УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПЕРФОРАЦИОННЫХ КАНАЛОВ В ОБСАДНОЙ КОЛОННЕ СКВАЖИНЫ

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к области бурения нефтяных скважин для создания перфорационных каналов в обсадной колонне.
Известно устройство для создания перфорационных каналов (авторское свидетельство №1776772 МПК Е 21 В 43/114, 1992 г.), включающее трубчатый корпус, размещенный на нем гидроцилиндр с подпружиненным поршнем, клиновой толкатель и резцедержатель с перфорационными резцами, взаимодействующими с клиновым толкателем.
Недостаток этого устройства состоит в том, что для образования щелей в стенке обсадной колонны оно требует наличия возвратно-поступательного движения резца, что усложняет технологию перфорации и эксплуатацию устройства, кроме того, создание перфорационных каналов в виде продольных щелей механически ослабляет колонну, что может привести к аварийным ситуациям.
Наиболее близким по технической сущности предлагаемому является устройство для создания перфорационных каналов в обсадной колонне скважины (патент РФ №2098607 МПК Е 21В 43/114, опубл. Бюл. №34 от 10.12.1997 г.), включающее трубчатый корпус с размещенными на нем гидроцилиндром с подпружиненным поршнем, клиновой толкатель и резцедержатель с перфорационными резцами, взаимодействующий с клиновым толкателем, при этом поршень выполнен с хвостовиком, а трубчатый корпус имеет соединение с хвостовиком для передачи возвратно-поступательного перемещения последнему при крайнем нижнем положении поршня, при этом гидроцилиндр выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно трубчатого корпуса, а резцедержатель размещен на конце хвостовика.
Данному устройству присущи следующие недостатки:
во-первых, резец установлен в резцедержателе, что при значительных усилиях, возникающих при создании перфорационных отверстий в обсадной колонне, может привести к вылету резцов из резцедержателя;
во-вторых, велика вероятность заклинивания резца после создания перфорационных отверстий в обсадной колоне, поскольку возвратного усилия пружины может оказаться недостаточным для возвращения резцов в исходное положение при значительном перепаде давлений на устройство.
в-третьих, в процесс перемещения (силового контакта) резцедержателя с торцом хвостовика образуются задиры на последнем, в связи с чем при последующей работе устройства возможно заклинивание резцедержателя при его радиальном перемещении в месте образования задиров.
Все выше отмеченное снижает надежность работы устройства и сокращает его долговечность.
Технической задачей полезной модели является повышение надежности работы устройства и его долговечности.
Техническая задача решается предлагаемым устройством для создания перфорационных каналов в обсадной колонне скважины, включающим трубчатый корпус с размещенными на нем гидроцилиндром подпружиненным поршнем и хвостовиком на конце, размещенный в хвостовике клиновой толкатель с перфорационными резцами, при этом поршень снизу соединен с клиновым толкателем хвостовика, а трубчатый корпус имеет соединение с клиновым толкателем хвостовика для передачи возвратно-поступательного перемещения последнему при крайнем нижнем положении поршня, при этом гидроцилиндр выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно трубчатого корпуса.
Новым является то, что снизу хвостовик снабжен сменной втулкой, при этом перфорационные резцы установлены в продольные фиксирующие пазы клинового толкателя, Т-образным соединением, при этом поршень выше клинового толкателя снабжен дополнительной пружиной требуемой жесткости, снизу упертой в дополнительной кольцевой упор, который установлен жестко в гидроцилиндре, причем сверху дополнительная пружина поджата в подпружиненный поршень.
На фиг.1 - схематично представлено предлагаемое устройство в исходном положении.
На фиг.2 - разрез устройства по А-А.
Устройство для создания перфорационных каналов в обсадной колонне скважины, включает трубчатый корпус 1 (см. фиг.1), с размещенными на нем гидроцилиндром 2 с подпружиненным посредством пружины 3 поршнем 4. Гидроцилиндр 2 выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно трубчатого корпуса 1. Гидроцилиндр 2 снизу оснащен хвостовиком 5, внутри которого размещен клиновой толкатель 6. Поршень 4 снизу жестко соединен с клиновым толкателем 6 с перфорационными резцами 7. Перфорационные резцы 7 установлены в продольные фиксирующие пазы 8 клинового толкателя 6 Т - образным соединением.
