RU51098U1

RU51098U1 - PERFORATOR FOR SECONDARY OPENING OF PRODUCTIVE LAYERS WITH FORMATION OF LONG FILTERING CHANNELS

Info

Publication number: RU51098U1
Application number: RU2005112571/22U
Authority: RU
Inventors: Эльмир Саттарович Кузяев
Original assignee: Эльмир Саттарович Кузяев
Priority date: 2005-04-26
Filing date: 2005-04-26
Publication date: 2006-01-27

Abstract

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована при вторичном вскрытии продуктивных пластов, формировании конструкции фильтра с протяженными каналами, восстановлении нефтяных и газовых скважин и создании перфорационных щелей или отверстий в обсадной колонне. Перфоратор спускают в скважину и подают рабочую жидкость под давлением через гидромониторные насадки для формирования фильтрационных каналов в пласте. Подачу рабочей жидкости в гидромониторные насадки осуществляют с помощью соединительных рукавов высокого давления. Перемещают гидромониторные насадки в пласт на заданную глубину путем выдвижения из корпуса соединительных рукавов под действием силы давления рабочей жидкости. В случае обработки призабойной зоны пласта в обсаженных скважинах после спуска перфоратора производят с его помощью формирование в обсадной колонне, по меньшей мере, одной щели или отверстия, через которые выдвигают, по меньшей мере, один соединительный рукав с гидромониторной насадкой. Используемые гидромониторные насадки обладают кавитационным эффектом. Технический результат заключается в возможности формирования конструкции фильтра с фильтрационными проницаемыми каналами, большая протяженность которых и расположение под углом от 30 до 90 градусов в разных направлениях относительно оси скважины позволяет увеличить полноту охвата призабойной зоны пласта.The utility model relates to the oil and gas industry and can be used for the secondary opening of productive formations, the formation of a filter design with extended channels, the restoration of oil and gas wells and the creation of perforations or holes in the casing. The perforator is lowered into the well and the working fluid is supplied under pressure through hydraulic nozzles to form filtration channels in the formation. The supply of working fluid to the nozzle is carried out using connecting hoses of high pressure. The hydraulic nozzles are moved into the reservoir to a predetermined depth by extending the connecting arms from the housing under the action of the pressure of the working fluid. In the case of treatment of the bottom-hole formation zone in cased wells after the perforator is lowered, it is used to form at least one slot or hole in the casing through which at least one connecting sleeve with a hydraulic nozzle is extended. Used hydraulic nozzles have a cavitation effect. The technical result consists in the possibility of forming a filter design with permeable filtration channels, the large length of which and the location at an angle of 30 to 90 degrees in different directions relative to the axis of the well can increase the coverage of the bottom-hole formation zone.

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована при вторичном вскрытии продуктивных пластов и формировании в них конструкций фильтров с проницаемыми каналами.The utility model relates to the oil and gas industry and can be used for the secondary opening of reservoirs and the formation of filter structures with permeable channels in them.

Из уровня техники известны способы вскрытия продуктивных пластов и устройства для щелевой перфорации обсадных колонн, основанные на использовании режущего инструмента в виде выдвижного накатного ролика. Такое устройство раскрыто, например, в RU 2151858 С1, МПК7 Е 21 В 42/114, 27.06.2000 или в RU 2180038 С1, МПК7 Е 21 В 43/114, 27.02.2002. Описываемые устройства отличаются в основном конструкцией механизма крепления и выдвижения режущего инструмента.The prior art methods for opening productive formations and devices for slotted perforation of casing strings, based on the use of cutting tools in the form of a retractable rolling roller. Such a device is disclosed, for example, in RU 2151858 C1, MPK7 E 21 V 42/114, 06/27/2000, or in RU 2180038 C1, MPK7 E 21 V 43/114, 02/27/2002. The described devices differ mainly in the design of the mechanism of attachment and extension of the cutting tool.

