RU60132U1

RU60132U1 - DEVICE FOR PUNCHING WELLS

Info

Publication number: RU60132U1
Application number: RU2006131630/22U
Authority: RU
Inventors: Эльмир Саттарович Кузяев
Original assignee: Эльмир Саттарович Кузяев
Priority date: 2006-09-04
Filing date: 2006-09-04
Publication date: 2007-01-10

Abstract

Предложение относится к области бурения и эксплуатации скважин, а именно, к устройству для вторичного вскрытия продуктивных пластов путем создания перфорационных отверстий в эксплуатационных колоннах, разрушения цементного камня в интервале перфорации и формирования каналов в горной породе при добыче нефти, газа, а также пресных, питьевых и минеральных вод. Устройство содержит корпус с размещенным в его цилиндрической полости поршнем, который соединен с насосно-компрессорными трубами (НКТ), по меньшей мере, два пробойника, каждый из которых имеет, по меньшей мере, один промывочный канал, фиксаторы, предназначенные для удержания устройства на необходимом уровне перфорации, при этом пробойник установлен с возможностью перемещения в радиальном направлении посредством соответствующего силового цилиндра, сообщенного с цилиндрической полостью корпуса с возможностью обеспечения перемещения пробойников в результате создания давления рабочей жидкости в цилиндрической полости корпуса под действием веса подвески НКТ. Технический результат заявленного устройства состоит в повышении надежности перфоратора, а также эффективности перфорации эксплуатационной колонны и обработки ПЗП за счет использования комбинированного воздействия на стенку эксплуатационной колонны и призабойную зону пласта механическими и абразивными средствами без насосных агрегатов высокого давления.The proposal relates to the field of drilling and operation of wells, namely, to a device for the secondary opening of productive formations by creating perforations in the production columns, the destruction of cement stone in the perforation interval and the formation of channels in the rock during oil, gas, as well as fresh, drinking and mineral waters. The device comprises a housing with a piston located in its cylindrical cavity, which is connected to the tubing, at least two punches, each of which has at least one flushing channel, clamps designed to hold the device on the necessary the perforation level, while the punch is mounted with the ability to move in the radial direction by means of a corresponding power cylinder in communication with the cylindrical cavity of the housing with the possibility of moving wallpaper as a result of creating pressure of the working fluid in the cylindrical cavity of the casing under the influence of the weight of the tubing suspension. The technical result of the claimed device is to increase the reliability of the perforator, as well as the efficiency of perforation of the production string and the processing of the bottom hole due to the combined use of mechanical and abrasive means on the wall of the production string and bottomhole formation zone without high-pressure pump units.

Description

Предложение относится к области бурения и эксплуатации скважин, а именно, к устройству для вторичного вскрытия продуктивных пластов путем создания перфорационных отверстий в эксплуатационных колоннах, разрушения цементного камня в интервале перфорации и формирования каналов в горной породе при добыче нефти, газа, а также пресных, питьевых и минеральных вод.The proposal relates to the field of drilling and operation of wells, namely, to a device for the secondary opening of productive formations by creating perforations in the production columns, the destruction of cement stone in the perforation interval and the formation of channels in the rock during oil, gas, as well as fresh, drinking and mineral waters.

Из уровня техники известны устройства гидропескоструйной перфорации обсадных колонн (см., например, SU 1716105 А1, МПК Е 21 В 43/114, 29.02.1992 /1/), работа которых основана на выполнении отверстий воздействием абразива, входящего в состав рабочей жидкости. Для формирования отверстий в эксплуатационной колонне требуется больше времени, чем в предлагаемом устройстве. Недостатком таких перфораторов является высокий износ гидроабразивных сопел, что приводит к необходимости проведения дополнительных спускоподъемных операций для их замены.The prior art devices for sandblasting perforation of casing strings (see, for example, SU 1716105 A1, IPC E 21 B 43/114, 02.29.1992 / 1 /), the operation of which is based on making holes by the action of an abrasive, which is part of the working fluid. For the formation of holes in the production casing requires more time than in the proposed device. The disadvantage of such drills is the high wear of waterjet nozzles, which leads to the need for additional tripping operations to replace them.

