.The technical result that provides a solution to this problem lies in the possibility of guaranteed opening of the production casing simultaneously with two disks. The improved design of the rocker distributes the generated force evenly on each disc and axis, which increases their wear resistance and runtime without changing the cutting unit.

Данный технический результат достигается за счет того, что в перфораторе гидромеханическом щелевом, содержащем корпус, размещенный в нем поршень-толкатель и выдвижной режущий инструмент в виде верхнего и нижнего режущих дисков для выполнения двух диаметрально расположенных щелей в колонне, каждый из которых установлен на своей оси, а также механизм их выдвижения в виде коромысла, смонтированного на центральной оси, в плечах которого установлены оси режущих дисков, и выполненного с возможностью поворота при перемещении поршня-толкателя, согласно предлагаемому изобретению диски установлены на разном расстоянии своих осей от центральной оси коромысла, при этом длина плеча коромысла до оси верхнего диска меньше, чем длина плеча коромысла до оси нижнего диска.This technical result is achieved due to the fact that in the perforator hydromechanical slotted, containing a housing, a plunger-piston placed therein and a retractable cutting tool in the form of upper and lower cutting disks for making two diametrically located slots in the column, each of which is mounted on its axis , as well as the mechanism of their extension in the form of a beam mounted on a central axis, in the shoulders of which the axes of the cutting discs are installed, and made with the possibility of rotation when moving the piston-pusher , according to the invention, the disks are mounted at different distances of their axes from the central axis of the rocker arm, while the length of the arm of the rocker arm to the axis of the upper disc is less than the length of the arm of the rocker arm to the axis of the lower disc.

На фиг.1 показано расположение верхнего 1 и нижнего 2 накатных дисков при выходе в рабочее положение в соответствии с прототипом. При равных плечах коромысла происходит небольшой перекос перфоратора относительно оси скважины и изменение плеча нагрузки на коромысло. В данном положении между перфоратором и внутренним диаметром колонны образуется односторонний зазор t, который определяется по формуле: t=Dвн.к-Dп., где Dвн.к - внутренний диаметр колонны, Dп - наружный диаметр перфоратора.Figure 1 shows the location of the upper 1 and lower 2 knob disks at the exit to the working position in accordance with the prototype. With equal arms of the rocker arm, there is a slight skew of the punch relative to the axis of the well and a change in the shoulder load on the rocker arm. In this position, a unilateral gap t is formed between the punch and the inner diameter of the column, which is determined by the formula: t = Din.k-Dp., Where Dvn.k is the inner diameter of the column, Dp is the outer diameter of the perforator.

Например, при наружном диаметре обсадной колонны Dн.к=146 мм, диаметре перфоратора Dп=115 мм, толщине стенки колонны δ=10 мм и рабочем ходе диска - 28 мм, выход дисков h за стенку колонны составит:For example, with the outer diameter of the casing string Dн.к = 146 mm, the diameter of the perforator Dп = 115 mm, the wall thickness of the column δ = 10 mm and the working stroke of the disk is 28 mm, the output of the disks h behind the column wall will be:

Для верхнего диска: h=(28-δ)=28-10=18 мм.For the upper disk: h = (28-δ) = 28-10 = 18 mm.

Для нижнего диска: h1=(28-δ-t)=28-10-11=7 мм,For the lower disk: h 1 = (28-δ-t) = 28-10-11 = 7 mm,

где t=Dвн.к-Dп.=(146-2×δ)-115=126-115=11 мм.where t = D int.-Dp. = (146-2 × δ) -115 = 126-115 = 11 mm.

Разная длина плеч коромысла (разный радиус поворота верхнего и нижнего дисков) позволяет уменьшить приведенную разницу выхода дисков за стенку обсадной колонны.Different lengths of the arms of the rocker arm (different turning radius of the upper and lower disks) can reduce the reduced difference in the exit of the disks beyond the casing wall.