Недостатками приведенных решений является быстрый износ рабочих деталей, в том числе элементов, на которых крепится накатной ролик, а также сложность замены режущего инструмента, при которой требуется полная разборка устройства.The disadvantages of the above solutions are the rapid wear of the working parts, including the elements on which the rolling roller is mounted, as well as the difficulty of replacing the cutting tool, which requires complete disassembly of the device.

Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства является гидромеханический скважинный перфоратор для вскрытия продуктивных пластов призабойной зоны (RU 2182221 С1, МПК7 Е 21 В 43/114, 10.05.2002). Способ, описанный в данном патенте, включает спуск перфоратора в скважину, формирование в обсадной колонне перфорационных щелей, подачу в них рабочей промывочной жидкости под давлением через гидромониторные насадки с образованием каверн в обрабатываемом пласте. Соответственно, перфоратор содержит корпус, режущий инструмент в виде накатного диска, гидромониторные насадки, полый шток-фильтр, расположенный в двух The closest analogue of the proposed device is a hydromechanical borehole perforator for opening productive formations of the bottomhole zone (RU 2182221 C1, IPK7 E 21 V 43/114, 05/10/2002). The method described in this patent includes the descent of the perforator into the well, the formation of perforation slots in the casing, the supply of working washing fluid under pressure through the hydraulic nozzles with the formation of cavities in the treated formation. Accordingly, the perforator contains a housing, a cutting tool in the form of a knob, hydraulic nozzles, a hollow rod filter, located in two

гидроцилиндрах, поршень-толкатель с гидроканалами, связанный с осью накатного диска, расположенной в направляющих пазах боковых пластин, которые охватывают клиновой паз, содержащий съемные пластины.hydraulic cylinders, a piston-pusher with hydraulic channels associated with the axis of the rolling disk located in the guide grooves of the side plates, which cover the wedge groove containing the removable plate.

Однако, подача рабочей жидкости через зафиксированные в устройстве гидромониторные насадки не позволяет достаточно эффективно обрабатывать призабойную зону пласта (ПЗП), т.к. кинетическая энергия струи через незначительное расстояние затухает, наблюдается эффект затопленной струи и размыв породы прекращается.However, the supply of the working fluid through the hydromonitor nozzles fixed in the device does not allow sufficiently efficient processing of the bottom-hole formation zone (PZP), because the kinetic energy of the jet fades over a short distance, the effect of a flooded jet is observed, and the erosion of the rock ceases.

Задачей полезной модели является повышение технологичности и эффективности обработки ПЗП с обеспечением интенсификации притока нефти или газа к забою скважины, повышение производительности процесса. Технический результат, который обеспечивается предложенной полезной моделью, заключается в возможности формирования конструкции фильтра с прилегающими каналами и наименьшими гидравлическими потерями. Их большая протяженность, расположение под углом от 30 до 90 градусов в разные стороны относительно оси скважины позволяет увеличить площадь фильтрации и эффективный радиус скважины. Постоянный контакт струи жидкости с породой приводит к тому, что эффект затопленной струи полностью отсутствует.The objective of the utility model is to increase the manufacturability and efficiency of the processing of the bottomhole formation to ensure the intensification of the flow of oil or gas to the bottom of the well, increasing the productivity of the process. The technical result, which is provided by the proposed utility model, consists in the possibility of forming a filter design with adjacent channels and minimal hydraulic losses. Their large length, location at an angle of 30 to 90 degrees in different directions relative to the axis of the well allows you to increase the filtration area and effective radius of the well. The constant contact of the liquid stream with the rock leads to the fact that the effect of the flooded stream is completely absent.

