RU2151858C1

RU2151858C1 - Gear for slit perforation of cased wells

Info

Publication number: RU2151858C1
Application number: RU98122422A
Authority: RU
Inventors: Э.М. Галеев; Х.И. Акчурин; Р.А. Нафиков; В.Б. Валеев; В.В. Прокшин
Original assignee: Государственное научно-производственное предприятие "Азимут"; Галеев Эрнст Мирзаянович; Акчурин Хамза Исхакович; Нафиков Радик Абдулхакович; Валеев Вакиль Булатович; Прокшин Владимир Владимирович
Priority date: 1998-12-07
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 2000-06-27

Abstract

FIELD: oil and gas production, drilling and repair of oil and gas wells to create perforation conduits in casing string, cement stone and rock. SUBSTANCE: wt. % gear includes body, extendible cutting tool coming in the form of threading roll, spring-loaded cantilever, link, monitor extension piece, bearing rollers. It has thrust journal that contacts link and is located between link and cantilever joined by axle. Two holes of different diameters are drilled in body of gear. Hole of bigger diameter is fitted with stopper. Wedge-shaped groove is made in body at some angle with regard to its axis. Two separable plates are installed on its edges. They interact with sliders set freely on axle of threading roll between cheeks of link. Axle of roller is step-shaped and has smaller diameter of ends. It is placed in side grooves of body parallel to wedge-shaped groove. EFFECT: simplified design, convenient handling and reliable operation of gear. 2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к области бурения и ремонта нефтяных и газовых скважин для создания перфорационных каналов в обсадной колонне, цементном камне и горной породе. The invention relates to the oil and gas industry, in particular to the field of drilling and repair of oil and gas wells to create perforations in the casing, cement stone and rock.

Известны различные конструкции механических и гидромеханических щелевых перфораторов, снабженных выдвижными режущими инструментами в виде накатных роликов, гидроцилиндрами, поршни которых подпружинены /1, 2, 3, 4/. There are various designs of mechanical and hydromechanical slotted drills equipped with retractable cutting tools in the form of knurled rollers, hydraulic cylinders, the pistons of which are spring-loaded / 1, 2, 3, 4 /.

Недостатками этих устройств являются недостаточная надежность в работе из-за опасности слома накатных роликов, их осей, а также недостаточная глубина канала, создаваемого накатными роликами. The disadvantages of these devices are the lack of reliability in operation due to the danger of breaking the rolling rollers, their axes, as well as the insufficient depth of the channel created by the rolling rollers.

Более близким по технической сущности является "Устройство для щелевой перфорации обсадной колонны" /5/, содержащее корпус, выдвижной режущий инструмент в виде накатного ролика, подпружиненную консоль, кулису, накатный ролик, гидроцилиндр, гидромониторную насадку, опорные ролики. Closer in technical essence is the "Device for slotted perforation of the casing string" / 5 /, comprising a housing, a retractable cutting tool in the form of a knurled roller, a spring-loaded console, a link, a knurled roller, a hydraulic cylinder, a hydraulic nozzle, and support rollers.

Недостатком известного устройства является то, что кулиса, несущая накатный ролик, присоединена непосредственно к консоли с помощью оси, несущей многотонную нагрузку при работе. A disadvantage of the known device is that the rocker supporting the rolling roller is connected directly to the console using an axis bearing a multi-ton load during operation.

Из-за ограниченности диаметральных размеров обсаженных скважин /соответственно и перфоратора/ увеличить диаметр оси до размеров, обеспечивающих достаточную прочность, не представляется возможным. Замена оси возможна только в условиях соответствия оснащенной базы, т.к. для этого требуется полная разборка устройства. Due to the limited diametrical dimensions of cased wells (respectively, and perforator), it is not possible to increase the diameter of the axis to dimensions that provide sufficient strength. Replacing the axis is possible only in conditions of compliance with the equipped base, as This requires complete disassembly of the device.

Ось, на которой смонтированы кулиса и накатный ролик, взаимодействует с щеками пазов сложной конструкции зеркально изображенных пластин корпуса при линейном контакте. The axis on which the link and the rolling roller are mounted interacts with the grooves of the grooves of the complex design of the mirrored body plates with linear contact.

При такой конструкции в процессе расхаживания колонны с перфоратором происходит ускоренный износ и разрушение оси и щек пластин. With this design, accelerated wear and destruction of the axis and cheeks of the plates occurs during the pacing of the column with a perforator.

