ПЕРФОРАТОР ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДВУХСТОРОННИЙ

Полезная модель относится к нефтяной, газовой и вододобывающей отраслям промышленности и может быть использована при перфорации скважин для вторичного вскрытия, в том числе в режиме депрессии, и может быть применена при проведении перфорации в эксплуатационной колонне с последующей обработкой призабойной зоны гидромониторным способом, при проведении перфорации в кислотной среде во всех типах коллекторов, для создания специальных отверстий при проведении водоизоляционных работ, для создания специальных отверстий в эксплуатационной колонне при наращивании цементного кольца за эксплуатационной колонной. Предлагаемая полезная модель позволяет повысить надежность, упростить конструкцию и расширить область применения перфоратора гидравлического за счет многократного использования и многофункциональности.
Известен перфоратор гидромеханический щелевой (аналог) (1), патент РФ 2249678 Е21В 43/112 дата подачи заявки 16.06.2003, опубликовано 10.04.2005. Перфоратор содержит корпус, размещенный в нем поршень-толкатель и выдвижной режущий инструмент в виде установленного на оси режущего диска с механизмом его выдвижения. Согласно изобретению перфоратор снабжен дополнительным режущим диском, смонтированным на дополнительной оси с возможностью выполнения режущими дисками двух диаметрально расположенных щелей в колонне. Механизм выдвижения дисков включает смонтированное на центральной оси коромысло, в плечах которого в отверстиях толкателя установлены оси режущих дисков. Коромысло выполнено с возможностью поворота при перемещении поршня-толкателя. Недостатками являются появление люфтов, преждевременный износ и возможность поломки осей и механизма выдвижения, что может привести к возникновению аварийной ситуации. Известен перфоратор гидромеханический щелевой, (аналог) (2), патент РФ 2422625 Е21В 43/112 дата подачи заявки 24.02.2010, опубликовано 27.06.2011. Перфоратор гидромеханический щелевой состоит из полого корпуса с двумя поршнями в верхней части корпуса, с центральным каналом, выполненным в теле каждого. Поршни жестко соединены трубчатым элементом с радиальными каналами над нижним поршнем. В нижней части корпуса выполнено продольное окно, в котором размещено коромысло с поперечной корпусу осью. В каждом из концов коромысла размещены по одному, соответственно, два накатных диска. ПГЩ содержит механизм перемещения коромысла в рабочее положение, выполненный в виде клинового вилкообразного толкателя, и механизм возвратного перемещения коромысла в исходное положение. Клиновая поверхность толкателя выполнена с обеспечением контакта этой поверхности с верхним концом коромысла по обе стороны верхнего накатного диска. ПГЩ содержит две гидромониторные насадки в теле нижнего поршня, гидравлически сообщенные посредством каналов с полостью корпуса, и посадочные седла под запорные шары. Одно седло размещено в верхней части корпуса, а два других (основное и дополнительное) - в центральном канале нижнего поршня. Механизм возвратного перемещения коромысла содержит, как минимум, две пружины сжатия. Коромысло выполнено в виде параллелограмма, высота «Н» которого соразмерна, т.е. примерно одинакова, с диаметрами накатных дисков и диаметром корпуса. При этом центральная ось коромысла размещена на большой диагонали, причем поверхности концов коромысла коаксиальны осям дисков и плавно сопряжены со сторонами параллелограмма. Механизм возвратного перемещения коромысла выполнен в виде двух параллельных друг другу возвратных пластин, расположенных подвижно в корпусе по разные стороны коромысла, в каждой из возвратных пластин выполнены косой паз под соответствующий конец оси верхнего накатного диска и продольная прорезь по ось коромысла. Возвратные пластины размещены и закреплены концами по обе стороны коромысла на клиновом вилкообразном толкателе параллельно диаметрально плоскости размещения коромысла в корпусе. Две пружины сжатия расположены с разнонаправленной навивкой, под окном корпуса в теле последнего размещены бочкообразные опорные ролики и выполнен канал для беспрепятственного оседания продуктов перфорации на забой скважины. Недостатками являются сложность конструкции, низкая надежность, появление люфтов, преждевременный износ и возможность поломки осей и пружин механизма выдвижения, что может привести к возникновению аварийной ситуации.
