УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВТОРИЧНОГО ВСКРЫТИЯ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ
DEVICE FOR SECONDARY OPENING OF PRODUCTION RESERVOIRS WITH MECHANICAL TREATMENT

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для вторичного вскрытия продуктивных пластов механической обработкой до глубины проникновения фильтрата буровых, тампонажных и других загрязняющих пласт технологических жидкостей и далее.
Известно устройство для вскрытия продуктивных пластов по патенту №2137912, кл. Е21Е В 43/00, 1999, содержащее режущее устройство в виде пилы с рычагом, несущим бесконечную цепь с режущими элементами. Недостатками этого устройства являются конструктивная сложность и ненадежность в эксплуатации из-за большого количества режущих элементов, участвующих в процессе вскрытия, и дороговизна.
Известен сверлящий перфоратор по патенту №2243363, содержащий корпус, бур, криволинейную направляющую для бура. Бур выполнен составным из втулок цилиндрической формы снаружи и некруглой внутри, а также вкладышей, повторяющих форму отверстий втулок. Через втулки пропущен подпружиненный трос. Одна сторона бура соединена с пятой, а другая - с режущей головкой.
Недостатком данного устройства является малая жесткость бура и, как следствие, ненадежность устройства в эксплуатации.
Наиболее близким заявленному по технической сущности аналогом является устройство для вторичного вскрытия продуктивного пласта сверлением по патенту №2232873, кл. 7Е21В 43/11, БИ №20, 2004 г. Оно содержит трубчатый корпус, внутри которого размещены электропривод, узел бурения для вращения и подачи бура, горизонтальная направляющая в виде кондуктора, вертикальная направляющая в виде кассеты, узел промывки, механизм фиксации корпуса в скважине, и подвеску корпуса в виде каротажного кабеля. Бур выполнен в виде последовательного набора втулок, добором которых из кассеты наращивают бур при бурении. Конец бура оснащен режущим инструментом. Приспособление, передающее вращение буру, содержит шпиндель и установлено на горизонтальной направляющей.
Недостатком ближайшего аналога является утечка промывочной жидкости в месте стыка втулки со шпинделем приспособления, передающего вращение буру, особенно в момент добора втулки из кассеты, что не обеспечивает требуемой интенсивности очистки зоны обработки от шлама и создает угрозу заклинивания бура и поломки инструмента, сложность устройства кассетного хранения втулок и наращивания их в штангу бура, практическая невозможность изъятия бура из обработанного канала, что существенно уменьшает его полезное сечение.
Технический результат, обеспечиваемый использованием заявленного изобретения, - исключение потерь промывочной жидкости в стыках втулок и, как следствие интенсивное удаление шлама из зоны резания, упрощение устройства и возможность изъятия бура из обработанного канала.
Достигается указанный технический результат тем, что в устройстве для вторичного вскрытия продуктивного пласта механической обработкой, содержащем в полом корпусе механизм подачи и вращения бура, узел промывки, механизм фиксации корпуса к стенке ствола скважины, бур с режущим инструментом на конце, составленный из последовательного набора сопряженных между собой втулок-муфт, направляющие для перемещения бура от вертикального до горизонтального вектора и подвеску корпуса в виде каротажного кабеля, каждая втулка-муфта бура оснащена с одной стороны сферообразным кольцевым поясом с выступами, а с противоположной стороны - цилиндрическим поясом, внутри которого имеется сферическая полость, адекватно-ответная поверхности сферообразного пояса, и имеющая Т-образные окна из полости наружу под выступы сферообразного кольцевого пояса.
Представленные чертежи иллюстрируют заявляемое изобретения, где изображены:
на фиг.1 - общий вид устройства, на фиг.2 - рабочая часть узла бурения, на фиг.3 - втулки-муфты, жестко соединенные между собой при прямом вращении бура, на фиг.4, 5 - в двух проекциях втулки-муфты, свободно соединенные между собой при обратном вращении бура.