На фиг.2 показано расположение верхнего 1 и нижнего 2 накатных дисков при выходе в рабочее положение в соответствии с предлагаемой конструкцией перфоратора. При данных условиях работы перфоратора рабочий ход верхнего диска составляет 28 мм, а нижнего диска - 33,3 мм. Выход дисков за пределы колонны составляет для верхнего диска h=18 мм, а для нижнего - h1=13 мм.Figure 2 shows the location of the upper 1 and lower 2 knurled disks when entering the working position in accordance with the proposed design of the perforator. Under these operating conditions, the working stroke of the upper disk is 28 mm, and the lower disk is 33.3 mm. The output of the disks outside the column is h = 18 mm for the upper disk, and h 1 = 13 mm for the lower one .

Приведенные расчеты показывают, что в случае использования перфоратора с разной длиной плеч коромысла значительно уменьшается его перекос относительно оси скважины.The above calculations show that in the case of using a perforator with different lengths of the arms of the rocker arm, its skew relative to the axis of the well is significantly reduced.

На фиг.3 и фиг.4 схематично представлено устройство в сборе в исходном положении и рабочем положении (пунктиром): соответственно, прототип и предлагаемая конструкция.Figure 3 and figure 4 schematically shows the complete assembly in the initial position and operating position (dotted line): respectively, the prototype and the proposed design.

Перфоратор содержит корпус 3, в котором размещена муфта (не показана) для присоединения насосно-компрессорных труб (НКТ), гидроцилиндры с поршнем-толкателем, имеющем гидравлические каналы с гидромониторными насадками (не показаны). С нижним гидроцилиндром соединен корпус режущего узла, на центральной оси 4 которого расположено коромысло 5, выполненное, например, в виде двух фигурных пластин, между которыми на осях 6 расположены верхний 1 и нижний 2 режущие диски.The perforator includes a housing 3, in which a sleeve (not shown) for connecting tubing (tubing), hydraulic cylinders with a piston-pusher having hydraulic channels with hydraulic nozzles (not shown) are placed. The housing of the cutting unit is connected to the lower hydraulic cylinder, on the central axis 4 of which is located the beam 5, made, for example, in the form of two curly plates, between which the upper 1 and lower 2 cutting discs are located on the axles 6.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

На колонне НКТ перфоратор опускается в скважину к месту разрезки. Установив устройство в скважине, проводят прямую промывку полости труб и полости устройства от окалины и механических примесей, которые попадают в полость труб во время геофизических работ по привязке устройства к интервалу резки. Затем в полость труб опускают шарик диаметром 19 мм, который, проходя через элементы перфоратора перекрывает центральный канал поршня-толкателя, после чего в НКТ создается рабочее давление.On the tubing string, the perforator is lowered into the well to the cutting site. Having installed the device in the well, a direct washing of the pipe cavity and the device cavity is carried out from scale and mechanical impurities that enter the pipe cavity during geophysical work on binding the device to the cutting interval. Then, a ball with a diameter of 19 mm is lowered into the pipe cavity, which, passing through the elements of the perforator, blocks the central channel of the piston-pusher, after which working pressure is created in the tubing.

При создании рабочего давления в полости труб жидкость воздействует на поршень-толкатель. Передвигаясь поступательно вдоль оси устройства, он поворачивает коромысло 5, между пластинами которого на осях 6 расположены режущие диски 1 и 2, и выталкивает их до упора с эксплуатационной колонной 7.When creating a working pressure in the pipe cavity, the fluid acts on the plunger piston. Moving progressively along the axis of the device, he turns the rocker 5, between the plates of which on the axes 6 there are cutting discs 1 and 2, and pushes them all the way with the production casing 7.

Создавая ступенчатое давление в полости НКТ от 10 до 80 атмосфер, увеличивают силу вдавливания режущих дисков 1 и 2 в противоположные стороны эксплутационной колонны 7.Creating step pressure in the tubing cavity from 10 to 80 atmospheres, increase the force of indentation of the cutting discs 1 and 2 in opposite directions of the production string 7.

