RU2393341C2 - Hydromechanical slit perforator - Google Patents

Hydromechanical slit perforator Download PDF

Info

Publication number
RU2393341C2
RU2393341C2 RU2008132000/03A RU2008132000A RU2393341C2 RU 2393341 C2 RU2393341 C2 RU 2393341C2 RU 2008132000/03 A RU2008132000/03 A RU 2008132000/03A RU 2008132000 A RU2008132000 A RU 2008132000A RU 2393341 C2 RU2393341 C2 RU 2393341C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
housing
perforator
axis
angle
casing
Prior art date
Application number
RU2008132000/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008132000A (en
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 RU2008132000/03A priority Critical patent/RU2393341C2/en
Publication of RU2008132000A publication Critical patent/RU2008132000A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2393341C2 publication Critical patent/RU2393341C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: hydromechanical well perforator includes housing, power assisted mechanisms, cutting tool in the form of rolling disc, which is installed with possibility of being extended from the housing at the action thereon of power assisted mechanism, and the above mechanisms are installed in the housing, and a jet nozzle. Housing is fixed on the flow string by means of movable joint in order to provide rotary movement. Rolling disc is installed at an angle to the perforator axis so that the torque moment transmitted to the housing can be created on it during the movement of the housing in production column, and cut slot in production column along helical line.
EFFECT: improving manufacturability, increasing the efficiency of the perforation process and quality of the formation drilling process.
3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации нефтяных, газовых и нагнетательных скважин, а именно, к устройству для вторичного вскрытия пластов путем создания в эксплуатационных колоннах продольных перфорационных щелей 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 secondary opening of formations by creating longitudinal perforation slots in production casing and forming filter channels in the bottomhole formation zone.

Из уровня техники известны устройства для щелевой перфорации обсадных колонн, основанные на использовании режущего инструмента в виде выдвижного накатного ролика. Такое устройство раскрыто, например, в RU 2182221 С1, 10.05.2002; RU 2151858 C1, 27.06.2000; RU 2087683 C1, 20.08.1997; RU 2030563 C1, 10.03.1995; RU 2007549 C1, 15.02.1994; US 4119151 A, 10.10.1978; US 4220201 A, 02.09.1980. 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 cutting tool in the form of a retractable rolling roller. Such a device is disclosed, for example, in RU 2182221 C1, 05/10/2002; RU 2151858 C1, 06/27/2000; RU 2087683 C1, 08.20.1997; RU 2030563 C1, 03/10/1995; RU 2007549 C1, 02.15.1994; US 4119151 A, 10/10/1978; US 4220201 A, 09/02/1980. The described devices differ mainly in the design of the mechanism of attachment and extension of the cutting tool.

Одним из недостатков приведенных устройств является быстрый износ рабочих деталей, в том числе режущего узла, сложность их замены и ремонта, т.к. для этого требуется полная разборка устройства. Другим недостатком является неэффективная обработка призабойной зоны.One of the disadvantages of the above devices is the rapid wear of working parts, including the cutting unit, the difficulty of replacing and repairing them, as This requires complete disassembly of the device. Another disadvantage is the inefficient treatment of the bottom-hole zone.

Геолого-технические условия вторичного вскрытия продуктивных пластов в обсаженных скважинах диктуют, как минимум, три критерия его эффективности:The geological and technical conditions for the secondary opening of reservoirs in cased wells dictate at least three criteria for its effectiveness:

1. Суммарная поверхность вскрытия обсадной колонны (в виде отверстий или щелей) должна быть максимальной. Однако колонна должна сохранить способность противостоять горизонтальной составляющей горного давления, которая весьма значительна.1. The total opening surface of the casing (in the form of holes or cracks) should be maximum. However, the column must retain the ability to withstand the horizontal component of rock pressure, which is very significant.

2. Продуктивная часть пласта должна быть вскрыта полностью, остатки цементного кольца недопустимы. В то же время за пределами интервала вскрытия должна быть обеспечена сохранность как обсадной колонны, так и цементного кольца.2. The productive part of the reservoir must be fully opened, the remains of the cement ring are unacceptable. At the same time, outside the opening interval, the safety of both the casing and the cement ring must be ensured.

