ЦЕНТРАТОР ДЛЯ ГИДРОПЕСКОСТРУЙНОГО ПЕРФОРАТОРА
CENTRING SKID FOR SAND JET PERFORATOR

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности для вскрытия продуктивных пластов в скважинах с открытым забоем и с обсадными колоннами. Устройство найдет наибольшее применение при вскрытии пластов в скважинах сложного профиля и горизонтальных, наклонных скважинах.
Известно устройство для гидравлической перфорации скважин, включающее гидравлический узел и узел фиксации устройства в обсадной колонне (патент на изобретение №2059061). Узел фиксации имеет полый маслонаполненный корпус с радиальными каналами, в которых размещены два подпружиненных штока одинакового диаметра с рифленой рабочей поверхностью и циркуляционными каналами, сообщающими их боковую поверхность с торцевой, штоки имеют уплотнения и могут перемещаться в радиальных каналах корпуса, раздвинутых на 180° по отношению друг к другу.
Известно также устройство для гидравлической перфорации обсадных колонн, включающее узел фиксации, содержащий полый корпус, в радиальных каналах которого размещены подпружиненные штоки с рабочей поверхностью, при этом средний шток развернут на 180° по отношению к крайним, а площадь его сечения равна суммарной площади сечения двух крайних штоков (патент на изобретение №2184215).
Недостатком обоих известных решений является невозможность установки штоков большой длины, что не позволяет использовать устройство в обсадных трубах большого диаметра.
Известно устройство для перфорирования скважин, выбранное в качестве прототипа, включающее узел фиксации (центратор), содержащий полый корпус, расположенные в нем толкатель и рычаги-фиксаторы, установленные на осях с возможностью поворота (патент на полезную модель №60132 от 04.09.2006 г.). Рычаги-фиксаторы установлены на осях, закрепленных на поршне (толкателе), и предназначены для фиксации устройства на необходимом уровне перфорации.
Основными недостатками данного устройства являются ненадежность и недолговечность устройства фиксации при работе в обсадных колоннах большого диаметра в абразивной среде, приводящего к выходу из строя всего перфоратора. Невозможность установки фиксаторов различной длины в обсадных трубах различного диаметра.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы перфоратора в больших обсадных колоннах различного диаметра за счет эффективной центровки и фиксации корпуса перфоратора в обсадной колонне.
Техническая задача достигается за счет того, что в центраторе для гидропескоструйного перфоратора, включающем полый корпус, расположенные в нем толкатель и рычаги-фиксаторы, установленные на осях с возможностью поворота, согласно изобретению в нижней части корпуса расположен поршень, подпружиненный снизу, толкатель контактирует с поршнем и рычагом-фиксатором, который представляет собой двуплечий рычаг, установленный на оси, закрепленной в корпусе, при этом одно плечо рычага, контактирующее с толкателем, имеет профильную криволинейную поверхность, а второе плечо имеет удлиненную часть, имеющую возможность взаимодействия с обсадной колонной, а противоположный конец этого плеча с боковой цилиндрической поверхностью толкателя.
При этом толкатель установлен в корпусе через втулку посредством резиновых колец с чередованием посадки по наружному и внутреннему диаметрам.
Причем в месте перехода одного плеча рычага во второе выполнено ослабление сечения.
Контакт толкателя с подпружиненным поршнем обеспечивает вертикальное перемещение толкателя при воздействии песчано-жидкостной смеси. Взаимодействие толкателя с профильной криволинейной поверхностью рычагов-фиксаторов обеспечивает их плавное перемещение - поворот вокруг оси, при этом удлиненная часть рычага поворачивается на 90°. Усилия, оказываемые на рычаги, передаются непосредственно толкателю, а оси остаются разгруженными. Для обеспечения фиксации рычага-фиксатора по диаметру обсадной колонны при повороте на 90° противоположная поверхность этого плеча упирается в цилиндрическую поверхность толкателя.
Наличие ослабленного сечения в месте перехода плеча, взаимодействующего с толкателем в плечо, взаимодействующее с обсадной колонной, обеспечивает возможность разрушения рычага в случае отказа системы возврата рычагов из горизонтального положения и аварийного подъема перфоратора. В этом случае перфоратор может использоваться далее с заменой рычагов-фиксаторов.