Накат щели двумя режущими дисками производится попеременным перемещением устройства, находящегося под давлением, вверх и вниз на длину щели. После образования щелей в эксплуатационной колонне 7 давление в полости труб поднимают, и реализуется гидромониторный эффект струи. Две струи жидкости, выходящие через гидромониторные насадки, с большой скоростью разрушают своим напором цементный камень и породу за эксплуатационной колонной, намывают каверну по всей длине щелей. После намыва каверны давление в трубах сбрасывается до атмосферного. Поршень-толкатель втягивается в нижний гидроцилиндр и возвращает в исходное положение весь режущий узел в сборе. После этого в полость НКТ опускается шар большого диаметра - 40 мм, который садится в гнездо срезного циркуляционного клапана. Подняв давление в трубах, открывают промывочное устройство в корпусе. После чего производят освоение, или глушение эксплуатационной скважины, или подъем устройства из нее.The slit is rolled by two cutting discs by alternately moving the device under pressure up and down the length of the slit. After the formation of cracks in the production casing 7, the pressure in the pipe cavity is raised, and the jet monitor effect is realized. Two jets of liquid exiting through the hydraulic nozzles, with high speed, destroy the cement stone and the rock behind the production string, wash the cavity along the entire length of the cracks. After washing the cavity, the pressure in the pipes is reset to atmospheric. The plunger piston is retracted into the lower hydraulic cylinder and restores the entire cutting unit assembly to its original position. After that, a large-diameter ball — 40 mm — drops into the tubing cavity, which sits in the socket of the shear circulation valve. Raising the pressure in the pipes, open the flushing device in the housing. After that, development, or killing of the production well, or lifting of the device from it are carried out.

Технико-экономические преимущества предложенного перфоратора заключаются в следующем.The technical and economic advantages of the proposed perforator are as follows.

1. Использование коромысла с разной длиной плеч позволяет гарантированно вскрывать эксплуатационную колонну одновременно двумя роликами;1. The use of a rocker with different lengths of shoulders allows you to guaranteedly open the production casing simultaneously with two rollers;

2. Данная конструкция коромысла распределяет создаваемое усилие равномерно на каждый ролик и ось, что увеличивает их износостойкость и время работы перфоратора без замены режущего узла.2. This design of the rocker distributes the generated force evenly on each roller and axis, which increases their wear resistance and the operating time of the punch without replacing the cutting unit.

Claims (1)

Перфоратор гидромеханический щелевой, содержащий корпус, размещенный в нем поршень-толкатель и выдвижной режущий инструмент в виде верхнего и нижнего режущих дисков для выполнения двух диаметрально расположенных щелей в колонне, каждый из которых установлен на своей оси, а также механизм их выдвижения в виде смонтированного на центральной оси коромысла, в плечах которого установлены оси режущих дисков, и выполненного с возможностью поворота при перемещении поршня-толкателя, отличающийся тем, что диски установлены на разном расстоянии своих осей от центральной оси коромысла, при этом длина плеча коромысла до оси верхнего диска меньше, чем длина плеча коромысла до оси нижнего диска.A slotted hydromechanical puncher, comprising a housing, a pusher-piston placed therein, and a retractable cutting tool in the form of an upper and lower cutting discs for making two diametrically arranged slots in the column, each of which is mounted on its own axis, as well as a mechanism for their extension in the form of mounted on the Central axis of the rocker arm, in the shoulders of which the axes of the cutting discs are installed, and made with the possibility of rotation when moving the piston-pusher, characterized in that the discs are installed at different distances its axes from the central axis of the rocker arm, while the length of the arm of the rocker arm to the axis of the upper disc is less than the length of the arm of the rocker arm to the axis of the lower disc.
RU2006146356/03A 2006-12-26 2006-12-26 Double-ended hydromechanical slot perforator RU2327859C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006146356/03A RU2327859C1 (en) 2006-12-26 2006-12-26 Double-ended hydromechanical slot perforator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006146356/03A RU2327859C1 (en) 2006-12-26 2006-12-26 Double-ended hydromechanical slot perforator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2327859C1 true RU2327859C1 (en) 2008-06-27

