RU178557U1

RU178557U1 - HYDROMECHANICAL BORE HOLE PUNCH

Info

Publication number: RU178557U1
Application number: RU2017133071U
Authority: RU
Inventors: Алексей Александрович Братчиков
Original assignee: Байметова Савия Гайзатулловна
Priority date: 2017-09-21
Filing date: 2017-09-21
Publication date: 2018-04-09

Abstract

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к области вторичного вскрытия пласта созданием перфорационных каналов обсадной колонны скважины.Гидромеханический скважинный перфоратор включает трубный корпус с размещенным на нем гидроцилиндром с хвостовиком и подпружиненным поршнем, которые выполнены с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно трубного корпуса, внутреннее пространство которого разобщено. Поршень оснащен снизу клиновым толкателем с переточными отверстиями, взаимодействующим с резцедержателями с перфорационными резцами, которые размещены на конце хвостовика с возможностью радиального возвратно-поступательного перемещения под действием клинового толкателя. Перфоратор снабжен дополнительными цилиндрами, соединенными сверху с гидроцилиндром и дополнительными поршнями, соединенными сверху с подпружиненным поршнем и с образованием между трубным корпусом и дополнительными поршнями кольцевой полости, сообщенной с надпоршневой полостью всех цилиндров. Переточные отверстия клинового толкателя изготовлены в виде каналов, выполненных в верхней части клинового толкателя со стороны его плоскостей, взаимодействующих с резцедержателями. Подпружиненный поршень дополнительно подпружинен относительно гидроцилиндра, а трубный корпус разобщен глухой перегородкой, верхняя полость которого сообщена с кольцевой полостью, а нижняя - с подпоршневой полостью гидроцилиндра переточными отверстиями, а также выполнена с возможностью взаимодействия с кольцевой полостью при перемещении подпружиненного поршня вниз. Резцедержатель с резцом снабжены гидромониторными каналами, выполненными с возможностью сообщения с переточными отверстиями клинового толкателя, при сообщении нижней полости трубного корпуса с кольцевой полостью. Подпоршневые полости всех цилиндров сообщены со скважинным радиальными каналами. В нижней части дополнительных цилиндров изнутри выполнены проточки, обеспечивающие сообщение надпоршневых полостей с подпоршневыми полостями цилиндров при расположении дополнительных поршней внизу. Режущие кромки и поверхности резцов могут быть покрыты износостойким и твердым покрытием.Предлагаемая конструкция перфоратора надежна и обеспечивает импульсное воздействие за счет подпружиненных поршней и сообщения подпоршневых и соответствующих надпоршневых полостей цилиндров при нижнем расположении поршней. 1 з.п ф-лы, 1 ил.The proposal relates to the oil and gas industry, namely to the field of secondary drilling by creating perforation channels for the casing of the well. The hydromechanical borehole perforator includes a tubular housing with a hydraulic cylinder with a shank and a spring loaded piston, which are made with limited axial movement relative to the tubular housing, which is fragmented. The piston is equipped with a wedge-type pusher with regrind holes at the bottom, interacting with tool holders with perforating cutters, which are placed on the end of the shank with the possibility of radial reciprocating movement under the action of the wedge-type pusher. The rotary hammer is equipped with additional cylinders connected from above to the hydraulic cylinder and additional pistons connected from above to the spring-loaded piston and to form an annular cavity between the pipe body and additional pistons connected with the supra-piston cavity of all cylinders. The overflow openings of the wedge pusher are made in the form of channels made in the upper part of the wedge pusher from the side of its planes interacting with tool holders. The spring-loaded piston is additionally spring-loaded relative to the hydraulic cylinder, and the tube body is separated by a blank partition, the upper cavity of which is in communication with the annular cavity, and the lower cavity with the piston cavity of the hydraulic cylinder by transfer holes, and is also adapted to interact with the annular cavity when the spring-loaded piston moves down. The tool holder with the cutter is equipped with hydraulic monitor channels, made with the possibility of communication with the overflow holes of the wedge pusher, when the lower cavity of the pipe casing is in communication with the annular cavity. Piston cavities of all cylinders are in communication with borehole radial channels. In the lower part of the additional cylinders, grooves are made from the inside, which ensure the communication of the over-piston cavities with the under-piston cavities of the cylinders when the additional pistons are located below. The cutting edges and surfaces of the cutters can be coated with a wear-resistant and hard coating. The proposed design of the hammer drill is reliable and provides an impulse effect due to the spring-loaded pistons and the communication of the piston and corresponding piston cavities of the cylinders at the lower position of the pistons. 1 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к области вторичного вскрытия пласта созданием перфорационных каналов обсадной колонны скважины.The proposal relates to the oil and gas industry, in particular to the field of secondary drilling, by creating perforation channels for the casing of the well.

