RU2230182C1

RU2230182C1 - Hydraulic mechanical well perforator

Info

Publication number: RU2230182C1
Application number: RU2002129281/03A
Authority: RU
Inventors: ев Э.С. Куз (RU); Э.С. Кузяев; И.А. Гостев (RU); И.А. Гостев
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Промышленная компания "Нефтепромсервис"
Priority date: 2002-11-04
Filing date: 2002-11-04
Publication date: 2004-06-10

Abstract

FIELD: oil and gas extracting industry. SUBSTANCE: device has composite body, telescopic cutting tool in form of knurl, which is mounted in guides, mechanism for conveying cutting tool, circulation valve and hydraulic monitoring nozzle. In the knurl radial grooves are made on the cutting edge. They are placed along a circle. Entrance edge of channel of hydraulic monitoring nozzle is made with curvature, radius of which is equal to thickness of its wall. EFFECT: higher reliability, effectiveness and time savings for device preparation. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для создания перфорационных щелей в обсадных трубах, цементном камне и горной породе.The invention relates to the oil and gas industry and can be used to create perforations in the casing, cement stone and rock.

Известно устройство для перфорации обсадных труб по авторскому свидетельству СССР №947398, Е 21 В 43/144, содержащее корпус, выдвижной режущий инструмент в виде режущей фрезы, механизм подачи фрезы и привод ее вращения.A device for perforation of casing pipes according to the author's certificate of the USSR No. 947398, E 21 B 43/144, comprising a housing, a retractable cutting tool in the form of a cutting mill, the feed mechanism of the cutter and its rotation drive.

Недостатком является ненадежность устройства в работе из-за быстрого изнашивания фрезы (выкрашивания зубьев). Принудительное вращение фрезы с помощью привода позволяет разрезать металлическую трубу, но, дойдя до цементного камня в затрубном пространстве, зубья фрезы выкрашиваются (фреза не режет цемент). Кроме того, изготовление фрезы (вырезание профиля зуба и его заточка) - сложная, трудоемкая и дорогостоящая операция. И, наконец, фреза режет с образованием стружки и пыли, что создает неудобство при работе в малом (ограниченном) пространстве обсадной трубы.The disadvantage is the unreliability of the device in operation due to the rapid wear of the cutter (chipping teeth). Forced rotation of the cutter using the drive allows you to cut a metal pipe, but when you reach a cement stone in the annulus, the teeth of the cutter are painted (the cutter does not cut cement). In addition, the manufacture of the cutter (cutting the profile of the tooth and its sharpening) is a complex, time-consuming and expensive operation. And finally, the cutter cuts with the formation of chips and dust, which creates inconvenience when working in a small (limited) space of the casing.

Известен также гидромеханический скважинный перфоратор по патенту России №2182221, Е 21 В 43/144, наиболее близкий по технической сущности к заявляемому изобретению, принятый за прототип и содержащий составной корпус, выдвижной режущий инструмент в виде накатного ролика, установленного в направляющих, механизм подачи режущего инструмента, циркуляционный клапан и гидромониторную насадку с цилиндрическим каналом, входная кромка канала выполнена по прямой линии.Also known is a hydromechanical borehole perforator according to Russian patent No. 2182221, E 21 B 43/144, closest in technical essence to the claimed invention, adopted as a prototype and containing a composite housing, a retractable cutting tool in the form of a knurled roller installed in the guides, a cutting feed mechanism tool, a circulation valve and a hydraulic nozzle with a cylindrical channel, the inlet edge of the channel is made in a straight line.

Недостатком является низкая надежность и эффективность устройства. Так как профиль накатного ролика одинаковый по окружности режущей кромки, то она создает постоянное удельное давление на разрушаемый участок. В результате для образования щели в обсадной трубе и в затрубном пространстве таким роликом необходимо сделать много накаток (движений вверх, вниз). Это занимает много времени и приводит к быстрому смятию и выкрашиванию режущей кромки ролика, что снижает его надежность. Эффективность процесса при таком профиле ролика низкая.The disadvantage is the low reliability and efficiency of the device. Since the profile of the knurling roller is the same around the circumference of the cutting edge, it creates a constant specific pressure on the area to be destroyed. As a result, for the formation of a gap in the casing and in the annulus, such a roller needs to make a lot of knurling (movements up, down). This takes a lot of time and leads to quick crushing and chipping of the cutting edge of the roller, which reduces its reliability. The efficiency of the process with such a profile of the roller is low.

