УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРФОРАЦИИ ОБСАЖЕННЫХ СКВАЖИН

Полезная модель относится к нефтегазовой промышленности, а именно к устройствам, применяемым для, перфорации обсаженных скважин с целью вскрытия продуктивных пластов.
Известно устройство (RU 19086 U1, 10.08 2001) для перфорации обсаженных скважин, содержащее корпус, механизм стопорения корпуса в скважине, гибкий вал, приводы вращения и осевого перемещения гибкого вала и режущую головку. Корпус устройства жестко соединен с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ). Гибкий вал размещен в криволинейном направляющем канале, выполненном в корпусе и предназначенном для вывода гибкого вала под углом 90 градусов к оси скважины. Режущая головка жестко закреплена на конце гибкого вала.
Недостатком этого устройства является то, что для смены отработанной режущей головки необходимо выводить гибкий вал из скважины.
По технической сущности и достигаемому результату наиболее близким к заявляемому устройству, принятым за прототип, является устройство (RU 2286442, 27.10.2006) для перфорации обсаженных скважин, содержащее корпус, механизм стопорения корпуса в скважине, гибкий вал, приводы вращения и осевого перемещения гибкого вала и режущие головки. Корпус устройства жестко соединен с колонной НКТ. Гибкий вал размещен в криволинейном канале, выполненном в корпусе, и имеет на одном конце конусный наконечник с прорезью на торце для соединения с конусным отверстием и перемычкой режущей головки, а на другом конце - узел для соединения с штангой, размещенной в направляющей трубе, жестко соединенной с корпусом. Штанга соединена с приводами вращения и осевого перемещения гибкого вала. Устройство снабжено подвижным блоком (кассетой),
размещенным на поверхности корпуса и имеющим ячейки для режущих головок и углубления для фиксатора, и механизмом (блоком) перемещения и фиксации подвижного блока относительно корпуса. Механизм перемещения и фиксации подвижного блока относительно корпуса размещен в корпусе и взаимодействует с углублениями, выполненными в подвижном блоке, обеспечивая пошаговое смещение фиксатора от одного углубления подвижного блока к другому углублению и, сотвественно, пошаговое смещение криволинейного канала от одной ячейки с режущей головкой к другой ячейке с другой режущей головкой.
Механизм перемещения и фиксации подвижного блока относительно корпуса выполнен в виде подпружиненного фиксатора, подпружиненного ползуна и соединенной с ним подпружиненной собачки, при этом подпружиненный фиксатор выполнен с возможностью взаимодействия с углублениями, ползун с возможностью взаимодействия с фиксатором и механизмом стопорения, а подпружиненная собачка выполнена с возможностью взаимодействия с углублениями подвижного блока и с ползуном.
В прототипе для смены отработанной режущей головки нет необходимости выводить гибкий вал из скважины. Отработанная режущая головка остается в конце канала, пробуренного в продуктивном слое породы, и соединение гибкого вала с новой режущей головкой происходит при перемещении подвижного блока относительно корпуса на одну позицию.
Недостатком устройства-прототипа является то, что для осуществления перемещения подвижного блока относительно корпуса на одну позицию необходимо поднимать и опускать всю колонну НКТ на величину не менее расстояния между соседними ячейками подвижного блока, что увеличивает эксплуатационные затраты и исключает возможность точного расположения каналов по высоте и по азимуту относительно ранее открытых отверстий, т.к. колонна НКТ при спусках и подъемах закручивается, вытягивается и т.д., в
результате чего каждая установка корпуса производится с большой погрешностью. При этом сам механизм осуществления такого перемещения является сложным ввиду наличия в его конструкции многообразных и взаимосвязанных механизмов и элементов, приводящих к возможным срывам работы устройства и недостаточно надежным в эксплуатации.
Задачей заявляемого технического решения является создание устройства для перфорации обсаженных скважин, позволяющего за счет упрощения его конструкции повысить его эксплуатационную надежность, обеспечить точность перфорации, удобство в эксплуатации и снизить эксплуатационные затраты.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для перфорации обсаженных скважин, содержащем корпус, механизм стопорения корпуса в скважине, подвижный блок, установленный на корпусе, режущие головки, ячейки для режущих головок, направляющую трубу, штангу, размещенную в направляющей трубе с возможностью перемещения относительно нее, приводы вращения и осевого перемещения штанги, гибкий вал, один конец которого соединен с штангой, а другой конец имеет узел автоматического соединения с режущими головками, криволинейный направляющий канал и механизм перемещения и фиксации подвижного блока относительно корпуса, ячейки для режущих головок выполнены в корпусе, криволинейный направляющий канал выполнен в подвижном блоке, направляющая труба жестко соединена с подвижным блоком и снабжена устройством для ограничения относительного перемещения штанги и направляющей трубы, а механизм перемещения и фиксации подвижного блока относительно корпуса выполнен в виде подпружиненного зацепа на подвижном блоке и подпружиненных поворотных упоров, установленных на корпусе с возможностью взаимодействия с подпружиненным зацепом.
Устройство для ограничения относительного перемещения штанги и направляющей трубы может быть выполнено в виде пружинного кольца, установленного в канавке, выполненной на внутренней поверхности направляющей трубы, кольцевого бурта, выполненного на штанге.