Указанный технический результат достигается использованием перфоратора для вторичного вскрытия продуктивных пластов, содержащего корпус, имеющий, по меньшей мере, одну гидромониторную насадку с возможностью выхода через нее рабочей жидкости под давлением для обработки призабойной зоны пласта, согласно полезной модели, снабженного, по меньшей мере, одним соединительным рукавом высокого давления, размещенным в корпусе с возможностью выдвижения его из корпуса, каждая гидромониторная насадка установлена на конце соответствующего соединительного рукава таким образом, что входной патрубок The specified technical result is achieved by using a perforator for the secondary opening of productive formations, comprising a housing having at least one hydraulic nozzle with the possibility of outlet through it of working fluid under pressure to treat the bottomhole formation zone, according to a utility model equipped with at least one a high-pressure connecting sleeve placed in the housing with the possibility of extending it from the housing, each jet nozzle is installed at the end of the corresponding connection body sleeve so that the inlet

гидромониторной насадки размещен внутри соединительного рукава с возможностью воздействия на его торец силы давления рабочей жидкости и выдвижения соединительного рукава с гидромониторной насадкой из корпуса.the nozzle is placed inside the connecting sleeve with the possibility of impact on its end face of the pressure force of the working fluid and the extension of the connecting sleeve with a nozzle from the housing.

Гидромониторные насадки перфоратора выполнены с обеспечением кавитационного эффекта.The hydraulic nozzles of the perforator are designed to provide a cavitation effect.

Перфоратор может иметь расположенный внутри корпуса механизм формирования щелей или отверстий в эксплуатационной колонне.The hammer may have a mechanism for forming slots or holes in the production casing located inside the housing.

Механизм перфоратора для формирования щелей при этом может быть выполнен в виде резцовой головки и связанного с ней механизма поворота, а резцовая головка имеет на части поверхности резцы и выполнена с возможностью выхода резцов из отверстий корпуса в рабочем положении при ее повороте.The punch mechanism for forming slots can be made in the form of a cutter head and a rotation mechanism associated with it, and the cutter head has cutters on a part of the surface and is configured to exit cutters from the housing openings in the operating position when it is rotated.

В процессе работы перфоратора в обсаженных скважинах формируют отверстия или щели в эксплуатационной колонне любым из методов (сверлением, фрезерованием, продавливанием и т.д.) и выдвигают в эти отверстия один и более соединительных рукавов высокого давления любой необходимой длины. Более одного соединительных рукавов выдвигают в нескольких направлениях относительно оси скважины, например, диаметрально, крестообразно, звездообразно и т.д., и под любым необходимым углом от 30 до 90 градусов относительно оси скважины.During the operation of the perforator in cased wells, holes or slots are formed in the production casing by any of the methods (drilling, milling, punching, etc.) and one or more high pressure connecting arms of any desired length are pushed into these holes. More than one connecting sleeve extend in several directions relative to the axis of the well, for example, diametrically, crosswise, star-shaped, etc., and at any desired angle from 30 to 90 degrees relative to the axis of the well.

Начинают обработку ПЗП, формируя фильтрационные каналы сразу после формирования одного и более отверстия или щелей необходимой длины и ширины в эксплуатационной колонне, не производя дополнительных спускоподъемных операций.Begin processing of the PPP by forming filtration channels immediately after the formation of one or more holes or slots of the required length and width in the production casing, without additional tripping operations.

Конструкция рабочей головки перфоратора с возможностью варьировать угол выхода рукавов высокого давления от 30 до 90 градусов и в разные направления относительно оси скважины позволяет формировать каналы с более полным охватом ПЗП.The design of the working head of the perforator with the ability to vary the angle of exit of the high-pressure hoses from 30 to 90 degrees and in different directions relative to the axis of the well allows the formation of channels with a more complete coverage of the PPP.

Использование гидромониторных насадок с кавитационным эффектом, обеспечивающих излучение ударной волны, приводит к быстрейшему The use of hydraulic nozzles with a cavitation effect, providing radiation of a shock wave, leads to the fastest

разрушению породы в призабойной зоне скважины для формирования каналов, способствует очистке закупоренных поровых каналов продуктивного пласта, ускоряет приток пластовой жидкости (нефти, газа) в скважину, способствует удалению продуктов очистки различных кольматантов из поровых каналов.the destruction of the rock in the near-well zone of the well to form channels, helps to clean clogged pore channels of the reservoir, accelerates the flow of formation fluid (oil, gas) into the well, and helps to remove cleaning products of various colmatants from the pore channels.

