Прокалывающий перфоратор с управлением от электропривода

Применение: 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. В результате повышается управляемость процессом, увеличивается точность прокалывания колонны труб по глубине скважины, упрощается и ускоряется процесс прокалывания.

Полезная модель относится к нефтегазовой отрасли и может быть использована при ремонте нефтяных, газовых и других скважин для восстановления циркуляции.

На практике распространены прокалывающие перфораторы, работающие на гидромеханическом принципе, в которых срабатывание системы прокалывания происходит от гидростатического давления столба жидкости, под действием которого срезается чека (шпилька, шпонка и пр.), установленная в перфораторе. Требуемое для прокалывания колонны труб гидростатическое давление должно достичь определенного порогового значения, которое является началом срабатывания прокалывающего перфоратора и которое рассчитывают перед началом работ.

Известен перфоратор для насосно-компрессорных труб (см. патент RU 2126496, МПК F04F 5/54, Е21В 43/112, опубл. 20.02.1999), представляющий собой двухступенчатый трансформатор и содержащий собранный из трех частей корпус, в верхней и средней части которого выполнены заполненные воздухом полости и жидкостью камера и размещены поршни с плунжерами, а в нижней части - заполненная жидкостью камера и воздушная камера и размещены опорные поршни и поршень-пробойник, камеры сообщены между собой каналами. В поршень верхней воздушной камеры вставлена срезная шпилька.

Известно устройство для механической перфорации (см. патент RU 2373382, МПК Е21В 43/11, опубл. 20.11.2009), содержащее гидроусилитель в верхней части корпуса, выполненный в виде поршня со штоком и камерой под ним, полость с инструментальным поршнем, на котором размещен прокалывающий инструмент, и маслосборник в нижней части корпуса, сообщающийся с камерой гидроусилителя и надпоршневым пространством инструментального поршня. В поршень гидроусилителя вставлены шпонки, предназначенные для срезания от действия гидростатического давления столба жидкости.

Общим недостатком для известных прокалывающих перфораторов является необходимость создания в скважине давления, требуемого для срезания чеки (шпилек, шпонок). Вследствие этого имеют место:

- большая зависимость результата прокалывания от материала чеки, ее термообработки, диаметра и т.д.;

- необходимость предварительного расчета диаметра чеки под заданное гидростатическое давление для каждой операции прокалывания;

- потребность в насосном агрегате и бойлере с емкостью воды для создания избыточного давления на устье скважины с целью гарантированного срабатывания прокалывателя на заданной глубине. Применение насосного агрегата и бойлера значительно усложняет и удорожает процесс прокалывания.

Техническим результатом от использования предложенной полезной модели является повышение управляемости процесса, увеличение точности прокалывания колонны труб по глубине скважины, упрощение и ускорение процесса прокалывания.

Достигается указанный технический результат тем, что в устройстве для механической перфорации, содержащем корпус, имеющий полость с размещенным в ней инструментальным поршнем с прокалывающим инструментом, гидроусилитель, установленный над корпусом и имеющий поршень со штоком, размещенным в заполненной жидкостью камере, и сбросовую камеру, гидравлически сообщающуюся с полостью инструментального поршня и камерой гидроусилителя, согласно предложенному, над гидроусилителем установлен уравновешенный по давлению золотниковый клапан, в стенках которого выполнены сквозные отверстия, а в осевом канале размещен поршень, при этом поршень золотникового клапана соединен через электропривод и геофизический кабель с источником электрического питания, размещенным на устье скважины.

Установка золотникового клапана в верхней части перфоратора, над гидроусилителем, позволяет передавать гидростатическое давление скважинной жидкости на поршень гидроусилителя посредством открытия сквозных отверстий, то есть без применения чеки. Тем самым устраняются названные выше недостатки.

Соединение поршня золотникового клапана с источником электрического питания, размещенным на устье скважины, обеспечивает высокую степень управляемости процессом прокалывания, позволяет выполнять точное прокалывание в заданных точках колонны труб, а также исключает сложные и длительные работы с использованием насосного агрегата и бойлера.

Предложенная конструкция представлена на чертеже.

Прокалывающий перфоратор, срабатывающий от электропривода, содержит корпус 1, в котором в полости размещен инструментальный поршень 2, имеющий на конце прокалывающий инструмент 3.

Выше корпуса 1 установлен гидроусилитель, в состав которого входят поршень 4, шток 5 и камера 6 с рабочей жидкостью, например, гидравлическим маслом.

Полость инструментального поршня 2 и камера 6 гидроусилителя сообщаются между собой через отверстия в корпусе 1 (позициями не показаны).

В нижней части корпуса 1 имеется сбросовая камера 7.

Сбросовая камера 7 сообщается с полостью инструментального поршня 2 через дроссельное отверстие (не показано).

Над гидроусилителем установлен цилиндрический золотниковый клапан 8. В стенках клапана 8 выполнены сквозные отверстия 9, а в осевом канале размещен поршень 10. Поршень 10 имеет соединение с электроприводом 11, который посредством геофизического кабеля 12 соединен с источником электрического питания (не показан), размещенным на устье скважины.

Предложенная конструкция перфоратора позволяет прокалывать колонну труб на глубине от 1000 м. Минимальный предел в 1000 м обусловлен тем, что начиная с этой глубины, скважинное давление достигает значения в 100 атм, достаточного для создания усилия, требуемого для прокалывания трубы.

Работает предложенный перфоратор следующим образом.

Перфоратор опускают в скважину в колонну труб на кабеле 12 в заданный интервал перфорации.

При достижении перфоратором заданной глубины с устья скважины по кабелю 12 включают электропривод 11. Поршень 10 золотникового клапана 8 перемещается вверх и открывает сквозные отверстия 9. В результате этого осевой канал под поршнем сообщается с межтрубным пространством и заполняется скважинной жидкостью. Давление скважинной жидкости приводит в действие гидроусилитель: поршень 4 и шток 5 перемещаются вниз, вытесняют рабочую жидкость в камере 6, создавая повышенное давление. Под воздействием рабочей жидкости, передаваемой в полость корпуса 1, перемещается инструментальный поршень 2 и размещенный на нем прокалывающий инструмент 3 прокалывает стенку трубы.

По завершении прокола на инструментальный поршень 2 с прокалывающим инструментом воздействует гидростатическое давление столба скважинной жидкости, которое перемещает их в исходное положение внутрь корпуса 1 перфоратора. Рабочая жидкость при этом из полости корпуса 1 сбрасывается через дроссельное отверстие в сбросовую камеру 7.

После выполнения процесса прокалывания прокалывающий перфоратор извлекают из скважины на поверхность.

Прокалывающий перфоратор, содержащий корпус, в полости которого размещен инструментальный поршень с прокалывающим инструментом, гидроусилитель, установленный над корпусом и имеющий поршень со штоком, размещенным в заполненной жидкостью камере, сбросовую камеру, сообщающуюся через дроссельное отверстие с полостью инструментального поршня и камерой гидроусилителя, отличающийся тем, что над гидроусилителем установлен золотниковый клапан, поршень которого соединен через электропривод и геофизический кабель с источником электрического питания, размещенным на устье скважины.