RU56948U1

RU56948U1 - DEVICE FOR CREATING PERFORATION CHANNELS IN A BORE HOLE

Info

Publication number: RU56948U1
Application number: RU2006111751/22U
Authority: RU
Inventors: Расих Нафисович Файзуллин; Сергей Юрьевич Фролов; Рафагат Габделвалиевич Габдуллин; Радик Зяузятович Зиятдинов; Дмитрий Витальевич Страхов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2006-04-10
Filing date: 2006-04-10
Publication date: 2006-09-27

Abstract

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к области бурения нефтяных скважин для создания перфорационных каналов в обсадной колонне. Устройство для создания перфорационных каналов в обсадной колонне скважины, включает трубчатый корпус, с размещенными на нем гидроцилиндром с подпружиненным посредством пружины поршнем. Гидроцилиндр выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно трубчатого корпуса. Гидроцилиндр снизу оснащен хвостовиком, внутри которого размещен клиновой толкатель. Поршень снизу жестко соединен с клиновым толкателем с перфорационными резцами. Перфорационные резцы установлены в продольные фиксирующие пазы клинового толкателя Т - образным соединением. Трубчатый корпус имеет соединение с клиновым толкателем посредством взаимодействия с поршнем для передачи возвратно-поступательного перемещения последнему при крайнем нижнем положении поршня. Палец поддерживает кольцевой упор служащей упором для возвратной пружины, упирающейся другим концом в поршень гидроцилиндра. В трубчатом корпусе выполнены радиальные отверстия, соединяющие внутреннее пространство трубчатого корпуса с надпоршневым пространством поршня. Снизу хвостовик снабжен сменной втулкой. Поршень выше клинового толкателя снабжен дополнительной пружиной требуемой жесткости, снизу упертой в дополнительной кольцевой упор, который установлен жестко в гидроцилиндре. Сверху дополнительная пружина поджата в кольцевой уступ подпружиненного посредством пружины поршня. Жесткость пружины подбирается заранее с учетом возможных перепадов давлений, воздействующих на устройство в процессе работы с целью исключения заклинивания резцов в перфорационных каналах обсадной колонны. Трубчатый корпус ввернут в переходник для соединения с колонной насосно-компрессорных труб, одновременно служащий упором для гидроцилиндра. Предлагаемое устройство позволяет повысить надежность работы устройства благодаря гарантированному исключению заклинивания перфорационных резцов в перфорационных каналах обсадной колонны, в следствии установки дополнительной пружины с возможность регулировки ее жесткости, а исключение из конструкции резцедержателя и установка сменной втулки на конец хвостовика позволяет продлить долговечность устройства. 2 илл. на 1 л.The proposal relates to the oil industry, namely to the field of oil drilling to create perforations in the casing. A device for creating perforation channels in a well casing includes a tubular body with a hydraulic cylinder placed thereon with a piston spring-loaded by means of a spring. The hydraulic cylinder is made with the possibility of reciprocating movement relative to the tubular body. The hydraulic cylinder at the bottom is equipped with a shank, inside which a wedge pusher is placed. The piston from the bottom is rigidly connected to the wedge pusher with perforating cutters. Perforating cutters are installed in the longitudinal fixing grooves of the wedge pusher with a T - shaped connection. The tubular body is connected to a wedge-shaped pusher by interacting with the piston to transmit reciprocating movement to the latter at the extreme lower position of the piston. The finger supports the annular stop serving as a stop for the return spring, abutting the other end against the piston of the hydraulic cylinder. Radial holes are made in the tubular body connecting the inner space of the tubular body with the piston space above the piston. The bottom of the shank is equipped with a replaceable sleeve. The piston above the wedge pusher is equipped with an additional spring of the required stiffness, bottom supported in an additional annular stop, which is mounted rigidly in the hydraulic cylinder. From above, the additional spring is pressed into the annular ledge of the piston spring-loaded by means of a spring. The spring stiffness is selected in advance, taking into account possible pressure drops acting on the device during operation in order to prevent jamming of the cutters in the perforation channels of the casing. The tubular body is screwed into the adapter for connection to the tubing string, while serving as a stop for the hydraulic cylinder. The proposed device can improve the reliability of the device due to the guaranteed exclusion of jamming of perforating cutters in the perforation channels of the casing, as a result of installing an additional spring with the ability to adjust its rigidity, and the exception of the design of the tool holder and the installation of a replaceable sleeve on the end of the shank allows to extend the durability of the device. 2 ill. for 1 liter

Description

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к области бурения нефтяных скважин для создания перфорационных каналов в обсадной колонне.The proposal relates to the oil industry, namely to the field of oil drilling to create perforations in the casing.

