RU2631446C1 - Device for puncturing casing pipe in well - Google Patents
Device for puncturing casing pipe in well Download PDFInfo
- Publication number
- RU2631446C1 RU2631446C1 RU2016134387A RU2016134387A RU2631446C1 RU 2631446 C1 RU2631446 C1 RU 2631446C1 RU 2016134387 A RU2016134387 A RU 2016134387A RU 2016134387 A RU2016134387 A RU 2016134387A RU 2631446 C1 RU2631446 C1 RU 2631446C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wedge
- piston
- piercing
- tool
- puncturing
- Prior art date
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 14
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 12
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 3
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 235000021158 dinner Nutrition 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000003197 gene knockdown Methods 0.000 description 1
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000010734 process oil Substances 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/11—Perforators; Permeators
- E21B43/112—Perforators with extendable perforating members, e.g. actuated by fluid means
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области бурения и эксплуатации нефтяных, газовых и нагнетательных скважин, а именно к устройству для создания перфорационных отверстий путем прокалывания в обсадной (эксплуатационной) колонне, цементном камне и горной породе, с возможностью последующего намыва (или без этой операции) каверны в процессе добычи нефти и газа, и может быть использовано, например, при вторичном вскрытии продуктивных горизонтов, при ремонтно-изоляционных работах в процессе ремонта скважин для прокалывания отверстий и обеспечения наиболее совершенной связи с заколонным пространством.The invention relates to the field of drilling and operation of oil, gas and injection wells, and in particular to a device for creating perforations by piercing a casing (cement) string, cement stone and rock, with the possibility of subsequent washing (or without this operation) of the cavity in the process oil and gas production, and can be used, for example, during the secondary opening of productive horizons, during repair and insulation works in the process of repairing wells to pierce holes and ensure Leah perfect communication with the annulus.
Учитывая, что использование прокалывающих устройств в области бурения и нефтедобычи является весьма актуальным ввиду необходимости снижения себестоимости добычи нефти и газа, а также для экономии времени при ремонте скважин в условиях снижения мировых цен на нефть, то созданию подобных устройств посвящены многие работы, известные из уровня техники.Considering that the use of piercing devices in the field of drilling and oil production is very important due to the need to reduce the cost of oil and gas production, as well as to save time when repairing wells in the face of lower world oil prices, many works known from the level are devoted to the creation of such devices technicians.
Так, например, известен скважинный пробойник для труб (Патент РФ №2057894), спускаемый в скважину на рабочей колонне, содержащий полый заполненный жидкостью корпус с боковыми каналами, сообщающимися с полостью корпуса, установленный в боковом канале поршень с рабочим органом, жестко связанный с корпусом полый цилиндр, шток, установленный в полости корпуса и цилиндра с возможностью осевого перемещения, плунжер, установленный в цилиндре и связанный со штоком и образующий с цилиндром штоковую и рабочую камеры, из которых последняя через отверстие в переводнике сообщается с пространством скважины через обратный клапан, выполненный в виде разрушаемой при взаимодействии с рабочей колонной заглушки.So, for example, there is a well-known hole punch for pipes (RF Patent No. 2057894), lowered into the well on a working string, containing a hollow fluid-filled housing with side channels communicating with the housing cavity, a piston installed in the side channel with the working body, rigidly connected to the housing hollow cylinder, rod installed in the cavity of the housing and cylinder with the possibility of axial movement, a plunger installed in the cylinder and connected to the rod and forming the rod and working chambers with the cylinder, of which the latter through the opening s-sub in the wellbore communicates with the space through the check valve formed as a rupturable by reaction with workstring stub.
Недостатком данного устройства является однократность его действия, в результате чего за каждый его спуск в скважину можно получить практически не более трех отверстий (определяется числом радиальных боковых каналов в его корпусе). Практика показала, что однократного воздействия его рабочего органа на пробиваемую трубу иногда недостаточно для получения необходимого отверстия в стенке трубы, и по этой причине операцию по пробивке приходится выполнять повторно, для чего устройство требуется извлекать из скважины, собирать его с новыми заглушкой и штифтом и снова спускать в скважину.The disadvantage of this device is the one-shot action, as a result of which, for each of its descent into the well, practically no more than three holes can be obtained (determined by the number of radial side channels in its casing). Practice has shown that a single exposure of his working body to a pipe to be punched is sometimes not enough to obtain the required hole in the pipe wall, and for this reason, the punching operation has to be repeated, for which the device needs to be removed from the well, assembled with a new plug and pin, and again to lower into the well.
Кроме того, указанное известное устройство является довольно сложным по конструкции.In addition, the specified known device is quite complex in design.
Также известно изобретение Прокалывающее устройство для создания перфорационных каналов в скважине, защищенное патентом РФ №2487990. Оно включает корпус, клин с пазами, по меньшей мере два размещенных друг за другом гидроцилиндра с соединенными шток-поршнями, один из которых подпружинен, и по меньшей мере два резца с гидромониторами и резцедержателями, размещенными в пазах опоры и клина с возможностью радиального возвратно-поступательного перемещения, корпус образован клином и стенками гидроцилиндров, шток-поршни которых выполнены с осевым каналом, сообщенным переточными каналами с их подпоршневыми полостями, а трубками - с гидромониторами резцов через каналы резцедержателей, опора которых соединена с шток-поршнем, подпружиненным вниз относительно гидроцилиндра.The invention is also known. A piercing device for creating perforation channels in a well, protected by RF patent No. 2487990. It includes a housing, a wedge with grooves, at least two hydraulic cylinders placed one after another with connected piston rods, one of which is spring-loaded, and at least two cutters with hydraulic monitors and tool holders placed in the grooves of the support and the wedge with the possibility of radial return translational movement, the housing is formed by a wedge and the walls of hydraulic cylinders, the piston rods of which are made with an axial channel communicated by transfer channels with their sub-piston cavities, and tubes with hydraulic monitors of the cutters through the channels of the cutter rzhateley, support which is connected to the piston-rod, a spring-loaded downwards relative to the hydraulic cylinder.