Известны гидромеханические перфораторы с использованием режущего инструмента в виде дисков. Такое устройство раскрыто, например, в RU 2247226 С1, МПК Е 21 В 43/112, 27.02.2005 /2/. Перфоратор содержит корпус, выдвижной режущий инструмент в виде установленных на осях двух режущих дисков, поршень-толкатель с центральным и двумя боковыми гидроканалами, оборудованными двумя гидромониторными насадками. Диски выполнены с возможностью формирования двух диаметрально расположенных щелей в эксплуатационной колонне. Недостатками устройства, раскрытого в /2/, являются ненадежность режущего узла из-за сильного трения оси с внутренней поверхностью диска, часто приводящего к полному износу оси, невозможность подачи через гидромониторные насадки абразива и, как следствие, низкое качество обработки призабойной зоны пласта (ПЗП).Hydromechanical rotary hammers using cutting tools in the form of discs are known. Such a device is disclosed, for example, in RU 2247226 C1, IPC E 21 B 43/112, 02.27.2005 / 2 /. The perforator contains a housing, a retractable cutting tool in the form of two cutting discs mounted on the axes, a pusher piston with a central and two side hydraulic channels equipped with two hydraulic nozzles. The disks are configured to form two diametrically located slots in the production casing. The disadvantages of the device disclosed in / 2 / are the unreliability of the cutting unit due to the strong friction of the axis with the inner surface of the disk, often leading to complete wear of the axis, the inability to feed abrasive through the hydraulic nozzles and, as a consequence, the low quality of the bottom hole formation treatment (PPP) )

Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства является устройство для перфорации скважин, раскрытое в RU 2043486 С1, МПК Е 21 В 43/114, 10.09.1995 /3/, которое включает корпус, поршень и пробойник, по оси The closest analogue of the proposed device is a device for perforating wells, disclosed in RU 2043486 C1, IPC E 21 B 43/114, 09/10/1995 / 3 /, which includes a housing, a piston and a punch, along the axis

которого выполнен канал для подачи через него рабочей жидкости. После пробивания пробойником эксплуатационной колонны проводят разрушение породы пласта струей жидкости из промывочного канала пробойника.which has a channel for supplying working fluid through it. After punching the production casing with a punch, the formation rock is destroyed by a liquid stream from the punch washing channel.

Данное устройство, как и устройство /2/, основано на гидромеханическом воздействии на зону обработки низким давлением, что не позволяет качественно обработать твердые породы. Кроме того, недостатком всех приведенных устройств, является необходимость использования насосных агрегатов для создания рабочего давления.This device, like the device / 2 /, is based on hydromechanical impact on the treatment zone with low pressure, which does not allow high-quality processing of hard rocks. In addition, the disadvantage of all the above devices is the need to use pumping units to create operating pressure.

Задачей предлагаемого решения является увеличение производительности и технологичности процесса для интенсификации притока нефти или газа к забою скважины.The objective of the proposed solution is to increase the productivity and manufacturability of the process to intensify the influx of oil or gas to the bottom of the well.

Технический результат, который достигается при решении указанной задачи, состоит в повышении надежности перфоратора, а также эффективности перфорации эксплуатационной колонны и обработки ПЗП за счет использования комбинированного воздействия на стенку эксплуатационной колонны и призабойную зону пласта механическими и абразивными средствами без насосных агрегатов высокого давления.The technical result that is achieved by solving this problem is to increase the reliability of the perforator, as well as the efficiency of perforation of the production string and processing of the bottom hole due to the combined use of mechanical and abrasive means on the wall of the production string and bottomhole formation zone without high-pressure pump units.

Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для перфорации скважин, содержащее корпус с размещенным в его цилиндрической полости поршнем, который соединен с насосно-компрессорными трубами (НКТ), по меньшей мере, два пробойника, каждый из которых имеет, по меньшей мере, один промывочный канал для подачи рабочей жидкости, фиксаторы, выполненные с возможностью приведения их в контакт с внутренней поверхностью эксплуатационной колонны для удерживания устройства от перемещения ниже интервала перфорации, при этом каждый пробойник установлен с возможностью перемещения в радиальном направлении посредством соответствующего силового цилиндра, сообщенного с цилиндрической полостью корпуса с возможностью обеспечения перемещения пробойников в результате создания давления рабочей жидкости в цилиндрической полости корпуса под воздействием веса подвески НКТ.The specified technical result is achieved due to the fact that the device for perforating wells, comprising a housing with a piston placed in its cylindrical cavity, which is connected to tubing, at least two punches, each of which has at least , one flushing channel for supplying the working fluid, clamps made with the possibility of bringing them into contact with the inner surface of the production string to keep the device from moving below the perforation interval, while each punch is mounted with the ability to move in the radial direction by means of a corresponding ram cylinder in communication with the cylindrical cavity of the housing with the ability to ensure the movement of the punches as a result of creating pressure of the working fluid in the cylindrical cavity of the housing under the influence of the weight of the tubing suspension.