Известен «Перфоратор для вскрытия обсадной колонны скважины при большом перепаде давлений» (патент ПМ RU №156127, Е21В 43/112, опубл. 27.10.2015 Бюл. №30), спускаемый на колонне труб, включающий трубчатый корпус с радиальными каналами в верхней части, опорный корпус с клиновым толкателем, оснащенным резцедержателями с рабочими резцами, поршень, соединенный штоком с клиновым толкателем и поджатый пружиной вверх от наружного кожуха, установленного снаружи поршня с возможностью герметичного продольного перемещения относительно него вверх и соединенного жестко с опорным корпусом, который выполнен с возможностью взаимодействия снизу с резцедержателями, пусковой золотниковый корпус, установленный с возможностью продольного перемещения вниз относительно трубчатого корпуса с герметичным перекрытием его радиальных каналов и жестко соединенный с колонной труб, и цилиндрический патрубок, жестко соединенный снизу с опорным корпусом и оснащенный снаружи на верхнем конце расширяющимся вверх конусным выступом, и якорем, установленным с возможностью возвратно-поступательного и вращательного перемещения, состоящим из корпуса с направляющим штифтом, подпружиненных наружу центраторов с поджатыми внутрь плашками, выполненными с возможностью взаимодействия с конусным выступом в рабочем положении, при этом на наружной поверхности цилиндрического патрубка выполнены взаимодействующие с направляющим штифтом проточки, состоящие из продольных короткого и длинного пазов, соединенных фигурными пазами, верхний из которых, соединенный со средней частью длинного паза, оснащен технологической выборкой так, что при неконтролируемом возвратно-поступательном перемещении якоря относительно цилиндрического патрубка направляющий штифт располагается вне верхней части короткого паза, а при расчетном ограниченном перемещении якоря вниз относительно цилиндрического патрубка с последующим подъемом направляющий штифт будет располагаться в верхней части длинного паза - рабочее положение, при этом трубчатый корпус оснащен снизу пластинчатым наружным упором, ниже радиальных каналов - кольцевым наружным ограничителем, выполненным с возможностью взаимодействия снизу с кожухом, а сверху - с золотниковым корпусом, трубчатый корпус сверху заглушен, а ниже заглушенной части и выше радиальных каналов снабжен радиальными отверстиями, выполненными с возможностью герметичного перекрытия при перемещении вверх золотникового корпуса относительно трубчатого корпуса, который вставлен телескопически в поршень, в штоке которого выполнены продольные радиальные вырезы под пластинчатый упор трубчатого корпуса, причем кожух выше опорного корпуса снабжен внутри кольцевым упором, шток поршня ниже продольных вырезов - наружным кольцевым выступом, а пружина установлена между наружным выступом штока и кольцевым упором кожуха, а дополнительная пружина установлена между пластинчатым упором и поршнем снаружи штока, трубчатый корпус снабжен глухой перегородкой и выполнен с возможностью сообщения полости выше перегородки с внутрискважинным пространством технологического отверстия через полость штока при перемещении поршней вниз, причем технологическое отверстие выполнено соосно в клиновом толкателе, снабженном в верхней части радиальными переточными отверстиями, сообщенными с технологическим отверстием, при этом резцедержатель с резцом снабжены гидромониторными каналами, выполненными с возможностью сообщения с соответствующими переточными отверстиями клинового толкателя, а технологическое отверстие снабжено жиклером с тарированным отверстием для регулировки расхода жидкости.The well-known "Puncher for opening the casing of the well at a large pressure drop" (patent PM RU No. 156127, ЕВВ 43/112, publ. 10/27/2015 Bull. No. 30), launched on the pipe string, including a tubular body with radial channels in the upper part , supporting housing with a wedge pusher equipped with tool holders with working cutters, a piston connected by a rod with a wedge pusher and spring-loaded upward from an outer casing mounted outside the piston with the possibility of hermetic longitudinal movement relative to it upward and connected rigidly with a support body, which is arranged to interact from below with tool holders, a trigger spool housing mounted with the possibility of longitudinal movement downward relative to the tubular body with a tight seal of its radial channels and rigidly connected to the pipe string, and a cylindrical pipe rigidly connected from the bottom to the support housing and equipped on the outside at the upper end with a tapering projection extending upward, and an anchor mounted with the possibility of reciprocating and rotational on the movement consisting of a housing with a guide pin, centralizers spring-loaded outward with dies pressed inward, configured to interact with the conical protrusion in the working position, while on the outer surface of the cylindrical pipe grooves interacting with the guide pin are made, consisting of longitudinal short and long grooves connected by shaped grooves, the upper of which, connected to the middle part of a long groove, is equipped with a technological selection so that with uncontrolled reciprocating movement of the armature relative to the cylindrical nozzle, the guide pin is located outside the upper part of the short groove, and with a calculated limited movement of the armature down relative to the cylindrical nozzle with subsequent lifting, the guide pin will be located in the upper part of the long groove - the working position, while the tubular body is equipped with a plate-like bottom external emphasis, below the radial channels - an annular external limiter, made with the possibility of interaction from below with leather casing, and on top with a spool housing, the tubular housing is muffled from above, and below the muffled part and above the radial channels, it is provided with radial openings made with the possibility of tight sealing when moving up the spool housing relative to the tubular housing, which is telescopically inserted into the piston, in the piston rod of which longitudinal radial cuts under the plate stop of the tubular body, and the casing above the support body is provided with an annular stop inside, the piston rod below the longitudinal cuts is with an annular protrusion, and a spring is installed between the outer protrusion of the rod and the annular stop of the casing, and an additional spring is installed between the plate stop and the piston outside the rod, the tubular body is equipped with a blind partition and is configured to communicate with the cavity above the partition with the downhole space of the process hole through the rod cavity at moving the pistons down, and the technological hole is made coaxially in the wedge pusher, provided in the upper part with radial overflow from ERSTU, communicating with the opening process, wherein the toolholder with a cutter provided with hydromonitor channels made to communicate with the respective overflow apertures wedge follower and technological opening provided with a calibrated orifice with an opening for adjusting the flow rate.