Однако известное устройство характеризуется следующими недостатками:However, the known device is characterized by the following disadvantages:
- недостаточная пробивная способность;- insufficient penetration;
- ненадежность конструкции подачи рабочей жидкости в гидромониторные насадки, т.к. имеется вероятность разрыва или разгерметизации трубок, вследствие чего невозможно будет не только осуществить намыв каверн, но и вскрыть колонну, поскольку рабочая жидкость из гидроцилиндров при попытках создать рабочее давление начнет вытекать через трубки.- unreliability of the design of the supply of the working fluid in the nozzle, because there is a possibility of rupture or depressurization of the tubes, as a result of which it will be impossible not only to wash the caverns, but also to open the column, since the working fluid from the hydraulic cylinders, when trying to create working pressure, will start to flow out through the tubes.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по назначению является устройство для создания перфорационных каналов в скважине (Патент РФ №2546695). Конструкция указанного известного устройства состоит из прокалывающего перфоратора, содержащего составной корпус, по меньшей мере в одной секции которого размещен гидропривод, выполненный в виде гидроцилиндра со шток-поршнем, а в другой секции корпуса размещен механизм узла прошивки отверстий. Механизм узла прошивки отверстий состоит из толкателя и рабочего органа, взаимодействующих друг с другом. Толкатель выполнен конусообразной формы, клинообразный конец которого обращен вниз, установлен в верхней части и выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения посредством взаимодействия со шток-поршнем гидроцилиндра. Рабочий орган размещен на опоре в нижней части секции с возможностью перемещения под воздействием давления рабочей жидкости, выполнен в виде двух коротких и двух длинных пуансонов, расположенных в плоскостях, взаимно перпендикулярных друг другу. Точки поворота пуансонов располагаются в одной плоскости, которая перпендикулярна оси движения толкателя. Пуансоны снабжены пробойниками. Рабочий орган снабжен гидромониторными каналами, сообщенными с системой подачи рабочей жидкости. В качестве преимуществ авторами указано на упрощение конструкции и уменьшение ударной нагрузки на рабочий орган, повышение надежности; конструктивная особенность прокалывающих клиньев обеспечивает щадящее прокалывание обсадной колонны и сохранение цементного камня за пределами стенок трубы, где не проводилось прокалывание.The closest to the proposed technical solution for the intended purpose is a device for creating perforation channels in the well (RF Patent No. 2546695). The construction of this known device consists of a piercing puncher containing a composite housing, in at least one section of which a hydraulic actuator is arranged, made in the form of a hydraulic cylinder with a piston rod, and in another section of the housing there is a mechanism for the hole piercing assembly. The mechanism of the hole piercing assembly consists of a pusher and a working body interacting with each other. The pusher is made in a cone-shaped shape, the wedge-shaped end of which is facing down, mounted in the upper part and made with the possibility of reciprocating movement through interaction with the rod-piston of the hydraulic cylinder. The working body is placed on a support in the lower part of the section with the ability to move under the influence of the working fluid pressure, made in the form of two short and two long punches located in planes mutually perpendicular to each other. The pivots of the punches are located in the same plane, which is perpendicular to the axis of movement of the pusher. Punches are equipped with punches. The working body is equipped with hydraulic monitoring channels in communication with the system for supplying working fluid. The authors point out advantages as simplifying the design and reducing the shock load on the working body, increasing reliability; the design feature of the piercing wedges provides gentle piercing of the casing and the preservation of cement stone outside the walls of the pipe where the piercing was not carried out.
Однако указанное известное устройство имеет следующие недостатки:However, the specified known device has the following disadvantages:
- сложность конструкции за счет наличия сложного рабочего органа в механизме узла прошивки, состоящего из четырех пуансонов с пробойниками, установленными в плоскостях, перпендикулярных друг другу.- the complexity of the design due to the presence of a complex working body in the mechanism of the firmware node, consisting of four punches with punches installed in planes perpendicular to each other.
- недостаточная надежность в работе, т.к. возможно заклинивание пуансонов за счет того, что прокалывающие инструменты раздвигаются в противоположную сторону от направления подъема устройства, что может повлечь аварийную ситуацию;- insufficient reliability in operation, as jamming of punches is possible due to the fact that the piercing tools are moved apart in the opposite direction from the direction of the device's rise, which can lead to an emergency;
- повышенный износ пробойника, толкателя, т.к. при возвратном движении клина толкателя пробойники не успевают вернуться в исходное положение и при перемещении прокалывающего устройства на другой интервал происходит истирание заточенных граней, вследствие чего возможет отказ перфоратора;- increased wear of the punch, pusher, because during the return movement of the pusher wedge, the punches do not have time to return to their original position, and when the piercing device is moved to a different interval, the sharpened edges are abraded, as a result of which the perforator may fail;
- при затупливании граней пробойников возникает недостаточная скорость прокалывания отверстия в обсадной трубе и ограниченная длина интервала прокалывания, необходимость создания большого давления в трубах НКТ;- when blunting the faces of the punching holes, there is an insufficient rate of piercing the hole in the casing and a limited length of the piercing interval, the need to create large pressure in the tubing pipes;
- низкая ремонтопригодность, т.к. использование в конструкции четырех пуансонов при заклинивании устройства не позволяет в срочном порядке произвести их замену, эту операцию необходимо производить на специальном оборудовании;- low maintainability, as the use of four punches in the design during jamming of the device does not allow urgent replacement of them; this operation must be performed on special equipment;
- наличие стопорного бруса в толкателе в некоторых ситуациях, например при прямой и обратной промывке устройства, может также привести к заклиниванию и, в результате, к созданию трудностей при подъеме устройства на поверхность;- the presence of a locking beam in the pusher in some situations, for example during direct and reverse flushing of the device, can also lead to jamming and, as a result, to create difficulties when lifting the device to the surface;
- отсутствие массивного корпуса (в прототипе он составной) снижает надежность и повышает вероятность «сгибания» устройства при транспортировке в скважине.- the lack of a massive body (in the prototype it is composite) reduces reliability and increases the likelihood of "bending" of the device during transportation in the well.
Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в обеспечении надежности работы за счет конструктивного упрощения механизма прокалывания в предлагаемом устройстве, при одновременном ускорении процесса прокалывания, за счет жестко установленного в механизме прокалывания перфорационного блока и одновременно свободно размещенных прокалывающих инструментов в этом блоке и уменьшения количества трущихся и отклоняющихся деталей.The technical result achieved by the present invention is to ensure reliable operation due to the structural simplification of the piercing mechanism in the proposed device, while accelerating the piercing process, due to the perforation block rigidly installed in the piercing mechanism and at the same time freely placed piercing tools in this block and reducing the number of rubbing and deviating parts.
Дополнительным преимуществом является обеспечение безопасности применения устройства за счет повышения жесткости конструкции путем использования единого корпуса и повышения экономичности за счет обеспечения ремонтопригодности путем появления возможности быстрой замены изношенных деталей, в частности прокалывающих инструментов в механизме прокалывания, а также за счет легкой транспортировки.An additional advantage is the safety of the device by increasing the rigidity of the structure by using a single body and increasing efficiency by ensuring maintainability by quickly replacing worn parts, in particular piercing tools in the piercing mechanism, as well as by easy transportation.
Указанный технический результат достигается предлагаемым устройством для прокалывания обсадной трубы в скважине, включающим корпус, установленные последовательно внутри него по меньшей мере два шток-поршня со сквозным гидравлическим каналом, механизм прокалывания, включающий по меньшей мере два прокалывающих инструмента и клин-поршень клинообразной формы, выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения под воздействием шток-поршня и воздействия на прокалывающий инструмент, и возвратный узел, выполненный в виде пружины, при это новым является то, что механизм прокалывания дополнительно содержит рабочий цилиндр, подпружиненный в нижней части возвратным узлом, а верхней частью взаимодействующий с клином-поршнем, внутри которого размещен перфорационный блок, состоящий из верхней и нижней опор, жестко закрепленных в корпусе, и расположенных между ними прокалывающих инструментов, обращенных тыльными сторонами, противоположными прокалывающей части инструмента, друг к другу и выполненных с возможностью радиального перемещения при воздействии на них клинообразной частью клина-поршня, при этом по меньшей мере одна боковая поверхность указанного инструмента снабжена направляющим выступом, а в боковых стенках рабочего цилиндра выполнены сквозные прорези для обеспечения возможности его возвратно-поступательного перемещения внутри корпуса вдоль перфорационного блока под воздействием клина-поршня или возвратного узла, также в боковой стенке указанного цилиндра выполнено по меньшей мере одно сквозное отверстие в виде сужающейся книзу прорези, кромки которой при возвратно-поступательном движении цилиндра контактируют с направляющим выступом прокалывающего инструмента, обеспечивая при этом его выход-вход из перфорационного блока, а в боковых стенках корпуса, в зоне между прикрепленными к нему верхней и нижней опорами перфорационного блока, также выполнены сквозные прорези для выхода сквозь них прокалывающих инструментов.The specified technical result is achieved by the proposed device for piercing a casing pipe in a well, comprising a housing, at least two piston rods installed in series with a through hydraulic channel, a piercing mechanism including at least two piercing tools and a wedge-shaped wedge piston with the possibility of reciprocating movement under the influence of the piston rod and the impact on the piercing tool, and a return unit made in the form of dinners, while this is new, the piercing mechanism additionally contains a working cylinder, spring-loaded in the lower part of the return unit, and the upper part interacting with a wedge-piston, inside of which there is a perforation block consisting of upper and lower supports rigidly fixed in the housing, and piercing tools located between them, facing the rear sides opposite to the piercing part of the tool, to each other and made with the possibility of radial movement when exposed to them the wedge-shaped part of the piston wedge, at least one side surface of the specified tool is provided with a guide protrusion, and through slots are made in the side walls of the working cylinder to enable its reciprocating movement inside the housing along the perforation block under the influence of the wedge-piston or return node , also in the side wall of the specified cylinder is made at least one through hole in the form of a tapering downward slit, the edges of which at the recipient During the movement of the cylinder, they are in contact with the guide protrusion of the piercing tool, while ensuring its exit-entrance from the perforation block, and through the slots for piercing tools to exit through them are also made in the side walls of the housing, in the area between the upper and lower supports of the perforation block attached to it .
Корпус в верхней части снабжен сбивным клапаном.The casing in the upper part is equipped with a whipping valve.
В клинообразной части клина-поршня выполнен по меньшей мере один гидроканал.At least one hydrochannel is made in the wedge-shaped part of the wedge-piston.
Прокалывающий инструмент снабжен по меньшей мере одним сквозным гидроканалом с гидромониторной насадкой.The piercing tool is equipped with at least one through channel with a jet nozzle.
Клин-поршень выполнен с возможностью при поступательном перемещении вниз обеспечивать совмещение гидроканала клинообразной части с гидроканалом прокалывающего инструмента.The wedge-piston is made with the possibility of translational downward movement to ensure the combination of the channel of the wedge-shaped part with the channel of the piercing tool.