Так как входная кромка канала гидромониторной насадки выполнена по прямой линии, а естественная форма втекающей в отверстие струи имеет кривизну, то при входе струи происходит ее сжатие, трение о кромку, что снижает ее давление на выходе. Струя имеет при этом неопределенную форму и неустойчивый режим истечения. Все это снижает эффективность ее проникновения в цементный камень (породу), увеличивая время размывки. Кроме того, после работы части корпуса разбирают для технического обслуживания и вновь собирают, т.е. развинчивают и свинчивают инструментом, который соскальзывает с гладкой наружной поверхности корпуса. Это ведет к потере времени на подготовку устройства.Since the input edge of the channel of the hydraulic nozzle is made in a straight line, and the natural shape of the jet flowing into the hole has a curvature, then at the entrance of the jet it is compressed, friction against the edge, which reduces its pressure at the outlet. The jet has an indefinite shape and an unstable flow regime. All this reduces the efficiency of its penetration into cement stone (rock), increasing the erosion time. In addition, after operation, parts of the housing are dismantled for maintenance and reassembled, i.e. Unscrew and unscrew the tool, which slides off the smooth outer surface of the body. This leads to a loss of preparation time for the device.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности, эффективности и экономии времени на подготовку устройства.The objective of the present invention is to increase reliability, efficiency and save time on the preparation of the device.

Заявляемый гидромеханический скважинный перфоратор содержит составной корпус, выдвижной режущий инструмент в виде накатного ролика, установленного в направляющих, механизм подачи режущего инструмента, циркуляционный клапан и гидромониторную насадку.The inventive hydromechanical downhole drill includes a composite housing, a retractable cutting tool in the form of a knurled roller mounted in the guides, a feed tool for the cutting tool, a circulation valve, and a hydraulic nozzle.

В отличие от прототипа в накатном ролике выполнены на режущей кромке радиальные канавки, расположенные по окружности, а входная кромка канала гидромониторной насадки выполнена с кривизной, радиус которой равен толщине ее стенки. На корпусе снаружи по окружности выполнены вертикальные насечки в местах соединения его частей.In contrast to the prototype, radial grooves located on the circumference are made on the cutting edge on the cutting edge, and the inlet channel edge of the hydraulic nozzle is made with a curvature whose radius is equal to its wall thickness. On the outside of the circumference, vertical notches are made on the housing at the junctions of its parts.

Канавки на режущей кромке ролика создают ее переменный профиль, что обеспечивает переменное удельное давление (микроудары) на разрушаемый материал и повышает эффективность работы, экономя время не только при создании щели в трубе, но и в затрубном пространстве (цементном камне).The grooves on the cutting edge of the roller create its variable profile, which provides a variable specific pressure (micro impact) on the material being destroyed and increases work efficiency, saving time not only when creating a gap in the pipe, but also in the annulus (cement stone).

Выполнение входной кромки канала гидромониторной насадки с кривизной, радиус которой равен толщине ее стенки, обеспечивает форму канала, практически повторяющего естественную форму входящей в него струи. Это сводит к минимому трение струи (сдавливание) на входе и обеспечивает максимальное давление ее на выходе из насадки. То есть коэффициент расхода близок к единице (0,99), струя имеет правильную форму и устойчивый режим истечения, что повышает ее эффективность и сокращает время воздействия на разрушаемый материал.The implementation of the input edge of the channel of the hydraulic nozzle with a curvature, the radius of which is equal to the thickness of its wall, provides the shape of the channel, almost repeating the natural shape of the stream entering it. This minimizes the friction of the jet (squeezing) at the inlet and provides its maximum pressure at the outlet of the nozzle. That is, the flow coefficient is close to unity (0.99), the jet has the correct shape and a stable flow regime, which increases its efficiency and reduces the time it takes to destroy the material being destroyed.

Насечки на корпусе повышаю трение при захвате его инструментом для разборки и обслуживания, что сокращает время на подготовку устройства.The notches on the case increase friction when it is captured by a disassembly and maintenance tool, which reduces the time required to prepare the device.

Таким образом, все заявляемые признаки являются существенными и решают поставленную задачу.Thus, all of the claimed features are significant and solve the problem.

Устройство представлено на чертежах.The device is shown in the drawings.

Фиг.1 Гидромеханический скважинный перфоратор. Общий вид.Figure 1 Hydromechanical downhole drill. General form.

Фиг.2 Накатной ролик. Общий вид.Figure 2 Knurled roller. General form.

Фиг.3 Разрез А-А на фиг.2.Figure 3 Section aa in figure 2.

Фиг.4 Гидромониторная насадка. Общий вид.Figure 4 Hydromonitor nozzle. General form.

Фиг.5 Разрез Б-Б на фиг.4.Figure 5 Section BB in figure 4.