3. В пределах продуктивного пласта должно быть сформировано несколько глубоких перфорационных каналов. Вопрос количества и глубины каналов очевиден: чем больше, тем лучше. Это условие диктуется требованием надежного сообщения пласта со скважиной даже при низком качестве первичного вскрытия (высокие репрессии, неблагоприятные параметры бурового раствора и т.д.) и отрицательных последствиях тампонажных работ.3. Within the reservoir, several deep perforation channels should be formed. The question of the number and depth of channels is obvious: the more the better. This condition is dictated by the requirement of reliable communication between the formation and the well even with a low quality of initial drilling (high repression, unfavorable drilling fluid parameters, etc.) and the negative consequences of grouting.

Практически все известные гидромеханические перфораторы, используемые для вскрытия обсадных колонн, формируют одну или две щели, расположенные в одной плоскости, что не позволяет долгое время противостоять горному давлению, составляющему десятки МПа. Как следствие - геологический эффект от применения технологии кратковременен, а нарушенная крепь скважины остается, в результате чего возникает большая вероятность смятия эксплуатационной колонны. Кроме этого, такое расположение щелей не позволяет наиболее полно охватить всю продуктивную часть нефтяного пласта.Almost all known hydromechanical perforators used to open the casing form one or two slots located in the same plane, which does not allow a long time to withstand the rock pressure of tens of MPa. As a result, the geological effect from the application of the technology is short-lived, and the broken support of the well remains, resulting in a high probability of crushing of the production string. In addition, this arrangement of cracks does not allow the most complete coverage of the entire productive part of the oil reservoir.

Наиболее близким аналогом предлагаемого перфоратора можно считать гидромеханический перфоратор по патенту RU 2182221 С1, 10.05.2002, содержащий расположенные в корпусе силовой механизм, включающий поршень-толкатель, воздействующий на режущий инструмент - накатный диск, и гидромонитор. При перемещении перфоратора вдоль эксплуатационной колонны при воздействии давления на поршень-толкатель последний выдвигает накатный диск, прорезающий эксплуатационную колонну по вертикальной линии.The closest analogue of the proposed perforator can be considered a hydromechanical perforator according to the patent RU 2182221 C1, 05/10/2002, containing a power mechanism located in the housing, including a pusher-piston that acts on the cutting tool - a thumb wheel, and a hydraulic monitor. When moving the puncher along the production string when pressure is applied to the plunger piston, the latter pushes a rolling disk cutting the production string in a vertical line.

Данному перфоратору также присущи указанные выше недостатки.This punch also has the above disadvantages.

Техническим результатом предлагаемого решения является улучшение технологичности, повышение производительности процесса перфорации и качества вскрытия пласта. При этом обеспечивается сохранение остаточных прочностных характеристик эксплуатационной колонны и ее способности противостоять воздействию горного давления за счет винтового расположения щели.The technical result of the proposed solution is to improve manufacturability, increase the productivity of the perforation process and the quality of the formation. This ensures the preservation of the residual strength characteristics of the production string and its ability to withstand the effects of rock pressure due to the screw arrangement of the gap.

Указанный технический результат получен за счет того, что в гидромеханическом скважинном перфораторе, включающем корпус, расположенные в нем силовой механизм, режущий инструмент в виде накатного диска, установленный с возможностью выдвигания из корпуса при воздействии на него силового механизма, и гидромониторную насадку, согласно изобретению корпус закреплен на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) с помощью подвижного соединения с возможностью обеспечения вращательного движения корпуса, при этом накатной диск установлен под углом к оси перфоратора для обеспечения создания на нем при движении корпуса по эксплуатационной колонне крутящего момента, передаваемого на корпус, и прорезания щели в эксплуатационной колонне по винтовой линии.The specified technical result was obtained due to the fact that in a hydromechanical borehole perforator including a housing, a power mechanism located therein, a cutting tool in the form of a knurled disk mounted with the possibility of sliding out of the housing when the power mechanism is exposed to it, and a hydraulic nozzle, according to the invention, the housing mounted on a tubing string (tubing) using a movable connection with the possibility of providing rotational movement of the housing, while the rolling disk is installed at an angle ohm to the axis of the punch to ensure that on it when the case moves along the production casing, torque is transmitted to the casing and the slot is cut through the helix in the production casing.

Подвижное соединение корпуса перфоратора с колонной НКТ выполнено в виде подвижной соединительной муфты.The movable connection of the punch body to the tubing string is made in the form of a movable coupler.