Недостатком данного перфоратора является сложность в изготовлении, большая металлоемкость и, как следствие, очень высокая себестоимость, при этом размывание заколонного цементного камня и структуры пласта происходит постоянным напором жидкости из резца, что затрудняет образование крупной каверны.The disadvantage of this perforator is the difficulty in manufacturing, large metal consumption and, as a consequence, very high cost, while erosion of the annular cement stone and the formation structure occurs by a constant pressure of fluid from the cutter, which complicates the formation of a large cavity.

Наиболее близким является «Устройство для создания перфорационных каналов в обсадной колонне скважины» (патент ПМ RU №68587, Е21В 43/114, опубл. 27.11.2007 Бюл. №33), включающее трубный корпус с размещенным на нем гидроцилиндром с хвостовиком и подпружиненным поршнем, которые выполнены с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно трубного корпуса, внутреннее пространство которого разобщено, при этом поршень оснащен снизу клиновым толкателем с переточными отверстиями, взаимодействующим с резцедержателями с перфорационными резцами, которые размещены на конце хвостовика с возможностью радиального возвратно-поступательного перемещения под действием клинового толкателя, при этом оно снабжено дополнительными цилиндрами, соединенными сверху с гидроцилиндром и дополнительными поршнями, соединенными сверху с подпружиненным поршнем и с образованием между трубным корпусом и дополнительными поршнями кольцевой полости, сообщенной с надпоршневой полостью всех цилиндров, а переточные отверстия клинового толкателя изготовлены в виде каналов, выполненных в верхней части клинового толкателя со стороны его плоскостей, взаимодействующих с резцедержателями, причем подпружиненный поршень дополнительно подпружинен относительно гидроцилиндра, а трубный корпус разобщен глухой перегородкой, верхняя полость которого сообщена с кольцевой полостью, а нижняя - с подпоршневой полостью гидроцилиндра и переточными отверстиями, а также выполнена с возможностью взаимодействия с кольцевой полостью при перемещении подпружиненного поршня вниз, при этом резцедержатель с резцом снабжены гидромониторными каналами, выполненными с возможностью сообщения с переточными отверстиями клинового толкателя, при сообщении нижней полости трубного корпуса с кольцевой полостью.The closest is the "Device for creating perforation channels in the casing of the well" (patent PM RU No. 68587, ЕВВ 43/114, publ. 11/27/2007 Bull. No. 33), including a tubular housing with a hydraulic cylinder with a shaft and a spring-loaded piston placed on it which are made with the possibility of limited axial movement relative to the tube body, the internal space of which is disconnected, while the piston is equipped with a wedge-shaped pusher with recess holes from below, interacting with tool holders with perforating cutters and which are located on the end of the shank with the possibility of radial reciprocating movement under the action of the wedge pusher, while it is equipped with additional cylinders connected from above to the hydraulic cylinder and additional pistons connected from above to the spring-loaded piston and with the formation of an annular cavity between the tube body and the additional pistons communicated with the supra-piston cavity of all cylinders, and the overflow openings of the wedge pusher are made in the form of channels made in the upper part and a wedge pusher on the side of its planes interacting with tool holders, the spring-loaded piston being additionally spring-loaded relative to the hydraulic cylinder, and 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 with the piston cavity of the hydraulic cylinder and transfer holes, and also made with the ability to interact with the annular cavity when moving the spring-loaded piston down, while the tool holder and the cutter are equipped with hydraulic monitor channels, you olnennymi to communicate with the overflow openings of the wedge pusher, when reporting the lower cavity of the tubular body with an annular cavity.

Недостатком данного устройства является отсутствие защиты от несанкционированного срабатывания при низком уровне жидкости скважины во время заполнении колонны труб, на которых спускается устройство, или под действием гидроударов, происходящих при спуске устройства в скважину, и при этом размывание заколонного цементного камня и структуры пласта происходит постоянным напором жидкости из резца, что затрудняет образование крупной каверны.The disadvantage of this device is the lack of protection against unauthorized actuation at a low level of the well fluid during filling of the pipe string on which the device is lowered, or under the influence of hydraulic shocks that occur when the device is lowered into the well, while the annular cement stone and the formation structure are eroded with constant pressure fluid from the cutter, which complicates the formation of a large cavity.

