УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВТОРИЧНОГО ВСКРЫТИЯ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована при вторичном вскрытии продуктивных пластов механической обработкой до глубины проникновения фильтрата буровых, тампонажных и других, загрязняющих пласт технологических жидкостей.
Известно приспособление для фрезерования паза в металлических листах дисковой фрезой на фрезерном станке. Оно содержит оправку, на которой между торцами установочных колец закреплена фреза шириной, равной ширине паза. Торцы установочных колец параллельны между собой и перпендикулярны к оси оправки [1].
Недостатком использования такого устройства является небольшая глубина обрабатываемого паза, большое усилие резания и большая мощность привода.
Известно устройство для вторичного вскрытия продуктивного пласта механической обработкой, содержащее корпус с размещенным в нем узлом бурения в виде рычага со звездочкой на конце. Вокруг рычага расположен гибкий режущий орган в виде цепной пилы [2].
Данное устройство позволяет обрабатывать армированный бетон и стальные листы толщиной до 0,8 мм, что значительно меньше толщины стенки обсадной трубы [3].
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является устройство для вскрытия продуктивных пластов [4]. Устройство содержит перфоратор, спускаемый на каротажном кабеле в скважину. В перфораторе размещены режущее устройство в виде цепной пилы с рычагом, узел подвески с режущим элементом в виде дисковой фрезы, и механизм фиксации. Дисковая фреза установлена в корпусе в одной плоскости с режущим устройством. Все механизмы устройства кинематически связаны между собой, программным механизмом и приводом.
Недостатком известного устройства является низкая эксплуатационная надежность. При расположении фрезы в одной плоскости с режущим устройством в виде цепной пилы, ширина фрезеруемого паза и толщина дисковой фрезы равны, поэтому при фрезеровании такой фрезой возникает большая сила резания, вызывающая вибрации и быстрое затупление фрезы. При фрезеровании паза в стенке обсадной трубы нарушается ее прочность и от больших давлений на глубине труба деформируется и заклинивает фрезу, вызывая остановку процесса.
Технический результат - повышение эксплуатационной надежности устройства.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для вторичного вскрытия продуктивного пласта механической обработкой, содержащем корпус с подвеской и размещенные в нем кинематически связанные между собой, программным механизмом и приводом, режущий элемент, режущее устройство в виде цепной пилы с рычагом, расположенное в плоскости паза, и механизм фиксации корпуса в обсадной трубе, режущий элемент выполнен в виде набора дисковых фрез, а фрезы установлены наклонно к плоскости режущего устройства и оси вращения фрез под углом друг к другу и образуют в сечении равнобедренный треугольник, основание которого равно ширине фрезеруемого паза, а суммарная толщина фрез меньше его ширины.
Режущий элемент может быть выполнен в виде набора абразивных или алмазированных дисков.
Новым является то, что, режущий элемент выполнен в виде набора дисковых фрез, а фрезы установлены наклонно к плоскости режущего устройства и оси вращения фрез под углом друг к другу и образуют в сечении равнобедренный треугольник, основание которого равно ширине фрезеруемого паза, а суммарная толщина фрез меньше его ширины. Режущий элемент может быть выполнен в виде набора абразивных или алмазированных дисков.
Наклонное относительно плоскости режущего устройства и оси вращения фрез положение фрез позволяет в несколько раз уменьшить их толщину по отношению к ширине обрабатываемого в стенке обсадной трубы паза (так как ширина паза получается не за счет толщины, а за счет торцевого биения дисковой фрезы при ее вращении). Уменьшение толщины дисковой фрезы позволяет снизить силу резания и уменьшить вибрации. Возникающие боковые силы компенсируются симметричным относительно паза расположением дисковых фрез, образующих в сечении равнобедренный треугольник с основанием, равным ширине фрезеруемого паза. Суммарная толщина фрез меньше ширины паза и поэтому заклинивание фрез в пазу полностью исключается. Уменьшение силы резания позволяет без увеличения мощности привода увеличить ширину паза в стенке обсадной трубы и улучшает условия работы цепной пилы.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 изображено устройство, опущенное на каротажном кабеле в зону продуктивного пласта (схематическое изображение); на фиг.2 - режущий элемент (разрез А-А фиг.1); на фиг.3 схематично изображена последовательность работы устройства.