На фиг.1 схематично представлен предлагаемый перфоратор в исходном положении, на фиг.2 - место А на фиг.1 в увеличенном масштабе, на фиг.3 - один из вариантов гидромониторной насадки и рукав высокого давления в разрезе.Figure 1 schematically shows the proposed perforator in its original position, figure 2 - place a in figure 1 on an enlarged scale, figure 3 - one of the options for hydraulic nozzles and high-pressure sleeve in the context.

Перфоратор состоит из циркуляционного клапана 1, к которому присоединяется НКТ, корпуса 2, длина l которого зависит от длины встроенных соединительных рукавов 6 высокого давления. В корпусе 2 расположен поршень 3, присоединенный к тяге 4, пружина 5 растяжения, связанная с соединительными рукавами 6 высокого давления, трубки 7 для подачи рабочей жидкости в соединительные рукава 6. В нижней части перфоратора расположена рабочая головка 8, в которой расположены каналы 9, для выхода рукавов высокого давления 6, резцовая головка 10, с механизмом 11 поворота, связанным с тягой 4 и пружиной 12. Гидромониторные насадки 13 смонтированы на концах соединительных рукавов высокого давления 6. Входной патрубок гидромониторной насадки 13 размещен внутри рукава 6, так что сила давления рабочей жидкости воздействует на торец 14 входного патрубка и продвигает насадку 13 вместе с рукавом вдоль формируемого канала.The hammer drill consists of a circulation valve 1, to which the tubing is connected, the housing 2, the length l of which depends on the length of the built-in connecting hoses 6 high pressure. In the housing 2 there is a piston 3 connected to the rod 4, a tension spring 5 connected to the connecting arms 6 of high pressure, the tube 7 for supplying the working fluid to the connecting arms 6. In the lower part of the perforator there is a working head 8, in which the channels 9, for the output of high pressure hoses 6, a cutting head 10, with a rotation mechanism 11 connected to the rod 4 and the spring 12. The hydraulic nozzles 13 are mounted at the ends of the high pressure connecting hoses 6. The inlet nozzle of the hydraulic nozzle 13 times eschen inside the sleeve 6, so that the force of the working fluid pressure acts on the inlet end 14 and the nozzle 13 advances together with the sleeve formed along the channel.

Гидромониторные насадки 13 могут иметь любую форму, но для обеспечения кавитационного эффекта обязательным условием должно быть движение жидкости через местные сопротивления, в которых поток претерпевает местное сужение, а затем расширение (см. фиг.2). Поэтому канал, соединяющий входное отверстие гидромониторной насадки 13 с The hydraulic nozzles 13 can have any shape, but to ensure a cavitation effect, a prerequisite should be the movement of fluid through local resistances, in which the flow undergoes local narrowing, and then expansion (see figure 2). Therefore, the channel connecting the inlet of the jet nozzle 13 with

выходным отверстием на фронтальной поверхности, имеет сужение и расширение.an outlet on the front surface, has a narrowing and expansion.

При движении жидкости через местное сужение (F₂<F₁ - фиг.2) увеличивается ее скорость и падает давление. В нашем случае давление достигает давления насыщенных паров в жидкости при данной температуре, в этом месте жидкости начинается интенсивное ее кипение с выделением растворимых газов. В расширяющейся части скорость потока уменьшается, а давление возрастает, поэтому выделение паров и газов прекращается, выделившиеся пары конденсируются, а газы вновь растворяются.When the fluid moves through the local constriction (F ₂ <F ₁ - figure 2), its speed increases and the pressure drops. In our case, the pressure reaches the saturated vapor pressure in the liquid at a given temperature; in this place of the liquid, its intense boiling begins with the release of soluble gases. In the expanding part, the flow rate decreases and the pressure increases, so the emission of vapors and gases ceases, the vapors released condense, and the gases dissolve again.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

На колонне НКТ перфоратор опускают в скважину до нижней отметки заданного интервала перфорации.On the tubing string, the perforator is lowered into the well to the lower mark of the specified perforation interval.

