ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ЩЕЛЕВОЙ ПЕРФОРАТОР
HYDROMECHANICAL SLOT-TYPE ROCK DRILLING MACHINE

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации нефтяных, газовых и нагнетательных скважин, а именно к устройству для вторичного вскрытия пластов путем создания в эксплуатационных колоннах продольных перфорационных щелей и формирования фильтрационных каналов в призабойной зоне пласта.
Из уровня техники известны устройства для щелевой перфорации обсадных колонн, основанные на использовании режущего инструмента в виде выдвижного накатного ролика. Такие устройства раскрыты, например, в патентах RU 2182221 C1, 10.05.2002; RU 2151858 C1, 27.06.2000; RU 2087683 C1, 20.08.1997; RU 2030563 C1, 10.03.1995; RU 2007549 C1, 15.02.1994; US 4119151 A, 10.10.1978; US 4220201 A, 02.09.1980. Описываемые устройства отличаются в основном конструкцией механизма крепления и выдвижения режущего инструмента.
Одним из недостатков приведенных устройств является быстрый износ рабочих деталей, в том числе режущего узла, сложность их замены и ремонта, т.к. для этого требуется полная разборка устройства. Другим недостатком является возможность загрязнения и засорения перфоратора механическими примесями рабочей жидкости (окалины, грязь, ржавчина, куски резиновых уплотнителей и т.п.).
В настоящее время все модели гидромеханических перфораторов после установки на место начала перфорируемого интервала предварительно промывают технической жидкостью через лифт НКТ, перед использованием перфоратора. Техническую жидкость пропускают под избыточным давлением через НКТ и практически через перфоратор, где и происходит оседание и накапливание грязи на рабочих поверхностях перфоратора. Это приводит к невозможности проведения работ и необходимости подъема инструмента на поверхность, его разборка, чистка и соответственно потеря времени при проведении данного вида работ.
Наиболее близким к предложенному является перфоратор гидромеханический щелевой (RU 2393341, опубликовано 27.06.2010).
В известном перфораторе имеется один промывочный канал ограниченного диаметра, проходящий через всю конструкцию в зону размещения гидромониторов. На практике канал быстро забивается механическими примесями, приносимыми рабочей жидкостью (окалина, ржавчина, куски резиновых уплотнителей и т.п.), снижая качество промывания перфоратора.
Задачей изобретения является повышение качества промывания перфоратора.
Техническим результатом изобретения является исключение возможности попадания механических примесей в промывочный канал, а, следовательно, и в конструкцию перфоратора.
Указанный технический результат получен за счет того, что в гидромеханическом щелевом перфораторе, включающем: корпус, расположенные в нем поршень-толкатель и режущий узел, установленный с возможностью выдвигания из корпуса при перемещении поршня толкателя, по меньшей мере, одну гидромониторную насадку и промывочный узел, включающий фильтр, соединенный с корпусом промывочного узла, имеющим рабочие каналы и осевой канал с посадочным гнездом для шара, причем рабочие каналы сообщают полость между фильтром и корпусом промывочного узла с надпоршневой полостью корпуса перфоратора. Согласно изобретению корпус промывочного узла выполнен с радиальными каналами, соединенными с осевым каналом и сообщенными с затрубным пространством посредством кольцевой проточки на внешней поверхности корпуса промывочного узла и сообщенными с ней радиальными каналами, выполненными в корпусе перфоратора, охватывающем корпус промывочного узла.
На фиг.1 показано осевое сечение верхней части предлагаемого перфоратора, на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.
Перфоратор содержит: корпус 1, в одной части которого установлен поршень-толкатель, режущий узел с одним или двумя режущими дисками и одну или более гидромониторные насадки, установленные на выходе каналов, выполненных в поршне-толкателе (не показаны); клапан 2 сброса рабочей жидкости с посадочным гнездом 3 на срезном седле, для шара большого диаметра; и установленный в другой части корпуса 1 между поршнем-толкателем и клапаном 2 промывочный узел 4.
Клапан 2 сброса рабочей жидкости имеет резьбу для вкручивания колонны насосно-компрессорных туб (НКТ).
Промывочный узел 4 включает корпус 5 с посадочным гнездом 6 для шара малого диаметра, с осевым каналом 7 и радиальными каналами 8. Посадочное гнездо 6 находится на входе в осевой канал 7, соединенный с радиальными каналами 8, выходные отверстия которых соединены кольцевым каналом 9, образованным кольцевой проточкой на поверхности корпуса 5 промывочного узла, который в свою очередь соединен радиальными каналами 11 в корпусе 1 перфоратора, с затрубным пространством (на фиг.2 показаны четыре канала 7 и четыре канала 11). С корпусом 5 промывочного узла соединен фильтр 10 с фильтрующими отверстиями в стенках цилиндра, соединенного с посадочным гнездом 6. В корпусе 5 промывочного узла имеются также рабочие каналы 12, соединяющие полость промывочного узла 4 между фильтром 10 и корпусом 5 с надпоршневой полостью перфоратора.
Перфоратор работает следующим образом.
На колонне НКТ перфоратор спускается в эксплуатационную колонну скважины в заданный интервал перфорации. Установив перфоратор в скважине, осуществляют прямую промывку полости НКТ через центральный канал клапана 2 сброса рабочей жидкости, через осевой канал 7 и радиальные каналы 8 и 11 большого диаметра с минимальным сопротивлением жидкости с механическими примесями, попадающими в полость труб во время геофизических работ по привязке перфоратора к заданному интервалу, в затрубное пространство. Это полностью исключает засорение перфоратора.
Затем в полость НКТ бросают шар 13 малого диаметра, который пройдя через колонну НКТ и клапан 2 сброса рабочей жидкости опускается в посадочное гнездо 6 и перекрывает осевой канал 7. При этом рабочая жидкость пропускается через фильтрующие отверстия фильтра 10 и через рабочие каналы 12.
Далее перфоратор работает аналогично известным гидромеханическим щелевым перфораторам. В НКТ создают рабочее давление, которое и начинает воздействовать на поршень-толкатель, который, передвигаясь поступательно вдоль оси перфоратора, выталкивает режущий узел с одним или двумя режущими дисками.
Ступенчато создавая давление от 1,0 до 8,0 МПа в полости НКТ, перемещают перфоратор вверх-вниз и постепенно вдавливают режущие диски (или диск) в стенку эксплуатационной колонны.
После образования перфорационной щели в эксплуатационной колонне давление в полости НКТ поднимают до 15,0 МПа. Струи жидкости, истекая из гидромониторных насадок с огромной скоростью, разрушают цементный камень и горную породу за эксплуатационной колонной, формируя фильтрационные каналы. После намыва каверны давление в трубах снижают до атмосферного, режущий узел под действием возвратной пружины втягивается в перфоратор. После этого в полость НКТ спускают шар большого диаметра (не показан), который садится в посадочное гнездо 3 срезного седла 14 клапана 2 сброса рабочей жидкости.
Срезное седло 14 под давлением рабочей жидкости перемещается внутри клапана 2 сброса рабочей жидкости и срезает заглушки 15, установленные в клапане 2, открывая тем самым сливные отверстия в затрубное пространство.
Таким образом, при подъеме подвески с перфоратором исключается разлив рабочей жидкости на устье скважины.
Предложенное изобретение позволяет повысить качество промывания перфоратора путем исключения засорения перфоратора за счет смыва промывочной жидкости через дренаж большого сечения в затрубное пространство.