ПЕРФОРАТОР ГИДРОПЕСКОСТРУЙНЫЙ

Полезная модель относится к горному делу, в частности к оборудованию для обработки скважин, и может использоваться в нефтегазодобывающей промышленности для вскрытия продуктивных пластов.
Известен перфоратор гидропескоструйный, выбранный в качестве прототипа, содержащий полый корпус с ввернутыми форсунками со струйными вставками, шаровой клапан, хвостовик, расположенный в нижней части корпуса (патент на изобретение №2254452 от 17.11.2003 г.). Корпус состоит из отдельных секций, соединенных посредством резьбовых соединений, при этом диаметр шарового клапана каждой верхней секции, начиная снизу, меньше внутреннего диаметра срезной муфты, соответствующей последней из верхней секций корпуса. При этом, корпус выполнен с эксцентрично расположенными осями внутреннего и внешнего диаметров, что позволяет разместить струйные насадки (форсунки) на утолщенном участке сечения, при одновременном уменьшении наружного диаметра и сохранении рабочей длины устройства. Это позволяет использовать предлагаемое устройство в отличие от прототипа в скважинах меньшего диаметра - менее 150 мм.
Основным недостатком данного устройства является эксцентричность расположения внутреннего и внешнего диаметров, что приводит к утонению стенки, противоположной установленной насадки (форсунки), а следовательно - к понижению прочностных свойств, снижению перепада давлений на насадках (форсунках), а значит и энергии водопесчаной струи, разрушающей преграду. Эксцентричность расположения внутреннего и внешнего диаметров облегчает, в некоторой мере, установку в утолщенной части корпусной детали насадки (форсунки), но не позволяет уменьшить радиальные габариты перфоратора до степени его использования в обсадных эксплуатационных колоннах диаметром порядка 102-114 мм. Эксцентричность расположения внутреннего и внешнего диаметров приводит к существенному усложнению изготовления корпусной части перфоратора. Кроме того, данное техническое решение (эксцентричность диаметров) делает невозможным установку насадок (форсунок) на одной оси, а следовательно, в конструкции возникают дополнительные изгибные напряжения, приводящие к снижению прочностных свойств перфоратора.
Задачей предлагаемой полезной модели является расширение технологических возможностей устройства за счет уменьшения диаметра перфоратора для обсадных эксплуатационных колонн диаметром порядка 102-114 мм.
Техническая задача достигается за счет того, что в перфораторе гидропескоструйном, включающем полый корпус с ввернутыми форсунками со струйными вставками, шаровой клапан, хвостовик, расположенный в нижней части корпуса, согласно полезной модели, струйные вставки форсунок выполнены с укороченной цилиндрической частью, причем длина цилиндрической части составляет не менее 1,25 диаметра сопла.
Для эффективной работы перфоратора форсунки должны максимально использовать энергию жидкости. Для этого необходимо получение такого режима движения жидкости, которое обеспечит возрастание работоспособности и надежности форсунки. Для формирования струи, канал форсунки со струйной вставкой выполнен с сходящимся отверстием, образующим «разгонную камеру», переходящую в цилиндрический участок канала. На этом участке происходит формирование высокоскоростной струи жидкости: преобразование потенциальной энергии сжатой жидкости в кинетическую энергию струи. На скорость жидкости, кроме прочих факторов, оказывает влияние величина диаметра цилиндрической части струйной вставки форсунки и ее длина. При одном и том же диаметре цилиндрической части, возможно, уменьшение ее длины. Как показывают приведенные результаты расчетов (см. фиг.2 и 3), возможно уменьшение длины цилиндрической части без изменения скорости потока. Данные расчеты подтверждены эксплуатационными испытаниями. При этом длина цилиндрической части струйной вставки форсунки должна быть не менее 1,25 диаметра сопла. При уменьшении длины цилиндрической части менее, чем указано, нарушается скоростной режим струи, т.е. снижается работоспособность перфоратора (см. фиг.4). В сравниваемом патенте на изобретение (прототип) указан перепад давлений на насадках до 25…27 МПа. Предлагаемое устройство позволяет работать с перепадом давлений до 40…50 МПа.
Таким образом, уменьшение длины цилиндрической части струйной вставки форсунки, приводит к уменьшению длины форсунки, а это в свою очередь дает возможность уменьшить диаметр перфоратора, что позволяет использовать его для обсадных эксплуатационных колонн небольших диаметров, порядка 102-114 мм.
Приведенные выше отличительные признаки являются новыми по сравнению с прототипом, поэтому полезная модель соответствует критерию «новизна».
Данное техническое решение может быть воспроизведено промышленным способом, следовательно, оно соответствует критерию «промышленная применимость».
Сущность полезной модели поясняется рисунками, где на фиг.1 представлен общий вид перфоратора в разрезе; на фиг.2 - расчет скорости течения жидкости со стандартной струйной вставкой (соотношение длина/диаметр=2,5); на фиг.3 - расчет скорости течения жидкости с укороченной струйной вставкой (соотношение длина/диаметр=1,25); на фиг.4 - расчет скорости течения жидкости с недопустимо укороченной струйной вставкой (соотношение длина/диаметр=1,17).
Перфоратор гидропескоструйный состоит из стального корпуса 1, ввернутых в него форсунок 2 со струйной вставкой 3, заглушек 4. Внутри корпуса 1 установлено седло клапана 5 с уплотнительным кольцом и поджимной гайкой 6. В седле клапана 5 лежит шар 7. В нижней части корпус 1 снабжен хвостовиком 8 с надетым на него центратором 9. Форсунка 2 со струйной вставкой 3 имеет укороченные размеры, что дает возможность уменьшить диаметр перфоратора до размеров, порядка 102-114 мм.
Таким образом, применение укороченных форсунок со струйными вставками позволяет расширить технологические возможности перфораторов, что дает возможность применять их для обсадных эксплуатационных труб небольшого диаметра.