Техническое задачей предлагаемого перфоратора является создание надежной конструкции, обеспечивающей импульсное воздействие за счет сообщения подпоршневых и соответствующих надпоршневых полостей цилиндров при нижнем расположении поршней.The technical task of the proposed perforator is to create a reliable design that provides a pulsed action due to the communication of the piston and corresponding piston cavities of the cylinders with the lower piston arrangement.

Эти задачи решаются гидромеханическим скважинным перфоратором, включающим трубный корпус с размещенным на нем гидроцилиндром с хвостовиком и подпружиненным поршнем, которые выполнены с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно трубного корпуса, внутреннее пространство которого разобщено, при этом поршень оснащен снизу клиновым толкателем с переточными отверстиями, взаимодействующим с резцедержателями с перфорационными резцами, которые размещены на конце хвостовика с возможностью радиального возвратно-поступательного перемещения под действием клинового толкателя, при этом перфоратор снабжен дополнительными цилиндрами, соединенными сверху с гидроцилиндром и дополнительными поршнями, соединенными сверху с подпружиненным поршнем и с образованием между трубным корпусом и дополнительными поршнями кольцевой полости, сообщенной с надпоршневой полостью всех цилиндров, а переточные отверстия клинового толкателя изготовлены в виде каналов, выполненных в верхней части клинового толкателя со стороны его плоскостей, взаимодействующих с резцедержателями, причем подпружиненный поршень дополнительно подпружинен относительно гидроцилиндра, а трубный корпус разобщен глухой перегородкой, верхняя полость которого сообщена с кольцевой полостью, а нижняя - с подпоршневой полостью гидроцилиндра переточными отверстиями, а также выполнена с возможностью взаимодействия с кольцевой полостью при перемещении подпружиненного поршня вниз, при этом резцедержатель с резцом снабжены гидромониторными каналами, выполненными с возможностью сообщения с переточными отверстиями клинового толкателя, при сообщении нижней полости трубного корпуса с кольцевой полостью, причем подпоршневые полости всех цилиндров сообщены со скважинным радиальными каналами.These problems are solved by a hydromechanical downhole perforator, including a tubular housing with a hydraulic cylinder with a shank and a spring-loaded piston, which are made with the possibility of limited axial movement relative to the tubular housing, the internal space of which is disconnected, while the piston is equipped with a wedge pusher with downflow holes interacting with tool holders with perforating cutters, which are placed on the end of the shank with the possibility of radial reciprocating movement under the action of the wedge pusher, while the perforator is equipped with additional cylinders connected from above to the hydraulic cylinder and additional pistons connected from above to the spring-loaded piston and with the formation of an annular cavity between the pipe body and additional pistons connected to the over-piston cavity of all cylinders, and the overflow openings of the wedge pushers are made in the form of channels made in the upper part of the wedge pusher from the side of its planes interacting with the tool holder spruce, and the spring-loaded piston is additionally spring-loaded relative to the hydraulic cylinder, and the tube body is separated by a blank partition, the upper cavity of which is in communication with the annular cavity, and the lower cavity is connected with the piston cavity of the hydraulic cylinder by transfer holes, and is also adapted to interact with the annular cavity when the spring-loaded piston moves downward, at the same time, the tool holder with the cutter are equipped with hydraulic monitor channels, made with the possibility of communication with the overflow holes of the wedge pusher , When reporting the lower cavity of the tubular body with an annular cavity, the cavity subpiston all cylinders communicated with a downhole radial channels.

Новым является то, что в нижней части дополнительных цилиндров изнутри выполнены проточки, обеспечивающие сообщение надпоршневых полостей с подпоршневыми полостями цилиндров при расположении дополнительных поршней внизу.New is the fact that grooves are made in the lower part of the additional cylinders from the inside, which ensure the communication of the over-piston cavities with the under-piston cavities of the cylinders when the additional pistons are located below.

Новым является также то, что режущие кромки и поверхности резцов покрыты износостойким и твердым покрытием.Also new is the fact that the cutting edges and surfaces of the cutters are coated with a wear-resistant and hard coating.

На чертеже изображена схема перфоратора (верхняя часть показана слева, а нижняя - справа).The drawing shows a diagram of a perforator (the upper part is shown on the left and the lower one on the right).

