ОДНОСТОРОННИЙ ПРОКАЛЫВАЮЩИЙ ПЕРФОРАТОР

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к области вторичного вскрытия пласта созданием перфорационных каналов в скважине.
Известен прокалывающий перфоратор с управлением от электропривода по патенту РФ на полезную модель №133190. Применяется в нефтегазовой отрасли при ремонте нефтяных, газовых и других скважин для восстановления циркуляции. Гидростатическое давление, требуемое для прокалывания трубы, создается установкой над корпусом перфоратора гидроусилителя и золотникового клапана. Срабатывание золотникового клапана осуществляется с устья скважины через геофизический кабель и электропривод, размещенный в верхней части перфоратора. Прокалывание трубы осуществляется прокалывающим инструментом, размещенным на инструментальном поршне, установленном в полости корпуса перфоратора. В сбросовую камеру, после завершения прокалывания через дроссельное отверстие, сбрасывается рабочая жидкость. Недостатком перфоратора является сложность конструкции.
Известен прокалывающий перфоратор по патенту РФ на изобретение №2355877. Прокалывающий перфоратор содержит корпус, подпружиненную пару поршень-плунжер, образующую в корпусе надпоршневое и подплунжерное пространство. Перфоратор также содержит рабочий поршень в подплунжерном пространстве с размещенным в нем прокалывающим инструментом, энергопривод, подающий рабочую жидкость, выполненный в виде герметично установленной на корпусе трубы с приборной головкой и с расположенным внутри нее трубчатым электронагревателем, переводник, установленный между корпусом и энергоприводом, гидравлически соединяющий надпоршневое пространство и полость трубы энергопривода, питающий кабель. Энергопривод установлен внутри теплоизоляционного кожуха с образованием между ними герметичной полости. В верхней части трубчатого электронагревателя, установленного с возможностью осевого перемещения, расположен проводник, контактирующий с муфтой. Муфта электрически связана с питающим кабелем. В нижней части трубчатого электронагревателя устроен корпус с упорным буртом, внутри которого расположена тяга с ограничителем свободного хода, жестко связанная с парой поршень-плунжер. Недостатком прокалывающего перфоратора является необходимость его электрического соединения с источником питания.
Известен прокалывающий перфоратор по патенту РФ на полезную модель №31257. Прокалывающий перфоратор содержит корпус, головку для подсоединения к геофизическому кабелю, носовую часть, трубу, соединяющую корпус с носовой частью, поршень в трубе, шток, второй поршень в корпусе с закрепленным на нем колющим инструментом, рабочую жидкость, нагреватель, возвратную пружину, отличающийся тем, что головка для подсоединения к геофизическому кабелю расположена на корпусе, второй поршень с закрепленным на нем колющим инструментом расположен в районе головки, нагреватель жидкости расположен в носовой части, между корпусом и носовой частью установлены две трубы с зазором между ними, электрические провода к нагревателю смонтированы от геофизического кабеля через отверстия в головке, корпусе, носовой части и в зазоре между трубами. Недостатком прокалывающего перфоратора является наличие геофизического кабеля для подвода электропитания к нагревателю.
Известен прокалывающий перфоратор по патенту РФ на изобретение №2129655. Устройство содержит корпус, подпружиненную пару поршень-шток, образующую в корпусе надпоршневую, подпоршневую и подштоковую камеры, рабочий поршень в подштоковой камере с размещенным на нем прокалывающим инструментом и энергопривод. Знергопривод подает рабочую жидкость и выполнен в виде герметично установленной на корпусе трубы с приборной головкой и с расположенным внутри нее источником нагрева. Между корпусом и энергоприводом установлен переходник. Он снабжен перепускным клапаном, срабатывающим от пропущенных через герметичную трубку проводов и соединяющим надпоршневую, подпоршневую камеры и полость трубы энергопривода каналами и перископической трубкой. Приборная головка и переходник снабжены предохранительными клапанами. Они срабатывают при давлениях в надпоршневой и подпоршневой камерах, превышающих расчетные значения. Недостатком прокалывающего перфоратора является наличие источника нагрева и электрического кабеля.
