RU2338056C1 - Jet head for hydro mechanical perforator - Google Patents
Jet head for hydro mechanical perforator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2338056C1 RU2338056C1 RU2006146692/03A RU2006146692A RU2338056C1 RU 2338056 C1 RU2338056 C1 RU 2338056C1 RU 2006146692/03 A RU2006146692/03 A RU 2006146692/03A RU 2006146692 A RU2006146692 A RU 2006146692A RU 2338056 C1 RU2338056 C1 RU 2338056C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzle
- channel
- jet head
- jet
- creation
- Prior art date
Links
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 8
- 238000013459 approach Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 7
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 7
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 5
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 4
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Nozzles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области бурения и эксплуатации нефтяных, газовых и нагнетательных скважин, а именно к устройству для вторичного вскрытия пластов путем создания продольных перфорационных щелей в обсадных (эксплуатационных) колоннах и формирования фильтрационных каналов в призабойной зоне пласта.The invention relates to the field of drilling and operation of oil, gas and injection wells, and in particular to a device for the secondary opening of formations by creating longitudinal perforations in the casing (production) columns and the formation of filtration channels in the bottomhole formation zone.
Из уровня техники известны устройства для щелевой перфорации обсадных колонн, основанные на использовании выдвижного накатного режущего инструмента. Такое устройство раскрыто, например, в RU 2151858 С1, 27.06.2000, RU 2180038 C1, 27.02.2002, в US 4119151 A1, 10.10.1978. Описываемые устройства отличаются в основном конструкцией механизма крепления и выдвижения режущего инструмента.The prior art devices for slotted perforation of casing strings based on the use of a retractable rolling cutting tool. Such a device is disclosed, for example, in RU 2151858 C1, 06/27/2000, RU 2180038 C1, 02/27/2002, in US 4119151 A1, 10/10/1978. The described devices differ mainly in the design of the mechanism of attachment and extension of the cutting tool.
Одним из важных элементов гидромеханических щелевых перфораторов являются гидромониторные насадки, обеспечивающие эффективную и надежную работу перфоратора, основной задачей которых является обеспечение циркуляции подаваемой жидкости, разрушение цементного кольца и горной породы за эксплуатационной колонной.One of the important elements of hydromechanical slotted rotary hammers is hydromonitor nozzles, which provide effective and reliable operation of the rotary hammer, whose main task is to ensure the circulation of the supplied fluid, the destruction of the cement ring and rock behind the production casing.
Известен гидромеханический щелевой перфоратор, раскрытый в RU 2249678 C1, 10.04.2005, который содержит корпус, размещенный в нем поршень-толкатель и выдвижной режущий инструмент в виде установленных на оси режущих дисков с механизмом их выдвижения, с возможностью выполнения дисками двух диаметрально расположенных щелей в колонне, при этом поршень-толкатель выполнен с центральным и двумя боковыми гидроканалами и двумя гидромониторными насадками, соединенными с боковыми гидроканалами. Входная кромка гидромониторных насадок, используемых в известном перфораторе, выполнена по прямой линии, а естественная форма втекающей в нее струи имеет кривизну, поэтому при входе струи происходит ее сжатие, трение о кромку, что снижает ее давление на выходе. Все это снижает эффективность ее проникновения в цементный камень, увеличивая время размывки.Known hydromechanical slotted perforator, disclosed in RU 2249678 C1, 04/10/2005, which contains a housing, a plunger-piston placed therein and a retractable cutting tool in the form of cutting disks mounted on the axis with a mechanism for their extension, with the possibility of making two diametrically located slots in the disks the column, while the piston-pusher is made with a Central and two side hydraulic channels and two hydraulic nozzles connected to the side hydraulic channels. The input edge of the jet nozzles used in the known perforator is made in a straight line, and the natural shape of the jet flowing into it has a curvature, therefore, when the jet enters, it is compressed, friction against the edge, which reduces its outlet pressure. All this reduces the effectiveness of its penetration into cement stone, increasing the erosion time.
Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого устройства можно считать гидромониторную насадку для гидромеханического скважинного перфоратора, раскрытую в RU 2230182 С1, 10.06.2004, входная кромка которой выполнена с кривизной, радиус которой равен толщине ее стенки.The closest analogue (prototype) of the proposed device can be considered a nozzle for a hydromechanical borehole drill, disclosed in RU 2230182 C1, 06/10/2004, the input edge of which is made with a curvature whose radius is equal to the thickness of its wall.
