RU142088U1

RU142088U1 - DEVICE FOR CREATING PERFORATION CHANNELS IN A WELL

Info

Publication number: RU142088U1
Application number: RU2013159105/03U
Authority: RU
Inventors: Михаил Борисович Бродский
Original assignee: Михаил Борисович Бродский
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2014-06-20

Abstract

Устройство для создания перфорационных каналов в скважине, устанавливаемое на колонне насосно-компрессорных труб, включающее корпус, гидроцилиндр и, по меньшей мере, один рабочий орган с гидромониторным каналом, размещенный с возможностью радиального возвратно-поступательного перемещения в пазах клина и опоры, отличающееся тем, что клин установлен над поршнем гидроцилиндра,на котором закреплена опора рабочего органа, подпоршневая полость гидроцилиндра сообщена посредством трубок с гидромониторным каналом рабочего органа и надклиновой полостью подачи рабочей жидкости, а устройство снабжено гидроцилиндром с подпружиненным поршнем, шток которого закреплен на поршне несущего опору гидроцилиндра и имеет осевой и переточный каналы, сообщающиеся с подпоршневыми полостями обоих гидроцилиндров.A device for creating perforation channels in a well, mounted on a tubing string, including a housing, a hydraulic cylinder and at least one working body with a hydraulic monitor channel, arranged for radial reciprocating movement in the grooves of the wedge and support, characterized in that the wedge is installed above the piston of the hydraulic cylinder, on which the support of the working body is fixed, the under-piston cavity of the hydraulic cylinder is communicated by means of tubes with a hydraulic monitor channel of the working body and nadklin oh cavity for supplying the working fluid, and a hydraulic cylinder device is provided with a spring-loaded piston rod of which is mounted on the piston carrier and bearing cylinder and has an axial downcoming channels communicating with both cylinders subpiston cavities.

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к области вторичного вскрытия пласта созданием перфорационных каналов в скважине.The utility model relates to the oil and gas industry, and in particular to the field of secondary opening of the formation by creating perforation channels in the well.

Известно устройство для создания перфорационных каналов в обсадной колонне скважины по патенту на полезную модель RU 68587. Устройство содержит трубчатый корпус с размещенным на нем гидроцилиндром с хвостовиком и подпружиненным поршнем, выполненные с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно трубного корпуса. Поршень подпружинен вверх относительно гидроцилиндра и трубного корпуса, а снизу оснащен клиновым толкателем, взаимодействующим с резцедержателями с перфорационными резцами, которые размещены на конце хвостовика с возможностью радиального возвратно-продольного перемещения под действием клинового толкателя. Резцедержатель с резцом имеют гидромониторные каналы, сообщающиеся с переточными каналами клинового толкателя. Выше гидроцилиндра могут быть закреплены один или несколько дополнительных гидроцилиндров с дополнительными поршнями, которые соединены с поршнем и установлены так, что между трубным корпусом и дополнительными поршнями расположена кольцевая полость, сообщенная с надпоршневой полостью всех цилиндров. Трубный корпус разобщен глухой перегородкой, верхняя полость которого сообщена с кольцевой полостью, а нижняя - переточными отверстиями с подпоршневой полостью гидроцилиндра. Нижняя полость трубного корпуса выполнена также с возможностью взаимодействия с кольцевой полостью при перемещении подпружиненного поршня вниз.A device for creating perforation channels in the casing of a well according to the patent for utility model RU 68587 is known. The device comprises a tubular body with a hydraulic cylinder with a shank and a spring-loaded piston placed on it, made with the possibility of limited axial movement relative to the tubular body. The piston is spring-loaded upward relative to the hydraulic cylinder and the tube body, and from below it is equipped with a wedge pusher interacting with tool holders with perforating cutters, which are placed at the end of the shank with the possibility of radial reciprocal-longitudinal movement under the action of the wedge pusher. The tool holder and cutter have hydraulic monitor channels in communication with the overflow channels of the wedge pusher. One or more additional hydraulic cylinders with additional pistons that are connected to the piston and are mounted so that between the pipe body and additional pistons there is an annular cavity in communication with the over-piston cavity of all cylinders above the hydraulic cylinder. The pipe casing is separated by a blank partition, the upper cavity of which is in communication with the annular cavity, and the lower cavity is provided with transfer holes with a piston cavity of the hydraulic cylinder. The lower cavity of the tube body is also configured to interact with the annular cavity when the spring-loaded piston is moved down.