Клин-поршень в верхней части дополнительно содержит гидравлические отверстия, каждое из которых снабжено трубкой, открытый конец которой при поступательном перемещении клина-поршня вниз выполнен с возможностью гидравлического сообщения с гидроканалом прокалывающего инструмента.The wedge-piston in the upper part additionally contains hydraulic holes, each of which is equipped with a tube, the open end of which, when the wedge-piston is moved downward, is made with the possibility of hydraulic communication with the hydraulic channel of the piercing tool.
Прокалывающий инструмент выполнен в форме лезвия ножа, или в форме треугольника, или в форме пики, или в форме клина.The piercing tool is made in the form of a knife blade, or in the form of a triangle, or in the form of a peak, or in the form of a wedge.
Выступ прокалывающего инструмента выполнен в виде стержня, или в виде полусферы, или в виде колесика.The protrusion of the piercing tool is made in the form of a rod, or in the form of a hemisphere, or in the form of a wheel.
Корпус выполнен цельным или составным.The housing is made integral or integral.
Поставленный технический результат достигается за счет следующего.The technical result is achieved due to the following.
Благодаря тому что механизм прокалывания в предлагаемом устройстве является простым в конструктивном исполнении и в котором отсутствует обязательное требование, как в прототипе, о наличии строго перпендикулярного положения прокалывающих инструментов, а также их обязательном закреплении на оси, имеющей жесткую связь с корпусом, обеспечивается надежность работы. Это происходит потому, что все рабочие элементы (рабочий цилиндр, клин-поршень, прокалывающие инструменты) в механизме прокалывания в предлагаемом устройстве не имеют жесткой связи с корпусом, что существенно снижает риск их заклинивания и позволяет настраивать устройство на необходимую заданную длину прокола отверстий в обсадной трубе. И в то же время имеющаяся жесткая связь опор перфорационного блока с корпусом в механизме прокалывания обеспечивает жесткость конструкции, но при этом не оказывает прямого влияния на работу и взаимосвязь указанных рабочих элементов. Все это и повышает надежность работы заявляемого устройства.Due to the fact that the piercing mechanism in the proposed device is simple in design and in which there is no mandatory requirement, as in the prototype, for the presence of a strictly perpendicular position of the piercing tools, as well as their mandatory fastening on an axis having a rigid connection with the housing, reliable operation is ensured. This is because all working elements (working cylinder, wedge-piston, piercing tools) in the piercing mechanism in the proposed device do not have a rigid connection with the housing, which significantly reduces the risk of jamming and allows you to configure the device to the required preset length of puncture holes in the casing the pipe. And at the same time, the existing rigid connection of the supports of the perforation block with the housing in the piercing mechanism provides structural rigidity, but does not directly affect the operation and the relationship of these working elements. All this increases the reliability of the claimed device.
В предлагаемом устройстве прокалывающие инструменты расположены в перфорационном блоке как бы в «свободном» состоянии и не привязаны к корпусу. Но в то же время, наряду с такой «свободой», они как бы зафиксированы от произвольного перемещения (без воздействия клина-поршня) благодаря направляющему выступу на боковой поверхности инструмента, например, выполненному в виде жестко присоединенного к боковой поверхности стержня, полусферы, колесика, ручки и т.п., который контактирует с кромками сужающейся книзу прорези на стенке цилиндра. Эти кромки как бы тоже являются направляющими для этого выступа. Это позволяет им осуществлять выход-вход только при работе и только при воздействии клина-поршня.In the proposed device, the piercing tools are located in the perforation block as if in a "free" state and are not tied to the body. But at the same time, along with such “freedom”, they are, as it were, fixed from arbitrary movement (without the action of a wedge-piston) thanks to the guide protrusion on the side surface of the tool, for example, made in the form of a rod, hemisphere, wheel rigidly attached to the side surface , handles, etc., which is in contact with the edges of a tapering downward slit on the cylinder wall. These edges, as it were, are also guides for this protrusion. This allows them to exit-enter only during operation and only when exposed to a wedge-piston.
Эта сужающаяся книзу прорезь как бы отдаленно напоминает форму клинообразующей части клина-поршня, потому и позволяет при ходе направляющего выступа прокалывающего инструмента по направляющим кромкам (стенкам) этой прорези обеспечить вход-выход прокалывающего инструмента и одновременно сохранить «свободу» этим инструментам в перфорационном блоке.This tapering downward slit, as it were, vaguely resembles the shape of the wedge-forming part of the wedge-piston, therefore it allows the guiding projection of the piercing tool along the guiding edges (walls) of this slot to provide the input-output of the piercing tool and at the same time preserve “freedom” of these tools in the perforating block.
Прокалывающие инструменты установлены тыльной стороной друг к другу таким образом, чтобы клинообразная часть клина-поршня, опускаясь между ними, раздвигала их в противоположном друг от друга направлении. Причем прокалывающие инструменты не поворачиваются, в отличие от прототипа, а скользят в перфорационном блоке под действием клин-поршня. А сам перфорационный блок установлен неподвижно внутри рабочего цилиндра. Благодаря тому что верхняя и нижняя опоры перфорационного блока жестко закреплены на корпусе, обеспечивается заданный одинаковый выход обоих инструментов из блока. А благодаря выступу и подобию фигурной конфигурации, сужающейся книзу прорези на стенке рабочего цилиндра, контролируется их произвольный выход из блока и возврат прокалывающих инструментов в сложенное положение.The piercing tools are mounted with the back to each other so that the wedge-shaped part of the piston wedge, dropping between them, moves them apart in the opposite direction from each other. Moreover, the piercing tools do not rotate, unlike the prototype, but slide in the perforation block under the action of a wedge-piston. And the perforation unit itself is mounted motionless inside the working cylinder. Due to the fact that the upper and lower supports of the perforation block are rigidly fixed to the body, a predetermined equal exit of both tools from the block is ensured. And thanks to the protrusion and the likeness of a figured configuration, tapering down the slots on the wall of the working cylinder, their arbitrary exit from the block and the return of the piercing tools to the folded position are controlled.