При обработке призабойной зоны обсаженной скважины подают низкое давление рабочей жидкости к перфоратору. Срабатывает поршень 3 и через тягу 4 происходит срабатывание механизма поворота 11, который поворачивает резцовую головку 10, выходят первые резцы, врезаясь в колонну на 2 мм.When processing the bottom-hole zone of a cased well, a low pressure of the working fluid is supplied to the perforator. The piston 3 is triggered and the thrust mechanism 11 is triggered through the thrust 4, which rotates the cutting head 10, the first cutters exit, crashing into the column by 2 mm.

Производится подъем перфоратора до верхней отметки интервала перфорации. Резцы прорезают пазы в обсадной колонне на заданную глубину.The punch is raised to the upper mark of the punch interval. Cutters cut grooves in the casing to a predetermined depth.

Затем производят опускание перфоратора до нижней отметки и повторяют цикл. Следующие резцы выходят еще на 2 мм глубже. Циклы повторяют до полного вскрытия обсадной колонны с образованием в ней щели или отверстия.Then lower the punch to the bottom mark and repeat the cycle. The following incisors extend another 2 mm deeper. The cycles are repeated until the casing is fully opened to form a gap or hole in it.

Подают высокое давление рабочей жидкости к перфоратору. Жидкость вскрытия, проходя по рукавам высокого давления 6, давит на площадь F торца 14 входного патрубка гидромониторной насадки, образованную разностью двух диаметров (большего внутреннего диаметра рукава высокого давления и меньшего диаметра отверстия входного патрубка гидромониторной насадки). В процессе осуществления способа действует сила Р подачи гидромониторной Submit high pressure fluid to the hammer. The opening fluid, passing through the high pressure hoses 6, presses on the area F of the end face 14 of the inlet nozzle of the hydraulic nozzle, formed by the difference of two diameters (the larger inner diameter of the high pressure sleeve and the smaller diameter of the opening of the inlet nozzle of the hydraulic nozzle). In the process, the force P feed hydraulic

насадки с рукавом высокого давления, которая рассчитывается по формуле P=F·p кгс,nozzles with a high pressure sleeve, which is calculated by the formula P = F · p kgf,

где F=0,785 (d_ВН ²-d₁ ²), F - площадь, см², образованная разностью двух диаметров, на которую давит жидкость, подаваемая к гидромонитору,where F = 0.785 (d _BH ² -d ₁ ² ), F is the area, cm ² , formed by the difference of two diameters, which presses the fluid supplied to the hydraulic monitor,

d_ВН ² - внутренний диаметр рукава высокого давления, см,d _BH ² - inner diameter of the high pressure sleeve, cm,

d₁ ² - диаметр отверстия входного патрубка гидромониторной насадки, см,d ₁ ² - the diameter of the holes of the inlet pipe of the nozzle, cm,

р - рабочее давление жидкости, кгс/см2.p - working fluid pressure, kgf / cm2.

Сила давления выталкивает соединительные рукава 6 высокого давления и присоединенные к ним гидромониторные насадки 13 из корпуса перфоратора вглубь породы. Жидкость вскрытия, выходя с большой силой через гидромониторные насадки 13, разрушает породу, а поступательное движение рукавов 6 высокого давления формирует в ней каналы. По окончании формирования каналов сбрасывают высокое давление жидкости. Под действием пружины 5 рукава 6 высокого давления возвращаются в исходное положение.The pressure force pushes the connecting sleeves 6 high pressure and attached to them hydromonitor nozzles 13 from the body of the perforator deep into the rock. The autopsy fluid, exiting with great force through the hydraulic nozzle 13, destroys the rock, and the translational movement of the high pressure hoses 6 forms channels in it. At the end of the formation of the channels, high fluid pressure is released. Under the action of the spring 5, the high-pressure hoses 6 return to their original position.

