Гидромеханический скважинный перфоратор

ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ СКВАЖИННЫЙ ПЕРФОРАТОР
Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использован для создания перфорационных щелей в обсадных трубах, цементном камне и горной породе.
Известно устройство для перфорации обсадных труб по авторскому свидетельству СССР № 947398, Е21В 43/144, содержащее корпус, выдвижной режущий инструмент в виде режущей фрезы, механизм подачи фрезы и привод ее вращения.
Недостатком является ненадежность устройства в работе из-за быстрого изнашивания фрезы (выкращивания зубьев). Принудительное вращение фрезы с помощью привода позволяет разрезать металлическую трубу, но дойдя до цементного камня в затрубном пространстве, зубья фрезы вьшрашиваются (фреза не режет цемент). Кроме того, изготовление фрезы (вырезание профиля зуба и его заточка) сложная, трудоемкая и дорогостоящая операция. И наконец, фреза режет с образованием стружки и пыли, что создает неудобство при работе в малом (ограниченном) пространстве обсадной трубы.
Известенн также гидромеханический скважинный перфоратор по патенту России № 2182221, Е21В 43/144, наиболее близкий по технической сущности к заявляемой полезной модели, принятьга за прототип и содержащий составной корпус, выдвижной режущий инструмент в виде накатного ролика, установленного в направляющих, механизм подачи режущего инструмента, циркуляционный клапан и гидромониторную насадку с цилиндрическим каналом, входная кромка канала вьщолнена по прямой линии.
Недостатком является низкая надежность и эффективность устройства. Так как профиль накатного ролика одинаковый по овфужности режущей кромки, то она создает постоянное удельное давление на разрушаемый участок. В результате для образования щели в обсадной трубе и в затрубном пространстве таким роликом необходимо сделать много накаток (движений вверх, вниз). Это занимает много времени и приводит к быстрому смятию и выкрашиванию режущей кромки ролика, что снижает его надежность. Эффективность процесса при таком профиле ролика низкая.
Так как входная кромка канала гидромониторной насадки выполнена по прямой линия, а естественная форма втекающей в отверстие струи имеет вфивизну, то при входе струи происходит ее сжатие, трение о кромку, что снижает ее давление на выходе. Струя имрет
2002128829
; шишшнишмш
голг;1г,Л8
МКИ 7 Е21В 43/144
при этом неопределенную форму и неустойчивый режим истечения. Все это снижает эффективностьее проникновения в цементный камень (породу), увеличивая время размывки. Кроме того, после работы части корпуса разбирают для технического обслуживания и вновь собирают, т.е. развинчивают и свинчивают инструментом, который соскальзывает с гладкой наружной поверхности корпуса. Это ведет к потере времени на подготовку устройства.
Задачей полезной модели является повышение надежности, эффективности и экономия времени на подготовку устройства.
Заявляемый гидромеханический скважинный перфоратор содержит составной корпус, выдвижной режущий инструмент в виде накатного ролика, установленного в направляющих, механизм подачи режущего инструмента, циркуляционный клапан и гидфомониторную насадку.
В отличие от прототипа в накатном ролике выполнены на режущей кромке радиальные канавки, расположенные по окружности, а входная кромка канала гидромониторной насадки вьшолнена с кривизной, радиус которой равен толщине ее стенки. На корпусе снаружи по окружности вьшолнены вертикальные насечки в местах соединения его частей.
Канавки на режущей кромке ролика создают ее переменный профиль, что обеспечивает переменное удельное давление (микроудары) на разрущаемый материал и повьш1ает эффективность работы, экономя время, не только при создании щели в трубе, но и в затрубном пространстве (цементном камне).
Вьшолнение входной кромки канала гидромониторной насадки с кривизной, радиус которой равен толщине ее стенки, обеспечивает форму канала, практически повторяющего естественную форму входящей в него струи. Это сводит к минимому трение струи (сдавливание) на входе и обеспечивает максимальное давление ее на выходе из насадки. То есть коэффициент расхода близок к единице (0,99), струя имеет правильную форму и устойчивый режим истечения, что повьппает ее эффективность и сокращает время воздействия на разрущаемый материал.
Насечки на корпусе повыщают трение при захвате его инструментом для разборка и обслуживания, что сокращает время на подготовку устройства.
Устройство представлено на чертежах.
Фиг.1 Гидромеханический скважинный перфоратор. Общий вид.
Фиг.2 Накатной ролик. Общий вид,
Фиг.З Разрез А-А на Фиг.2
Фиг.4 Гидромониторная насадка. Общий вид.
Фиг.З Разрез Б-Б на Фиг.4
Гидромеханический скважинный перфоратор, фиг.1 содержит корпус 1, состоящий из частей 2,3,4, связанных между собой резьбовым соединением, выдвижной режущий инструмент, вьшолиенный в виде накатного ролика 5, имеющего на режущей кромке радиальные канавки 6, расположенные по окружности, фиг. 2,3, механизм подачи режущего инструмента 7, циркуляционный клапан 8 и гидромониторную йасадку 9. Входная кромка канала гидромониторной насадки выполнена с кривизной 10, радиус которой R равен толщине ее стенки S, фиг.4,5. На наружной поверхности корпуса 1 в местах крепления его частей вьшолнены по окружности вертикальные насечки 11. Накатной ролик 5 установлен между двумя щеками 12 на оси 13 с возможностью вращения, фиг.1.
Устройство работает следующим образом. После спуска устройства в скважину создают давление жидкости в трубах НКТ, которое воздействует через порщень 14, шток - фильтр 15 на кулису 16, соединенную со щеками 12, фиг.1. Последние, перемещаясь по направляющим 17, выводят накатной ролик 5 из перфоратора в рабочее положение, на фигЛ показано тонкой линией. Устройство, находящееся под давлением, перемещают вверх и вниз поочередно на длину щели. Накатной ролик 5 при этом свободно перекатывается по металлической обсадной трубе (не показано) своей режущей поверхностью: то гладкой частью, то - канавкой попеременно до образования щели. При этом создается переменное удельное давление, микроудары, что способствует быстрому разрущению трубы, а при выходе в затрубное пространство - дроблению цементного слоя, С увеличением давления увеличивается выход ролика 5 из перфоратора. При создании давления более 100 атмосфер в работу включается гидромониторная насадка 9, через которую подают промывочную жидкость для окончательного разрушения цементного кольца в затру ном пространстве. Так как участок сжатия струи, расположенный на входе в насадку 9, повторяет контур поверхности струи, втекающей в отверстие, то струя имеет правильную форму и максимальное давление на выходе. После окончательного разрущения цементного
кольца опускают циркуляционный клапан 8, открывая отверстие для промьшки скважины.
После окончания работы части корпуса 2,3,4 развинчивают между собой, устанавливая при этом инструмент на насечки, и проводят техническое обслуживание.