Сверлящий перфоратор с поворотным механизмом рабочей части
DRILLING PUNCHER WITH TURNING MECHANISM OF THE WORKING PART

Изобретение относится к нефте- и газодобывающей области и может быть использовано для увеличения глубины сверления, а также количества перфорационных отверстий при вторичном вскрытии продуктивных пластов.
Известен сверлящий перфоратор (патент РФ №157710, МПК E21B 43/112, от 23.03.2015 г.), включающий цилиндрический корпус с резьбой для соединения с колонной труб, полый бур с режущей поверхностью, узел вращения и узел подачи бура к стенке скважины, причем функции узла подачи и узла вращения выполняет поршень, установленный в верхней части корпуса, с возможностью осевого перемещения, ограниченного штифтами, входящими в пазы, выполненные на его боковой поверхности, в центре поршня выполнено отверстие с резьбой, выполняющей функцию резьбовой передачи, преобразовывающей поступательное движение поршня во вращательное движение подвижного в осевом и радиальном направлении штока, к которому через гибкое звено присоединен бур, причем концентрично штоку установлена возвратная пружина.
Недостатком данного перфоратора является небольшая глубина перфорационного отверстия и невозможность проведения операции сверления нескольких отверстий в одной плоскости без извлечения перфоратора на поверхность.
Известно также устройство для поворота сверлящего перфоратора (патент РФ №2482266, МПК E21B 43/11, от 16.09.2011 г.), включающее кабельный наконечник, соединенный с кабелем, сверлящий перфоратор (перфоратор), снабженный поворотным механизмом, выполненным в виде зафиксированных относительно друг друга корпуса и накидной гайки, в котором корпус в нижней части снабжен фиксатором, верхняя часть накидной гайки выполнена с пазами, расположенными с угловым смещением относительно друг друга, а нижняя часть - с резьбой для соединения с головкой перфоратора, в которой выполнен паз для фиксатора корпуса накидной гайки, кабельный наконечник также снабжен своим фиксатором, заходящим при установке перфоратора в один из пазов в верхней части накидной гайки.
Существенным недостатком данного устройства являются высокие трудозатраты и время на заканчивание скважины, так как для того, чтобы развернуть перфоратор на заданный угол, его необходимо каждый раз извлекать из скважины.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является перфоратор (патент №2465443, МПК E21B 43/11, от 09.03.2011 г.), состоящий из системы фиксации перфоратора к стенке скважины, системы перфорации, включающей гидроцилиндр перфорации, бур, криволинейную направляющую для бура, системы подачи бура с гидроцилиндром подачи бура, причем системы фиксации, перфорации и подачи бура объединены в одну электрогидравлическую систему с логическим управлением, в состав которой входит электродвигатель, подсоединенный к насосу, который связан с первым фильтром, датчиком температуры, предохранительным клапаном, вторым фильтром, первым распределителем, связанным с первым электромагнитом, с первым датчиком давления и с гидроаккумулятором через обратный клапан, с четвертым и третьим распределителями, связанными с обратным клапаном, с четвертым и третьим электромагнитами, третий распределитель подключен к поршневым полостям первого гидроцилиндра и второго гидроцилиндра, подключенного ко второму датчику давления, штоковые полости первого и второго гидроцилиндров соединены со вторым распределителем, связанным со вторым электромагнитом и первым датчиком давления, с третьим гидроцилиндром, а также с датчиком перемещения, причем четвертый распределитель подключен к гидромотору с буром, связанному с третьим датчиком давления и с датчиком частоты вращения, к пятому распределителю, связанному с пятым электромагнитом, к третьему гидроцилиндру, соединенному с дросселем и с четвертым датчиком давления, к четвертому гидроцилиндру, который связан с четвертым датчиком давления, с шестым распределителем, связанным с шестым электромагнитом, и с реле давления, причем шестой электромагнит и реле давления связаны между собой, датчик температуры, предохранительный клапан, третий распределитель, второй распределитель, гидромотор, пятый распределитель и шестой распределитель соединены с баком, датчик температуры, первый электромагнит, первый датчик давления, четвертый электромагнит, третий электромагнит, второй датчик давления, второй электромагнит, датчик перемещения, третий датчик давления, датчик частоты вращения, пятый электромагнит, четвертый датчик давления, реле давления соединены с контроллером.
Недостатком данного устройства является небольшая глубина перфорации и невозможность проведения нескольких операций сверления за один спуск.
Задача изобретения - уменьшение трудозатрат и времени на заканчивание скважины, а также обеспечение надежной связи между скважиной и продуктивным пластом.
Технический результат - улучшение интенсификации притока нефти к скважине путем увеличения длины перфорационных каналов и количества перфорационных отверстий в одной диаметральной плоскости за счет поворота рабочей части буровой колонки.