Известен гидромеханический щелевой перфоратор, (аналог) (3), патент РФ 2495233 Е21В 43/112 дата подачи заявки 09.04.2012, опубликовано 10.10.2013. Перфоратор включает корпус, расположенные в нем поршень-толкатель и режущий узел, установленный с возможностью выдвигания из корпуса при перемещении поршня-толкателя, по меньшей мере, одну гидромониторную насадку и промывочный узел, включающий фильтр, соединенный с корпусом промывочного узла, имеющий рабочие каналы и осевой канал с посадочным гнездом для шара. Рабочие каналы сообщают полость между фильтром и корпусом промывочного узла с надпоршневой полостью корпуса перфоратора. Корпус промывочного узла выполнен с радиальными каналами, соединенными с осевым каналом и сообщенными с затрубным пространством посредством кольцевой проточки на внешней поверхности корпуса промывочного узла и сообщенными с ней радиальными каналами, выполненными в корпусе перфоратора, охватывающем корпус промывочного узла. Недостатками являются сложность конструкции, низкая надежность, появление люфтов, преждевременный износ и возможность поломки осей и механизма выдвижения, что может привести к возникновению аварийной ситуации. Известно устройство для создания перфорационных каналов в скважине, (прототип) (4), патент RU №124921 U1, дата подачи заявки 16.10.2012, опубликовано 20.02.2013. Устройство содержит корпус, образованный клином и, как минимум, двумя размещенными друг за другом гидроцилиндрами с циркуляционными каналами для сообщения с затрубным пространством. Шток-поршни гидроцилиндров соединены друг с другом, закреплены на опоре и имеют общий осевой канал. В гидроцилиндрах выполнены циркуляционные каналы. Один из шток-поршней образует с гидроцилиндром герметичную камеру, в которой находится воздух под атмосферным давлением, а другие - имеют переточные каналы, сообщающиеся с осевым каналом. По меньшей мере, два рабочих органа установлены в пазах опоры и клина с возможностью радиального возвратно-поступательного перемещения. Рабочие органы имеют гидромониторные каналы, сообщающиеся с осевым каналом шток-поршней посредством трубок. Недостатками устройства являются сложность изготовления, выполнение гидромониторных каналов посредством трубок, что влечет за собой обеспечение дополнительной герметизации и снижает надежность, необходимость приложения дополнительного усилия «растяжения» колонны насосно-компрессорных труб для приведения устройства в рабочее положение. Технической задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является повышение надежности и расширение функциональных возможностей и эффективности работы перфоратора гидравлического.
Технический результат, достигаемый полезной моделью, решается предлагаемым устройством перфоратора гидравлического двухстороннего, преобразующего возвратно-поступательное осевое движение силового агрегата в радиально-поступательное движение резцов перфоратора. Сущность полезной модели заключается в том, что перфоратор гидравлический двухсторонний содержит как минимум один цилиндр и корпус перфоратора, соединенные между собой резьбовым соединением, как минимум один поршень и клин, также соединенные между собой резьбовым соединением, с центральным каналом, выполненным в теле каждого. В пазы клина вставлены резцы, содержащие каналы для проведения гидромониторной обработки. Резцы нижним краем упираются в упор. Согласно изобретению на верхнем цилиндре установлен упор, который закреплен в цилиндре срезными винтами. На упор завернут возвратный механизм, который заканчивается резьбой для присоединения к колонне насосно-компрессорных труб. Внутри возвратного механизма установлен дополнительный поршень, который соединен резьбовым соединением с верхним поршнем, в нижних частях дополнительного, верхнего и среднего поршней выполнены отверстия для подачи жидкости в надпоршневые полости поршней. Возвратный механизм содержит отверстие для стравливания воздуха при сборке, которое после сборки герметизируется пробкой. В корпус перфоратора вставлен клин, который, в свою очередь, ввернут в нижний поршень. Клин содержит перепускные отверстия. На конце нижнего поршня выполнено посадочное место под предохранительное кольцо, которое служит для предохранения от преждевременного срабатывания перфоратора при спуске. Предохранительное кольцо фиксируется гайкой. К корпусу перфоратора, на уровне положения резцов, с помощью винтов прикреплены две пластины, которые фиксируют резцы в осевом направлении относительно корпуса перфоратора. Герметизация зазоров между цилиндрами, поршнями и штоком обеспечивается уплотнительными элементами.
Предлагаемая полезная модель перфоратора гидравлического двухстороннего не содержит пружин и вращающихся частей, позволяет повысить надежность, упростить конструкцию и расширить область применения перфоратора гидравлического за счет многократного использования и многофункциональности.
Новым является то, что, согласно изобретению, на верхнем цилиндре установлен упор, который закреплен в цилиндре срезными винтами. На упор завернут возвратный механизм, который заканчивается резьбой для присоединение к колонне насосно-компрессорных труб. Внутри возвратного механизма установлен дополнительный поршень, который соединен резьбовым соединением с верхним поршнем, в нижних частях дополнительного, верхнего и среднего поршней выполнены отверстия для подачи жидкости в надпоршневые полости поршней. В корпус перфоратора вставлен клин, который, в свою очередь, ввернут в нижний поршень. Клин содержит перепускные отверстия. На конце нижнего поршня выполнено посадочное место под предохранительное кольцо, которое служит для предохранения от преждевременного срабатывания перфоратора при спуске. Предохранительное кольцо фиксируется гайкой. В пазы клина вставлены резцы, содержащие каналы для проведения гидромониторной обработки. К корпусу перфоратора, на уровне положения резцов, с помощью винтов прикреплены две пластины, которые фиксируют резцы в осевом направлении относительно корпуса перфоратора. Резцы нижним краем упираются в упор. Предлагаемая полезная модель перфоратора гидравлического двухстороннего не содержит пружин и вращающихся частей, позволяет повысить надежность, упростить конструкцию.
