ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ЩЕЛЕВОЙ ПЕРФОРАТОР

Полезная модель относится к области бурения и эксплуатации скважин, а именно, к устройству для создания перфорационных щелей в обсадных - эксплуатационных колоннах, цементном камне и горной породе.
Из уровня техники известен ПЕРФОРАТОР ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ЩЕЛЕВОЙ патент РФ на полезную модель №78519 с датой приоритета 05.08.2008, патентообладатель: Гостев И.A. (RU). Перфоратор содержит корпус, расположенные в нем силовой механизм, выдвижной режущий инструмент в виде накатного диска, при этом корпус перфоратора закреплен на колонне насосно-компрессорных труб с помощью подвижного соединения с возможностью обеспечения вращательного движения корпуса, при этом накатной диск установлен под углом к оси перфоратора с возможностью прорезания щели в эксплуатационной колонне по винтовой линии. Недостатком этого аналога является низкая эффективность работы устройства, т.к. в качестве режущего элемента используется только один диск.
Известен другой аналог «ПЕРФОРАТОР ДВУХСТОРОННИЙ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ЩЕЛЕВОЙ», патент РФ на полезную модель №62655 с датой приоритета 26.12.2006, патентообладатель: Гостев И.А. (RU). Перфоратор содержит корпус, размещенный в нем выдвижной режущий инструмент в виде дисков, каждый из которых установлен на своей оси, а также механизм их выдвижения в виде коромысла, в плечах которого установлены оси режущих дисков. В этом аналоге частично устранены недостатки предыдущего аналога, однако недостатком данного аналога является сложность конструкции: механизм в виде коромысла недостаточно надежен и подвержен частым поломкам.
Также известен «Перфоратор гидромеханический щелевой», патент РФ на полезную модель №32823 с датой приоритета 17.06.2003, патентообладатель: Кузяев Э.С. (RU). Перфоратор содержит корпус, выдвижной режущий инструмент в виде режущих дисков и смонтированное на центральной оси коромысло, в плечах которого установлены оси режущих дисков. В этом аналоге также применено устройство в виде коромысла, что является недостаточно надежной конструкцией.
За прототип взят наиболее близкий по технической сущности аналог «ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ЩЕЛЕВОЙ ПЕРФОРАТОР», патент РФ на изобретение №2247226 с датой приоритета 15.08.2003, патентообладатель: Кузяев Э.С. (RU). Перфоратор содержит корпус, закрепленный на корпусе двойной клин, размещенный в корпусе поршень-толкатель с гидромониторной насадкой, выдвижные режущие диски, установленные на коромыслах, шарнирно связанных с поршнем-толкателем, размещенных с возможностью скольжения по сторонам двойного клина и выдвижения режущих дисков в противоположные стороны, при этом каждое коромысло выполнено в виде двух параллельных фигурных пластин, между которыми размещен соответствующий режущий диск.
Недостатком прототипа является сложность конструкции и недостаточно надежная конструкция примененного устройства в виде коромысла, которое подвержено поломкам особенно при больших нагрузках во время выполнения операций по перфорации обсадных труб, из-за чего возникает необходимость частой замены режущего инструмента.
Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции, повышение надежности и эффективности выполнения операций по перфорации обсадных труб.
Технический результат достигнут за счет гидромеханического щелевого перфоратора, содержащего корпус, выдвижные режущие диски, установленные на осях, согласно полезной модели перфоратор дополнительно содержит узел крепления с полыми штангами в виде трубы с внутренней резьбой, внутри которой установлена верхняя возвратная пружина с возможностью воздействия на плунжер, который расположен в верхней части корпуса и выполнен с каналами для движения жидкости, а выдвижные режущие диски установлены на осях верхнего и нижнего держателей, установленных внутри корпуса при помощи пальцев, при этом верхний держатель закреплен на плунжере, а нижний держатель закреплен на корпусе, кроме того, держатели выполнены плоскими и расположены в одной плоскости с возможностью отклонения в противоположные стороны при поступательном воздействии плунжера, кроме того, взаимодействующие друг с другом рабочие поверхности держателей выполнены на торцах держателей с округлением, при этом нижний держатель дополнительно снабжен опорной поверхностью с возможностью воздействия на нижнюю пружину через опорную шайбу, при этом нижняя пружина расположена в стакане - натяжителе, а выдвижные режущие диски могут быть выполнены с радиальными выступами различной конфигурации.
Сущность полезной модели иллюстрируется чертежами.
На фиг.1 изображен общий вид гидромеханического щелевого перфоратора - продольное сечение.
На фиг.2. изображен вид сбоку гидромеханического щелевого перфоратора - продольное сечение.
На фиг.3 изображен гидромеханический щелевой перфоратор в рабочем состоянии - продольное сечение.
Заявленная полезная модель гидромеханический щелевой перфоратор позволяет прорезать трубы круглого, квадратного и близкого к круглому сечений изнутри, как в вертикальном, так и в горизонтальном положении. Перфоратор фиг.1, 2 содержит корпус 1, выдвижные режущие диски верхний 2 и нижний 3. Верхний диск 2 установлен на оси верхнего держателя 4, а нижний диск 3 установлен на оси нижнего держателя 5. Перфоратор дополнительно содержит узел крепления с полыми штангами в виде трубы 6 с внутренней резьбой различного диаметра (на фиг. не обозначена). Внутри трубы установлена верхняя возвратная пружина 7. В верхней части корпуса 1 расположен плунжер 8, на который воздействует верхняя возвратная пружина. С которой он соединен с одной стороны при помощи болта и опорных шайб (на фиг. не обозначено), а с другой стороны плунжер соединен с верхним держателем 4.