Поставленная задача решается тем, что предлагаемый сверлящий перфоратор состоит из системы фиксации перфоратора к стенке скважины, бура, криволинейной направляющей для бура с гидроцилиндром подачи бура, причем они объединены в одну электрогидравлическую систему, в состав которой входит нерегулируемый насос, который связан с фильтром, предохранительным клапаном, предназначенным для разгрузки насоса, с первым дискретным распределителем с электромагнитным управлением, связанным с гидроаккумулятором через первый обратный клапан, который связан со вторым дискретным распределителем с электромагнитным управлением, связанным со штоковыми полостями первого и второго гидроцилиндров фиксации, со штоковой полостью третьего гидроцилиндра подачи бура, который выполнен таким образом, что обеспечивает выдвижение бура на 700 мм, который связан с третьим дискретным распределителем с электромагнитным управлением, с четвертым дискретным распределителем с электромагнитным управлением и пятым дискретным распределителем с электромагнитным управлением, связанными через второй обратный клапан, причем четвертый дискретный распределитель с электромагнитным управлением подключен к первому гидромотору с буром (бур на чертеже не показан) через шестой дискретный распределитель с электромагнитным управлением, который подключен к седьмому дискретному распределителю с электромагнитным управлением, связанному со вторым гидромотором, отвечающим за поворот платформы, и к регулятору расхода, который связан с третьим дискретным распределителем с электромагнитным управлением через первый редукционный клапан, пятый дискретный распределитель с электромагнитным управлением связан с поршневыми полостями первого и второго гидроцилиндров фиксации через второй обратный клапан, фильтр, предохранительный клапан, второй дискретный распределитель с электромагнитным управлением, третий дискретный распределитель с электромагнитным управлением, пятый дискретный распределитель с электромагнитным управлением, седьмой дискретный распределитель с электромагнитным управлением и первый гидромотор соединены с баком.
Существо изобретения поясняется принципиальной гидравлической схемой предлагаемого перфоратора (фиг. 1).
Сверлящий перфоратор состоит из системы фиксации перфоратора к стенке скважины, бура, криволинейной направляющей для бура с гидроцилиндром подачи бура, причем они объединены в одну электрогидравлическую систему, в состав которой входит нерегулируемый насос 1, который связан с фильтром 2, предохранительным клапаном 3, предназначенным для разгрузки насоса, с первым дискретным распределителем с электромагнитным управлением 4, связанным с гидроаккумулятором 5 через первый обратный клапан 6, который связан со вторым дискретным распределителем с электромагнитным управлением 7, связанным со штоковыми полостями первого и второго гидроцилиндров фиксации 8, со штоковой полостью третьего гидроцилиндра подачи бура 9, который связан с третьим дискретным распределителем с электромагнитным управлением 10, с четвертым дискретным распределителем с электромагнитным управлением 11 и пятым дискретным распределителем с электромагнитным управлением 12, связанными через второй обратный клапан 13, причем четвертый дискретный распределитель с электромагнитным управлением подключен к первому гидромотору 14 с буром (бур на чертеже не показан) через шестой дискретный распределитель с электромагнитным управлением 15, который подключен к седьмому дискретному распределителю с электромагнитным управлением 16, связанному со вторым гидромотором 17, отвечающим за поворот платформы, и к регулятору расхода 18, который связан с третьим дискретным распределителем с электромагнитным управлением через первый редукционный клапан 19, пятый дискретный распределитель с электромагнитным управлением связан с поршневыми полостями первого и второго гидроцилиндров фиксации через второй редукционный клапан 20. Гидроцилиндр подачи бура выполнен таким образом, что обеспечивает выдвижение бура на 700 мм. Фильтр, предохранительный клапан, второй дискретный распределитель с электромагнитным управлением, третий дискретный распределитель с электромагнитным управлением, пятый дискретный распределитель с электромагнитным управлением, седьмой дискретный распределитель с электромагнитным управлением и первый гидромотор соединены с баком.
Устройство работает следующим образом. При подаче электрического тока к сверлящему перфоратору срабатывают электромагниты, перемещающие распределители 10, 12 и 7 в положение "а". Распределитель 4 находится в положении "б" и рабочая жидкость подводится к гидроаккумулятору 5, заряжая его. Процесс зарядки гидроаккумулятора 5 отслеживается с наземного модуля оператором. Когда гидроаккумулятор 5 заряжен, распределитель 4 переместится в положение "а". Рабочая жидкость подается через распределители 11 и 12, обратный клапан 13 и редукционный клапан 20 к поршневым полостям гидроцилиндров фиксации 8, а штоковые полости через распределитель 7 соединены со сливом. Штоки гидроцилиндров фиксации 8 выдвигаются, и сверлящий перфоратор фиксируется в скважине. После фиксации перфоратора распределитель 11 перейдет в положение "б". Рабочая жидкость подается через распределитель 15 на гидромотор 14 и на гидроцилиндр подачи бура 9 через редукционный клапан 19 и регулятор расхода 18. После проведения работ, или из-за выхода из строя каких-либо агрегатов, электрический сигнал перестает поступать к сверлящему перфоратору и распределители 7, 11, 12, 10 переходят в положение "б". При переводе распределителя 15 в положение «б» рабочая жидкость поступает в гидромотор 17 поворота платформы, с помощью распределителя 16 определяется вращение гидромотора 17 (по часовой или против часовой стрелки). После поворота платформы распределитель 15 переходит в положение «а» под действием возвратной пружины. От гидроаккумулятора 5 рабочая жидкость поступает в штоковые полости гидроцилиндров фиксации 8 и к гидроцилиндру 9, вследствие чего выполняется расфиксация аппаратуры.
Преимуществом заявляемого сверлящего перфоратора является высокая точность перфорируемых отверстий вследствие надежности фиксации и расфиксации перфоратора в скважине, большая глубина перфорации, а также возможность создания нескольких отверстий в одной диаметральной плоскости без извлечения перфоратора на поверхность.
Итак, заявляемое изобретение обеспечивает улучшение интенсификации притока нефти к скважине за счет увеличения глубины перфорационных каналов и их количества.