Клин-поршень имеет поступательное движение вниз за счет движения шток-поршней, а обратное движение - за счет возвратной пружины через рабочий цилиндр, который возвращает клин-поршень в исходное положение. При ходе вверх клина-поршня и рабочего цилиндра последний за счет своих боковых стенок со сквозной проточкой свободно проходит вдоль перфорационного блока. Наличие в боковой стенке рабочего цилиндра сквозного отверстия, в виде сужающейся книзу прорези, способствует возврату прокалывающих инструментов в перфорационный блок в сложенное положение. Это происходит за счет прохождения по контуру этой прорези выступающих частей прокалывающего инструмента и с постепенным заходом инструмента внутрь перфорационного блока.The wedge-piston has a translational downward movement due to the movement of the piston rods, and the reverse movement - due to the return spring through the working cylinder, which returns the wedge-piston to its original position. When moving up the wedge-piston and the working cylinder, the latter freely passes along the perforation block due to its side walls with a through groove. The presence in the side wall of the working cylinder of a through hole in the form of a tapering downward slit facilitates the return of the piercing tools to the punch unit in the folded position. This occurs due to the passage along the contour of this slot of the protruding parts of the piercing tool and with the gradual entry of the tool into the perforation block.
Благодаря выполнению в прокалывающих инструментах одного или более сквозных гидроканалов, которые при перемещении клина-поршня вниз устанавливаются напротив гидроканалов, выполненных в теле клинообразной части клина-поршня, обеспечивается подача в них жидкости и происходит намыв каверны в породе за стенкой обсадной колонны. После сбрасывания давления клин-поршень под действием возвратной пружины через цилиндр возвращается в исходное положение, гидроканалы размыкаются и прекращается намыв каверны. При этом прокалывающие инструменты складываются.Due to the implementation of one or more through channels in the piercing tools, which, when the wedge-piston moves down, are installed opposite the hydrochannels made in the body of the wedge-shaped part of the wedge-piston, liquid is supplied to them and the cavity is washed out of the rock behind the casing wall. After the pressure is released, the wedge-piston under the action of the return spring through the cylinder returns to its original position, the hydrochannels open and the cavern replenishment stops. In this case, the piercing tools are folded.
Выполнение в боковых стенках цилиндра сквозных прорезей необходимо для обеспечения возможности его беспрепятственного возвратно-поступательного перемещения внутри корпуса вдоль перфорационного блока под воздействием поршня-плунжера или возвратного узла.The implementation of through slots in the side walls of the cylinder is necessary to ensure that it can freely move back and forth inside the housing along the perforation unit under the influence of a piston-plunger or return unit.
Благодаря наличию рабочего цилиндра в предлагаемом устройстве обеспечивается в механизме прокалывания кинематическая связь между клином-поршнем и прокалывающими инструментами, установленными свободно в перфорационном узле, что повлекло за собой и упрощение конструкции, и повышение надежности работы.Due to the presence of a working cylinder in the proposed device, the kinematic connection between the wedge-piston and the piercing tools installed freely in the perforating assembly is ensured in the piercing mechanism, which entailed both simplification of the design and increased reliability.
Благодаря тому что в преимущественном варианте предлагаемого устройства клин-поршень в верхней части дополнительно содержит гидравлические отверстия, каждое из которых снабжено трубкой, открытый конец которой при поступательном перемещении указанного клина-поршня выполнен с возможностью гидравлического сообщения с гидроканалом прокалывающего инструмента, обеспечивается вариантность решения и надежность работы, за счет возможности снижения давления жидкости при проколе отверстий и экономии расхода жидкости.Due to the fact that in an advantageous embodiment of the proposed device, the wedge-piston in the upper part additionally contains hydraulic holes, each of which is equipped with a tube, the open end of which during the translational movement of the indicated wedge-piston is made with the possibility of hydraulic communication with the hydraulic channel of the piercing tool, the solution is varied and reliable work, due to the possibility of reducing fluid pressure during puncture holes and saving fluid flow.
Выполнение прокалывающего инструмента в форме лезвия ножа, или в форме треугольника, или в форме пики, или в форме клина, в преимущественном варианте в форме треугольника 45-110 градусов с шириной плоскостей, сопряженных с углом режущей части от 5-50 мм, позволяет повысить надежность работы устройства за счет обеспечения при работе гарантированного прокола стенки обсадной трубы прокалывающей частью (например, острием) такого инструмента с последующим расширением прокола телом инструмента.The implementation of the piercing tool in the form of a knife blade, or in the form of a triangle, or in the form of a peak, or in the form of a wedge, in the preferred embodiment, in the form of a triangle of 45-110 degrees with a width of planes associated with the angle of the cutting part from 5-50 mm, allows to increase the reliability of the device by providing a guaranteed puncture of the casing wall during operation with the piercing part (for example, the tip) of such a tool, followed by the puncture extension of the tool body.
Таким образом, указанный технический результат достигается только всей совокупностью конструктивных признаков, изложенной в формуле изобретения.Thus, the specified technical result is achieved only by the totality of design features set forth in the claims.