Держатели 4, 5 установлены внутри корпуса 1 и закреплены при помощи пальцев 9. При этом верхний держатель 4 закреплен на плунжере 8, а нижний держатель 5 закреплен на корпусе 1. Для увеличения расстояния L (фиг.3) - выхода режущих дисков за габариты корпуса, пальцы 9 держателей смещены относительно центральной оси корпуса устройства в противоположные стороны с возможностью отклонения в противоположные стороны при поступательном воздействии плунжера 8.
Держатели 4, 5 выполнены плоской формы с рабочими поверхностями по периметру и расположены в одной плоскости. Верхний держатель 4 имеет две рабочие поверхности: округлую 10 для взаимодействия с поверхностью нижнего держателя 3 и опорную 11, фиксирующую расположение верхнего диска 2 в рабочем положении перфоратора. Нижний держатель 5 имеет три рабочие поверхности: округлую 12, для взаимодействия с поверхностью верхнего держателя 2, опорную 13, фиксирующую расположение верхнего диска 2 в рабочем положении перфоратора, и опорную поверхность 14, которая воздействует на нижнюю возвратную пружину 15 через опорную шайбу 16. Нижняя возвратная пружина 15, взаимодействующая с нижним держателем 5, расположена в стакане - натяжителе 17, который крепится резьбовым соединением. Стакан - натяжитель стягивает нижнюю возвратную пружину нижнего держателя, прижимая опорную шайбу 16 к опорной поверхности 14 нижнего держателя, тем самым удерживая нижней держатель внутри корпуса.
Приведенное описание выдвижного режущего инструмента в виде дисков не означает, что эти диски должны иметь идеально округлую форму торцевой поверхности в виде окружности. Как вариант, выдвижные режущие диски могут быть выполнены с радиальными выступами или впадинами, имеющими различную конфигурацию.
Описание работы.
Перед началом работы перфоратор навинчивают на трубы или полые штанги опускают в скважину к месту перфорации. Подают рабочую жидкость, создавая избыточное давление по отношению к наружной поверхности корпуса над плунжером 8. Плунжер, под действием давления перемещается в стенках корпуса 1, толкая закрепленный при помощи пальца, верхний держатель 4 с установленным на нем верхним диском 2. В процессе движения в сторону нижней части перфоратора, верхний держатель поворачивается относительно оси пальца и тем самым выводит верхний режущий диск 2 за пределы корпуса на расстояние, необходимое для разрушения трубы. Верхний держатель 4 упирается в нижний держатель 5, также закрепленный при помощи пальца, и при взаимодействии рабочих округлых поверхностей 10, 12 держателей происходит отклонение держателей в противоположные стороны (фиг.3). При этом нижний режущий диск, установленный на нижнем держателе также отклоняется в сторону, противоположную верхнему диску. Диски отклоняются от центральной оси корпуса на необходимый угол, достаточный для выхода дисков за габариты корпуса на расстояние L. Такое положение режущих дисков фиксируется за счет рабочих опорных поверхностей 11, 13 держателей. При этом нижний держатель опорной поверхностью 14 воздействует на нижнюю возвратную пружину 15 через опорную шайбу 16. При перемещении перфоратора вдоль трубы происходит разрушение трубы с выполнением продольного разреза.
При выравнивании давления над плунжером и за стенками корпуса, верхняя возвратная пружина 7 силой упругости приводит плунжер 8 в исходное положение. Вместе с плунжером верхний держатель также возвращается в исходное положение - втягивается в корпус перфоратора. Одновременно с верхним держателем нижний держатель стремится занять исходное положение под действием силы упругости нижней возвратной пружины. Перфоратор поднимают из скважины.
Заявленный перфоратор имеет возможность не только выполнять перфорацию в обсадных трубах НКТ, но и размывать рабочей жидкостью горную породу и цементный камень за стенками прорезанной обсадной трубы через канал 17 в плунжере 8 и технологические отверстия 18 для направленного движения жидкости.
По сравнению с прототипом конструкция заявленного перфоратора более проста и надежна, особенно при выполнении работ в наклонно направленных и горизонтальных скважинах, так как в заявленном перфораторе отсутствует шарик, закрывающий промывочное отверстие, который имеется в прототипе и который выкатывается из гнезда при наклоне перфоратора.
При наличии в заявленном перфораторе возвратных пружин и крепления режущих дисков на держателях, имеющих оригинальную форму, снимаются дополнительные нагрузки на режущие диски перфоратора, увеличивается время его работы без замены дисков, увеличивается механическая скорость, безаварийность и надежность работы перфоратора. Повышается эффективность выполнения операций по перфорации обсадных труб.
В заявленном перфораторе режущие диски расположены друг от друга на определенном расстоянии, благодаря чему размеры дисков могут быть увеличены до размеров корпуса и более, что позволяет увеличить расстояние L выхода дисков за габариты корпуса. При этом происходит более глубокое разрушение цементного камня и породы продуктивного пласта, сокращается время гидравлического размыва породы направленной струей жидкости, что повышает эффективность выполнения работ по перфорации обсадных труб.
Благодаря простой конструкции заявленный перфоратор может быть изготовлен на любом предприятии, имеющем соответствующее оборудование.