Гидромеханический щелевой перфоратор
Изобретение относится к устройствам для вторичного вскрытия пластов путем создания продольных щелей в обсадных (эксплуатационных) колоннах и формирования фильтрационных каналов в призабойной зоне пласта. Задачей изобретения является устранение явления неодновременной прорезки щелей, повышение надежности отслеживания по показаниям прибора ГИВ при проведении перфорации колонн. Технический результат заключается в одновременной прорезке щелей в стенках колонны при применении зубчато-реечного механизма выдвижения накатных дисков, сидящих на двух разных рычагах и работающих в процессе перфорации в равных условиях. Поставленная задача достигается за счет того, что в гидромеханическом щелевом перфораторе, содержащем корпус, размещенный в нем поршень-толкатель, режущий механизм в виде установленного на оси накатного диска с механизмом его выдвижения, две гидромониторные насадки, гидравлически сообщенные посредством каналов с надпоршневыми полостями корпуса, пружина, как часть механизма возвратного перемещения дисков в начальное положение, согласно предлагаемому решению, поршень со штоком при перемещении сдвигает вниз упор со скобой и связанный с ними механизм выдвижения накатных дисков, выполненный в виде двух реечных толкателей, которые посредством зубчатого зацепления поворачивают четыре шестерни, сидящие на двух шлицевых осях, и в свою очередь поворачивают два рычага с накатными дисками до соприкосновения со стенками трубы. 1 ил.
Изобретение относится к устройствам для вторичного вскрытия пластов путем создания продольных щелей в обсадных (эксплуатационных) колоннах и формирования фильтрационных каналов в призабойной зоне пласта.
Из уровня техники известны двухдисковые щелевые перфораторы с размещением накатных дисков на двуплечем рычаге-коромысле (№2546687 Е21В 43/112, опуб. 2005 г.). Выдвижение дисков для перфорации колонны производится путем поворота коромысла за счет создания избыточного давления в надпоршневой области. Поршень перемещается вниз и через шток перемещает клиновые направляющие, которые давят на верхнее плечо коромысла и поворачивают его вокруг центральной оси до соприкосновения накатных дисков (в двух диаметрально противоположных точках) с внутренней поверхностью перфорируемой колонны. Далее прорезка щелей производится путем ступенчатого повышения давления и расхаживания компоновки на величину интервала перфорации вдоль оси колонны.
Недостатком устройства является то, что при опробовании данной конструкции перфоратора на специальном стенде по прорезке щелей в обсадной трубе установлено, что диски прорезают стенки трубы не одновременно. Диск, расположенный на верхнем плече рычага-коромысла и имеющий опору на направляющие клиновой вилки, прорезает стенку трубы раньше, чем диск на нижнем плече, не имеющем опоры. Это происходит вследствие упругой деформации рычага-коромысла от реактивных сил, действующих на диски в процессе прорезания щелей. Данное явление создает большие неудобства по отслеживанию полной прорезки двух диаметрально противоположных щелей.
Известен перфоратор гидромеханический щелевой (принятый за прототип, пат. РФ №2327859 Е21В 43/112, опуб. 2008 г.), содержащий корпус, размещенный в нем поршень-толкатель и выдвижной режущий инструмент в виде верхнего и нижнего режущих дисков, каждый из которых установлен на своей оси, механизм их выдвижения в виде смонтированного на центральной оси коромысла, в плечах которых установлены оси режущих дисков и выполненного с возможностью поворота при перемещении поршня-толкателя.
Недостатком перфоратора является неодновременность прорезки дисками щелей в стенках обсадной колонны.
Задачей изобретения является устранение явления неодновременной прорезки щелей, повышение надежности отслеживания по показаниям прибора ГИВ при проведении перфорации колонн.
Технический результат заключается в одновременной прорезке щелей в стенках колонны при применении зубчато-реечного механизма выдвижения накатных дисков, сидящих на двух разных рычагах и работающих в процессе перфорации в равных условиях.