Кроме того, следует подчеркнуть, что указанная совокупность признаков в формуле находится в функционально-конструктивном единстве для предлагаемого технического решения, и исключение хотя бы одного из них нарушит это единство, т.к.:In addition, it should be emphasized that the specified set of features in the formula is in a functional and constructive unity for the proposed technical solution, and the exclusion of at least one of them will violate this unity, because:
- во-первых, представляет собой один объект в виде единой конструкции, конструктивные элементы которой соединены, сочленены между собой сборочными операциями и в соединении обеспечивают реализацию предлагаемым устройством общего функционального назначения;- firstly, it represents one object in the form of a single structure, the structural elements of which are connected, interconnected by assembly operations and in combination ensure the implementation of the proposed device for General functional purpose;
- во вторых, исключение хотя бы одного признака из конструкции не обеспечит достижение поставленного технического результата;- secondly, the exclusion of at least one feature from the design will not ensure the achievement of the technical result;
- а в-третьих, исключение хотя бы одного признака из конструкции также не обеспечит реализацию назначения, т.е. может привести к несоответствию критерию «промышленная применимость».- and thirdly, the exclusion of at least one feature from the design will also not ensure the implementation of the purpose, i.e. may lead to non-compliance with the criterion of “industrial applicability”.
Таким образом, предлагаемое изобретение характеризуется совокупностью взаимообусловленных признаков, которые все участвуют в обеспечении достижения технического результата, т.к. этот результат проявляется только при использовании этого технического решения в целом.Thus, the present invention is characterized by a set of interdependent features that are all involved in ensuring the achievement of a technical result, because this result is manifested only when using this technical solution as a whole.
Заявляемое устройство иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого устройства для прокалывания обсадной трубы в скважине; на фиг. 2 - продольный разрез А-А механизма прокалывания предлагаемого устройства; на фиг. 3 - вариант конструкции клина-поршня с использованием трубок; на фиг. 4 - общий вид рабочего цилиндра с прорезями; на фиг. 5 - схема выдвижения прокалывающих инструментов из перфорационного блока, размещенного в рабочем цилиндре.The inventive device is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a General view of the proposed device for piercing the casing in the well; in FIG. 2 is a longitudinal section aa of the piercing mechanism of the proposed device; in FIG. 3 is a design view of a piston wedge using tubes; in FIG. 4 - General view of the working cylinder with slots; in FIG. 5 is a diagram of an extension of piercing tools from a perforating block placed in a working cylinder.
Предлагаемое устройство для прокалывания обсадной трубы в скважине состоит из корпуса 1 и установленных последовательно в верхней части корпуса 1 двух и более шток-поршней 2 с осевыми гидроканалами (иными словами, это элемент гидропривода: гидроцилиндр со шток-поршнем). Выше верхнего штока-поршня может быть установлен сбивной клапан 3, например, для необходимости сбросить давление жидкости и складывания и подъема устройства. Возможно использование предлагаемого устройства и без сбивного клапана. В верхней части корпуса 1, ниже поршней-плунжеров 2, установлен механизм прокалывания, состоящий из клина-поршня 5, который имеет клинообразную часть 6, рабочего цилиндра 7 и перфорационного блока, который неподвижно установлен внутри рабочего цилиндра 7 и который состоит из верхней 8 и нижней 9 опор, жестко закрепленных на корпусе 1, и расположенных между ними прокалывающих инструментов 10, обращенных тыльными сторонами 11, противоположными прокалывающей части 12 инструмента 10, друг к другу и выполненных с возможностью радиального перемещения при воздействии на них клинообразной части 6 клина-поршня 5. При этом прокалывающий инструмент 10 может быть выполнен в форме лезвия ножа, или в форме треугольника, или в форме пики, или в форме клина. Причем это перечисление не является исчерпывающим, возможны и другие формы.The proposed device for piercing a casing pipe in a well consists of a casing 1 and two or more piston rods 2 with axial hydraulic channels installed sequentially in the upper part of the casing 1 (in other words, this is a hydraulic drive element: a hydraulic cylinder with a piston rod). A knock-down
Рабочий цилиндр 7 подпружинен в нижней части возвратным узлом 13, например пружиной, а верхней частью взаимодействует с клином-поршнем 5. Цилиндр 7 имеет две боковые сквозные прорези 4 (фиг. 4) для обеспечения возможности его возвратно-поступательного перемещения внутри корпуса 1 вдоль перфорационного блока под воздействием клина-поршня 5 или под воздействием возвратного узла 13. Количество этих боковых сквозных прорезей в преимущественном варианте может равняться количеству прокалывающих инструментов 10. Но можно сделать и одну прорезь, независимо от их количества. Клин-поршень 5 установлен таким образом, чтобы его клин 6 находился внутри рабочего цилиндра 7. Клин-поршень 5 и цилиндр 7 могут перемещаться в продольном направлении в пределах ограничителей движения в виде верхней 8 и нижней 9 опор перфорационного блока.The working
Также в боковой стенке указанного рабочего цилиндра 7 выполнено по меньшей мере одно сквозное отверстие в виде сужающейся книзу прорези 19, кромки (стенки) которой при возвратно-поступательном движении цилиндра контактируют с направляющим выступом 20, выполненным на боковой поверхности прокалывающего инструмента 10, обеспечивая при этом его выход-вход из перфорационного блока. Причем в нерабочем состоянии выступы 20 размещены внизу (в узкой части) сужающейся книзу прорези 19. Указанные выступы 20 могут быть выполнены и на обеих боковых сторонах инструмента 10. В этом случае количество сужающейся книзу прорези 19 в рабочем цилиндре 7 будет тоже два.Also, in the side wall of said working
Прокалывающие инструменты 10 могут иметь сквозные гидроканалы 14 с гидромониторными насадками. В клинообразной части 6 клина-поршня 5 также может быть выполнен по меньшей мере один гидроканал 15. Клин-поршень 5 при поступательном перемещении обеспечивает совмещение гидроканалов 15 клинообразной части 6 с гидроканалами 14 прокалывающего инструмента 10 (фиг. 3).The piercing
В качестве варианта выполнения гидравлического сообщения гидравлических каналов 15 клина-поршня 5 и гидравлических каналов 14 прокалывающего инструмента 10 можно в верхней части клина-поршня 5 дополнительно выполнить гидравлические отверстия 16, каждое из которых снабдить трубкой 17, открытый конец которой при поступательном перемещении выполнен с возможностью гидравлического сообщения с гидроканалом 14 прокалывающего инструмента (т.е. они совмещаются) (фиг. 3).As an embodiment of the hydraulic communication of the
В корпусе 1 имеются поперечные прорези 18, через которые из перфорационного блока выдвигаются за корпус 1 один или более прокалывающих инструментов 10 под действием клина-поршня 5.In the housing 1 there are
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.The work of the proposed device is as follows.