Недостатками устройства являются невысокий гидромониторный эффект, создаваемый при формировании каналов в призабойной зоне пласта, ввиду конструктивных особенностей, не позволяющих обеспечить герметичность соединения переточных каналов клина и резцедержателя, что приводит к значительным потерям объема поступающего в гидромониторы рабочей жидкости и ее давления. Следует учесть, что даже при незначительном изменении внутреннего диаметра обсадной колонны, «теряется» соосность каналов клина и резцедержателя, что тоже отрицательно сказывается на герметичности гидросистемы и, соответственно, на гидромониторном эффекте. Все вышеуказанное крайне отрицательно сказывается на энергии струи, которой будет недостаточно для размыва каверн и, как следствие, на эффективности обработки пласта. Кроме того, устройство имеет достаточно сложную конструкцию.The disadvantages of the device are the low hydromonitor effect created during the formation of channels in the bottomhole formation zone, due to design features that do not allow for tightness of the connection of the overflow channels of the wedge and the tool holder, which leads to significant losses in the volume of working fluid and its pressure entering the hydraulic monitors. It should be noted that even with a slight change in the inner diameter of the casing, the alignment of the wedge channels and the tool holder "is lost", which also negatively affects the tightness of the hydraulic system and, accordingly, the hydraulic monitoring effect. All of the above has an extremely negative effect on the energy of the jet, which will not be enough to erode the caverns and, as a result, on the efficiency of the formation treatment. In addition, the device has a rather complicated design.

Большей эффективностью при простоте конструкции обладает устройство по патенту на полезную модель RU 115407, МПК E21B 43/114, оп. 01.12.2011 г., которое имеет корпус, образованный клином и стенками, как минимум, двух размещенных друг за другом гидроцилиндров с соединенными между собой и закрепленными на опоре шток-поршнями, один из которых подпружинен. По меньшей мере, два резца с гидромониторами и резцедержателями размещены в пазах опоры и клина с возможностью радиального возвратно-поступательного перемещения. Шток-поршени имеют осевой канал, сообщенный переточными каналами с подпоршневыми полостями гидроцилиндров, а трубками и каналами резцедержателей - с гидромониторами резцов.The device according to the utility model patent RU 115407, IPC E21B 43/114, op. 12/01/2011, which has a housing formed by a wedge and the walls of at least two hydraulic cylinders placed one after another with interconnected and fixed on the support rod-pistons, one of which is spring-loaded. At least two cutters with hydraulic monitors and tool holders are placed in the grooves of the support and the wedge with the possibility of radial reciprocating movement. Piston rods have an axial channel communicated by transfer channels with sub-piston cavities of hydraulic cylinders, and tubes and channels of tool holders with hydraulic monitors of cutters.

