УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОКАЛЫВАНИЯ ТРУБЫ

Полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использована при ремонтных работах в скважине.
Известны различные устройства для прокалывания труб в нефтяной и газовой промышленности, содержащие прокалывающий инструмент и силовой механизм для воздействия на него (см. статью «Гидромониторная перфорационная система» в журнале «Нефть, газ и нефтехимия за рубежом». Переводное издание журнала США, 1991, №6, с.51-52. Патенты СССР №1446974, 2069740, 2129655; патент США 2381929).
Наиболее близким аналогом предложенному устройству является устройство для прокалывания трубы, содержащее корпус, поршень со штоком и со срезными штифтами, выдвижные опоры, гидросистему, соединяющую подштоковую полость с выдвижными опорами со сливной полостью через дросселирующее отверстие, окна для входа скважинной жидкости, воздействующей на поршень, головку в верхней части корпуса для спуска устройства в скважину, прокалывающий инструмент, оппозитный опорам (см. Перфоратор механический с пробойником ПМП-112. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ПМП 112.00.000ТО». Краснодар, НИИКРнефть, 1990 г.).
Недостатками прототипа является:
- сложность конструкции, приводящая к постоянным поломкам ее деталей;
- заклинивания и не возвраты поршня, на котором закреплен прокалывающий инструмент из-за перекосов инструмента, поршня и корпуса в процессе прокалывания. Заклинивания и не возвраты создают аварийную ситуацию из-за невозможности извлечения устройства из скважины;
- дросселирующее отверстие работает нестабильно: иногда оно срабатывает раньше прокола трубы, в результате чего прокол не состоится; иногда оно срабатывает позже, и тогда разрываются резиновые кольца на поршнях, повреждаются опоры, а иногда разрываются даже трубы.
Задачей полезной модели является создание устройства, лишенного указанных недостатков.
Техническим результатом, достигаемым при использовании предложенного устройства, является надежность работы устройства без перекосов и без заклинивания поршней, без поломок инструмента, надежное дросселирование рабочей жидкости в гидросистеме.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для прокалывания трубы, содержащем корпус, поршень со штоком и со срезными штифтами, выдвижные опоры, гидросистему, соединяющую подштоковую полость с полостями под выдвижными опорами
и со сливной полостью через дросселирующее отверстие, окна для входа скважинной жидкости, воздействующей на поршень, головку в верхней части корпуса для спуска устройства в скважину, прокалывающий инструмент, оппозитный опорам, согласно полезной модели, инструмент жестко закреплен на корпусе посредине между выдвижными опорами равного диаметра и защищен упругой рессорой с отверстием для прохода инструмента, в дросселирующем отверстии установлена герметичная пробка со срезными штифтами, рассчитанными на срез после прокола трубы инструментом.
Жесткое закрепление инструмента на корпусе полностью исключает его неустойчивое базирование на движущемся поршне, подверженном перекосам и заклиниваниям, приводящим к поломкам инструмента и к авариям в скважине. Благодаря этому инструмент, закрепленный жестко на корпусе, не имеет движущегося поршня, в связи с чем работает надежно, без перекосов, без заклиниваний и без поломок.
Расположение инструмента посредине между опорами равного диаметра обеспечивает равенство сил на опорах и равномерное без перекосов перемещение корпуса вдоль оси инструмента в процессе врезания инструмента в прокалываемую трубу за счет перемещения корпуса совместно с закрепленным на нем инструментом к стенке трубы с последующим прижимом к стенке. Отсутствие перекосов в процессе врезания инструмента в трубу обеспечивает отсутствие поломок инструмента.
Защита инструмента упругой рессорой предохраняет его от зацепов о стенки и муфты труб и поломок при спуске и подъеме устройства в скважину и из скважины.
Выполнение на рессоре отверстия для прохода инструмента обеспечивает возможность свободного прохода инструмента через рессору при его врезании в стенку трубы. При этом упругая рессора, деформируясь, прижимается к корпусу по мере входа инструмента в стенку трубы.