Family

ID=39680126

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006146356/03A RU2327859C1 (en) 2006-12-26 2006-12-26 Double-ended hydromechanical slot perforator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2327859C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2459932C1 (en) * 2011-02-08 2012-08-27 Пассербай Инк Cutting unit of hydromechanic slot-type perforator
RU2459933C1 (en) * 2011-02-14 2012-08-27 Пассербай Инк Hydromechanical slot-type perforator (versions)
RU2459931C1 (en) * 2011-02-10 2012-08-27 Пассербай Инк Cutting unit of slot-type perforator (versions)
RU2490434C2 (en) * 2011-11-28 2013-08-20 Пассербай Инк Hydromechanical slot-type puncher (versions)
EA027000B1 (en) * 2013-05-21 2017-06-30 Игорь Александрович Гостев Formation perforating device and method therefor

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2459932C1 (en) * 2011-02-08 2012-08-27 Пассербай Инк Cutting unit of hydromechanic slot-type perforator
RU2459931C1 (en) * 2011-02-10 2012-08-27 Пассербай Инк Cutting unit of slot-type perforator (versions)
RU2459933C1 (en) * 2011-02-14 2012-08-27 Пассербай Инк Hydromechanical slot-type perforator (versions)
RU2490434C2 (en) * 2011-11-28 2013-08-20 Пассербай Инк Hydromechanical slot-type puncher (versions)
EA027000B1 (en) * 2013-05-21 2017-06-30 Игорь Александрович Гостев Formation perforating device and method therefor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2327859C1 (en) Double-ended hydromechanical slot perforator
RU86654U1 (en) HYDROMECHANICAL PERFORATOR MULTOGASEL CUTTING ACTION
RU2369728C2 (en) Sector method of fissure hydro-mechanical perforation of well
RU2182221C1 (en) Hydromechanical well perforator
RU68586U1 (en) HYDROMECHANICAL PUNCH PERFORATOR
RU2321728C1 (en) System for cased well wall perforation
RU2302515C2 (en) Mechanical-hydraulic slit-type perforator
RU2249678C2 (en) Hydromechanical slit perforator
RU2403380C1 (en) Device for development of perforation channels of deep penetration in oil and gas wells
RU62655U1 (en) BILATERAL HYDROMECHANICAL PUNCH PUNCH
RU2270330C1 (en) Hydromechanical slotted perforator
RU51098U1 (en) PERFORATOR FOR SECONDARY OPENING OF PRODUCTIVE LAYERS WITH FORMATION OF LONG FILTERING CHANNELS
RU60132U1 (en) DEVICE FOR PUNCHING WELLS
RU2487990C1 (en) Device for making perforation tunnels in well
RU41336U1 (en) HYDROMECHANICAL PUNCH PERFORATOR
RU2550629C1 (en) Hydromechanical slot-type perforator
RU2393341C2 (en) Hydromechanical slit perforator
RU2244806C1 (en) Method for hydromechanical slit perforation of cased wells and device for realization of said method
RU78519U1 (en) HYDROMECHANICAL PUNCH PERFORATOR
RU2247226C1 (en) Hydromechanical slit perforator (variants)
RU141755U1 (en) HYDROMECHANICAL PUNCH PERFORATOR
RU2546687C1 (en) Two-disc slotted hydro mechanical perforator
RU49551U1 (en) HYDROMECHANICAL SLOT PUNCH PERFORATOR
RU67631U1 (en) HYDRO-MECHANICAL HOLE PUNCH PERFORATOR
EA009905B1 (en) Hydromechanical slotted perforator

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20090430

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091227

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20120827

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20131227

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20150410

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161227

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20171219

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181227

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20191111