Устройство содержит спускаемый в скважину на каротажном кабеле 1 корпус 2, в котором размещены взаимосвязанные механическими, гидравлическими и электрическими системами узел бурения 3 для вращения и подачи бура 4, механизм фиксации 5 корпуса 2 в стволе скважины 6 и узел промывки (не показан). В верхней части узла бурения 3 установлен редуктор 7 с двумя выходными валами 8 и 9. Вал 8 выполнен в виде ходового винта, а второй вал 9 оснащен червяком, кинематически связанным с приспособлением 10 вращения бура. В нижней части узла бурения 3 размещены направляющие для ориентации бура 4 с вертикальным участком 11, радиусным(собранным из двух зеркально-обработанных частей) участком 12 и горизонтальным участком, образованным колесом 13 приспособления 10 вращения бура и опорными роликами 14, установленными вокруг бура 4. Бур 4 выполнен составленным из втулок-муфт 15, имеющих осевой канал для прохода промывочной жидкости к месту бурения. С одной стороны бура 4 установлен кронштейн 16 со штуцером (не показан) подвода промывочной жидкости от узла промывки к буру. Кронштейн 16 взаимодействует с ходовым винтом 8 и служит для передачи буру движения подачи. Рабочий конец бура 4 оснащен режущим инструментом 17.
Каждая втулка-муфта 15 оснащена с одной стороны сферообразным кольцевым поясом 18 с выступами 19 (фиг.3), а с противоположной стороны цилиндрическим поясом 20, внутри которого имеется сферическая полость 21, адекватно-ответная поверхности сферообразного пояса 18, и имеющая Т-образные окна 22 из полости наружу под выступы 19 и канавку для запорного кольца 23.
Верхняя и нижние части узла бурения 3 соединены стяжками 24.
Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии режущий конец бура выставлен перпендикулярно стенке ствола скважины напротив рабочего окна корпуса 2 устройства. Тело бура, наделенное определенной степенью свободы за счет шаровой взаимосвязи смежных втулок-муфт, изогнуто в направляющих 11 и 12 из вертикального положения верхней части в горизонтальное в месте рабочего окна. Затем устройство опускают в ствол скважины до горизонта бурения. С наземного пульта управления (не показан) включают электропривод 25. Одновременно приводятся в действие механизмы фиксации 5, которые фиксируют корпус 2 относительно стенки ствола скважины 6, и узел промывки. Вращение от электропривода 25 передается редуктору 7 и выходящим из него ходовому винту 8, и валу 9, и колесу 13 приспособления 10 вращения бура, которое приводит во вращение находящуюся с ним в кинематической связи одну из втулок-муфт 15. Соединение втулок-муфт 15 между собой по сферическим поверхностям с выступами 19 и Т-образные окна 22 образуют байонетное соединение. Байонетное соединение обладает свойством запирать соединенные между собой детали при повороте их относительно друг друга в одном направлении и освобождать при повороте в другом. (См. Политехнический словарь. /Под редакцией А.Ю.Ишлинского. М.: Советская энциклопедия). Поэтому в запертом положении смежные втулки-муфты ведут себя как единое целое, а в освобожденном - как шарнирная муфта. При передаче крутящего момента от одной втулки-муфты 15 к другой при рабочем направлении вращения втулки-муфты, расположенные между режущим инструментом и приспособлением 10 вращения бура, поворачиваются между собой так, что выступы 19 заходят в стопорящую часть Т-образного окна 22. (см. фиг.3) и образуют жесткий участок бура 4, необходимый при обработке канала. Втулки-муфты 15, расположенные по другую сторону приспособления 10, поворачиваются относительно друг друга в другом направлении и выступы 19 прижимаются к продольной стороне Т-образного окна 22 и не мешают изгибу бура при прохождении его по радиусному участку 12 направляющих (см. фиг.4). Рабочую подачу бура осуществляет кронштейн 16, перемещаемый ходовым винтом 8, воздействуя на верхний конец бура. Промывочная жидкость подается в зону резания по центральным каналам всех муфт-втулок, набор которых образует тело бура. Ее поток смывает образующийся шлам по периферийным полостям высверливаемого канала. Бур высверливает заданную глубину канала, пропорциональную количеству втулок-муфт, образующих тело бура. По завершении бурения включают реверс электропривода и последний, вращаясь, вытягивается кронштейном 16 из образованного канала. При вращении (в обратную сторону) втулки-муфты освобождаются от жесткого сцепления и свободно проходят радиусный участок направляющих.
Отключают электропитание устройства и извлекают его из скважины. Реализация заявленного устройства решает задачи повышения эксплуатационной эффективности его за счет надежного удаления шлама из канала при сокращении потерь промывочной жидкости, полного использования сечения канала (в нем не остаются детали бура после завершения процесса), упрощения как самого устройства, так и процесса выработки канала.