Производят дополнительный поворот резцовой головки 10 механизмом 11 поворота, что приводит ее в исходное положение, т.е. резцы занимают положение, равное размеру наружного диаметра перфоратора (транспортное положение).An additional rotation of the cutting head 10 is performed by the rotation mechanism 11, which brings it to its original position, i.e. the cutters occupy a position equal to the size of the outer diameter of the hammer (transport position).

В случае обработки призабойной зоны пласта необсаженных скважин формирование фильтрационных каналов осуществляется сразу выдвижением рукавов высокого давления 6 и гидромониторных насадок 13 без механической обработки. При этом весьма целесообразно использование гидромониторных насадок с кавитационным эффектом.In the case of processing the bottom-hole zone of the open-hole well formation, the formation of filtration channels is carried out immediately by extending the high-pressure hoses 6 and the hydraulic nozzles 13 without mechanical treatment. In this case, it is very advisable to use hydraulic nozzles with a cavitation effect.

Технико-экономические преимущества полезной модели заключаются в следующем.The technical and economic advantages of the utility model are as follows.

Использование предлагаемой полезной модели позволит получить каналы фильтрации максимальной глубины, что обеспечит ускорение освоения скважины, увеличит дебит скважины, вышедшей из бурения. Кроме того, его Using the proposed utility model will allow you to get the maximum depth filtering channels, which will accelerate well development, increase the flow rate of the well that has left drilling. Also his

использование в малодебитных эксплуатируемых скважинах, где другие способы обработки призабойной зоны не дали положительных результатов, позволит не только восстановить, но и увеличить дебит скважины за счет гарантированного прохождения кольматированной части пласта и создания фильтрационных каналов с оптимальными фильтрационными свойствами. Применение данного способа в нагнетательных скважинах позволит многократно увеличить их приемистость и снизить давление закачки.use in low-production wells, where other methods for processing the bottom-hole zone have not yielded positive results, will not only restore, but also increase the flow rate of the well due to the guaranteed passage of the clogged part of the formation and the creation of filtration channels with optimal filtration properties. The application of this method in injection wells will significantly increase their injectivity and reduce the injection pressure.

Все вышеперечисленное позволит сократить материальные затраты на проведение различных операций, сократить время их проведения за счет комплексного использования описанного перфоратора, а также снизить износ оборудования и получить ощутимый экономический эффект.All of the above will reduce material costs for various operations, reduce their time due to the integrated use of the described drill, as well as reduce equipment wear and get a tangible economic effect.

Claims

1. A puncher for the secondary opening of reservoirs, comprising a housing having at least one hydraulic nozzle with the possibility of outlet through it of working fluid under pressure to treat the bottomhole formation zone, characterized in that it is provided with at least one connecting sleeve high pressure placed in the housing with the possibility of its extension from the housing, each jet nozzle is mounted on the end of the corresponding connecting sleeve so that the inlet nozzle is a hydraulic monitor second nozzle is positioned within the coupling sleeve for acting on its hydraulic fluid pressure force and extension end of the connecting sleeve with the jetting nozzle of the housing.

2. The hammer drill according to claim 1, characterized in that the hydraulic nozzles are designed to provide a cavitation effect.

3. The hammer drill according to claim 1, characterized in that it is equipped with a mechanism for forming holes or slots in the production casing located inside the housing.

4. The punch according to claim 3, characterized in that the mechanism for forming slots or holes is made in the form of a cutter head and an associated rotation mechanism, and the cutter head has cutters on a surface part and is configured to exit cutters from the openings of the housing in the working position of the cutting heads when turning it.