Недостатком прототипа является невысокая надежность гидравлической системы устройства, т.к. в установленных друг за другом гидроцилиндрах соединения шток-поршней между собой и опорой работают на разрыв, создавая напряжение в штоке. Поэтому для того, чтобы исключить разрыв соединений, стенки штоков необходимо изготавливать достаточно толстыми, увеличивая при этом их наружный диаметр, что в свою очередь уменьшит эффективную рабочую площадь поршней. Другим недостатком прототипа является ненадежность механизма возврата в исходное транспортное положение рабочих органов. Пружина работает с максимальным усилием лишь в момент ее полного сжатия, когда для выхода рабочих органов из обсадной колонны после перфорации используется колонна НКТ, а в момент, когда необходимо довести рабочие органы в исходное транспортное положение, чтобы они не скребли по внутренней стенке обсадной колонны при перемещении устройства вглубь скважины, пружина в данной конструкции малоэффективна. Также конструктивные особенности прототипа не исключают преждевременного выдвижения рабочих органов при спуске устройства в скважину, когда опора, расположенная в его нижней части, упрется в какое-нибудь препятствие, что может привести к застреванию устройства в скважине.The disadvantage of the prototype is the low reliability of the hydraulic system of the device, because in successive hydraulic cylinders, the rod-piston connections between themselves and the support work in discontinuity, creating a voltage in the rod. Therefore, in order to eliminate rupture of the joints, the walls of the rods must be made sufficiently thick, while increasing their outer diameter, which in turn will reduce the effective working area of the pistons. Another disadvantage of the prototype is the unreliability of the mechanism of return to the original transport position of the working bodies. The spring operates with maximum force only at the moment of its full compression, when the tubing string is used to exit the working bodies from the casing after perforation, and at the time when it is necessary to bring the working bodies to their original transport position so that they do not scrape along the inner wall of the casing when moving the device deep into the well, the spring in this design is ineffective. Also, the design features of the prototype do not preclude premature extension of the working bodies when the device is lowered into the well, when the support located in its lower part abuts against some kind of obstacle, which can lead to the device becoming stuck in the well.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение надежности устройства и эффективности его работы.The task to which the utility model is directed is to increase the reliability of the device and its efficiency.

Технический результат заключается в повышении производительности и надежности устройства с гарантированным возвратом рабочих органов в исходное положение при переходе с одного интервала перфорации на другой.The technical result consists in increasing the productivity and reliability of the device with a guaranteed return of the working bodies to their original position when switching from one perforation interval to another.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для создания перфорационных каналов в скважине, устанавливаемом на колонне насосно-компрессорных труб, включающем корпус, гидроцилиндр и, по меньшей мере, один рабочий орган с гидромониторным каналом, размещенным с возможностью радиального возвратно-поступательного перемещения в пазах клина и опоры, согласно полезной модели, клин установлен над поршнем гидроцилиндра, на котором закреплена опора рабочего органа. Подпоршневая полость гидроцилиндра сообщена посредством трубок с гидромониторным каналом рабочего органа и надклиновой полостью подачи рабочей жидкости. Устройство снабжено гидроцилиндром с подпружиненным поршнем, шток которого закреплен на поршне несущего опору гидроцилиндра и имеет осевой и переточный каналы, сообщающиеся с подпоршневыми полостями обоих гидроцилиндров.The specified technical result is achieved in that in a device for creating perforation channels in a well installed on a tubing string including a housing, a hydraulic cylinder and at least one working body with a hydraulic monitor channel arranged to radially reciprocate in grooves of the wedge and the support, according to the utility model, the wedge is mounted above the piston of the hydraulic cylinder, on which the support of the working body is fixed. The under-piston cavity of the hydraulic cylinder is communicated by means of tubes with a hydraulic monitor channel of the working body and a superclinical cavity for supplying the working fluid. The device is equipped with a hydraulic cylinder with a spring-loaded piston, the rod of which is fixed to the piston of the supporting cylinder and has axial and transfer channels communicating with the piston cavities of both hydraulic cylinders.

Размещение гидроцилиндра под вершиной клина позволяет увеличить эффективную рабочую площадь поршня, заменить гибкие трубки прямыми и исключить преждевременное выдвижение рабочего органа при спуске устройства в скважину, т.к. опора размещена в жестком корпусе. Для увеличения площади вскрытия интервала перемещением устройства вглубь скважины необходим гарантированный возврат рабочих органов в исходное положение, который достигается наличием и расположением гидроцилиндра с подпружиненным поршнем.Placing the hydraulic cylinder under the top of the wedge allows you to increase the effective working area of the piston, replace the flexible tubes with straight ones and exclude premature extension of the working body when the device is lowered into the well, because the support is housed in a rigid housing. To increase the opening area of the interval by moving the device deep into the well, a guaranteed return of the working bodies to their original position is required, which is achieved by the presence and location of the hydraulic cylinder with a spring-loaded piston.