Известен прокалывающий перфоратор по патенту РФ на изобретение №2539085. Прокалывающий перфоратор содержит размещенные в корпусе с возможностью продольного перемещения поршень со штоком, уплотняющую втулку, возвратную пружину, которая размещена на штоке, пробойник, установленный в корпусе с возможностью перемещения в радиальном направлении. На штоке выполнен по крайней мере один продольный паз, длина которого больше рабочей толщины уплотняющей втулки, а пробойник установлен в уплотняющей манжете. Обеспечивается срабатывание перфоратора при заданной заранее величине давления рабочей жидкости, гарантированная пробивка отверстия в колонне труб без попадания рабочей жидкости в перфорируемую колонну и возврат пробойника в исходное положение. Недостатком перфоратора является сложность его конструкции.
Известен гидромеханический прокалывающий перфоратор и способ его работы по патенту РФ на изобретение №2506414. Гидромеханический прокалывающий перфоратор содержит корпус, размещенные в корпусе, по меньшей мере, один рабочий гидроцилиндр, по меньшей мере, один клиновой толкатель, по меньшей мере, один рабочий инструмент, снабженный, по меньшей мере, одним сквозным гидроканалом и, по меньшей мере, одним гидромонитором, установленный с возможностью взаимодействия с клиновым толкателем и радиального перемещения. Согласно изобретению рабочий инструмент выполнен в виде пробойника, размещенного на поршне или плунжере, установленном в камере, а камера выполнена с возможностью гидравлического сообщения с рабочим гидроцилиндром. Способ работы перфоратора включает подачу в перфоратор рабочей жидкости по колонне насосно-компрессорных труб, создание рабочего давления для приведения в действие механизма выдвижения рабочего инструмента, выдвижение рабочего инструмента и осуществление перфорации, при этом выдвижение рабочего инструмента производят воздействием давления рабочей жидкости через систему поршень-шток на клиновой толкатель, а клиновым толкателем на инструментальный поршень или плунжер с пробойником, а также воздействием на инструментальный поршень/плунжер рабочей жидкости, подаваемой под давлением через гидроцилиндр перфоратора в рабочую камеру инструментального поршня/плунжера. Недостатком перфоратора является низкая надежность его конструкции, связанная с механическим соединением клинового толкателя и поршня, что во время работы может привести к их заклиниванию.
Известен прокалывающий перфоратор по патенту РФ на полезную модель №88064. Полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к конструкциям механических перфораторов, предназначенных для вторичного вскрытия нефтяных и газовых скважин. Прокалывающий перфоратор содержит корпус с размещенным внутри цилиндром-фиксатором и поршнем, корпус выполнен с каналами для подвода рабочей жидкости, цилиндр-фиксатор снабжен возвратными пружинами, направляющими для поршня, выполнен с возможностью перемещения относительно корпуса, а на внешней поверхности цилиндра-фиксатора выполнены элементы зацепления, например в виде зубцов, поршень снабжен возвратными пружинами и породоразрушающими инструментами, выполнен с отверстиями для прохода рабочей жидкости в зону перфорации и с возможностью перемещения относительно цилиндра-фиксатора по направляющим. Недостатком прокалывающего перфоратора является сложность конструкции и низкая надежность механизма возврата поршня с породоразрушающими инструментами в транспортное положение.
Известен прокалывающий перфоратор для нефтяных и газовых скважин по патенту РФ на изобретение №2070959 (прототип). Устройство содержит корпус с каналами для подвода рабочей жидкости. В корпусе помещен поршень. На поршне помещен породоразрушающий инструмент. Для подачи рабочей жидкости служит насос. Корпус и поршень выполнены в виде эквидистантных цилиндров, образованных направляющими в виде эллипсов или прямоугольников или синусоид или сочетанием этих направляющих. Поршень выполнен с возвратными пружинами. Корпус в подпоршневом пространстве выполнен со сквозными отверстиями. Они имеют меньшее сечение, чем сечение канала для подвода рабочей жидкости. Недостатком перфоратора является низкая надежность его конструкции, связанная с отсутствием ограничителя рабочего хода, возможностью заклинивания поршня на направляющих, на которых установлены пружины, необходимость уплотнения направляющих относительно поршня.
Задачами создания полезной модели является повышение надежности одностороннего прокалывающего перфоратора.