Однако такой радиус захода не полностью исключает возможность вихреобразования, т.е турбулентный режим движения жидкости. В результате в насадке часто возникает эффект кавитации, что приводит к ее преждевременному разрушению.However, such a radius of approach does not completely exclude the possibility of vortex formation, i.e., a turbulent regime of fluid motion. As a result, the cavitation effect often occurs in the nozzle, which leads to its premature destruction.
Для эффективной работы гидромониторные насадки должны соответствовать двум основным требованиям: максимально использовать кинетическую энергию жидкости и обеспечить истечение с правильной формой струи. Достижение указанных требований и является задачей изобретения.For efficient operation, the hydraulic nozzles must meet two basic requirements: maximize the kinetic energy of the liquid and ensure flow with the correct jet shape. The achievement of these requirements is the object of the invention.
Технический результат, обеспеченный решением данной задачи, состоит в получении ламинарного режима движения жидкости, обеспечивающего возрастание работоспособности и надежности насадки. Кроме того, возможно обеспечение правильной формы истечения струи, поскольку коэффициент сжатия струи приближается к единице. За счет получения сверхзвуковой струи насадки обладают огромной разрушительной способностью, позволяющей значительно увеличить эффективность обработки призабойной зоны.The technical result provided by the solution of this problem is to obtain a laminar regime of fluid motion, providing increased performance and reliability of the nozzle. In addition, it is possible to ensure the correct form of the outflow of the jet, since the compression ratio of the jet approaches unity. Due to the production of a supersonic jet, the nozzles have a huge destructive ability, which can significantly increase the efficiency of processing the bottom-hole zone.
Для достижения указанного технического результата гидромониторная насадка для гидромеханического перфоратора имеет канал для формирования струи, который выполнен с коническим сходящимся соплом, образующим "разгонную" камеру, соединенным с цилиндрическим участком канала насадки.To achieve the technical result, the hydraulic nozzle for a hydromechanical perforator has a channel for forming a jet, which is made with a conical converging nozzle forming a "booster" chamber connected to a cylindrical section of the nozzle channel.
Угол захода конического сопла составляет 13°-14°. Длина "разгонной" камеры составляет 1,3-1,7 диаметра канала гидромониторной насадки.The angle of entry of the conical nozzle is 13 ° -14 °. The length of the "booster" chamber is 1.3-1.7 times the diameter of the channel of the hydraulic nozzle.
Именно в таком сопле происходит формирование сверхзвуковой струи жидкости, преобразование потенциальной энергии сжатой жидкости в кинетическую энергию струи. По мере уменьшения диаметра внутренней полости сопла статическое давление переходит в динамическое, при этом статическое давление падает, скорость жидкости возрастает. Кинетическая энергия струи при этом настолько велика, что позволяет быстро и значительно разрушать цементное кольцо и горную породу за эксплуатационной породой.It is in such a nozzle that a supersonic liquid jet is formed, and the potential energy of the compressed liquid is converted into kinetic energy of the jet. As the diameter of the inner cavity of the nozzle decreases, the static pressure becomes dynamic, while the static pressure decreases, and the fluid velocity increases. The kinetic energy of the jet is so great that it allows you to quickly and significantly destroy the cement ring and rock behind the production rock.
На фиг.1 и фиг.2 схематично показаны конструкции гидромониторной насадки в соответствии с прототипом (фиг.1) и в соответствии с предлагаемым решением (фиг.2).Figure 1 and figure 2 schematically shows the design of the jet nozzle in accordance with the prototype (figure 1) and in accordance with the proposed solution (figure 2).
Показанная на фиг.1 схема насадки с очертанием входной кромки по дуге круга, когда радиус захода R=d, где d - диаметр канала насадки. Длина заходной части насадки также соответствует диаметру канала d. Подобная насадка обеспечивает коэффициент расхода, близкий к единице (μ=0,98), а коэффициент сжатия струи ε=0,680.The nozzle diagram shown in FIG. 1 with the outline of the input edge along the arc of the circle when the approach radius is R = d, where d is the diameter of the nozzle channel. The length of the entry of the nozzle also corresponds to the diameter of the channel d. Such a nozzle provides a flow coefficient close to unity (μ = 0.98), and the compression ratio of the jet ε = 0.680.