Для замены изношенных и поломанных деталей требуется полная разборка устройства. To replace worn and broken parts, a complete disassembly of the device is required.

Все это значительно снижает надежность в работе и осложняет обслуживание устройства. All this significantly reduces the reliability and complicates the maintenance of the device.

Технической задачей изобретения является создание простого по конструкции, удобного в обслуживании и надежного в работе устройства для перфорации обсаженных скважин. An object of the invention is the creation of a simple in design, convenient to maintain and reliable device for perforating cased wells.

Поставленная задача решается устройством для щелевой перфорации обсаженных скважин, включающим корпус, выдвижной режущий инструмент в виде накатного ролика, подпружиненную консоль, связанную через кулису с осью накатного ролика, гидромониторную насадку, опорные ролики. The problem is solved by a device for slotted perforation of cased wells, including a housing, a retractable cutting tool in the form of a knurled roller, a spring-loaded console connected through the wings to the axis of the knurled roller, a hydraulic nozzle, and support rollers.

Новым является то, что оно снабжено пятой, шарнирно контактирующей с кулисой и размещенной между кулисой и консолью, соединенных осью, посаженной с зазором, а в корпусе устройства выполнены ориентированные относительно этой оси два отверстия разного диаметра, причем отверстие большего диаметра снабжено заглушкой, в корпусе устройства под углом к его оси выполнен клиновой паз, по краям которого установлены две съемные пластины, взаимодействующие с ползунами, свободно сидящими на оси накатного ролика между щек кулисы, причем ось накатного ролика, выполненная ступенчатой с меньшим диаметром по концам, размещена в боковых пазах корпуса, параллельных клиновому пазу. New is that it is equipped with a fifth, pivotally in contact with the link and placed between the link and the console, connected by an axis, set with a gap, and two holes of different diameters oriented with respect to this axis are made in the device’s body, the hole of a larger diameter is provided with a plug in the case the device at an angle to its axis a wedge groove is made, at the edges of which two removable plates are installed, interacting with sliders freely sitting on the axis of the rolling roller between the side cheeks, and the rolling axis a roller made stepwise with a smaller diameter at the ends is placed in the side grooves of the housing parallel to the wedge groove.

Анализ патентной и научно-технической литературы не выявил технических решений с подобной совокупностью существенных признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии критериям "новизна" и "существенные отличия" предлагаемого решения. The analysis of patent and scientific and technical literature did not reveal technical solutions with a similar set of essential features, which allows us to conclude that the criteria of "novelty" and "significant differences" of the proposed solution are met.

На фиг. 1 схематично представлено предлагаемое устройство в исходном положении, на фиг. 2 - вид А на фиг. 1. In FIG. 1 schematically shows the proposed device in its original position, in FIG. 2 is a view A in FIG. 1.

Устройство состоит из корпуса 1 с цилиндром 2, внутри которых размещены поршень 3 с подпружиненной консолью 4, соединенной с помощью посаженной с зазором оси 5 с кулисой 6. Между подпружиненной консолью 4 и кулисой 6 размещена пята 7, шарнирно контактирующая с кулисой 6. В корпусе 1 выполнены ориентированные напротив оси 5 два отверстия 8 и 9, из которых диаметр отверстия выполнен меньшим, чем диаметр оси 5, а диаметр отверстия 8 выполнен большим, чем диаметр оси 5. The device consists of a housing 1 with a cylinder 2, inside of which a piston 3 is placed with a spring-loaded console 4 connected by a pin 5 with a link 6. The pin 7 is pivotally in contact with the link 6. Between the spring-loaded console 4 and the link 6, the pin 6 is articulated. 1, two openings 8 and 9 are oriented opposite the axis 5, of which the diameter of the hole is made smaller than the diameter of the axis 5, and the diameter of the hole 8 is larger than the diameter of the axis 5.

В отверстии большего диаметра 8 установлена заглушка 10, сняв которую при разборке через отверстие 9 выбивается ось 6. На нижнем конце кулисы 6 в отверстии двух щек на оси 11 свободно сидит накатный ролик 12, по краям которого размещены два ползуна 13. A plug 10 is installed in the hole of larger diameter 8, removing which, when disassembling, the axis 6 is knocked out through the hole 9. At the lower end of the link 6 in the hole of the two cheeks on the axis 11 a rolling roller 12 sits freely along the edges of which two sliders 13 are placed.