Каждый пробойник выполнен с упором, позволяющим равномерно Each punch is made with emphasis, allowing evenly

формировать отверстия в эксплуатационной колонне и центрировать устройство по оси скважины.form holes in the production casing and center the device along the axis of the well.

Для использования жидкости из полости НКТ устройство может быть снабжено перепускным клапаном, установленным в канале, выполненном в поршне, соединенном с НКТ.To use fluid from the tubing cavity, the device can be equipped with a bypass valve installed in a channel made in a piston connected to the tubing.

Устройство может быть снабжено перепускным клапаном, установленным в канале, выполненном в корпусе устройства для использования жидкости из затрубного пространства.The device may be equipped with a bypass valve installed in the channel, made in the housing of the device for using liquid from the annulus.

Кроме того, пробойники, каждый из которых имеет механизм возврата, могут быть расположены на разных уровнях вдоль оси устройства и направлены в разные стороны.In addition, the punches, each of which has a return mechanism, can be located at different levels along the axis of the device and directed in different directions.

Предложенное решение обеспечивает возможность формирования одновременно двух и более отверстий в эксплуатационной колонне пробойниками, расположенными в устройстве, при этом разрушение цементного камня и горной породы происходит через один и более промывочный канал, находящийся в каждом пробойнике, для возможности обработать ПЗП максимально глубоко и обширно. Для создания рабочего давления в устройстве используется вес подвески НКТ, на которой спускается перфоратор, что исключает необходимость применения насосных агрегатов.The proposed solution provides the possibility of simultaneously forming two or more holes in the production casing with punches located in the device, while the destruction of cement stone and rock occurs through one or more flushing channels located in each punch, in order to be able to process the PPP as deeply and extensively as possible. To create a working pressure in the device, the weight of the tubing suspension is used, on which the perforator is lowered, which eliminates the need for pumping units.

На фиг.1 схематично показан один из вариантов предлагаемого устройства в осевом разрезе.Figure 1 schematically shows one of the variants of the proposed device in axial section.

Устройство для перфорирования скважин содержит корпус 1 с размещенным в его цилиндрической полости (а) поршнем 2, который в свою очередь соединен с насосно-компрессорными трубами (НКТ), кулачки-фиксаторы 3, установленные на осях, закрепленных на поршне 2 и предназначенные для фиксации устройства на необходимом уровне перфорации, перепускной клапан 4, служащий для перекрывания центрального канала плунжера 5. Плунжер 5 расположен внутри корпуса 1 с возможностью его продольного перемещения внутри полости (в). Также устройство содержит силовые цилиндры 6 с пробойниками 7, имеющие возможность перемещения в радиальном направлении благодаря возникающему давлению рабочей жидкости The device for perforating wells includes a housing 1 with a piston 2 located in its cylindrical cavity (a), which in turn is connected to tubing (tubing), cams 3, mounted on the axles mounted on the piston 2 and intended for fixing device at the required level of perforation, the bypass valve 4, which serves to block the central channel of the plunger 5. The plunger 5 is located inside the housing 1 with the possibility of its longitudinal movement inside the cavity (c). The device also contains power cylinders 6 with punches 7 having the ability to move in the radial direction due to the pressure of the working fluid

в полости (в). Возврат силовых цилиндров 6 с пробойниками 7 в исходное положение осуществляется за счет пружин 8, установленных внутри корпуса силового цилиндра 6. Перфоратор крепится к подвеске НКТ через муфту 9.in the cavity (c). The return of the power cylinders 6 with punches 7 to their original position is carried out due to the springs 8 installed inside the housing of the power cylinder 6. The hammer is attached to the tubing suspension via a sleeve 9.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