Гидромеханический скважинный перфоратор включает трубный корпус 1 с размещенным на нем гидроцилиндром 2 с хвостовиком 3 и подпружиненным поршнем 4, которые выполнены с возможностью ограниченного верхним упором 5 трубного корпуса 1 осевого перемещения. Поршень 4 оснащен снизу клиновым толкателем 6 с переточными отверстиями 7, взаимодействующим с резцедержателями 8 с перфорационными резцами 9, которые размещены на конце хвостовика 3 с возможностью радиального возвратно-поступательного перемещения под действием клинового толкателя 6. При этом конец хвостовика 3 может быть соединен с резцедержателями 8 при помощи радиальных направляющих 10, а клиновой толкатель 6 - с резцедержателями 8 (соединением «ласточкин хвост» 11). Выше гидроцилиндра 2 могут быть закреплены один или несколько дополнительных цилиндров 12 с дополнительными поршнями 13, которые соединены с поршнем 4 и установлены так, что между трубным корпусом 1 и дополнительными поршнями 13 расположена кольцевая полость 14, сообщенная с надпоршневыми полостями 15 всех цилиндров 2 и 12. Переточные отверстия 7 клинового толкателя 6 изготовлены в виде каналов, выполненных в верхней части клинового толкателя 7 со стороны его плоскостей 16, взаимодействующих с резцедержателями 8. Поршень 4 подпружинен вверх относительно гидроцилиндра 2 пружиной 17 сжатия, установленной между нижним упором 18 гидроцилиндра 2 и нижним упором 19 поршня 4, и относительно трубного корпуса 1 пружиной 20 сжатия, установленной между верхним упором 21 поршня 4 и упором 22 пальца 23, который закреплен внизу трубного корпуса 1 и проходящий через продольные проточки 24 поршня 4. Трубный корпус 1 разобщен глухой перегородкой 25, верхняя полость 26 которого сообщена с кольцевой полостью 14 каналом 27, а нижняя 28 - с переточными отверстиями 7 и через продольные проточки 24 с подпоршневой полостью 29 гидроцилиндра 2. Нижняя полость 28 трубного корпуса 1 выполнена также с возможностью взаимодействия с кольцевой полостью 14 при перемещении подпружиненного поршня 4 вниз благодаря технологическим отверстиям 30, выполненным в верхней части нижней полости 28. Резцедержатель 8 с резцом 9 снабжены гидромониторными каналами 31, выполненными с возможностью сообщения благодаря внутренней глухой проточке 32 резцедержателя 8 с переточными отверстиями 7 клинового толкателя 6, при сообщении нижней полости 28 трубного корпуса 1 с кольцевой полостью 14. Подпоршневая полость 29 гидроцилиндра 2 и подпоршневые полости 33 дополнительных гидроцилиндров 12 сообщены со скважиной радиальными каналами 34, которые могут быть перекрыты предохранительными заглушками 35, которые разрушаются при давлении срабатывания перфоратора (определяется эмпирически, обычно срабатывает при давлении в корпусе 1: 70 - 120 атм). В нижней части цилиндров 12 изнутри выполнены проточки 36, обеспечивающие сообщение надпоршневых полостей 15 с подпоршневыми полостями 33 цилиндров 12 при расположении дополнительных поршней 13 внизу этих цилиндров. Проточки 36 могут быть выполнены в виде спиралей 36, продольных проточек, кольцевых выборок или т.п. (не показано). Режущие кромки и плоскости резцов 9 для увеличения срока службы могут покрываться износостойким и твердым покрытием 37 (например, порошковым напылением с запеканием твердого сплава, цианированием и т.п. ). Несанкционированные перетоки жидкости исключены благодаря уплотнениям (не пронумерованы).The hydromechanical downhole perforator includes a tube body 1 with a hydraulic cylinder 2 placed thereon with a shank 3 and a spring-loaded piston 4, which are made with the possibility of axial movement limited by the upper stop 5 of the tube body 1. The piston 4 is equipped with a wedge pusher 6 with overflow holes 7, which interacts with toolholders 8 with perforating cutters 9, which are located at the end of the shank 3 with the possibility of radial reciprocating movement under the action of the wedge pusher 6. The end of the shank 3 can be connected to the tool holders 8 using radial guides 10, and the wedge pusher 6 - with toolholders 8 (dovetail connection 11). Above the hydraulic cylinder 2, one or more additional cylinders 12 can be fixed with additional pistons 13, which are connected to the piston 4 and installed so that between the pipe casing 1 and additional pistons 13 there is an annular cavity 14 in communication with the over-piston cavities 15 of all cylinders 2 and 12 The transfer openings 7 of the wedge pusher 6 are made in the form of channels made in the upper part of the wedge pusher 7 from the side of its planes 16 interacting with the toolholders 8. The piston 4 is spring loaded upward relative to specifically, the hydraulic cylinder 2 with a compression spring 17 installed between the lower stop 18 of the hydraulic cylinder 2 and the lower stop 19 of the piston 4, and relative to the pipe housing 1, a compression spring 20 installed between the upper stop 21 of the piston 4 and the stop 22 of the pin 23, which is fixed at the bottom of the pipe body 1 and passing through the longitudinal grooves 24 of the piston 4. The pipe body 1 is separated by a blank partition 25, the upper cavity 26 of which is in communication with the annular cavity 14 of the channel 27, and the lower 28 - with the overflow holes 7 and through the longitudinal grooves 24 with a piston cavity of 29 g idro cylinder 2. The lower cavity 28 of the tube body 1 is also configured to interact with the annular cavity 14 when the spring-loaded piston 4 is moved downward due to the technological holes 30 made in the upper part of the lower cavity 28. The tool holder 8 with a cutter 9 are provided with hydraulic monitor channels 31 made with the possibility of communication thanks to the inner blind groove 32 of the tool holder 8 with transfer holes 7 of the wedge pusher 6, when the lower cavity 28 of the pipe housing 1 communicates with the annular cavity 14. Support the joint cavity 29 of the hydraulic cylinder 2 and the piston cavities 33 of the additional hydraulic cylinders 12 are connected to the well by radial channels 34, which can be blocked by safety plugs 35, which are destroyed at the operating pressure of the perforator (determined empirically, usually works at a pressure in the housing 1: 70 - 120 atm) . In the lower part of the cylinders 12, grooves 36 are made from the inside, which ensure the communication of the over-piston cavities 15 with the under-piston cavities 33 of the cylinders 12 when additional pistons 13 are located below these cylinders. Grooves 36 can be made in the form of spirals 36, longitudinal grooves, ring samples, or the like. (not shown). To increase the service life, the cutting edges and planes of the cutters 9 can be coated with a wear-resistant and hard coating 37 (for example, powder spraying with hard alloy baking, cyanidation, etc.). Unauthorized fluid flows are excluded due to seals (not numbered).