Установка толкателя в корпусе через втулку посредством резиновых колец с чередованием посадки по наружному и внутреннему диаметрам обеспечивает плавное перемещение толкателя вниз при повороте рычагов до соприкосновения с обсадной колонной. Чередование посадки по наружному и внутреннему диаметрам не допускает перекоса толкателя во время работы. Подобная установка резиновых колец, кроме всего описанного выше, предотвращает утечки песчано-жидкостной смеси через центратор, что также повышает надежность его работы. После снятия давления резиновые кольца и подпружиненный поршень обеспечивают плавный возврат рычагов в исходное положение.
Приведенные выше отличительные признаки являются новыми по сравнению с прототипом, поэтому полезная модель соответствует критерию «новизна».
Патентные исследования показали, что в изученном уровне техники отсутствуют аналогичные технические решения, т.е. заявляемое техническое решение не следует явным образом из изученного уровня техники и, таким образом, соответствует критерию «изобретательский уровень».
Данное техническое решение может быть воспроизведено промышленным способом, следовательно, оно соответствует критерию «промышленная применимость».
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен центратор в разрезе, на фиг.2 - рычаг-фиксатор.
Центратор выполнен в виде стального корпуса 1, в котором выполнена горизонтальная проточка для размещения рычагов-фиксаторов 2, установленных на осях 3, закрепленных в корпусе 1. В верхней части корпуса 1 центратора расположен толкатель 4, имеющий в нижней части контакт с поверхностью поршня 5, установленного в стакане 6. С противоположной стороны поршень 5 связан с пружиной 7, установленной с натягом. Толкатель 4 установлен в корпусе 1 через втулку 8 и резиновые кольца 9 с чередованием посадки по наружному и внутреннему диаметрам.
Рычаг-фиксатор 2 выполнен двуплечим: короткое плечо имеет профильную криволинейную поверхность 10, взаимодействующую с нижней цилиндрической частью толкателя 4, а длинное плечо 11 выполнено такого размера, что обеспечит контакт с обсадной колонной при работе перфоратора. Противоположный конец длинного плеча 11 имеет поверхность 12, которая взаимодействует с цилиндрической поверхностью толкателя 4 при повороте рычагов-фиксаторов 2. Переходное сечение 13 от одного плеча рычага ко второму выполнено ослабленным.
Центратор устанавливается на конце перфоратора. После спуска устройства в зону перфорации подают песчано-жидкостную смесь под необходимым давлением, которая поступает в корпус 1 центратора и оказывает давление на толкатель 4. При этом толкатель 4 и поршень 5 перемещаются вниз. Наружная нижняя часть толкателя 4 перемещается по профильной криволинейной поверхности 10 коротких плеч рычагов-фиксаторов 2, поворачивая их на оси 3 на угол 90°. При этом длинное плечо 11 рычага-фиксатора 2 поворачивается до соприкосновения со стенками обсадной колонны, а противоположный конец 12 упирается в цилиндрическую поверхность толкателя 4. Центратор обеспечивает жесткую фиксацию перфоратора в обсадной колонне на заданном уровне. При снятии давления под действием подпружиненного поршня 5 и резиновых колец 9 толкатель 4 перемещается вверх, рычаги-фиксаторы 2 возвращаются в первоначальное положение и перфоратор с центратором перемещают на новый уровень или поднимают на поверхность. В случае аварийной ситуации, когда невозможно переместить перфоратор на новый уровень из-за выхода из строя рычагов-фиксаторов 2, возможно разрушение рычагов в месте, где расположено ослабленное сечение 13 - уменьшенное сечение за счет отверстий и проточек. При этом после замены рычагов перфоратор с центратором используются повторно.
Предлагаемое устройство позволяет в процессе эксплуатации путем надежной фиксации перфоратора в обсадной колонне на определенном уровне обеспечить эффективную и надежную его эксплуатацию в обсадных колоннах большого диаметра, значительно превышающего диаметр перфоратора.