Известно устройство для создания перфорационных каналов (авторское свидетельство №1776772 МПК Е 21 В 43/114, 1992 г.), включающее трубчатый корпус, размещенный на нем гидроцилиндр с подпружиненным поршнем, клиновой толкатель и резцедержатель с перфорационными резцами, взаимодействующими с клиновым толкателем.A device for creating perforation channels (copyright certificate No. 1776772 MPK E 21 B 43/114, 1992), including a tubular body, a hydraulic cylinder with a spring-loaded piston, a wedge pusher and a tool holder with perforating cutters interacting with the wedge pusher, is located on it.

Недостаток этого устройства состоит в том, что для образования щелей в стенке обсадной колонны оно требует наличия возвратно-поступательного движения резца, что усложняет технологию перфорации и эксплуатацию устройства, кроме того, создание перфорационных каналов в виде продольных щелей механически ослабляет колонну, что может привести к аварийным ситуациям.The disadvantage of this device is that for the formation of cracks in the wall of the casing string it requires a reciprocating motion of the cutter, which complicates the technology of perforation and operation of the device, in addition, the creation of perforation channels in the form of longitudinal slots mechanically weakens the string, which can lead to emergency situations.

Наиболее близким по технической сущности предлагаемому является устройство для создания перфорационных каналов в обсадной колонне скважины (патент РФ №2098607 МПК Е 21В 43/114, опубл. Бюл. №34 от 10.12.1997 г.), включающее трубчатый корпус с размещенными на нем гидроцилиндром с подпружиненным поршнем, клиновой толкатель и резцедержатель с перфорационными резцами, взаимодействующий с клиновым толкателем, при этом поршень выполнен с хвостовиком, а трубчатый корпус имеет соединение с хвостовиком для передачи возвратно-поступательного перемещения последнему при крайнем нижнем положении поршня, при этом гидроцилиндр выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно трубчатого корпуса, а резцедержатель размещен на конце хвостовика.The closest in technical essence the proposed is a device for creating perforation channels in the casing of the well (RF patent No. 2098607 IPC E 21B 43/114, publ. Bull. No. 34 from 12/10/1997), including a tubular housing with a hydraulic cylinder placed on it with a spring-loaded piston, a wedge pusher and a tool holder with perforating cutters, interacting with a wedge pusher, while the piston is made with a shank, and the tubular body has a connection with the shank to transmit reciprocating movement ednemu at the lowermost position of the piston, wherein the cylinder is arranged for reciprocating movement relative to the tubular body and the tool holder arranged on the end of the shank.

Данному устройству присущи следующие недостатки:This device has the following disadvantages:

во-первых, резец установлен в резцедержателе, что при значительных усилиях, возникающих при создании перфорационных отверстий в обсадной колонне, может привести к вылету резцов из резцедержателя;firstly, the cutter is installed in the tool holder, which, with significant efforts arising when creating perforations in the casing, can lead to the flight of cutters from the tool holder;

во-вторых, велика вероятность заклинивания резца после создания перфорационных отверстий в обсадной колоне, поскольку возвратного усилия пружины может оказаться недостаточным для возвращения резцов в исходное положение при значительном перепаде давлений на устройство.secondly, there is a high probability of jamming of the cutter after creating perforations in the casing, since the spring back force may not be enough to return the cutters to their original position with a significant pressure drop across the device.

в-третьих, в процесс перемещения (силового контакта) резцедержателя с торцом хвостовика образуются задиры на последнем, в связи с чем при последующей работе устройства возможно заклинивание резцедержателя при его радиальном перемещении в месте образования задиров.thirdly, in the process of moving (power contact) the tool holder with the end of the shank, scoring is formed on the latter, and therefore, during the subsequent operation of the device, the tool holder may jam when it is radially moved at the point of scoring.