Расположение в дросселирующем отверстии герметичной пробки со срезными штифтами, рассчитанными на срез после прокола трубы инструментом, обеспечивает срез штифтов, уход пробки в сливную полость и резкое уменьшение давления рабочей жидкости сразу же после прокола трубы, когда давление рабочей жидкости начинает повышаться. В этом случае обеспечивается отсутствие повреждения уплотнительных резиновых колец на опорах, на поршне и на штоке. Обеспечивается также отсутствие повреждения стенок гидросистемы, а также отсутствие повреждений стенок прокалываемой трубы опорами и корпусом устройства.
Запланированный технический результат полностью подтверждается.
Предложенное устройство для прокалывания трубы показано на чертеже, где на фиг.1 изображен его продольный разрез, а на фиг.2 - вид А (на фиг.1).
Устройство содержит корпус 1, поршень 2 со штоком 3 и со срезными штифтами 4, выдвижные опоры 5, гидросистему, соединяющую полость 6 под штоком 3 с полостями 7 и 8
под выдвижными опорами 5 и со сливной полостью 9 через дросселирующее отверстие 10, окна 11 для входа скважинной жидкости, воздействующей на поршень 2, головку 12 в верхней части корпуса 1 для спуска устройства в скважину, прокалывающий инструмент 13, оппозитный опорам 5. Инструмент 13 жестко закреплен на корпусе 1 посредине между выдвижными опорами 5 равного диаметра и защищен упругой рессорой 14 с отверстием 15 для прохода инструмента 13, в дросселирующем отверстии 10 установлена герметичная пробка 16 со срезными штифтами 17, рассчитанными на срез после прокола трубы инструментом 13.
Устройство работает следующим образом.
В зависимости от глубины спуска устройства рассчитывают величину диаметров срезных штифтов 4 и 17 и устанавливают их в гнезда поршня 2 и пробки 16.
Затем устройство опускают в скважину на заданную глубину. При достижении заданной глубины скважинное давление на поршень 2 создает усилие, достаточное для среза штифтов 4. После среза штифтов 4 происходит ударное воздействие штока 3 на рабочую жидкость в полости 6. Возникает гидроудар. Это ударное давление мгновенно распространяется в полости 7 и 8. Опоры 5 выходят из корпуса 1, а корпус 1 двигается в обратную сторону параллельно оси инструмента 13. Движение корпуса 1 совместно с инструментом 13 обеспечивает прокол стенки трубы инструментом 13. Упругая рессора 14, защищающая инструмент 13 от поломок при спуске и подъеме устройства, в процессе прокола стенки трубы инструментом 13 сжимается до упора в корпус 1, а инструмент 13 проходит через отверстие 15 рессоры 14. Опоры 5 упираются в противоположную стенку трубы, обеспечивая базирование корпуса 1 без его перекосов.
Как только инструмент 13 до конца проколет отверстие в стенке трубы, а корпус 1 при этом упрется в эту же стенку, давление в гидросистеме резко возрастает. Это приводит к увеличению силы воздействия рабочей жидкости на пробку 16, в результате чего пробка 16 срезает штифты 17 и улетает в сливную полость 9. Давление рабочей жидкости в полостях 6, 7, 8 мгновенно падает. Никаких повреждений повышенное давление не успевает нанести. При низком давлении рабочей жидкости скважинное давление возвращает опоры 5 в исходное состояние, а упругая рессора 14 отжимает корпус 1 от стенки трубы. После этого устройство можно извлекать на поверхность.
Дросселирование рабочей жидкости обеспечивает свою защитную роль.
Никаких перекосов, заклиниваний и поломок не наступает ни в работе, ни при транспортировке устройства, как и предусмотрено в техническом результате.
После извлечения устройства на поверхность, его переналаживают на работу в следующей скважине, установив новые штифты 4 и 17 после расчета их диаметров.