Перфоратор работает следующим образом.The punch works as follows.

Перед спуском перфоратора подпоршневая полость 29 гидроцилиндра 2 и подпоршневые полости 33 дополнительных гидроцилиндров 12 заполняют жидкостью (вода, минеральная вода) через радиальные каналы 34, которые после этого перекрывают предохранительными заглушками 35. Верхним упором 5 трубного корпуса 1, снабженным резьбой 38, устройство присоединяют к колонне труб (не показана), на которых устройство спускают в обсадную колонну скважины (не показаны). Жидкость, находящаяся в подпоршневых полостях 29 и 33 в соответствующих гидроцилиндрах 2 и 12, исключает несанкционированное срабатывание перфоратора при низком уровне жидкости скважины во время заполнении или под действием гидроударов, происходящих колонне труб, на которых спускается перфоратор, при спуске в скважину. После спуска в требуемый интервал скважины в колонне труб, на которых спустили устройство, создают насосным агрегатом (не показан) избыточное давление, которое передается через верхнюю полость 26 трубного корпуса 1, канал 27 и кольцевую полость 14 в надпоршневые полости 15 всех цилиндров 2 и 12. При достижении давления срабатывания в корпусе 1 предохранительными заглушками 35 разрушаются, открывая радиальные каналы 34 и давая возможность поршням 4 и 13 перемещаться вниз относительно соответствующих гидроцилиндров 2 и 12. Так как верхний дополнительный цилиндр 12 упирается снизу в упор 5, фиксируя относительно трубного корпуса 1 все цилиндры 2 и 12 и хвостовик 3, вниз перемещаются поршни 4 и 13 с клиновым толкателем 6, который своими плоскостями 16 раздвигает резцедержатели 8 с резцами 9, перемещающиеся вдоль радиальных направляющих 10 хвостовика 3. В результате пружины 17 и 20 сжимаются, а резцы 9 прорезают в обсадной колонне перфорационные каналы (не показаны). При этом технологические отверстия 30 сообщаются с кольцевой полостью 14, а переточные отверстия 7 клинового толкателя 6 через проточку 32 сообщаются с гидромониторными каналами 31. После практически полного прорезания перфорационных каналов жидкость из верхней полости 26 трубного корпуса 1, огибая глухую перегородку 25 и проходя через кольцевую полость 14, нижнюю полость 28, внутреннюю полость 39, переточные отверстия 7, проточки 32 резцедержателей 8 и гидромониторные каналы 31 резцов 9 подается под давлением в перфорационные каналы. При этом поршни 13 перемещаются вниз относительно цилиндров 12 в зону проточек 36, которые сообщают надпоршневые 15 и подпоршневые 33 полости цилиндров 12, отводя жидкость из перфоратора через отверстия 34, снижая давление в корпусе 1, надпоршневых полостях 29 и 33 в соответствующих гидроцилиндрах 2 и 12, верхней полости 26 трубного корпуса 1, кольцевой полости 14, нижней полости 28, внутренней полости 39, переточных отверстиях 7, проточках 32 резцедержателей 8 и, как следствие, снижая напор жидкости из гидромониторных каналов 31 резцов 9. После снижения давления в цилиндрах 2 и 12 под действием пружин 17 и 20 и благодаря технологическим зазорам в соединении «ласточкин хвост» 11 резцедержателей 8 с клиновым толкателем 6 поршни 4 и 13 приподнимаются, перекрывая проточки 36 и переток жидкости из надпоршневых полостей 15 и в подпоршневые полости 33 цилиндров 12. В результате давление в надпоршневых полостях 15 начинает расти, усиливая напор жидкости из гидромониторных каналах 31 резцов 9, до опускания поршней 13 и открытия проточек 36. Процесс роста и уменьшения напора жидкости из гидромониторных каналах 31 резцов 9 происходит в автоматическом режиме, поддерживая воздействие гидроударами жидкости на вскрываемую перфоратором породу через перфорационные каналы (не показаны), усиленно вымывая цементный камень (не показан) из затрубья обсадной колоны и создавая каверны (не показаны) в стенках скважины. По результатам стендовых испытаний каверны одинакового размера образуются в полтора раза быстрее предлагаемым перфоратором по сравнению с наиболее близким аналогом. Покрытие режущих кромок и плоскостей резцов 9 износостойким и твердым покрытием 37 (например, порошковым напылением с запеканием твердого сплава, напайкой пластин из быстрорежущей стали, цианированием и т.