Устройство с одним рабочим органом целесообразно использовать для перфорации скважин малого диаметра. Количество рабочих органов (два и более) для перфорации скважин среднего и большого диаметра определяется необходимым числом отверстий в интервале перфорации за один рабочий цикл.A device with one working body, it is advisable to use for perforation of small diameter wells. The number of working bodies (two or more) for perforation of medium and large diameter wells is determined by the required number of holes in the perforation interval for one working cycle.

Заявляемая полезная модель поясняется на примере выполнения устройства с двумя гидроцилиндрами, двумя рабочими органами и сопровождающими чертежами, на которых представлены:The inventive utility model is illustrated by the example of a device with two hydraulic cylinders, two working bodies and accompanying drawings, on which:

Фиг.1 - общий вид устройства с частичным осевым разрезом;Figure 1 - General view of the device with a partial axial section;

Фиг.2 - вид сбоку устройства с частичным осевым разрезом.Figure 2 is a side view of the device with a partial axial section.

Устройство содержит трубный корпус 1, образованный гидроцилиндром 2, 3 и муфтой 4 для присоединения к колонне насосно-компрессорных труб с фильтром 5, отделяющим загрязненное трубное пространство НКТ от внутренней (надклиновой) полости 6 устройства. В корпусе 1 установлен и жестко закреплен клин 7, в пазах 8 которого размещены два противоположно направленных рабочих органа 9, установленных в пазах 10 опоры 11 для радиального возвратно-поступательного перемещения. Опора 11 установлена на штоке поршня 12 гидроцилиндра 2, имеющем подпоршневую полость 13. В каждом рабочем органе 9 выполнен гидромониторный канал 14, соединенный трубками 15 с подпоршневой полостью 13 гидроцилиндра 2, которая сообщена трубками 16 с надклиновой полостью 6 подачи рабочей жидкости в устройство, сообщающейся с трубным пространством колонны НКТ при установке на нее устройства. Шток поршня 17 гидроцилиндра 3 соединен с поршнем 12 гидроцилиндра 2 и имеет переточный 18 и осевой 19 каналы, сообщающиеся с подпоршневыми полостями 13 и 20 гидроцилиндров, а в гидроцилиндре 3 установлена пружина 21.The device comprises a tubular body 1 formed by a hydraulic cylinder 2, 3 and a sleeve 4 for connecting to the tubing string with a filter 5 that separates the contaminated tubing space from the tubing from the device’s internal (super-wedge) cavity 6. A wedge 7 is installed and rigidly fixed in the housing 1, in the grooves 8 of which there are two oppositely directed working bodies 9 installed in the grooves 10 of the support 11 for radial reciprocating movement. The support 11 is mounted on the piston rod 12 of the hydraulic cylinder 2 having a piston cavity 13. In each working body 9 there is a hydraulic monitor channel 14 connected by tubes 15 to the piston cavity 13 of the hydraulic cylinder 2, which is connected by pipes 16 with a superclinical cavity 6 for supplying the working fluid to the device in communication with the tubing space of the tubing string when installing the device on it. The piston rod 17 of the hydraulic cylinder 3 is connected to the piston 12 of the hydraulic cylinder 2 and has a transfer 18 and axial 19 channels communicating with the piston cavities 13 and 20 of the hydraulic cylinders, and a spring 21 is installed in the hydraulic cylinder 3.

Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.