Устройство на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) спускают в скважину на определенную глубину и привязывают к месту использования с помощью геофизических методов. После этого в устройство через трубы НКТ подают рабочую жидкость, например техническую воду или нефть, и создают давление, преимущественно, до 200 атмосфер. Под давлением рабочей жидкости, которая проходит через осевые каналы шток-поршня 2, последние начинают перемещаться вниз и передают давление на клин-поршень 5. Клин-поршень 5 передает движение на рабочий цилиндр 7, начиная передвигать его вниз. При этом клин-поршень 5 начинает воздействовать на прокалывающие инструменты 10, продвигаясь клинообразной частью 6 между ними и раздвигая их в радиальном противоположном направлении, при этом направляющие выступы 20 инструментов 10 по направляющей кромке прорези 19 будут подниматься вверх, в широкую часть прорези (фиг. 5), до их выдвижения и прокалывания обсадной трубы (на чертеже не показана). Клинообразная часть 6 клина-поршня 5 может имееть сквозной гидравлический (гидромониторный) канал 15 для протекания жидкости. Возможно использование устройства без использования намыва каверны, тогда в клинообразной части 6 такой сквозного гидромониторный канал 15 будет отсутствовать. Когда клин-поршень 5 продвинется до упора вниз и соприкоснется с верхней опорой 8 перфорационного блока, то сквозные гидромониторные отверстия 15 установятся напротив отверстий гидроканалов 14 (это могут быть и гидромониторы) у тыльной части 11 прокалывающего инструмента 10 и таким образом будет передаваться напор жидкости для намыва каверны через тело инструмента 10.The device on the string of tubing (tubing) is lowered into the well to a certain depth and tied to the place of use using geophysical methods. After that, a working fluid, for example industrial water or oil, is fed into the device through tubing pipes and pressure is created, mainly up to 200 atmospheres. Under the pressure of the working fluid, which passes through the axial channels of the rod-piston 2, the latter begin to move downward and transmit pressure to the wedge-piston 5. The wedge-piston 5 transmits movement to the working
Возможна передача напора жидкости через трубки 17 в каждый прокалывающий инструмент 10 непосредственно из отверстий 16 клина-поршня 5. Трубки 17 при передвижении вниз рабочего цилиндра 7 и клина-поршня 5 также перемещаются вниз и возвращаются при обратном движении вверх под воздействием возвратной пружины 13.It is possible to transfer the pressure of the liquid through the
Цилиндр 7, смещенный вниз под воздействием клина-поршня 5, воздействует на возвратную пружину 13. И при сбрасывании в трубах НКТ давления возвратная пружина 13 возвращает цилиндр 7 вверх в первоначальное положение. При этом кромка стенки сужающейся книзу прорези 19 цилиндра 7 будет служить направляющей для направляющего выступа 20, который будет стремиться возвратиться в суженную часть прорези 19, возвращая инструменты 10 в сложенное положение. И устройство готово к перемещению вместе с НКТ для нового цикла прокалывающей перфорации, которые повторяют необходимое количество раз.The
Конструкция предлагаемого устройства позволяет повысить надежность его работы при эксплуатации и исключить аварийность. Кроме того, преимущество данного устройства перед аналогичными устройствами в ускорении процесса прокалывания обсадной трубы за счет надежности работы и простоты конструкции, ремонтопригодности экономической эффективности применения, за счет появления возможности быстрой замены прокалывающих инструментов при частичной разборке оборудования.The design of the proposed device can improve the reliability of its operation during operation and eliminate accident rate. In addition, the advantage of this device over similar devices in accelerating the process of piercing the casing due to the reliability and simplicity of design, maintainability of economic efficiency, due to the possibility of quick replacement of piercing tools during partial disassembly of equipment.