Все выше отмеченное снижает надежность работы устройства и сокращает его долговечность.All of the above reduces the reliability of the device and reduces its durability.

Технической задачей полезной модели является повышение надежности работы устройства и его долговечности.The technical task of the utility model is to increase the reliability of the device and its durability.

Техническая задача решается предлагаемым устройством для создания перфорационных каналов в обсадной колонне скважины, включающим трубчатый корпус с размещенными на нем гидроцилиндром подпружиненным поршнем и хвостовиком на конце, размещенный в хвостовике клиновой толкатель с перфорационными резцами, при этом поршень снизу соединен с клиновым толкателем хвостовика, а трубчатый корпус имеет соединение с клиновым толкателем хвостовика для передачи возвратно-поступательного перемещения последнему при крайнем нижнем положении поршня, при этом гидроцилиндр выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно трубчатого корпуса.The technical problem is solved by the proposed device for creating perforation channels in the casing of the well, including a tubular body with a spring-loaded piston and a shank at the end, a wedge pusher with perforating cutters located in the shank, the piston being connected to the wedge pusher of the shank from below and a tubular the housing has a connection with a wedge pusher of the shank for transmitting reciprocating movement to the latter at the lowermost position of the piston, while the hydraulic cylinder is made with the possibility of reciprocating movement relative to the tubular body.

Новым является то, что снизу хвостовик снабжен сменной втулкой, при этом перфорационные резцы установлены в продольные фиксирующие пазы клинового толкателя, Т-образным соединением, при этом поршень выше клинового толкателя снабжен дополнительной пружиной требуемой жесткости, снизу упертой в дополнительной кольцевой упор, который установлен жестко в гидроцилиндре, причем сверху дополнительная пружина поджата в подпружиненный поршень.What is new is that from the bottom the shank is equipped with a replaceable sleeve, while the perforating cutters are installed in the longitudinal fixing grooves of the wedge pusher, with a T-shaped connection, while the piston above the wedge pusher is equipped with an additional spring of the required stiffness, which is supported from below by an additional annular stop, which is fixed in the hydraulic cylinder, and on top of the additional spring is pressed into the spring-loaded piston.

На фиг.1 - схематично представлено предлагаемое устройство в исходном положении.Figure 1 - schematically shows the proposed device in its original position.

На фиг.2 - разрез устройства по А-А.Figure 2 is a sectional view of the device along AA.

Устройство для создания перфорационных каналов в обсадной колонне скважины, включает трубчатый корпус 1 (см. фиг.1), с размещенными на нем гидроцилиндром 2 с подпружиненным посредством пружины 3 поршнем 4. Гидроцилиндр 2 выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно трубчатого корпуса 1. Гидроцилиндр 2 снизу оснащен хвостовиком 5, внутри которого размещен клиновой толкатель 6. Поршень 4 снизу жестко соединен с клиновым толкателем 6 с перфорационными резцами 7. Перфорационные резцы 7 установлены в продольные фиксирующие пазы 8 клинового толкателя 6 Т - образным соединением.A device for creating perforation channels in a well casing includes a tubular body 1 (see FIG. 1), with a hydraulic cylinder 2 placed thereon with a piston 4 spring-loaded by means of a spring 3. The hydraulic cylinder 2 is arranged for reciprocating movement relative to the tubular body 1. The hydraulic cylinder 2 is equipped with a shank 5 at the bottom, inside of which there is a wedge pusher 6. The piston 4 at the bottom is rigidly connected to the wedge pusher 6 with perforating cutters 7. Perforating cutters 7 are installed in the longitudinal fixation The grooves 8 of the wedge pusher are 6 T-shaped.

Трубчатый корпус 1 имеет соединение с клиновым толкателем 6 посредством взаимодействия с поршнем 4 для передачи возвратно-поступательного перемещения последнему при крайнем нижнем положении поршня 4.The tubular housing 1 has a connection with a wedge pusher 6 by interacting with the piston 4 to transmit the reciprocating movement to the latter at the lowermost position of the piston 4.