п.) позволяет повысить их срок службы в 2-4 раза (в зависимости от условий работы и материала покрытия).Before lowering the punch, the piston cavity 29 of the hydraulic cylinder 2 and the piston cavity 33 of the additional hydraulic cylinders 12 are filled with liquid (water, mineral water) through the radial channels 34, which are then closed with safety plugs 35. The device is connected to the upper stop 5 of the pipe housing 1 equipped with a thread 38 a pipe string (not shown) on which the device is lowered into the well casing (not shown). The fluid located in the piston cavities 29 and 33 in the respective hydraulic cylinders 2 and 12 eliminates the unauthorized operation of the perforator when the well liquid is low during filling or under the influence of hydraulic shocks occurring to the pipe string on which the perforator descends when it is lowered into the well. After the descent into the required interval of the well in the pipe string, on which the device was lowered, an overpressure is created by the pump unit (not shown), which is transmitted through the upper cavity 26 of the pipe housing 1, channel 27 and the annular cavity 14 to the over-piston cavities 15 of all cylinders 2 and 12 . When the response pressure in the housing 1, the safety plugs 35 are destroyed, opening the radial channels 34 and allowing the pistons 4 and 13 to move down relative to the respective hydraulic cylinders 2 and 12. Since the upper accessory The second cylinder 12 abuts against the stop 5 from the bottom, fixing all cylinders 2 and 12 and the shank 3 relative to the tube body 1, pistons 4 and 13 with a wedge pusher 6 move downward, which spreads toolholders 8 with cutters 9 moving along radial guides 10 with their planes 16 liner 3. As a result, the springs 17 and 20 are compressed, and the cutters 9 cut perforation channels (not shown) in the casing. In this case, the technological openings 30 communicate with the annular cavity 14, and the overflow openings 7 of the wedge-shaped pusher 6 communicate with the hydraulic monitor channels 31 through the groove 32. After almost completely cutting through the perforation channels, the liquid from the upper cavity 26 of the pipe casing 1 passes around the blind partition 25 and passes through the annular cavity 14, lower cavity 28, internal cavity 39, transfer openings 7, grooves 32 of tool holders 8 and hydraulic monitor channels 31 of cutters 9 are supplied under pressure into perforation channels. In this case, the pistons 13 move downward relative to the cylinders 12 to the area of the grooves 36, which communicate the over-piston 15 and the under-piston 33 cavities of the cylinders 12, diverting fluid from the perforator through the holes 34, reducing the pressure in the housing 1, the over-piston cavities 29 and 33 in the corresponding hydraulic cylinders 2 and 12 , the upper cavity 26 of the pipe body 1, the annular cavity 14, the lower cavity 28, the inner cavity 39, the overflow holes 7, the grooves 32 of the toolholders 8 and, as a result, reducing the pressure of the liquid from the hydraulic channels of the 31 cutters 9. After reducing the pressure In cylinders 2 and 12 under the action of springs 17 and 20 and due to technological gaps in the dovetail connection 11 of the toolholders 8 with the wedge pusher 6, the pistons 4 and 13 are lifted, overlapping the grooves 36 and the fluid flow from the over-piston cavities 15 and into the under-piston cavities 33 cylinders 12. As a result, the pressure in the above-piston cavities 15 begins to increase, increasing the pressure of the liquid from the hydraulic channels of the 31 cutters 9, before lowering the pistons 13 and opening the grooves 36. The process of growth and decrease of the pressure of the liquid from the hydraulic channels of the 31 cutters 9 occurs in an automatic mode, supporting the impact of fluid on the rock exposed by the perforator through perforation channels (not shown), intensively washing cement stone (not shown) from the casing annulus and creating caverns (not shown) in the borehole walls. According to the results of bench tests, cavities of the same size are formed one and a half times faster by the proposed perforator compared to the closest analogue. The coating of the cutting edges and planes of the cutters 9 with a wear-resistant and hard coating 37 (for example, powder spraying with baking of a hard alloy, soldering of high-speed steel plates, cyanide, etc.) allows to increase their service life by 2-4 times (depending on conditions work and coating material).