Еще преимуществами является то, что предлагаемое устройство может работать на любой глубине и при высоких температурах, а также возможно использовать любую рабочую жидкость. Устройство не имеет ограничений по твердости прокалываемой трубы за счет применения высокотвердых материалов прокалывающих инструментов.Another advantage is that the proposed device can work at any depth and at high temperatures, and it is also possible to use any working fluid. The device does not have limitations on the hardness of the pierced pipe due to the use of highly hard materials of piercing tools.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016134387A RU2631446C1 (en) | 2016-08-22 | 2016-08-22 | Device for puncturing casing pipe in well |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016134387A RU2631446C1 (en) | 2016-08-22 | 2016-08-22 | Device for puncturing casing pipe in well |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2631446C1 true RU2631446C1 (en) | 2017-09-22 |
Family
ID=59931134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016134387A RU2631446C1 (en) | 2016-08-22 | 2016-08-22 | Device for puncturing casing pipe in well |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2631446C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU187183U1 (en) * | 2018-10-22 | 2019-02-22 | Ринат Расимович Ибатуллин | HYDRAULIC BILATER PUNCH |
| RU2720432C1 (en) * | 2019-12-27 | 2020-04-29 | Максим Ильдусович Хакимов | Device for perforation and well treatment |
| RU200392U1 (en) * | 2020-03-17 | 2020-10-22 | Общество с ограниченной ответственностью Сервисная Компания "Карат" | Rotary hammer hydraulic double-sided |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4165784A (en) * | 1977-09-26 | 1979-08-28 | Gardner Benjamin R | Casing perforator |
| RU2070279C1 (en) * | 1994-09-08 | 1996-12-10 | Рафагат Габделвалеевич Габдуллин | Device for making perforation channels in casing string |
| RU2137914C1 (en) * | 1997-05-06 | 1999-09-20 | Акционерное общество "Татнефть" Татарский научно-исследовательский и проектный институт нефти "ТатНИПИнефть" | Device for making perforation passages in casing string of well |
| RU42060U1 (en) * | 2004-09-17 | 2004-11-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | WELL PERFORATOR |
| RU68587U1 (en) * | 2007-07-06 | 2007-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Карбон-Ойл" | DEVICE FOR CREATING PERFORATION CHANNELS IN A BORE HOLE |
| RU120702U1 (en) * | 2012-04-18 | 2012-09-27 | Эльмир Саттарович Кузяев | DEVICE FOR CREATING PERFORATION CHANNELS IN A WELL |
| RU2487990C1 (en) * | 2011-12-01 | 2013-07-20 | Эльмир Саттарович Кузяев | Device for making perforation tunnels in well |
| RU2506414C1 (en) * | 2012-07-11 | 2014-02-10 | Пассербай Инк | Hydromechanical piercing perforator and its operating principle |
-
2016
- 2016-08-22 RU RU2016134387A patent/RU2631446C1/en active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4165784A (en) * | 1977-09-26 | 1979-08-28 | Gardner Benjamin R | Casing perforator |
| RU2070279C1 (en) * | 1994-09-08 | 1996-12-10 | Рафагат Габделвалеевич Габдуллин | Device for making perforation channels in casing string |
| RU2137914C1 (en) * | 1997-05-06 | 1999-09-20 | Акционерное общество "Татнефть" Татарский научно-исследовательский и проектный институт нефти "ТатНИПИнефть" | Device for making perforation passages in casing string of well |
| RU42060U1 (en) * | 2004-09-17 | 2004-11-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | WELL PERFORATOR |
| RU68587U1 (en) * | 2007-07-06 | 2007-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Карбон-Ойл" | DEVICE FOR CREATING PERFORATION CHANNELS IN A BORE HOLE |
| RU2487990C1 (en) * | 2011-12-01 | 2013-07-20 | Эльмир Саттарович Кузяев | Device for making perforation tunnels in well |
| RU120702U1 (en) * | 2012-04-18 | 2012-09-27 | Эльмир Саттарович Кузяев | DEVICE FOR CREATING PERFORATION CHANNELS IN A WELL |
| RU2506414C1 (en) * | 2012-07-11 | 2014-02-10 | Пассербай Инк | Hydromechanical piercing perforator and its operating principle |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU187183U1 (en) * | 2018-10-22 | 2019-02-22 | Ринат Расимович Ибатуллин | HYDRAULIC BILATER PUNCH |
| RU2720432C1 (en) * | 2019-12-27 | 2020-04-29 | Максим Ильдусович Хакимов | Device for perforation and well treatment |
| RU200392U1 (en) * | 2020-03-17 | 2020-10-22 | Общество с ограниченной ответственностью Сервисная Компания "Карат" | Rotary hammer hydraulic double-sided |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2631446C1 (en) | Device for puncturing casing pipe in well | |
| RU2633596C1 (en) | Complex hydraulic wedge perforator (versions) | |
| RU2506414C1 (en) | Hydromechanical piercing perforator and its operating principle | |
| CA3027773A1 (en) | Mechanical perforator | |
| RU2369728C2 (en) | Sector method of fissure hydro-mechanical perforation of well | |
| RU120702U1 (en) | DEVICE FOR CREATING PERFORATION CHANNELS IN A WELL | |
| RU86654U1 (en) | HYDROMECHANICAL PERFORATOR MULTOGASEL CUTTING ACTION | |
| RU68587U1 (en) | DEVICE FOR CREATING PERFORATION CHANNELS IN A BORE HOLE | |
| RU2546695C1 (en) | Device creating perforation channels in well and its gear of piercing assembly | |
| RU2302515C2 (en) | Mechanical-hydraulic slit-type perforator | |
| RU2487990C1 (en) | Device for making perforation tunnels in well | |
| RU2403380C1 (en) | Device for development of perforation channels of deep penetration in oil and gas wells | |
| RU2515669C2 (en) | Slot perforator (versions) | |
| RU51098U1 (en) | PERFORATOR FOR SECONDARY OPENING OF PRODUCTIVE LAYERS WITH FORMATION OF LONG FILTERING CHANNELS | |
| RU171683U1 (en) | DEVICE FOR PUNCHING A WELL BORE | |
| RU2719901C1 (en) | Hydromechanical piercing perforator | |
| RU115407U1 (en) | DEVICE FOR CREATING PERFORATION CHANNELS IN A WELL | |
| RU187183U1 (en) | HYDRAULIC BILATER PUNCH | |
| RU187392U1 (en) | The arrangement of underground equipment for hydraulic fracturing | |
| RU2189436C1 (en) | Device for formation of perforated slot channels in well wall | |
| RU60132U1 (en) | DEVICE FOR PUNCHING WELLS | |
| RU2070279C1 (en) | Device for making perforation channels in casing string | |
| EA027865B1 (en) | Well perforation and formation hydrofracturing device | |
| RU117498U1 (en) | Bore Hole Puncher | |
| RU2720432C1 (en) | Device for perforation and well treatment |