Палец 9 поддерживает кольцевой упор 10 служащей упором для возвратной пружины 3, упирающейся другим концом в поршень 4 гидроцилиндра 2. В трубчатом корпусе 1 выполнены радиальные отверстия 11, соединяющие внутреннее пространство 12 трубчатого корпуса 1 с надпоршневым пространством 13 поршня 4. Снизу хвостовик 5 снабжен сменной втулкой 14. Поршень 4 выше клинового толкателя 6 снабжен дополнительной пружиной 15 требуемой жесткости, снизу упертой в дополнительной кольцевой упор 16, который установлен жестко в гидроцилиндре 2. Сверху дополнительная пружина 15 поджата в кольцевой уступ 17 подпружиненного посредством пружины 3 поршня 4. Жесткость пружины 15 подбирается заранее с учетом возможных перепадов давлений, воздействующих на устройство в процессе работы с целью исключения заклинивания резцов в перфорационных каналах обсадной колонны.The finger 9 supports the annular stop 10 serving as a stop for the return spring 3, abutting the other end against the piston 4 of the hydraulic cylinder 2. Radial holes 11 are made in the tubular body 1, connecting the inner space 12 of the tubular body 1 with the over-piston space 13 of the piston 4. The shank 5 is provided with a replaceable bottom bushing 14. The piston 4 above the wedge pusher 6 is provided with an additional spring 15 of the required stiffness, bottom supported by an additional ring stop 16, which is mounted rigidly in the hydraulic cylinder 2. On top of the additional the spring 15 is pressed into the annular ledge 17 of the piston 4 spring-loaded by means of the spring 3. The stiffness of the spring 15 is selected in advance taking into account possible pressure drops acting on the device during operation in order to prevent jamming of the cutters in the perforation channels of the casing.

Трубчатый корпус ввернут в переходник 18 для соединения с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ) (на фиг.1 и 2 не показано), одновременно служащий упором для гидроцилиндра 2.The tubular body is screwed into the adapter 18 for connection with a tubing string (tubing) (not shown in FIGS. 1 and 2), which at the same time serves as a stop for the hydraulic cylinder 2.

Все необходимые для работы подвижные соединения снабжены уплотнительными элементами 19 и 20.All the movable joints necessary for operation are provided with sealing elements 19 and 20.

Вспомогательные крепежные элементы на чертеже не показано.Auxiliary fasteners are not shown in the drawing.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Устройство в сборе спускают в заданный интервал скважины, где необходимо создать перфорационные каналы в обсадной колонне (на фиг.1 и 2 не показано). Производят обвязку колонны НКТ на устье скважины с помощью насосного агрегата. Процесс перфорации начинают закачкой в колонну НКТ жидкости. Последняя через внутреннее пространство 12 трубчатого корпуса 1 поступает в надпоршневую полость 13 поршня 4 гидроцилиндра 2. Далее посредством насосного агрегата создают в колонне НКТ и соответственно в устройстве избыточное давление, при этом поршень 4 гидроцилиндра 2 начинает перемещаться вниз (см. фиг.1). Совместно с ним перемещается, прикрепленный к нему клиновой толкатель 6, раздвигая радиально наружу перфорационные резцы 7 (см. фиг.1), удерживаемые от осевого перемещения вниз сменной втулкой 14 (см. фиг.1), установленной на конце хвостовика 5, при этом нижние торцы перфорационных резцов 7 скользят по верхнему торцу сменной втулки 14, а сами перфорации резцы 7 внедряются и прорезают перфорационные отверстия в перфорируемой обсадной колонне.The assembled device is lowered into a predetermined interval of the well where it is necessary to create perforation channels in the casing (not shown in FIGS. 1 and 2). Tie the tubing string at the wellhead using a pumping unit. The perforation process is started by pumping liquid into the tubing string. The latter through the inner space 12 of the tubular body 1 enters the supra-piston cavity 13 of the piston 4 of the hydraulic cylinder 2. Then, by means of the pump unit, an overpressure is created in the tubing string and, accordingly, in the device, while the piston 4 of the hydraulic cylinder 2 begins to move downward (see Fig. 1). Together with it, the wedge pusher 6 attached to it moves, pushing the perforating cutters 7 (see Fig. 1) radially outward, held from axial movement down by a removable sleeve 14 (see Fig. 1) mounted on the end of the shank 5, while the lower ends of the perforation cutters 7 slide along the upper end of the interchangeable sleeve 14, and the perforations of the cutters 7 penetrate and cut perforations in the perforated casing.