В корпусе 1, в зоне расположения кулисы с накатным роликом и ползунами выполнен продольный паз под углом к оси корпуса в виде клина 14 и щель для размещения накатного ролика. Ось 11 выполнена ступенчатой с малыми диаметрами на концах, которые размещены с зазором в боковых пазах корпуса, выполненных параллельно плоскости клина 14. На рабочих плоскостях клина 14 под опорные ползуны 13 установлены две съемные пластины 15, которые воспринимают нагрузки от ползунов. В пазах, выполненных в корпусе 1 с противоположной стороны от накатного ролика 12, размещены попарно сверху и снизу в пределах перемещения накатного ролика опорные ролики 16, свободно сидящие на осях 17. In the housing 1, in the area of the backstage with the knurled roller and sliders, a longitudinal groove is made at an angle to the axis of the body in the form of a wedge 14 and a slit for accommodating the knurled roller. The axis 11 is made stepped with small diameters at the ends, which are placed with a gap in the side grooves of the housing made parallel to the plane of the wedge 14. On the working planes of the wedge 14, two removable plates 15 are installed under the supporting sliders 13, which absorb the loads from the sliders. In the grooves made in the housing 1 on the opposite side of the rolling roller 12, support rollers 16, freely sitting on the axles 17, are placed in pairs above and below within the movement of the rolling roller.

Поршень 3 с подпружиненной консолью 4 имеют гидравлические каналы 18 и 19. При работе канал 18 перекрывается шариком 20, сбрасываемым с устья. Канал 19 связывает внутреннее пространство компоновки с гидромониторной насадкой 21. The piston 3 with a spring-loaded console 4 has hydraulic channels 18 and 19. During operation, the channel 18 is blocked by a ball 20 discharged from the mouth. Channel 19 connects the interior of the layout with the jet nozzle 21.

При работе устройство соединяют с колонной насосно-компрессорных труб 22. During operation, the device is connected to the tubing string 22.

Устройство работает следующим образом. На колонне НКТ оно спускается в скважину к месту перфорации. Установив устройство против интервала перфорации, бросают шарик 20 и создают в НКТ рабочее давление, одновременно расхаживая всю компоновку. При этом поршень 3 вместе с подпружиненной консолью 4 толкают кулису 6 через пяту 7, шарнирно контактирующую с кулисой 6. Вместе с кулисой 6, изменяя направление вдоль клина 14 по съемным пластинам 15, контактируемым с ползунами 13, накатный ролик 12, сидящий на оси 11, выдвигается до контакта со стенкой обсадной трубы, и как только давление в системе несколько повысится, отодвигает устройство в противоположную сторону до касания опорных роликов 16 стенки обсадной трубы. При последующем увеличении давления и расхаживании компоновки в пределах заданного интервала перфорации накатный ролик 12 вдавливается в стенку обсадной колонны. The device operates as follows. On the tubing string, it descends into the well to the perforation site. Installing the device against the perforation interval, throw the ball 20 and create working pressure in the tubing, while pacing the entire layout. In this case, the piston 3 together with the spring-loaded console 4 push the link 6 through the heel 7, pivotally in contact with the link 6. Together with the link 6, changing the direction along the wedge 14 along the removable plates 15 in contact with the sliders 13, the rolling roller 12 sitting on the axis 11 , extends to contact with the wall of the casing, and as soon as the pressure in the system rises slightly, pushes the device in the opposite direction until the supporting rollers 16 touch the wall of the casing. With a subsequent increase in pressure and pacing the layout within the specified perforation interval, the roll 12 is pressed into the casing wall.

Когда накатный ролик выйдет за пределы обсадной колонны, в НКТ создается повышенное давление и реализуется гидромониторный эффект струи, жидко вытекающей из насадки 21 с большой скоростью, которая, размывая цементный камень и горную породу, формирует перфорационный канал. When the rolling roller goes beyond the casing string, increased pressure is created in the tubing and the hydromonitor effect of the jet, liquid flowing out of the nozzle 21 at a high speed, which, eroding the cement stone and rock, forms a perforation channel.

Для прекращения операции останавливают прокачку рабочей жидкости. При этом давление в системе исчезает и усилием пружины поршень 3 вместе с консолью 4 возвращаются в исходное положение, выводя из щели накатный ролик 12. Устройство полностью переходит в исходное состояние. После этого устройство поднимают на поверхность. To stop the operation, pumping of the working fluid is stopped. In this case, the pressure in the system disappears and the spring force of the piston 3 together with the console 4 is returned to its original position, bringing the rolling roller 12 out of the slit. The device completely returns to its original state. After that, the device is raised to the surface.