Выполнение ячеек для режущих головок в корпусе, жесткая связь направляющей трубы с подвижным блоком и выполнение криволинейного направляющего канала в подвижном блоке позволяют осуществлять перемещение подвижного блока относительно корпуса с меньшими эксплуатационными затратами.
Выполнение механизма перемещения и фиксации подвижного блока относительно корпуса в виде г подпружиненного зацепа на подвижном блоке и подпружиненных поворотных упоров, установленных на корпусе с возможностью взаимодействия с подпружиненным зацепом, позволяет упростить конструкцию устройства и повысить его надежность.
Устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид, на фиг.2 - сечение А-А фиг.1, на фиг.3 - сечение Б-Б фиг.1.
Устройство для перфорации обсаженных скважин содержит корпус 1, механизм 2 стопорения корпуса (якорь), подвижный блок 3, направляющую трубу 4, штангу 5, приводы вращения и осевого перемещения штанги (не показаны), гибкий вал 6, режущие головки 7 и механизм перемещения и фиксации подвижного блока относительно корпуса. Корпус 1 охватывает подвижный блок 3, выполненный из двух частей, соединенных друг с другом с возможностью разъема по плоскости симметрии. Шпонка 8 является направляющей для перемещения подвижного блока относительно корпуса.
Корпус 1 жестко соединен с колонной 9 ЖТ. В корпусе 1 на некотором расстоянии друг от друга выполнены ячейки 10 для режущих головок, количество ячеек 10 и расстояние между ними выбраны, исходя из опыта, накопленного при производстве аналогичных работ. Гибкий вал 6 размещен
в криволинейном канале 11, выполненном в подвижном блоке. Приводы вращения и осевого перемещения штанги 5 в разработанном на предприятии варианте выполнены электромеханическими. В других вариантах исполнения указанные приводы могут быть гидравлическими, пневматическими, механическими, комбинированными. Штанга 5 имеет возможность перемещения относительно направляющей трубы на величину, превышающую глубину пробуриваемого канала в продуктивном слое породы. Устройство для ограничения относительного перемещения штанги и направляющей трубы имеет пружинное кольцо 12, установленное в канавке, выполненной на внутренней поверхности направляющей трубы 4, и бурт 13, выполненный на штанге 5.
Механизм перемещения и фиксации подвижного блока относительно корпуса содержит направляющую трубу 4, пружинное кольцо 12, штангу 5 с буртом 13, зацеп 14 с пружиной 15 и упоры 16, установленные посредством осей 17 в прорезях 18, выполненных в стенке корпуса 1. Упоры 16 подпружинены пружинами 19. Расстояние между осями 17 соответствует расстоянию между ячейками 7.
Работа заявляемого устройства осуществляется следующим образом.
Корпус 1 с режущими головками 7, направляющей трубой 4 и подвижным блоком 3, опирающимся на первый (верхний) упор 16, опускают на колонне 9 НКТ в обсадную трубу 20, при этом все упоры 16 занимают радиальное положение, а зацеп 14 находится под первым упором 16. На заданной глубине корпус 1 стопорят посредством механизма 2 стопорения. На колонне труб 21 опускают штангу 5 с гибким валом 6. Опускание штанги 5 производят до тех пор, пока гибкий вал 6 не соединится с режущей головкой 7, пройдя через направляющую трубу 4 и криволинейный канал 11, при этом бурт 13 штанги проходит пружинное кольцо 12, разжимая его. После этого включают приводы вращения и осевого перемещения штанги. Движение от
штанги передается гибкому валу 6 и далее - режущей головке 7, которая производит сверление стенки обсадной трубы 20 и бурение канала в продуктивном слое породы на заданную глубину. По окончании бурения гибкий вал выводят из пробуренного канала, при этом режущая головка остается в этом канале. Вывод гибкого вала осуществляют путем подъема колонны труб 21 вместе с штангой 5. При подъеме колонны труб 21, пока бурт 13 штанги 5 не дойдет до кольца 12, происходит гарантированный вывод гибкого вала из пробуренного канала. При дальнейшем подъеме колонны труб 21 движение через бурт 13, кольцо 12 и трубу 4 передается подвижному блоку 3. Подъем подвижного блока производят до тех пор, пока зацеп 14 не повернет упор 16 относительно оси 17 (на фиг.3 - по часовой стрелке), при этом упор 16 утапливается в прорези 18 и удерживается в утопленом положении пружиной 19. Для бурения следующего (второго) канала подвижный блок опускают до тех пор, пока его торец не упрется во второй упор 16, при этом зацеп 14 проходит за этот упор, а ось второй режущей головки 7 совмещается с осью криволинейного канала 11. Бурение второго и последующих каналов в породе и переход от бурения второго канала к бурению третьего и последующих каналов производят в том же порядке, что бурение первого канала и переход от бурения первого канала к бурению второго.
Таким образом, заявляемое устройство, в сравнении с устройством - прототипом, имеет более простую конструкцию и не требует подъема и опускания колонны НКТ для бурения каналов, что позволяет повысить его эксплуатационную надежность, обеспечить точность перфорации, удобство в эксплуатации и снизить эксплуатационные затраты.