Устройство соединяют с колонной НКТ муфтой 4 и спускают в скважину к интервалу перфорации. В НКТ подают под давлением рабочую жидкость, которая, проходя через фильтр 5, без окалин и других крупных механических примесей поступает в полость 6, а затем по трубкам 16 - в подпоршневую полость 13 и по каналам 18 и 19 - в подпоршневую полость 20, воздействует на поршень 12 и соединенный с ним поршень 17, которые перемещаются вверх, сжимая пружину 21. Поршни 12, 17 поднимают опору 11, а рабочие органы 9, скользя по пазам 8 клина 7 и радиальным пазам 10 опоры 11, упираются в стенки обсадной колонны 22 скважины. Поршни 12 и 17 с опорой 11 фиксируются относительно обсадной колонны 22, а корпус 1 устройства перемещается вниз. При этом жестко установленный в корпусе 1 клин 7, раздвигает своими рабочими плоскостями в радиальном направлении от оси устройства рабочие органы 9, режущие части которых производят перфорацию стенок обсадной колонны 22. Одновременно рабочая жидкость, проходя по трубкам 15 и гидромониторным каналам 14 рабочих органов 9, под высоким давлением выходит в призабойную зону пласта и размывает своими струями цементный камень и прилегающую горную породу, образуя каверны.The device is connected to the tubing string with a sleeve 4 and lowered into the well to the perforation interval. In the tubing, a working fluid is supplied under pressure, which, passing through the filter 5, without scale and other large mechanical impurities enters the cavity 6, and then through the tubes 16 into the under-piston cavity 13 and through channels 18 and 19 into the under-piston cavity 20, acts on the piston 12 and the piston 17 connected to it, which move upward, compressing the spring 21. The pistons 12, 17 raise the support 11, and the working bodies 9, sliding along the grooves 8 of the wedge 7 and the radial grooves 10 of the support 11, abut against the walls of the casing 22 wells. The pistons 12 and 17 with the support 11 are fixed relative to the casing 22, and the housing 1 of the device moves down. At the same time, the wedge 7, rigidly installed in the housing 1, extends the working bodies 9 with its working planes in a radial direction from the device axis, the cutting parts of which perforate the walls of the casing 22. At the same time, the working fluid passing through the tubes 15 and the hydraulic monitor channels 14 of the working bodies 9 under high pressure, it enters the bottom-hole zone of the formation and erodes with its jets the cement stone and adjacent rock, forming caverns.

После формирования каналов в скважине, давление рабочей жидкости сбрасывают до атмосферного. Под действием пружины 21 поршни 17, 12 и опора 11 перемещаются в исходное положение, увлекая за собой рабочие органы 9, которые скользя по пазам 8 и 10 с основания клина 7 к его вершине, возвращаются в исходное транспортное положение.After the formation of channels in the well, the pressure of the working fluid is reduced to atmospheric. Under the action of the spring 21, the pistons 17, 12 and the support 11 are moved to their original position, dragging along the working bodies 9, which, sliding along the grooves 8 and 10 from the base of the wedge 7 to its top, return to their original transport position.

Затем устройство перемещают на расчетное расстояние либо к поверхности, либо вглубь скважины и повторяют цикл перфорации обсадной колонны 22 с одновременной гидромониторной обработкой ПЗП необходимое количество раз. После формирования всех каналов в скважине прекращают подачу рабочей жидкости, давление сбрасывают до атмосферного и устройство извлекают из скважины.Then the device is moved to a calculated distance either to the surface or deep into the borehole and the casing string perforation cycle 22 is repeated with simultaneous hydromonitor processing of the PPP as many times as necessary. After the formation of all channels in the well, the flow of working fluid is stopped, the pressure is released to atmospheric and the device is removed from the well.

Claims

A device for creating perforation channels in a well, mounted on a tubing string, including a housing, a hydraulic cylinder and at least one working body with a hydraulic monitor channel, arranged for radial reciprocating movement in the grooves of the wedge and support, characterized in that the wedge is installed above the piston of the hydraulic cylinder, on which the support of the working body is fixed, the under-piston cavity of the hydraulic cylinder is communicated by means of tubes with a hydraulic monitor channel of the working body and nadklin the working fluid supply cavity, and the device is equipped with a hydraulic cylinder with a spring-loaded piston, the rod of which is mounted on the piston of the supporting cylinder and has axial and transfer channels communicating with the piston cavities of both hydraulic cylinders.