Скважинный пробойник для труб
Изобретение относится к подземному ремонту скважин и предназначено для получения пробоин в стенке трубы. Скважинный пробойник спускается в скважину на рабочей колонне. Пробойник содержит полый корпус с радиальным каналом, полый цилиндр, жестко соединенный с верхней частью корпуса, рабочий орган в радиальном канале корпуса, установленный с возможностью перемещения в нем, срезной штифт, груз, ползун в радиальном канале, подвижно установленный в цилиндре хвостовик с клином, соединенным с ползуном, защитный каркас, соединенный с грузом. Хвостовик имеет упор-направляющий и жестко соединен с рабочей колонной. Срезной штифт связывает цилиндр и хвостовик. Рабочий орган установлен на ползуне. Цилиндр и хвостовик, клин и ползун, ползун и корпус выполнены с образованием кинематических пар с поступательным движением. Кинематические пары образуют между собой кинематическую цепь с поступательным движением. Труба имеет упор для упора груза. Повышается надежность работы и расширяются функциональные возможности. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к подземному ремонту скважин и предназначено для получения пробоин в стенке трубы с целью сообщения ее полости с окружающей средой.
Известна конструкция скважинного пробойника для труб (пат. РФ №2057894, Е 21 В 29/00, опубл.10.04.96. Бюл.№10), спускаемого в скважину на рабочей колонне, содержащего полый заполненный жидкостью корпус с боковыми каналами, сообщающимися с полостью корпуса, установленный в боковом канале корпуса поршень с рабочим органом, жестко связанный с корпусом полый цилиндр, шток, установленный в полости корпуса и цилиндра с возможностью осевого перемещения, полый плунжер с каналами, связанный со штоком срезным элементом и жестко связанный с цилиндром переводником с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с упорной поверхностью переводника конусом, жестко связанным с рабочей колонной и срезным элементом.
Недостатком известного пробойника является то, что у него рабочий орган выполнен в виде конуса, жестко связанный с поршнем, и с его помощью можно пробить только одно отверстие за спуск. При подъеме на поверхность рабочий орган может выйти наружу и сломаться.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является скважинный пробойник для труб (пат. РФ №2206707, Е 21 В 29/00, опубл.20.06.2003. Бюл.№17), также спускаемый в скважину на рабочей колонне, который содержит полый заполненный жидкостью корпус с боковыми каналами, сообщающимися с полостью корпуса, в боковом канале установлен поршень с рабочим органом, на радиальном канале с корпусом жестко связан полый цилиндр, в полости корпуса и цилиндра установлен шток с возможностью осевого перемещения, связанный с поршнем, установленного в полости цилиндра и образующий с ним штоковую и рабочую камеры, переводник жестко связан с цилиндром, шток и поршень жестко соединены между собой и подпружинены для обеспечения штоку положения, выдвинутого из корпуса, шток снабжен инерционным грузом для взаимодействия с жидкостью, причем в переводнике установлен сообщающий рабочую камеру с пространством скважины золотник, запорный элемент которого в закрытом положении зафиксирован посредством штифта, разрушаемого под действием давления силовой жидкости.
Недостатком данной конструкции пробойника является необходимость подачи силовой жидкости энергоносителя от насоса, а также ненадежность работы рабочего органа, который образует сначала бугор, а только потом - отверстие. При этом появляется необходимость вывода рабочего органа из радиального канала на большое расстояние. При увеличении диаметра канала и диаметра поршня необходимо также увеличить его длину в целях исключения его заклинивания. При уменьшении хода выхода рабочего органа уменьшается глубина его внедрения в трубу. С другой стороны, при уменьшении диаметра поршня уменьшается сила, действующая на поршень, что может исключить его применение на малых глубинах. Все эти обстоятельства ограничивают применение известного пробойника в трубах малого диаметра.
Целью изобретения является повышение надежности пробойника и расширение его функциональных возможностей.
Указанная цель достигается тем, что в скважинном пробойнике для труб, содержащего полый корпус, полый цилиндр, жестко соединенный с верхней частью корпуса, рабочий орган, расположенный в радиальном канале корпуса и установленный с возможностью перемещения, срезной штифт, груз, согласно изобретению в радиальном канале корпуса установлен с возможностью выдвижения ползун с расположенным на нем рабочим органом, например, имеющим заостренный конец в виде лезвия топора, в цилиндре подвижно установлен хвостовик с клином, соединенный с ползуном соединением типа «ласточкин хвост» и все вместе: цилиндр-хвостовик, клин-ползун, ползун-корпус соединены так, что они образуют между собой кинематическую цепь с поступательным движением, а к нижней части корпуса подсоединен защитный каркас. Таким образом, хвостовик и клин, двигаясь в осевом направлении внутри цилиндра вниз, двигают ползун в радиальном направлении до упора. Кинематическая цепь, образованная кинематическими парами поступательного движения корпус-ползун, клин-ползун, цилиндр-хвостовик исключают заклинивание ползуна, поэтому, уменьшая длину ползуна и увеличивая его выход, можно добиться большего внедрения рабочего органа на пробиваемую трубу, что особенно важно для труб малого диаметра, в то же время появляется возможность устанавливать рабочий орган в любом направлении с последующей фиксацией.
