Режущий узел щелевого перфоратора

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано в устройствах для щелевой перфорации обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах. Обеспечивает повышение надежности и работоспособности режущего узла щелевого перфоратора. Сущность изобретения: режущий узел включает отклоняющий клин с продольным пазом для движения накатного ролика и пазами для установки съемных вставок, съемные опорные вставки и контактирующие с ними поворотные кулисы, боковые пластины, расположенные с обеих сторон отклоняющего клина с пазом. Согласно изобретению продольный паз отклоняющего клина расположен посредине наклонной плоскости этого клина и делит ее на две равные опорные поверхности, снабженные пазами для съемных опорных вставок. У вставок фронтальная проекция представляет большую и малую равнобочные трапеции, имеющие одинаковую высоту, совмещенные соответствующими основаниями и размещенные симметрично друг другу. Съемные опорные вставки, установленные в пазах отклоняющего клина большим основанием, направлены в сторону боковых пластин, в которых глубина паза для оси накатного ролика составляет часть их толщины. Поворотные кулисы имеют поверхность, контактирующую со съемными опорными вставками отклоняющего клина, выполненную в виде цилиндра, ось которого совпадает с осью накатного ролика. Отрезок этого цилиндра, контактирующий со съемными опорными вставками при выдвижении накатного ролика от его транспортного положения до рабочего положения, оборудован съемной ответной вставкой повышенной твердости. В каждой поворотной кулисе в отверстие под ось накатного ролика запрессована втулка из твердосплавного металла. 5 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано в конструкциях устройств для щелевой перфорации обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах.

Известны режущие узлы щелевых перфораторов, включающих отклоняющий клин с продольным пазом для движения накатного ролика и контактирующие с ним поворотные кулисы (RU 2180038 C1, RU 22962, U1).

Недостатком этих устройств является то, что, работа в агрессивной среде при больших контактных нагрузках, эти узлы быстро выходят из строя и требуется их замена.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является режущий узел щелевого перфоратора по патенту RU 21182221 C1, 10.05.2002, включающий отклоняющий клин со съемными опорными вставками и пазом для накатного ролика, поворотные кулисы, контактирующие с этими вставками.

Недостатком этого режущего узла является то, что установленные в отклоняющем клине съемные опорные вставки имеют возможность бокового перемещения и во время работы перфоратора в скважине могут переместиться в сторону накатного ролика, заклинить его, в результате чего в скважине может возникнуть аварийная ситуация. Кроме того, ось накатного ролика, работая в агрессивной среде и при большой нагрузке, коррозирует и деформирует отверстие в поворотной кулисе. Такой же деформации подвергается ее поверхность, контактирующая со съемными опорными вставками, поэтому после каждой операции требуется замена поворотной кулисы.

Целью данного изобретения является повышение надежности и длительной работоспособности режущего узла щелевого перфоратора.

Поставленная цель достигается тем, что режущий узел щелевого перфоратора, включающий отклоняющий клин с продольным пазом для движения накатного ролика и пазами для установки съемных вставок, съемные опорные вставки и контактирующие с ними поворотные кулисы, боковые пластины, расположенные с обеих сторон отклоняющего клина с пазами, параллельными его наклонной плоскости, в которых размещены концы оси накатного ролика, отличается тем, что продольный паз отклоняющего клина, шириной на 2-3 мм большей накатного ролика, расположен посредине наклонной плоскости этого клина и делит ее на две равные опорные поверхности, снабженные пазами для съемных опорных вставок, которые выполнены таким образом, что их фронтальная проекция представляет собой большую и малую равнобочные трапеции, имеющие одинаковую высоту, совмещенные соответствующими основаниями и размещенные друг относительно друга симметрично, а профильная проекция является прямоугольником, при это съемные опорные вставки установлены в пазах опорных поверхностей отклоняющего клина большим основанием в направлении боковых пластин, расположенных по обе стороны отклоняющего клина и соединенных с ним установочной осью, в которых глубина паза, параллельного наклонной плоскости отклоняющего клина составляет часть толщины этих пластин, поворотные кулисы имеют поверхность, контактирующую со съемными опорными вставками отклоняющего клина, выполненную в виде цилиндра, ось которого совпадает с осью накатного ролика, причем отрезок этого цилиндра, контактирующий со съемными опорными вставками отклоняющего клина при выдвижении накатного ролика от его транспортного положения до рабочего положения, оборудован съемной ответной вставкой повышенной твердости, фронтальная проекция которой представляет собой большую и малую равнобочные трапеции, контактирующие своим малым основанием с сегментом окружности, радиус которой равен радиусу цилиндрической поверхности поворотной кулисы, контактирующей со съемной опорной вставкой отклоняющего клина, совмещенных по этой окружности и расположенных симметрично друг другу, причем установлена она в пазу каждой поворотной кулисы так, что большая трапеция расположена со стороны боковых пластин, при этом в каждой поворотной кулисе в отверстие под ось накатного ролика запрессована втулка из твердосплавного материала и зафиксирована относительно ее корпуса штифтом, установленным со стороны второй оси этой кулисы.