Угол φ наклона накатного диска к оси перфоратора выбран из условия получения заданного шага Т винтовой щели, определяемого по формулеThe angle φ of the inclination of the rolling disc to the axis of the punch is selected from the condition for obtaining a given pitch T of the screw gap, determined by the formula

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где D - наружный диаметр колонны, мм;where D is the outer diameter of the column, mm;

Конструкция гидромеханического щелевого перфоратора с расположением накатного диска под углом φ° к оси перфоратора и использованием подвижного соединения обеспечивает при перемещении перфоратора вдоль оси колонны и выдвижении диска возникновение на диске крутящего момента, который передается на корпус, и перфоратор получает вращательное движение. При этом диск перемещается по винтовой линии и формирует винтовую щель в эксплуатационной колонне.The design of a hydromechanical slotted puncher with the location of the rotary disk at an angle of φ ° to the axis of the punch and using a movable joint ensures that when the puncher moves along the column axis and the disk extends, a torque appears on the disk, which is transmitted to the housing, and the puncher receives rotational movement. In this case, the disk moves along the helix and forms a helical gap in the production casing.

На фиг.1 представлен вид перфоратора со стороны накатного диска, на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1, более подробно показывающий конструкцию узлов перфоратора.Figure 1 presents a view of the perforator from the side of the rolling disk, figure 2 is a section along aa in figure 1, showing in more detail the design of the nodes of the perforator.

Перфоратор содержит корпус 1, в котором установлен режущий инструмент - маятник 2 с накатным диском 3, расположенным под углом φ° к оси перфоратора. Силовой механизм (установленный в корпусе 1 поршень 5, соединенный со штоком 4) воздействует на маятник 2 с накатным диском 3, который выходит из корпуса 1 и формирует щель в эксплуатационной колонне по винтовой линии. Шток 4 и поршень 5 выполнены с промывочными каналами для подачи промывочной жидкости в перфоратор. Гидромониторы 6, через которые подается рабочая жидкость, закреплены, например, на поршне 5 силового механизма, сообщены с полостью поршня 5, которые в свою очередь сообщены с полостью корпуса 1, и обеспечивают по окончании формирования щели размыв цементного кольца, горной породы и образование фильтрационных каналов. Пружина 7 установлена между кольцом 8, закрепленным на корпусе 1, и фланцем поршня 5 и предназначена для возвращения после стравливания давления рабочей жидкости в НКТ до атмосферного поршня 5 в исходное положение. Пружина 10 расположена в нижней части корпуса 1, воздействует на маятник 2 и предназначена для возвращения в исходное положение маятника 2 с накатным диском 3.The perforator contains a housing 1 in which a cutting tool is installed - a pendulum 2 with a knurling disk 3 located at an angle φ ° to the axis of the perforator. The power mechanism (the piston 5 installed in the housing 1, connected to the rod 4) acts on the pendulum 2 with a thumb drive 3, which leaves the housing 1 and forms a gap in the production string along a helix. The rod 4 and piston 5 are made with flushing channels for supplying flushing fluid to the perforator. Hydromonitors 6, through which the working fluid is supplied, are fixed, for example, on the piston 5 of the power mechanism, communicated with the cavity of the piston 5, which in turn are connected with the cavity of the housing 1, and after the formation of the gap forms, the cement ring, rock are washed out and formation of filtration channels. The spring 7 is installed between the ring 8, mounted on the housing 1, and the piston flange 5 and is designed to return after bleeding the pressure of the working fluid in the tubing to the atmospheric piston 5 in its original position. The spring 10 is located in the lower part of the housing 1, acts on the pendulum 2 and is designed to return to the initial position of the pendulum 2 with a thumb wheel 3.

Корпус перфоратора связан с НКТ 12 подвижной соединительной муфтой 13, обеспечивающей свободное вращение перфоратора относительно НКТ 12.The case of the punch is connected to the tubing 12 with a movable coupling 13, which provides free rotation of the punch relative to the tubing 12.

Перфоратор работает следующим образом.The punch works as follows.