По завершении работы насосный агрегат отключают, выдерживают время до выравнивания давления, благодаря вытекающей через гидромониторные каналы 31 жидкости. Затем колонну труб с упором 5 и трубным корпусом 1 тянут вверх. При этом хвостовик 3, зафиксированный относительно обсадной колонны резцами 9 с резцедержателями 8, с цилиндрами 2 и 12 остаются на месте, а трубный корпус 1 поднимается вверх, до упора пальца 23 в верхний край продольных проточек 24 поршня 4, дожимая пружину 20 между упорами 21 и 22. При дальнейшем поднятии трубный корпус 1 при помощи пальца 23 увлекает вверх поршни 4 и 13 с клиновым толкателем 6, который благодаря соединению с резцедержателем 8 «ласточкин хвост» 11 извлекает резцы 9 из обсадной колонны. При этом жидкость из надпоршневых полостей 15 цилиндров 2 и 12 выдавливается через переточные отверстия 7 хвостовика 3. Далее пружина 17, разжимаясь и опираясь на нижний упор 18 гидроцилиндра 2, благодаря нижнему упору 19 возвращает поршни 4 и 13 в исходное состояние, а пружина 22 разжимаясь, втягивает трубный корпус 1 с пальцем 23 в цилиндры 2 и 12 до взаимодействия верхнего упора 5 с верхним цилиндром 12. Перфоратор готов к извлечению из скважины или созданию новых перфорационных каналов в обсадной колонне без извлечения его на поверхность скважины после перемещения в следующий интервал установки.At the end of the work, the pumping unit is switched off, withstand the time until the pressure is equalized, due to the liquid flowing out through the hydraulic monitor channels 31. Then the pipe string with emphasis 5 and the pipe body 1 is pulled up. At the same time, the shank 3, fixed relative to the casing by cutters 9 with toolholders 8, with cylinders 2 and 12 remain in place, and the pipe body 1 rises up to the stop of the finger 23 at the upper edge of the longitudinal grooves 24 of the piston 4, the spring 20 is compressed between the stops 21 and 22. With further lifting, the pipe body 1 with the finger 23 carries upward the pistons 4 and 13 with a wedge pusher 6, which, thanks to the connection with the dovetail tool holder 8, removes the cutters 9 from the casing string. In this case, the liquid from the above-piston cavities 15 of the cylinders 2 and 12 is squeezed out through the transfer holes 7 of the shank 3. Next, the spring 17, unclenching and leaning on the lower stop 18 of the hydraulic cylinder 2, thanks to the lower stop 19 returns the pistons 4 and 13 to its original state, and the spring 22 is unclenched , draws the pipe body 1 with a finger 23 into the cylinders 2 and 12 until the upper stop 5 interacts with the upper cylinder 12. The hammer is ready to be removed from the well or to create new perforation channels in the casing without removing it to the surface of the well after e move in the following interval setting.

Предлагаемая конструкция перфоратора надежна и обеспечивает импульсное воздействие за счет подпружиненных поршней и сообщения подпоршневых и соответствующих надпоршневых полостей цилиндров при нижнем расположении поршней.The proposed design of the perforator is reliable and provides a pulsed action due to spring-loaded pistons and communication of the piston and corresponding piston cavities of the cylinders with the lower arrangement of the pistons.

Claims

1. A hydromechanical downhole perforator comprising a tubular housing with a hydraulic cylinder with a shank and a spring-loaded piston placed on it, which are capable of limited axial movement relative to the tubular housing, the internal space of which is disconnected, while the piston is equipped with a wedge pusher with downflow holes interacting with tool holders from below with perforating cutters that are placed on the end of the shank with the possibility of radial reciprocating movement under the action of the wedge pusher, while the perforator is equipped with additional cylinders connected from above to the hydraulic cylinder and additional pistons connected from above to the spring-loaded piston and with the formation of an annular cavity communicating with the over-piston cavity of all cylinders between the pipe body and the additional pistons, and the overflow openings of the wedge pusher are made in the form of channels made in the upper part of the wedge pusher from the side of its planes interacting with tool holders, and the grounded piston is additionally spring-loaded relative to the hydraulic cylinder, and the tube body is separated by a blank partition, the upper cavity of which is in communication with the annular cavity, and the lower one - with the piston cavity of the hydraulic cylinder by recess holes, and is also adapted to interact with the annular cavity when the spring-loaded piston moves downward, while the tool holder with a cutter are equipped with hydraulic monitor channels, made with the possibility of communication with the overflow holes of the wedge pusher, when communicating the lower th cavity of the tubular body with an annular cavity, the cavity subpiston all cylinders communicated with a downhole radial channels, characterized in that the lower part of the auxiliary cylinder formed inside the bore, providing communication with the subpiston nadporshnevogo cavities cavities of cylinders at the location of the auxiliary piston bottom.

2. Hydro-mechanical downhole drill according to claim 1, characterized in that the cutting edges and surfaces of the cutters are coated with a wear-resistant and hard coating.