Гидромеханический скважинный перфоратор (фиг.1) содержит корпус 1, состоящий из частей 2, 3, 4, связанных между собой резьбовым соединением, выдвижной режущий инструмент, выполненный в виде накатного ролика 5, имеющего на режущей кромке радиальные канавки 6, расположенные по окружности (фиг.2, 3), механизм подачи режущего инструмента 7, циркуляционный клапан 8 и гидромониторную насадку 9. Входная кромка канала гидромониторной насадки выполнена с кривизной 10, радиус R которой равен толщине S ее стенки (фиг.4, 5). На наружной поверхности корпуса 1 в местах крепления его частей выполнены по окружности вертикальные насечки 11. Накатной ролик 5 установлен между двумя щеками 12 на оси 13 с возможностью вращения (фиг.1).The hydromechanical borehole perforator (Fig. 1) comprises a housing 1, consisting of parts 2, 3, 4 interconnected by a threaded connection, a retractable cutting tool made in the form of a knurled roller 5 having radial grooves 6 located on a cutting edge on the circumference ( figure 2, 3), the feed mechanism of the cutting tool 7, the circulation valve 8 and the nozzle 9. The input edge of the channel of the nozzle is made with a curvature 10, the radius R of which is equal to the thickness S of its wall (figure 4, 5). On the outer surface of the housing 1, in the places of fastening of its parts, vertical notches are made around the circumference 11. The rolling roller 5 is mounted between the two cheeks 12 on the axis 13 for rotation (Fig. 1).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

После спуска устройства в скважину создают давление жидкости в трубах НКT, которое воздействует через поршень 14, шток-фильтр 15 на кулису 16, соединенную со щеками 12 (фиг.1). Последние, перемещаясь по направляющим 17, выводят накатной ролик 5 из перфоратора в рабочее положение, на фиг.1 показано тонкой линией. Устройство, находящееся под давлением, перемещают вверх и вниз поочередно на длину щели. Накатной ролик 5 при этом свободно перекатывается по металлической обсадной трубе (не показано) своей режущей поверхностью: то гладкой частью, то канавкой, попеременно до образования щели. При этом создаются переменное удельное давление, микроудары, что способствует быстрому разрушению трубы, а при выходе в затрубное пространство - дроблению цементного слоя. С увеличением давления увеличивается выход ролика 5 из перфоратора. При создании давления более 100 атмосфер в работу включается гидромониторная насадка 9, через которую подают промывочную жидкость для окончательного разрушения цементного кольца в затрубном пространстве. Так как участок сжатия струи, расположенный на входе в насадку 9, повторяет контур поверхности струи, втекающей в отверстие, то струя имеет правильную форму и максимальное давление на выходе. После окончательного разрушения цементного кольца опускают циркуляционный клапан 8, открывая отверстие для промывки скважины.After the device is lowered into the well, liquid pressure is created in the NKT pipes, which acts through the piston 14, the rod filter 15 on the wings 16 connected to the cheeks 12 (Fig. 1). The latter, moving along the guides 17, bring the rolling roller 5 from the punch to the working position, figure 1 shows a thin line. The device under pressure is moved up and down alternately to the length of the slit. In this case, the knurling roller 5 freely rolls along a metal casing (not shown) with its cutting surface: either a smooth part or a groove, alternately until a gap forms. This creates a variable specific pressure, micro-impacts, which contributes to the rapid destruction of the pipe, and when entering the annulus - crushing of the cement layer. With increasing pressure increases the output of the roller 5 from the punch. When creating a pressure of more than 100 atmospheres, a hydromonitor nozzle 9 is included in the work, through which flushing liquid is supplied for the final destruction of the cement ring in the annulus. Since the jet compression section located at the inlet of the nozzle 9 follows the contour of the surface of the jet flowing into the hole, the jet has the correct shape and maximum outlet pressure. After the final destruction of the cement ring, lower the circulation valve 8, opening the hole for flushing the well.

После окончания работы части корпуса 2, 3, 4 развинчивают между собой, устанавливая при этом инструмент на насечки, и проводят техническое обслуживание.After the work is completed, parts of the housing 2, 3, 4 are unscrewed among themselves, while installing the tool on the notches, and carry out maintenance.

Claims

1. A hydromechanical downhole drill containing a composite housing, a retractable cutting tool in the form of a knurled roller installed in the guides, a feed tool for the cutting tool, a circulation valve and a hydraulic nozzle, characterized in that radial grooves are arranged on the cutting edge on the cutting edge and the input edge of the channel of the hydraulic nozzle is made with curvature, the radius of which is equal to the thickness of its wall.

2. The device according to claim 1, characterized in that vertical notches are made on the housing outside the circumference at the junctions of its parts.