На колонне насосно-компрессорных труб перфоратор спускается в эксплуатационную колонну 14 скважины в заданный интервал перфорации. Установив перфоратор в скважине, осуществляют прямую промывку полости НКТ и перфоратора от различных механических примесей, окалины, попадающих в полость труб во время геофизических работ по привязке перфоратора к заданному интервалу. Затем в полость НКТ 12 бросают шар малого диаметра (не показан), который, пройдя через подвеску НКТ 12 и полый шток 4, опускается в посадочное гнездо 15 поршня 5 и перекрывает центральный промывочный канал. После этого в НКТ 12 создают рабочее давление, которое начинает воздействовать на поршень 5, который, передвигаясь поступательно вдоль оси перфоратора, поворачивает маятник 2 и таким образом выталкивает режущий инструмент с накатным диском 3. Перфоратор начинает вращаться под действием крутящего момента, создаваемого на наклонном накатном диске 3, как это описано выше. При этом накатной диск 3 перемещается по винтовой линии. Ступенчато создавая давление от 1,0 до 8,0 МПа в полости НКТ, перемещают перфоратор вверх-вниз и постепенно вдавливают режущий накатной диск 3 в стенку эксплуатационной колонны 12.On the tubing string, the perforator descends into the production string 14 of the well at a predetermined perforation interval. Having installed a perforator in the well, a direct washing of the tubing cavity and the perforator is carried out from various mechanical impurities, scale falling into the pipe cavity during geophysical work to bind the perforator to a given interval. Then, a small diameter ball (not shown) is thrown into the tubing cavity 12, which, passing through the tubing suspension 12 and the hollow rod 4, is lowered into the seat 15 of the piston 5 and closes the central flushing channel. After that, the working pressure is created in the tubing 12, which begins to act on the piston 5, which, moving progressively along the axis of the perforator, rotates the pendulum 2 and thus pushes the cutting tool with the thumb wheel 3. The hammer starts to rotate under the action of the torque generated on the inclined gear drive 3, as described above. When this knurled disk 3 moves along a helix. By gradually creating a pressure of 1.0 to 8.0 MPa in the tubing cavity, the puncher is moved up and down and the cutting knurled disk 3 is gradually pressed into the wall of the production string 12.

После образования винтовой перфорационной щели в эксплуатационной колонне 12 давление в полости НКТ поднимают до 15,0 МПа, реализуя гидромониторный эффект струи. Струи жидкости, истекая из гидромониторных насадок 6 с огромной скоростью, разрушают цементный камень и горную породу за эксплуатационной колонной 14, формируя фильтрационные каналы. Затем давление в полости НКТ 12 снижается до атмосферного, и под действием возвратной пружины 10 режущий инструмент втягивается в перфоратор.After the formation of a helical perforation gap in the production string 12, the pressure in the tubing cavity is raised to 15.0 MPa, realizing the jet monitor effect. The jets of liquid flowing out of the hydraulic nozzles 6 with great speed, destroy the cement stone and rock behind the production string 14, forming a filtration channel. Then the pressure in the cavity of the tubing 12 is reduced to atmospheric, and under the action of the return spring 10, the cutting tool is drawn into the perforator.

Винтовое расположение щели значительно сохраняет остаточные прочностные характеристики эксплуатационной колонны и ее способность противостоять воздействию горного давления, что имеет немаловажное значение для длительной эксплуатации скважин.The helical arrangement of the slit significantly preserves the residual strength characteristics of the production string and its ability to withstand the effects of rock pressure, which is important for long-term operation of the wells.

Техническое решение позволит охватить всю мощность продуктивного пласта и оборудовать скважину системой протяженных крестообразных каналов, при этом достигаются 2, 3-кратные увеличения притока.The technical solution will allow you to cover the entire capacity of the reservoir and equip the well with a system of long cruciform channels, while achieving 2, 3-fold increase in inflow.

Claims (3)

1. Гидромеханический скважинный перфоратор, включающий корпус, расположенные в нем силовой механизм, режущий инструмент в виде накатного диска, установленный с возможностью выдвигания из корпуса при воздействии на него силового механизма, и гидромониторную насадку, отличающийся тем, что корпус закреплен на колонне насосно-компрессорных труб с помощью подвижного соединения с возможностью обеспечения вращательного движения корпуса, при этом накатной диск установлен под углом к оси перфоратора для обеспечения создания на нем при движении корпуса по эксплуатационной колонне крутящего момента, передаваемого на корпус, и прорезания щели в эксплуатационной колонне по винтовой линии.1. Hydro-mechanical downhole perforator, comprising a housing, a power mechanism located therein, a cutting tool in the form of a rolling disk mounted with the possibility of sliding out of the housing when the power mechanism is exposed to it, and a hydraulic nozzle, characterized in that the housing is mounted on a tubing string pipes using a movable connection with the possibility of providing rotational movement of the housing, while the rolling disk is installed at an angle to the axis of the punch to ensure that it is created on and the casing along the production casing of the torque transmitted to the casing and cutting a slot in the casing along the helix. 2. Перфоратор по п.1, отличающийся тем, что подвижное соединение корпуса перфоратора с колонной насосно-компрессорных труб выполнено в виде подвижной соединительной муфты.2. The hammer drill according to claim 1, characterized in that the movable connection of the housing of the hammer with a string of tubing is made in the form of a movable coupling. 3. Перфоратор по п.1, отличающийся тем, что угол наклона накатного диска к оси перфоратора выбран из условия получения заданного шага Т винтовой щели, определяемого по формуле:
Figure 00000002