При необходимости, приподняв устройство на заданную высоту, процесс перфорации повторяют. If necessary, lifting the device to a predetermined height, the perforation process is repeated.

Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем. The technical and economic advantage of the proposal is as follows.

1. За счет снабжения устройства пятой площадь контакта между нагруженными консолью и кулисой увеличивается, а ось, посаженная с зазором, не воспринимает нагрузку. Достигается прочность деталей узла, что способствует повышению надежности устройства при эксплуатации. 1. Due to the supply of the device, the fifth contact area between the loaded console and the link is increased, and the axis, planted with a gap, does not absorb the load. Achieved the strength of the parts of the node, which helps to increase the reliability of the device during operation.

2. За счет снабжения устройства ползунами, расположенными на оси с двух сторон накатного ролика и взаимодействующими с легкосъемными пластинами, нагрузка, передаваемая от ступенчатой оси накатного ролика через ползуны на съемные пластины также распределяется по площади. 2. By supplying the device with sliders located on the axis on both sides of the rolling roller and interacting with easily removable plates, the load transmitted from the stepped axis of the rolling roller through the sliders to the removable plates is also distributed over the area.

Достигается прочность деталей узла, что также способствует повышению надежности устройства при эксплуатации. Achieved the strength of the parts of the site, which also helps to increase the reliability of the device during operation.

3. За счет снабжения устройства технологическими отверстиями большого и малого диаметров, ориентированных напротив оси и пазов, выполненных под углом к оси корпуса, можно произвести замену наиболее нагруженной детали - накатного ролика в промысловых условиях, сняв для этого заглушку. 3. By supplying the device with technological holes of large and small diameters, oriented opposite the axis and grooves, made at an angle to the axis of the housing, it is possible to replace the most loaded part - the rolling roller in the field, removing the plug.

Тем самым достигается упрощение обслуживания устройства. This simplifies the maintenance of the device.

Промысловые испытания устройства проведены при бурении новых скважин бригадами освоения Уфимского, Туймазинского и Ишимбайского УБР, а при ремонте скважин бригадами КРС АО "Когалымнефтепрогресс", НГДУ "Уфанефть". Field tests of the device were carried out during the drilling of new wells by the development teams of the Ufa, Tuimazinsky and Ishimbaysky UBR, and during the repair of wells by the teams of the Kogalymnefteprogress JSC, NGDU "Ufaneft".

Устройство позволяет произвести вскрытие всех пропластков на достаточную глубину. Применение устройства снижает материальные затраты на освоение скважин. The device allows for the opening of all layers to a sufficient depth. The use of the device reduces material costs for well development.

Источники информации
1. А.c. СССР N 883351, кл. E 21 B 43/114, БИ N 43, 1981.Sources of information
1. A.c. USSR N 883351, class E 21 B 43/114, BI N 43, 1981.

2. А.с. СССР N 1337513, кл. E 21 B 43/114, БИ N 34, 1987. 2. A.S. USSR N 1337513, class E 21 B 43/114, BI N 34, 1987.

3. А.с. СССР N 1789674, кл. E 21 В 43/114, БИ N 3, 1993. 3. A.S. USSR N 1789674, class E 21 B 43/114, BI N 3, 1993.

4. Патент США N 4106561, кл. E 21 В 43/112, 1979. 4. US Patent N 4106561, cl. E 21 B 43/112, 1979.

5. Патент РФ N 2039220, кл. E 21 B 43/114 (прототип). 5. RF patent N 2039220, class. E 21 B 43/114 (prototype).

Claims

A device for slotted perforation of cased wells, comprising a housing, a retractable cutting tool in the form of a knurled roller, a spring-loaded console, a rocker arm, a hydraulic nozzle, and support rollers, characterized in that the device is provided with a heel pivotally in contact with the rocker and placed between the rocker and the console connected by an axis , planted with a gap, and in the device’s body two holes of different diameters oriented with respect to this axis are made, and the larger diameter hole is provided with a plug in the device’s body a wedge groove is made at an angle to its axis, along the edges of which there are two removable plates interacting with sliders freely sitting on the axis of the rolling roller between the side wings, and the axis of the rolling roller, made stepwise with a smaller diameter at the ends, is located in the side grooves of the housing parallel to the wedge groove.