На фиг.2 представлена схема предлагаемой гидромониторной насадки, канал которой имеет цилиндрический участок 1, соединенный с коническим сходящимся в сторону участка 1 соплом - разгонной камерой 2.Figure 2 presents a diagram of the proposed hydraulic nozzle nozzle, the channel of which has a cylindrical section 1 connected to a conical nozzle converging towards the section 1 - an accelerating chamber 2.
Такая конструкция насадки с углом захода сопла 13°24' и длиной разгонной камеры 2, соответствующей 1,5d, обеспечивает коэффициент сжатия струи ε=0,982, при этом диаметр струи жидкости на выходе меньше диаметра цилиндрического участка 1 канала насадки (d), т.е. потери давления струи на трение резко уменьшаются, а коэффициент скорости и кинетическая энергия повышаются.Such a nozzle design with a nozzle entry angle of 13 ° 24 'and a booster chamber 2 length corresponding to 1.5d provides a compression ratio of the jet ε = 0.982, while the diameter of the liquid jet at the outlet is less than the diameter of the cylindrical section 1 of the nozzle channel (d), t. e. the pressure loss of the jet due to friction decreases sharply, and the velocity coefficient and kinetic energy increase.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
На колонне НКТ перфоратор опускается в скважину к месту разрезки. Установив устройство в скважине, проводят прямую промывку полости труб и полости устройства от окалины и механических примесей, которые попадают в полость труб во время геофизических работ по привязке устройства к интервалу резки. Затем в полость труб опускают шарик малого диаметра, который, проходя через элементы перфоратора, перекрывает центральный канал поршня-толкателя, после чего в НКТ создается рабочее давление.On the tubing string, the perforator is lowered into the well to the cutting site. Having installed the device in the well, a direct washing of the pipe cavity and the device cavity is carried out from scale and mechanical impurities that enter the pipe cavity during geophysical work on binding the device to the cutting interval. Then, a small diameter ball is lowered into the pipe cavity, which, passing through the elements of the perforator, overlaps the central channel of the piston-pusher, after which working pressure is created in the tubing.
При создании рабочего давления в полости труб жидкость воздействует на поршень-толкатель. Передвигаясь поступательно вдоль оси устройства, он воздействует на механизм подачи режущих элементов, например поворачивает коромысло, между пластинами которого на осях расположены режущие диски, и выталкивает их до упора с эксплуатационной колонной.When creating a working pressure in the pipe cavity, the fluid acts on the plunger piston. Moving translationally along the axis of the device, it acts on the feed mechanism of the cutting elements, for example, turns the rocker, between the plates of which the cutting discs are located on the axes, and pushes them all the way with the production casing.
Создавая ступенчатое давление в полости НКТ от 10 до 80 атмосфер, увеличивают силу вдавливания режущих дисков в противоположных сторонах эксплутационной колонны.By creating a step pressure in the tubing cavity from 10 to 80 atmospheres, the indentation force of the cutting discs on opposite sides of the production string is increased.
После образования щелей в эксплутационной колонне давление в полости труб поднимают, и реализуется гидромониторный эффект струи. Струи жидкости, выходящие из боковых гидроканалов через гидромониторные насадки, имеющие описанную выше конструкцию, с большой скоростью разрушают своим напором цементный камень и породу за эксплутационной колонной, намывают каверну по всей длине щелей. После намыва каверны давление в трубах сбрасывается до атмосферного. Поршень-толкатель втягивается в нижний гидроцилиндр и возвращает в исходное положение весь режущий узел в сборе. После этого в полость НКТ опускается шар большего диаметра, который садится в гнездо срезного циркуляционного клапана. Подняв давление в трубах, открывают промывочное устройство в корпусе. После чего производят освоение, или глушение эксплуатационной скважины, или подъем устройства из нее.After the formation of cracks in the production casing, the pressure in the pipe cavity is raised, and the jet monitor effect is realized. The jets of fluid leaving the side channels through the hydraulic nozzles having the design described above, with high speed, destroy the cement stone and the rock behind the production string, wash the cavity along the entire length of the cracks. After washing the cavity, the pressure in the pipes is reset to atmospheric. The plunger piston is retracted into the lower hydraulic cylinder and restores the entire cutting unit assembly to its original position. After that, a larger diameter ball is lowered into the tubing cavity, which sits in the socket of the shear circulation valve. Raising the pressure in the pipes, open the flushing device in the housing. After that, development, or killing of the production well, or lifting of the device from it are carried out.