На фиг.1 и 2 показан режущий узел щелевого перфоратора в двух проекциях, на фиг.3 показана установка ответной вставки в корпусе поворотной кулисы, на фиг.4 и 5 показаны проекции опорной и ответной вставок.

Режущий узел щелевого перфоратора состоит из поворотной кулисы 1, в корпусе которой запрессована втулка из твердосплавного металла 2, зафиксированная штифтом 3, в которой установлена ось 4 накатного ролика 5. Цилиндрическая поверхность 6 поворотной кулисы 1, контактирующая со съемной вставкой 7 отклоняющего клина 8, оборудована ответной вставкой 9. С обеих сторон отклоняющего клина 8 расположены боковые пластины 10, соединенные с ним установочной осью 11.

Режущий узел щелевого перфоратора работает следующим образом.

При создании осевого усилия на поворотную кулису 1 происходит перемещение ее по съемной опорной вставке 7 отклоняющего клина 8, в результате чего накатной ролик выдвигается к стенке обсадной трубы и вдавливается в нее при перекатывании. Реактивная составляющая этого усилия передается на ось 4 и в зону контакта цилиндрической поверхности 6 поворотной кулисы 1 со съемной опорной вставкой 7. Так как ось накатного ролика помещена в твердосплавную втулку 2, то износ внутренней поверхности этой втулки будет незначительный. В результате действия знакопеременных сил трения, возникающих во втулке 2, возможен ее проворот в корпусе поворотной кулисы при работе режущего узла. Исключить это позволяет штифт 3, установленный со стороны второй оси поворотной кулисы. Таким образом исключается деформация отверстия для оси накатного ролика.

Форма съемной опорной вставки 7 предотвращает возможность ее перемещения в сторону накатного ролика, а боковые пластины 10 не дают возможности ей сдвинуться в противоположную сторону. В результате эта вставка надежно закреплена в пазу отклоняющего клина и при этом легко монтируется и демонтируется при разборке режущего узла щелевого перфоратора. Также легко устанавливается и демонтируется в корпусе поворотной кулисы ответная вставка 9 и при этом исключается ее перемещение при работе режущего узла. Опорные и ответные вставки изготовлены из твердосплавного материала, поэтому возникающие контактные нагрузки при их перемещении друг относительно друга не вызывают большого износа трущихся повехностей. В результате такой конструкции режущего узла появляется возможность многократного использования поворотных кулис и отклоняющего клина при повышении их надежности работы в агрессивной среде скважины.

Формула изобретения

Режущий узел щелевого перфоратора, включающий отклоняющий клин с продольным пазом для движения накатного ролика и пазами для установки съемных вставок, съемные опорные вставки и контактирующие с ними поворотные кулисы, боковые пластины, расположенные с обеих сторон отклоняющего клина с пазом, параллельным его наклонной плоскости, в котором размещены концы оси накатного ролика, отличающийся тем, что продольный паз отклоняющего клина шириной, на 2-3 мм большей толщины накатного ролика, расположен посредине наклонной плоскости этого клина и делит ее на две равные опорные поверхности, снабженные пазами для съемных опорных вставок, которые выполнены таким образом, что их фронтальная проекция представляет собой большую и малую равнобочные трапеции, имеющие одинаковую высоту, совмещенные соответствующими основаниями и размещенные друг относительно друга симметрично, а профильная проекция является прямоугольником, при этом съемные опорные вставки установлены в пазы опорных поверхностей отклоняющего клина большим основанием в направлении боковых пластин, расположенных по обе стороны отклоняющего клина и соединенных с ним установочной осью, в которых глубина паза, параллельного наклонной плоскости отклоняющего клина, составляет часть толщины этих пластин, поворотные кулисы имеют поверхность, контактирующую со съемными опорными вставками отклоняющего клина, выполненную в виде цилиндра, ось которого совпадает с осью накатного ролика, причем отрезок этого цилиндра, контактирующий со съемными опорными вставками отклоняющего клина при выдвижении накатного ролика от его транспортного положения до рабочего положения, оборудован съемной ответной вставкой повышенной твердости, фронтальная проекция которой представляет собой большую и малую равнобочные трапеции, контактирующие своим малым основанием с сегментом окружности, радиус которой равен радиусу цилиндрической поверхности поворотной кулисы, контактирующей со съемной опорной вставкой отклоняющего клина, совмещенных по этой окружности и расположенных симметрично друг другу, причем установлена она в пазу каждой поворотной кулисы так, что большая трапеция расположена со стороны боковых пластин, при этом в каждой поворотной кулисе в отверстие под ось накатного ролика запрессована втулка из твердосплавного материала и зафиксирована относительно ее корпуса штифтом, установленным со стороны второй оси этой кулисы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5