На чертеже в продольном разрезе изображен перфоратор гидравлический двухсторонний, содержащий цилиндры 7, 8, 9 и корпус 13, соединенные между собой резьбовым соединением, поршни 10, 11, 12 и клин 16, также соединенные между собой резьбовым соединением, с центральным каналом 22, выполненным в теле каждого. На верхнем цилиндре 7 установлен упор 4, который закреплен в цилиндре 7 срезными винтами 5. На упор 4 завернут возвратный механизм 2, который заканчивается резьбой 26 для присоединение к колонне насосно-компрессорных труб 1. Внутри возвратного механизма 2 установлен дополнительный поршень 3, который соединен резьбовым соединением с верхним поршнем 10, в нижних частях дополнительного 3, верхнего 10 и среднего 11 поршней выполнены отверстия 23 для подачи жидкости в надпоршневые полости поршней 10, 11 и 12. Возвратный механизм 2 содержит отверстие для стравливания воздуха при сборке, которое после сборки герметизируется пробкой 6. В корпус перфоратора 13 вставлен клин 16, который, в свою очередь, ввернут в нижний поршень 12. Клин 16 содержит перепускные отверстия 24. На конце нижнего поршня 12 выполнено посадочное место под предохранительное кольцо 15, которое служит для предохранения от преждевременного срабатывания перфоратора при спуске. Предохранительное кольцо 15 фиксируется гайкой 14. В пазы клина 16 вставлены резцы 17, содержащие каналы 25 для проведения гидромониторной обработки. К корпусу 13, на уровне положения резцов, с помощью винтов 18 прикреплены две пластины 19, которые фиксируют резцы 17 в осевом направлении относительно корпуса 13. Резцы 17 нижним краем упираются в упор 20, зафиксированным башмаком 21. Герметизация зазоров между цилиндрами, поршнями и штоком обеспечивается уплотнительными элементами. Работу с перфоратором гидравлическим двухсторонним производят следующим образом. Перфоратор в сборе соединяют с колонной насосно-компрессорных труб 1 и спускают в скважину на заданную глубину. Во время спуска колонна насосно-компрессорных труб 1 заполняется скважинной жидкостью через перепускные отверстия 24 в клине 16 и центральный канал 22. При достижении заданной глубины поднимают давление в колонне насосно-компрессорных труб 1. Подаваемая жидкость через отверстия 23 поступает в надпоршневые полости поршней 10, 11 и 12. Под давлением жидкости поршни 10, 11 и 12 перемещаются вниз и толкают клин 16. При этом разжимается предохранительное кольцо 15. Резцы 17 выдвигаются по направляющим пазам в пластинах 19 и при давлении 14,0-15,0 МПа прокалывают обсадную колонну и цементное кольцо. При достижении клином 16 нижнего положения, отверстия 24 в клине 16 и каналы 25 в резцах 17 совмещаются, открывается канал для проведения гидромониторной обработки призабойной зоны. После окончания гидромониторной обработки стравливают давление. За счет разницы давлений над и под поршнем 3 внутри возвратного механизма 2 поршень 3 двигается вверх и тянет поршни 10, 11, 12 и клин 16, при этом резцы 17 выходят из отверстий в обсадной колонне. Предохранительное кольцо 15 возвращается на посадочное место на цилиндре 12. Если усилия в возвратном механизме не хватает, производят натяжение колонны насосно-компрессорных труб 1, при этом срезаются срезные винты 5 и упором 4 вытягивают поршни 10, 11, 12 с клином 16 в транспортное положение. Перфоратор устанавливают на следующий интервал прокалывания. Работы по прокалыванию проводят снизу вверх.
Технологический и технический результаты при использовании предлагаемой полезной модели достигаются повышением надежности и эффективности работы перфоратора гидравлического двухстороннего, упрощением конструкции, так как он не содержит пружин и вращающихся частей, расширением области применения перфоратора гидравлического за счет многократного использования и многофункциональности.
Экономический эффект от использования изобретения может достигаться за счет увеличения наработки на отказ, ускорения производства работ, что позволяет значительно экономить материальные и трудовые ресурсы.
Использованная литература
1. Патент РФ 2249678 Е21В 43/112 дата подачи заявки 16.06.2003, опубликовано 10.04.2005.
2. Патент РФ 2422625 Е21В 43/112 дата подачи заявки 24.02.2010, опубликовано 27.06.2011.
3. Патент РФ 2495233 Е21В 43/112 дата подачи заявки 09.04.2012, опубликовано 10.10.2013.
4. Патент РФ №124921 U1, дата подачи заявки 16.10.2012, опубликовано 20.02.2013.