На колонне НКТ перфоратор спускают в скважину к месту перфорации, затем к нему подается рабочая жидкость, заполняя весь перфоратор и подвеску НКТ. Столб жидкости в НКТ создает гидростатическое давление и, заполняя полость «а», перемещает поршень 2 вдоль оси устройства, при этом кулачки - фиксаторы 3 расходятся до соприкосновения с внутренней поверхностью эксплуатационной колонны, фиксируя перфоратор на заданном интервале. Затем подвеску НКТ опускают, перепускной клапан 4 перекрывает центральный канал в плунжере 5. В полости «в» от нагрузки веса подвески НКТ создается высокое давление рабочей жидкости, которое перемещает силовые цилиндры 6 с пробойниками 7 в радиальном направлении. Пробойники формируют отверстия в стенке эксплуатационной колонны. Через промывочные каналы в силовых цилиндрах 6 и пробойниках 7 прокачивают под высоким давлением всю жидкость из полости «в» в заколонное пространство, разрушая цементный камень и горную породу. После того, как плунжер 5 дошел до нижней точки цилиндра «в», начинают подъем подвески НКТ вверх до следующей отметки перфорации, при этом перепускной клапан 4 открывается, и цилиндр «в» вновь заполняется рабочей жидкостью из НКТ, а силовые цилиндры 6 с пробойниками 7 втягиваются пружинами 8 в устройство. Кулачки - фиксаторы 3 удерживают перфоратор только при движении подвески НКТ вниз, а при движении вверх скользят по внутренней поверхности эксплуатационной колонны. Циклы по формированию отверстий в эксплуатационной колонне и обработке ПЗП повторяются необходимое количество раз.On the tubing string, the perforator is lowered into the well to the perforation site, then the working fluid is supplied to it, filling the entire perforator and tubing suspension. The liquid column in the tubing creates hydrostatic pressure and, filling the cavity "a", moves the piston 2 along the axis of the device, while the cams - clamps 3 diverge until they touch the inner surface of the production string, fixing the perforator at a predetermined interval. Then, the tubing suspension is lowered, the bypass valve 4 closes the central channel in the plunger 5. In the cavity "c" from the load of the weight of the tubing suspension, a high pressure of the working fluid is created, which moves the power cylinders 6 with punches 7 in the radial direction. Punches form holes in the casing wall. Through flushing channels in the power cylinders 6 and punches 7, all the liquid is pumped under high pressure from the cavity “c” into the annular space, destroying the cement stone and rock. After the plunger 5 has reached the bottom point of the cylinder “c”, the tubing suspension begins to rise up to the next mark of perforation, while the bypass valve 4 opens, and the cylinder “c” is again filled with working fluid from the tubing, and the power cylinders 6 with punches 7 are drawn by springs 8 into the device. Cams - clamps 3 hold the punch only when the tubing suspension moves down, and when moving upward, they slide along the inner surface of the production string. The cycles for forming holes in the production casing and processing of the PPP are repeated as many times as necessary.

Технико-экономические преимущества предложенного устройства заключаются в следующем:The technical and economic advantages of the proposed device are as follows:

1. Использование веса подвески НКТ для создания рабочего давления исключает необходимость использования насосных агрегатов высокого давления, что значительно экономит время и затраты на перфорацию.1. The use of the weight of the tubing suspension to create working pressure eliminates the need to use high-pressure pumping units, which significantly saves time and costs for perforation.

2. Закачка жидкости в пласт осуществляется сразу после формирования отверстий в колонне, что экономит время и увеличивает качество обработки ПЗП.2. The injection of fluid into the reservoir is carried out immediately after the formation of holes in the column, which saves time and increases the quality of processing of the PPP.

3. Возможность использования любой рабочей жидкости с различной концентрацией делает устройство универсальным.3. The ability to use any working fluid with different concentrations makes the device universal.

4. Формирование отверстий в эксплуатационной колонне и только последующая закачка гидроабразивной жидкости увеличивает ресурс сопел, которыми также являются пробойники.4. The formation of holes in the production casing and only the subsequent injection of hydroabrasive fluid increases the resource of nozzles, which are also punches.

5. За счет простоты конструкции устройства обеспечивается его надежность и технологичность.5. Due to the simplicity of the design of the device provides its reliability and manufacturability.

Claims

1. Device for perforating wells, comprising a housing with a piston located in its cylindrical cavity, which is connected to tubing, at least two punches, each of which has at least one flushing channel for supplying a working fluid and installed with the possibility of movement in the radial direction by means of a corresponding power cylinder in communication with the cylindrical cavity of the housing with the ability to ensure the movement of the punches as a result of the creation of pressure fluid in the cylindrical cavity of the body under the influence of the weight of the tubing suspension.

2. The device according to claim 1, characterized in that each punch is made with emphasis, allowing evenly form holes in the production casing and center the device along the axis of the well.

3. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with a bypass valve installed in the channel made in the piston connected to the tubing for using fluid from the tubing cavity.

4. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with a bypass valve installed in the channel made in the device body for using liquid from the annulus.

5. The device according to claim 1, characterized in that the punches are located at different levels along the axis of the device and are directed in different directions.

6. The device according to claim 1, characterized in that each punch has a return mechanism.

7. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with clamps made to bring them into contact with the inner surface of the production string to keep the device from moving below the perforation interval.