На фиг.1 изображен скважинный пробойник, на фиг.2 - разрез по линии 1-1.
Пробойник содержит корпус 1 (фиг.1) с радиальным каналом 2. В радиальном канале 2 размещен ползун 3 с рабочим органом 4. Корпус 1 и ползун 3 образуют кинематическую пару с поступательным движением, рабочий орган 4 выполнен из твердого сплава с заостренным концом в виде лезвия топора. К верхней части корпуса 1 жестко присоединен цилиндр 5 и в нем находится клин 6 с хвостовиком 7, хвостовик 7 и цилиндр 5 также образуют кинематическую пару с поступательным движением. Клин 6 соединен с ползуном 3 при помощи соединения «ласточкин хвост» (фиг.2) и они снова образуют кинематическую пару с поступательным движением. При этом все вместе они образуют между собой кинематическую цепь с поступательным движением.
В транспортном положении хвостовик 7 связан с цилиндром 5 посредством срезного штифта 8. Хвостовик 7 жестко соединен с рабочей колонной 9 и имеет упор-направляющий 10. Защитный каркас 11 жестко соединен с корпусом 1 и к нему соединен груз 12.
Пробойник работает следующим образом:
Пробойник отпускают в пробиваемую колонну труб на рабочей колонне 9. После упора груза 12 об упор в пробиваемой колонне трубы под действием веса рабочей колонны 9 происходит срезание штифта 8, клин 6, жестко соединенный с хвостовиком 7 и колонной 9, движется вниз, выдвигая ползун 3 из радиального канала 2. Ползун 3, двигаясь в радиальном направлении, внедряет рабочий орган 4 в стенку трубы - происходит его пробивка.
При подъеме рабочей колонны 9 клин 6, поднимаясь по цилиндру 5 в осевом направлении, затаскивает ползун 3 с рабочим органом 4 обратно в глубь радиального канала 2. После этого пробойник снова готов к работе.
Груз 12 необходим, чтобы корпус 1 не начал движение вместе с рабочей колонной 9 до входа ползуна 3 с рабочим органом 4 обратно в глубь радиального канала 2.
Как показали стендовые испытания на трубе 73×5,5, рабочий орган 4 в виде лезвия топора образует трещину в трубе уже при внедрении его в тело трубы в глубину на 2,5 мм меньшей, чем в виде конуса.
При необходимости быстрого опорожнения полости трубы можно сделать еще несколько пробоин (трещин) за относительно короткое время.
Кинематическая цепь, образованная кинематическими парами поступательного движения, исключает перекос ползуна 3 относительно радиального канала 2 и обеспечивает надежный отвод рабочего органа 4 в глубь радиального канала 2 при подъеме пробойника.
Пробойник надежен в работе.
Преимущественная область применения предлагаемого пробойника - использование для пробивки отверстий в колонне труб в его нижней части для их опорожнения от нефтепродуктов при вытаскивании труб для ремонта.
1. Скважинный пробойник для труб, спускаемый в скважину на рабочей колонне, содержащий полый корпус с радиальным каналом, полый цилиндр, жестко соединенный с верхней частью корпуса, рабочий орган, расположенный в радиальном канале корпуса и установленный с возможностью перемещения в нем, срезной штифт, груз, отличающийся тем, что он снабжен установленным в радиальном канале корпуса ползуном, подвижно установленным в цилиндре хвостовиком с клином, соединенным с ползуном, подсоединенным к нижней части корпуса защитным каркасом, соединенным с грузом, хвостовик имеет упор - направляющий и жестко соединен с рабочей колонной, срезной штифт связывает цилиндр и хвостовик, рабочий орган установлен на ползуне, цилиндр и хвостовик, клин и ползун, ползун и корпус выполнены с образованием кинематических пар с поступательным движением, при этом кинематические пары с поступательным движением цилиндр-хвостовик, клин-ползун и ползун-корпус образуют между собой кинематическую цепь с поступательным движением, а труба имеет упор для упора груза.
2. Скважинный пробойник для труб по п.1, отличающийся тем, что рабочий орган выполнен с заостренным концом в виде лезвия топора.
3. Скважинный пробойник для труб по п.1, отличающийся тем, что клин соединен с ползуном соединением типа «ласточкин хвост».