Устройство содержит спускаемый в зону продуктивного пласта 1 (фиг.1) на каротажном кабеле 2 корпус 3, в котором размещены взаимосвязанные механическими и электрическими системами узел 4 фиксации корпуса 3 в обсадной трубе 5, буровой агрегат 6, включающий узел 7 для фрезерования паза в стенке обсадной трубы 5 и режущее устройство 8 для прорезания паза в продуктивном пласте 1. Режущее устройство 8 выполнено в виде цепной пилы, охватывающей рычаг 9. С одного конца рычага 9 установлены на оси, закрепленной в буровом агрегате 6, приводные звездочки 10, связанные с цепной пилой. Вдоль рычага выполнен направляющий паз, в котором размещены каретка 11 и ось, закрепленная в ползуне 12. Ползун 12 смонтирован с возможностью перемещения по установленным вдоль корпуса 3 направляющим 13. В корпусе 3 установлен упор 14, ограничивающий перемещение ползуна 12.
Узел 7 содержит режущий элемент, выполненный в виде набора дисковых фрез 15 (фиг.2), закрепленных на оправке 16 между установочными кольцами 17. Фрезы установлены наклонно к плоскости режущего устройства 8 и оси вращения фрез под углом друг к другу и образуют в сечении равнобедренны треугольник, основание которого равно ширине фрезеруемого паза, а суммарная толщина фрез меньше его ширины.
Торцы установочных колец 17, прилегающие к фрезам 15 выполнены под углом к оправке 16, равным углу наклона фрез 15.
Вместо набора фрез может быть использован набор абразивных или алмазированных дисков.
На оправке 16 закреплена также звездочка 18.
Оправка 16 установлена с возможностью вращения на оси, закрепленной в серьгах 19, которые установлены с возможностью качания на оси 20, закрепленной в буровом агрегате 6. На оси 20 с возможностью вращения установлен блок звездочек 21, соединенный со звездочкой 18 цепью. Буровой агрегат 6 установлен в направляющих 13 с возможностью перемещения вдоль корпуса 3.
Привод осуществляется от электродвигателя 22 через коническую передачу 23, звездочку 24, связанную цепью 25 со звездочкой 10 и блоком звездочек 21, размещенных в буровом агрегате 6 для осуществления вращательных движений цепной пилы в режущем устройстве 8, и набора фрез 15, и через червячную передачу 26 на ходовой вал 27 и гайку 28 (фиг.2) для осуществления поступательного перемещения бурового агрегата 6.
Устройство работает следующим образом.
Корпус 3 опускают в обсадную трубу 5 до продуктивного пласта 1. С наземного пульта управления (на чертеже не показан) включают электродвигатель 22. Его движение передается через коническую передачу 23, звездочку 24 и цепь 25 на звездочку 10 цепной пилы и звездочку 18 набора фрез 15. Одновременно приводится в действие узел 4 фиксации корпуса 3 в обсадной трубе 5. Ходовой винт 27, взаимодействуя с гайкой 28, приводит в движение по направляющим 13 буровой агрегат 6 вместе с размещенными в нем набором фрез 15 и режущим устройством 8 (исходное положение набора фрез 15, режущего устройства 8 и каретки 11 отмечено буквами а, б, в на фиг.3).
При движении бурового агрегата 6 первоначально вступает в работу набор фрез 15. Взаимодействуя с копиром 29, набор фрез 15 врезается в стенку обсадной трубы 5 (положение г).
Так как фрезы установлены наклонно к плоскости режущего устройства 8 и оси вращения фрез, они вращаются с торцевым биением. Расположение фрез под углом друг к другу таким образом, что в сечении образуется равнобедренный треугольник, компенсирует возникающие боковые усилия, а его ширина в основании, равная ширине паза, позволяет получить паз требуемой ширины. К моменту окончания фрезерования паза (положение д) каретка 11 с ползуном 12 доходит до упора 14 и останавливается (положение е, ж), а буровой агрегат 6 продолжает свое движение. Цепная пила с рычагом 9 начинает отклоняться от вертикального положения при помощи каретки 11 с осью, закрепленной в ставшем неподвижным ползуне 12 (положение ж, з). Набор фрез 15, закончив свою работу, выводится из паза (положение и) и в дальнейшем вращается вхолостую, а цепная пила с рычагом 9 постепенно переходит из вертикального положения в горизонтальное (положение к). На этом процесс вскрытия продуктивного пласта 1 заканчивается, механизмы возвращаются в исходное положение, а устройство извлекается из обсадной трубы 5. Процесс работы устройства контролируется через пульт управления и регистрируется на компьютере.
Источники информации:
1. Справочник металлиста под редакцией А.М.Малова, том 3, стр.368-422, М. «Машиностроение», 1977 г.
2. Патент Российской Федерации №2322572, МПК Е21В 43/11, 2006 г.
3. Каталог фирмы ANDEAS STIHLGCO.
4. Патент Российской Федерации №2254450, МПК Е21В 43/11, 2005 г.