Трубчатый корпус 1 имеет соединение с клиновым толкателем 6 посредством взаимодействия с поршнем 4 для передачи возвратно-поступательного перемещения последнему при крайнем нижнем положении поршня 4.
Палец 9 поддерживает кольцевой упор 10 служащей упором для возвратной пружины 3, упирающейся другим концом в поршень 4 гидроцилиндра 2. В трубчатом корпусе 1 выполнены радиальные отверстия 11, соединяющие внутреннее пространство 12 трубчатого корпуса 1 с надпоршневым пространством 13 поршня 4. Снизу хвостовик 5 снабжен сменной втулкой 14. Поршень 4 выше клинового толкателя 6 снабжен дополнительной пружиной 15 требуемой жесткости, снизу упертой в дополнительной кольцевой упор 16, который установлен жестко в гидроцилиндре 2. Сверху дополнительная пружина 15 поджата в кольцевой уступ 17 подпружиненного посредством пружины 3 поршня 4. Жесткость пружины 15 подбирается заранее с учетом возможных перепадов давлений, воздействующих на устройство в процессе работы с целью исключения заклинивания резцов в перфорационных каналах обсадной колонны.
Трубчатый корпус ввернут в переходник 18 для соединения с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ) (на фиг.1 и 2 не показано), одновременно служащий упором для гидроцилиндра 2.
Все необходимые для работы подвижные соединения снабжены уплотнительными элементами 19 и 20.
Вспомогательные крепежные элементы на чертеже не показано.
Устройство работает следующим образом.
Устройство в сборе спускают в заданный интервал скважины, где необходимо создать перфорационные каналы в обсадной колонне (на фиг.1 и 2 не показано). Производят обвязку колонны НКТ на устье скважины с помощью насосного агрегата. Процесс перфорации начинают закачкой в колонну НКТ жидкости. Последняя через внутреннее пространство 12 трубчатого корпуса 1 поступает в надпоршневую полость 13 поршня 4 гидроцилиндра 2. Далее посредством насосного агрегата создают в колонне НКТ и соответственно в устройстве избыточное давление, при этом поршень 4 гидроцилиндра 2 начинает перемещаться вниз (см. фиг.1). Совместно с ним перемещается, прикрепленный к нему клиновой толкатель 6, раздвигая радиально наружу перфорационные резцы 7 (см. фиг.1), удерживаемые от осевого перемещения вниз сменной втулкой 14 (см. фиг.1), установленной на конце хвостовика 5, при этом нижние торцы перфорационных резцов 7 скользят по верхнему торцу сменной втулки 14, а сами перфорации резцы 7 внедряются и прорезают перфорационные отверстия в перфорируемой обсадной колонне.
После окончания их прорезки закачку жидкости прекращают и сбрасывают давление до атмосферного. Колонну НКТ начинают приподнимать, при этом трубчатый корпус 1 приподнимается, а корпус гидроцилиндра 2 с хвостовиком 5 и клиновым толкателем 6 остаются на месте, удерживаемые внедренными в перфорируемую обсадную колонну перфорационными резцами.
Палец 9, двигаясь вместе с трубчатым корпусом 1, сжимает возвратные пружину 3 и дополнительную пружину 15 и увлекает за собой поршень 4 гидроцилиндра 2.
В определенный момент происходит сброс давления внутри устройства до давления гидростатического столба жидкости и перфорационные резцы 7 выходят из перфорируемых каналов обсадной колонны, освобождая клиновой толкатель 6 и связанный с ним поршень 4 гидроцилиндра 2, при этом возвратные силы пружины 3 и дополнительной пружины 15 возвращают поршень 4 гидроцилиндра 2, а вместе с ним и все устройство в исходное состояние, то есть перфорационные резцы 7 опускаются вниз по продольным фиксирующим пазам 8 клинового толкателя 6 Т - образным соединением (см. фиг.1 и 2).
Устройство готово для перфорации следующего интервала. При необходимости, приподняв устройство на заданную высоту, процесс перфорации повторяют.
После извлечения устройства производят ревизию сменной втулки и в случае обнаружения задиров, в следствии взаимодействия последнего в процессе работы с резцами производят его замену.
Предлагаемое устройство позволяет повысить надежность работы устройства благодаря гарантированному исключению заклинивания перфорационных резцов в перфорационных каналах обсадной колонны, в следствии установки дополнительной пружины с возможность регулировки ее жесткости, а исключение из конструкции резцедержателя и установка сменной втулки на конец хвостовика позволяет продлить долговечность устройства.