Поставленная задача достигается за счет того, что в гидромеханическом щелевом перфораторе, содержащем корпус, размещенный в нем поршень-толкатель, режущий механизм в виде установленного на оси накатного диска с механизмом его выдвижения, две гидромониторные насадки, гидравлически сообщенные посредством каналов с надпоршневыми полостями корпуса, пружина, как часть механизма возвратного перемещения дисков в начальное положение, согласно предлагаемому решению, поршень со штоком при перемещении сдвигает вниз упор со скобой и связанный с ними механизм выдвижения накатных дисков, выполненный в виде двух реечных толкателей, которые посредством зубчатого зацепления поворачивают четыре шестерни, сидящие на двух шлицевых осях, и в свою очередь поворачивают два рычага с накатными дисками до соприкосновения со стенками трубы.
Конструкция предлагаемого перфоратора изображена на фигуре 1, где позициями обозначены: 1 - сопло, 2 - толкатель реечный, 3 - корпус, 4 - цилиндр, 5 - фиксатор, 6 - вкладыш, 7 - шлицевая ось, 8 - диск накатный, 9 - ось, 10 - шайба, 11 - рычаг, 12 - седло, 13 - упор, 14 - скоба, 15 - штифт, 16 - гайка, 17 - шток, 18 - пружина, 19 - поршень, 20 - винт, 21 - втулка, 22 - пробка, 23 - шестерня, 24 - крышка корпуса, 25 - пластина направляющая, 26 - шарик.
Принцип работы перфоратора заключается в следующем. Установив перфоратор на нужном уровне перфорации, создают внутри компоновки рабочее давление, расхаживают компоновку вверх-вниз в пределах заданного интервала (длина прорезанных щелей). При этом поршень 19 перемещается вниз и через шток 17 сдвигает вниз упор 13 со скобой 14 и связанные с ними два реечных толкателя 2 внутри паза корпуса 3, которые посредством зубчатого зацепления поворачивают четыре шестерни 23, сидящие на двух шлицевых осях 7, которые в свою очередь поворачивают два рычага 11 с накатными дисками 8 до соприкосновения со стенками трубы. При последующем повышении давления и расхаживании компоновки в пределах заданного интервала перфорации накатные диски 8 вдавливаются в стенки обсадной колонны.
Когда накатные диски 8 выйдут за пределы стенки обсадной колонны (определяется по скачку показаний прибора ГИВ), внутри компоновки создают повышенное давление и реализуется гидромониторный эффект. Струи рабочей жидкости, вытекающей из двух сопел-насадок 1 с большой скоростью, размывают цементный камень и горную пород и формируют перфорационный канал.
Для прекращения операции останавливают прокачку рабочей жидкости. При этом давление в системе падает и усилием пружины 18 поршень 19 с полым штоком 17, упором 13, скобой 14 и реечными толкателями 2 поворачивают шестерни 23 с рычагом 11 в исходное положение, выводя накатные диски 8 из прорезанных щелей. Перфоратор переходит в транспортное положение, после чего его поднимают на поверхность.
Гидромеханический щелевой перфоратор, содержащий корпус, размещенный в нем поршень-толкатель, режущий механизм в виде установленных на осях накатных дисков с механизмом их выдвижения, две гидромониторные насадки, гидравлически сообщенные посредством каналов с надпоршневыми полостями корпуса, пружину, как часть механизма возвратного перемещения дисков в начальное положение, отличающийся тем, что поршень со штоком выполнены с возможностью при их перемещении сдвигать вниз упор со скобой и связанный с ними механизм выдвижения накатных дисков, выполненный в виде двух реечных толкателей, установленных внутри паза корпуса, которые посредством зубчатого зацепления обеспечивают поворот сидящих на двух шлицевых осях четырех шестерен, которые в свою очередь обеспечивают поворот двух рычагов с накатными дисками до соприкосновения со стенками трубы.