где D - наружный диаметр колонны, мм; φ - угол наклона накатного диска к оси перфоратора.
3. The hammer drill according to claim 1, characterized in that the angle of inclination of the knurled disk to the axis of the hammer drill is selected from the condition for obtaining a given pitch T of the screw gap, determined by the formula:
Figure 00000002

where D is the outer diameter of the column, mm; φ is the angle of inclination of the thumb wheel to the axis of the punch.
RU2008132000/03A 2008-08-05 2008-08-05 Hydromechanical slit perforator RU2393341C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008132000/03A RU2393341C2 (en) 2008-08-05 2008-08-05 Hydromechanical slit perforator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008132000/03A RU2393341C2 (en) 2008-08-05 2008-08-05 Hydromechanical slit perforator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008132000A RU2008132000A (en) 2010-02-10
RU2393341C2 true RU2393341C2 (en) 2010-06-27

Family

ID=42123480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008132000/03A RU2393341C2 (en) 2008-08-05 2008-08-05 Hydromechanical slit perforator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2393341C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2495233C1 (en) * 2012-04-09 2013-10-10 Игорь Александрович Гостев Hydromechanical slot-type rock drilling machine
CN105793519A (en) * 2014-07-25 2016-07-20 螺旋面有限责任公司 Method for re-opening productive formations using helicoid perforation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2495233C1 (en) * 2012-04-09 2013-10-10 Игорь Александрович Гостев Hydromechanical slot-type rock drilling machine
CN105793519A (en) * 2014-07-25 2016-07-20 螺旋面有限责任公司 Method for re-opening productive formations using helicoid perforation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008132000A (en) 2010-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8267199B2 (en) Perforating and jet drilling method and apparatus
US8074744B2 (en) Horizontal waterjet drilling method
CN106460491B (en) The method for forming multilateral well
CA2518283C (en) Pressure activated release member for an expandable drillbit
CN107288540B (en) A kind of oil/gas drilling volume increase connection makees device and method
Aleksandrovich Bottomhole formation zone completion through ultra deep multibranch channels: experimental research of a new technology
RU177980U1 (en) Fracturing Device
RU2601881C1 (en) Method of layer multiple hydraulic fracturing in inclined borehole
RU2393341C2 (en) Hydromechanical slit perforator
US7690444B1 (en) Horizontal waterjet drilling method
Blöcher et al. D3. 2 Report on radial jet-drilling (RJD) stimulation technology
RU2282714C1 (en) Method for secondary productive formation exposing by slot hydraulic jet perforation and well putting in operation
RU78519U1 (en) HYDROMECHANICAL PUNCH PERFORATOR
RU51098U1 (en) PERFORATOR FOR SECONDARY OPENING OF PRODUCTIVE LAYERS WITH FORMATION OF LONG FILTERING CHANNELS
RU138113U1 (en) CHISEL WITH ADVANCED BLADES
RU2487990C1 (en) Device for making perforation tunnels in well
RU131061U1 (en) TECHNOLOGICAL COMPLEX FOR DRILLING AND DEPRESSIONAL CLEANING OF THE SAND PLUG
JP2020510150A (en) Hybrid bit including earth boring and percussion elements for drilling formations
RU2645059C1 (en) Method of rimose hydrosand-blast perforation
CN101942968A (en) Drill bit for reducing pressure and raising speed
RU43907U1 (en) ADJUSTABLE HYDRAULIC BOILER
Behrmann et al. Quo Vadis, Extreme Overbalance?
RU62981U1 (en) HYDROMONITOR NOZZLE FOR HYDROMECHANICAL PERFORATOR
RU2331759C1 (en) Double-sided hydromechanical slot perforator
RU2270331C2 (en) Method and device for secondary formation penetration

Legal Events

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

Effective date: 20110806

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20120827

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

Effective date: 20130806

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20141010

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

Effective date: 20160806