Использование угла захода сопла от 13° до 14° позволяет снизить вероятность, а 13°24' - гарантированно исключить образование кавитации в насадке т.е. преобразовать турбулентный режим движения жидкости в ламинарный, при этом работоспособность и надежность насадки значительно возрастают.Using the nozzle entry angle from 13 ° to 14 ° reduces the probability, and 13 ° 24 '- guaranteed to exclude the formation of cavitation in the nozzle i.e. to transform the turbulent regime of fluid motion into laminar, while the efficiency and reliability of the nozzle significantly increase.
Наличие «разгонной» камеры способствует сжатию струи, коэффициент сжатия приближается к единице, что способствует значительному увеличению скорости и кинетической энергии струи на выходе из насадки, а также правильной форме ее истечения.The presence of a “booster” chamber facilitates the compression of the jet, the compression coefficient approaches unity, which contributes to a significant increase in the speed and kinetic energy of the jet at the outlet of the nozzle, as well as the correct form of its outflow.
За счет формирования сверхзвуковой струи насадки обладают огромной разрушительной способностью, позволяющей значительно увеличить эффективность обработки призабойной зоны.Due to the formation of a supersonic jet, the nozzles have a huge destructive ability, which can significantly increase the efficiency of processing the bottom-hole zone.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006146692/03A RU2338056C1 (en) | 2006-12-27 | 2006-12-27 | Jet head for hydro mechanical perforator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006146692/03A RU2338056C1 (en) | 2006-12-27 | 2006-12-27 | Jet head for hydro mechanical perforator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006146692A RU2006146692A (en) | 2008-07-10 |
| RU2338056C1 true RU2338056C1 (en) | 2008-11-10 |
Family
ID=40230330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006146692/03A RU2338056C1 (en) | 2006-12-27 | 2006-12-27 | Jet head for hydro mechanical perforator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2338056C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2567247C2 (en) * | 2010-07-15 | 2015-11-10 | Треви С.П.А. | Head for forcing of consolidating liquid mixes at pressure |
-
2006
- 2006-12-27 RU RU2006146692/03A patent/RU2338056C1/en active IP Right Revival
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2567247C2 (en) * | 2010-07-15 | 2015-11-10 | Треви С.П.А. | Head for forcing of consolidating liquid mixes at pressure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006146692A (en) | 2008-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2633904C1 (en) | Sectional sand jet perforator | |
| US5363927A (en) | Apparatus and method for hydraulic drilling | |
| CN101680290B (en) | Hydrajet tool for ultra high erosive environment | |
| CN103392050A (en) | Downhole Tools | |
| CN203239230U (en) | Downhole jet flow auxiliary drilling speed increasing device | |
| CN102606110B (en) | Composite sliding sleeve, fracturing device and method for increasing well fracturing layer section | |
| CN1190586C (en) | Hydro-impact broken down method and device for oil-water well | |
| RU2338056C1 (en) | Jet head for hydro mechanical perforator | |
| RU62981U1 (en) | HYDROMONITOR NOZZLE FOR HYDROMECHANICAL PERFORATOR | |
| RU2242585C1 (en) | Device for cleaning well from sand obstruction | |
| RU146363U1 (en) | SECTIONAL HYDRO PERFORATOR | |
| RU2529460C2 (en) | Flushing device | |
| RU2403380C1 (en) | Device for development of perforation channels of deep penetration in oil and gas wells | |
| CN101245696A (en) | string puller | |
| RU2612702C1 (en) | Method of hydromechanical punching of wells on depression | |
| RU2393341C2 (en) | Hydromechanical slit perforator | |
| RU60132U1 (en) | DEVICE FOR PUNCHING WELLS | |
| RU2331759C1 (en) | Double-sided hydromechanical slot perforator | |
| RU2313651C1 (en) | Device for radial reservoir exposing | |
| RU78519U1 (en) | HYDROMECHANICAL PUNCH PERFORATOR | |
| Li et al. | Design and application of multiple swirling jet nozzle of radial horizontal well | |
| RU62427U1 (en) | BILATERAL HYDROMECHANICAL PUNCH PUNCH | |
| RU2817925C1 (en) | Method and device for destruction of cement stone behind casing pipe | |
| RU51397U1 (en) | DEVICE FOR SECONDARY OPENING WITH SIMULTANEOUS GAS-DYNAMIC PROCESSING OF THE FORM | |
| RU2270331C2 (en) | Method and device for secondary formation penetration |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20090428 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20090814 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091228 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20120827 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131228 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20141110 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20170928 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171228 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20191211 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200515 Effective date: 20200515 |