После окончания их прорезки закачку жидкости прекращают и сбрасывают давление до атмосферного. Колонну НКТ начинают приподнимать, при этом трубчатый корпус 1 приподнимается, а корпус гидроцилиндра 2 с хвостовиком 5 и клиновым толкателем 6 остаются на месте, удерживаемые внедренными в перфорируемую обсадную колонну перфорационными резцами.After their cutting is completed, the liquid injection is stopped and the pressure is released to atmospheric pressure. The tubing string begins to be lifted, while the tubular body 1 is lifted, and the hydraulic cylinder housing 2 with the shank 5 and the wedge pusher 6 remain in place, held by perforating cutters embedded in the perforated casing.

Палец 9, двигаясь вместе с трубчатым корпусом 1, сжимает возвратные пружину 3 и дополнительную пружину 15 и увлекает за собой поршень 4 гидроцилиндра 2.Finger 9, moving together with the tubular body 1, compresses the return spring 3 and the additional spring 15 and carries along the piston 4 of the hydraulic cylinder 2.

В определенный момент происходит сброс давления внутри устройства до давления гидростатического столба жидкости и перфорационные резцы 7 выходят из перфорируемых каналов обсадной колонны, освобождая клиновой толкатель 6 и связанный с ним поршень 4 гидроцилиндра 2, при этом возвратные силы пружины 3 и дополнительной пружины 15 возвращают поршень 4 гидроцилиндра 2, а вместе с ним и все устройство в исходное состояние, то есть перфорационные резцы 7 опускаются вниз по продольным фиксирующим пазам 8 клинового толкателя 6 Т - образным соединением (см. фиг.1 и 2).At a certain point, the pressure inside the device drops to the pressure of the hydrostatic column of fluid and the perforating cutters 7 exit the perforated channels of the casing, releasing the wedge pusher 6 and the associated piston 4 of the hydraulic cylinder 2, while the return forces of the spring 3 and additional spring 15 return the piston 4 hydraulic cylinder 2, and with it the entire device to its original state, that is, the perforation cutters 7 fall down along the longitudinal fixing grooves 8 of the wedge pusher 6 T - shaped connection (see figures 1 and 2).

Устройство готово для перфорации следующего интервала. При необходимости, приподняв устройство на заданную высоту, процесс перфорации повторяют.The device is ready for punching the next interval. If necessary, lifting the device to a predetermined height, the perforation process is repeated.

После извлечения устройства производят ревизию сменной втулки и в случае обнаружения задиров, в следствии взаимодействия последнего в процессе работы с резцами производят его замену.After removing the device, the replacement sleeve is revised and, in the case of scoring, the latter is replaced during the work with the cutters.

Предлагаемое устройство позволяет повысить надежность работы устройства благодаря гарантированному исключению заклинивания перфорационных резцов в перфорационных каналах обсадной колонны, в следствии установки дополнительной пружины с возможность регулировки ее жесткости, а исключение из конструкции резцедержателя и установка сменной втулки на конец хвостовика позволяет продлить долговечность устройства.The proposed device allows to increase the reliability of the device due to the guaranteed exclusion of jamming of perforating cutters in the perforation channels of the casing, as a result of installing an additional spring with the ability to adjust its rigidity, and the exception of the design of the tool holder and the installation of a replaceable sleeve on the end of the shank allows to extend the durability of the device.

Claims

A device for creating perforation channels in a well casing, including a tubular body with a spring-loaded piston and a shank at the end, a wedge follower with perforating cutters placed in the shank, the piston being connected to the wedge of the shank from the bottom, and the tubular body being connected to wedge shank pusher for the transfer of reciprocating movement to the latter at the lowest position of the piston, while the hydraulic cylinder is made with the possibility a reciprocating movement relative to the tubular body, characterized in that the shank is provided with a replaceable sleeve from the bottom, while the perforating cutters are installed in the longitudinal fixing grooves of the wedge pusher, a T-shaped connection, while the piston above the wedge pusher is equipped with an additional spring of the required rigidity, below the abutment in an additional annular emphasis, which is mounted rigidly in the hydraulic cylinder, and on top of the additional spring is pressed into the spring-loaded piston.