Решение указанных задач достигнуто за счет того, что односторонний прокалывающий перфоратор включает корпус с каналом для подвода промывочной жидкости и с резьбой для крепления перфоратора к колонне труб, в корпусе с возможностью перемещения перпендикулярно центральной оси установлен овальный поршень с возвратными пружинами и режущим инструментом, на наружной поверхности которого выполнены гидромониторные каналы для выхода промывочной жидкости при формировании каверн, в качестве возвратных использованы две плоские пружины, установленные с двух сторон поршня в пазах симметрично относительно центра напротив друг друга и закрепленные винтами, причем пазы в продольном разрезе корпуса повторяют профиль пружины в транспортном положении перфоратора, а на боковой поверхности поршня, с двух сторон выполнены дополнительные пазы, которые взаимодействуют с входящими в них ограничительными штифтами. Ширина паза больше ширины установленной в нем пружины. Края пружины с двух сторон скруглены. Для крепления каждой пружины используется не менее двух винтов. Пружины имеют одинаковые нагрузочные характеристики. Плоские пружины выполнены из пружинной стали.
Предложенное техническое решение обладает новизной и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями полезной модели. Новизна технического решения подтверждается проведенными патентными исследованиями. Промышленная применимость обусловлена тем, что при изготовлении одностороннего прокалывающего перфоратора применяются недефицитные материалы и известные технологии.
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1…5, где:
на фиг. 1 приведен односторонний прокалывающий перфоратор, вид со стороны режущего инструмента,
на фиг. 2 приведен односторонний прокалывающий перфоратор в транспортном положении,
на фиг. 3 приведен односторонний прокалывающий перфоратор в рабочем положении,
на фиг. 4 приведен поперечный разрез А-А,
на фиг. 5 приведен поперечный разрез Б-Б.
Односторонний прокалывающий перфоратор состоит из корпуса 1 с каналом 2 для подвода промывочной жидкости и с резьбой 3 для крепления перфоратора к колонне труб, в корпусе 1 с возможностью перемещения перпендикулярно центральной оси, установлен овальный поршень 4 с возвратными пружинами 5 и режущим инструментом 6, на наружной поверхности которого выполнены гидромониторные каналы 7 для выхода промывочной жидкости при формировании каверн, в качестве возвратных использованы две плоские пружины 8, установленные с двух сторон поршня 4 в пазах 9 симметрично относительно центра, напротив друг друга и закрепленные винтами 10, причем пазы 9 в продольном разрезе корпуса 1 повторяют профиль пружины 8 в транспортном положении перфоратора, а на боковой поверхности поршня 4, с двух сторон выполнены дополнительные пазы 11, которые взаимодействуют с входящими в них ограничительными штифтами 12. Ширина паза 9 больше ширины установленной в нем пружины 8. Края пружины 8 с двух сторон скруглены. Для крепления каждой пружины 8 используется не менее двух винтов 10. Пружины 8 имеют одинаковые нагрузочные характеристики. Плоские пружины 8 выполнены из пружинной стали.
Односторонний прокалывающий перфоратор работает следующим образом. Корпус перфоратора 1 закрепляют, используя резьбу 3 на колонне труб и спускают в скважину, в интервал перфорации. Включают насосы. Промывочная жидкость под давлением поступает к перфоратору. Через канал 2 промывочная жидкость поступает под поршень 4. Под действием давления поршень 4 с режущим инструментом 6 выдвигается перпендикулярно центральной оси перфоратора до упора дополнительных пазов 11 в ограничительные штифты 12. При этом поршень 4 сжимает возвратные пружины 8, и режущий инструмент 6 прокалывает трубу. Промывочная жидкость через отверстия 7 в режущем инструменте 6 под высоким давлением поступает наружу, размывая породу. Образуются каналы, обеспечивающие приток нефти. После завершения перфорации, подачу промывочной жидкости прекращают. Давление под поршнем 4 снижается, плоские пружины 8 возвращают поршень 4 с режущим инструментом 6 в транспортное положение.
Применение полезной модели позволило:
1. Повысить надежность одностороннего прокалывающего перфоратора.
2. Увеличить ресурс работы перфоратора.
3. Снизить затраты на техническое обслуживание.
4. Обеспечить эффективную перфорацию трубы и горной породы.
5. Повысить надежность возврата режущего инструмента перфоратора в транспортное положение.
6. Повысить дебит нефти.