Гидромеханический скважинный щелевой перфоратор
Полезная модель относится к области бурения и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, а именно, к устройствам для создания перфорационных щелей, в обсадных колоннах. Предложен гидромеханический скважинный щелевой перфоратор, включающий: составной корпус; переводник с циркуляционным клапаном; режущий узел с накатным роликом и скользящей опорой в виде лыжи, расположенной с противоположной стороны от накатного ролика; полый шток, расположенный в двух герметично разделенных относительно друг друга гидроцилиндрах и жестко связанный с подпружиненным поршнем и поршнем-толкателем с гидромониторной насадкой. Механизм возврата накатного ролика в транспортное положение состоит из нижнего цилиндра с подпружиненным поршнем и стерженя, который вверху шарнирно соединен с рычагом, перемещающим накатной ролик, а внизу установлен с возможностью поворота в гнезде подпружиненного поршня, причем усилие, передаваемое стержнем на поршень, всегда приложено к центру поршня при любом положении стержня, а это, в свою очередь, предотвращает заклинивание поршня в цилиндре. Для ограничения осевого перемещения подпружиненного поршня в верхнем гидроцилиндре на штоке установлена распорная втулка.
Полезная модель относится к области бурения и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, а именно, к устройствам для создания перфорационных щелей в обсадных колоннах.
Известно устройство для щелевой перфорации обсадной колонны (RU 2180038, 22.05.2002), содержащее корпус, выдвижной режущий инструмент в виде накатного ролика, механизм подачи режущего инструмента, выполненного в виде двух гидроцилиндров, в верхнем гидроцилиндре размещен подпружиненный поршень, а в нижнем - поршень-толкателль с гидромониторной насадкой, удерживаемый в гидроцилиндре пружиной растяжения.
Недостатком этого устройства является сложность конструкции, в частности наличие пружины растяжения, что снижает надежность при монтаже и эксплуатации.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является перфоратор гидромеханический щелевой (RU 78519, Е21, 05.08.2008), состоящий из корпуса, расположенного в нем силового механизма с поршнем-толкателем, выдвижного режущего инструмента в виде накатного диска и механизма возврата маятника с накатным диском в транспортное положение.
Недостатком этого устройства является возможность заклинивания эксцентричного маятника с подпружиненным поршнем в крайнем рабочем положении накатного диска, что может привести к разрушению перфоратора.
Технический результат заключается в упрощении конструкции устройства и повышении надежности его работы.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом гидромеханическом скважинном щелевом перфораторе, включающем: составной корпус; переводник с циркуляционным клапаном; режущий узел с накатным роликом и скользящей опорой в виде лыжи, расположенной с противоположной стороны от накатного ролика; полый шток, расположенный в двух герметично разделенных относительно друг друга гидроцилиндрах и жестко связанный с подпружиненным поршнем и поршнем-толкателем с гидромониторной насадкой; механизм возврата накатного ролика в транспортное положение состоит из нижнего цилиндра с подпружиненным поршнем и стерженя, который вверху шарнирно соединен с рычагом, перемещающим накатной ролик, а внизу установлен с возможностью поворота в гнезде подпружиненного поршня, причем усилие, передаваемое стержнем на поршень, всегда приложено к центру поршня при любом положении стержня, а это, в свою очередь, предотвращает заклинивание поршня в цилиндре. Кроме того, осевое перемещение поршня-толкателя L ограничивается распорной втулкой, установленной в верхнем гидроцилиндре, и зависит от максимального допустимого сжатия пружины, а это предотвращает поломку или деформацию, т.е. уменьшение первоначальной длины пружины. Максимальное выдвижение накатного ролика по направляющим с углом наклона 45° к оси устройства определяется формулой:
К=L*Sin45°
На фиг.1 представлен предлагаемый гидромеханический щелевой перфоратор в транспортном положении. Перфоратор содержит составной корпус, состоящий из гидроцилиндра 1 и гидроцилиндра 2, соединенных ниппелем 3, корпус 4 со скользящей опорой 5, в виде лыжи, накатной ролик 6, установленный на оси 7 в направляющих 8. Корпус 4 соединен с нижним цилиндром 9, в котором установлен поршень 10, пружин 11 и гайка 12.
В цилиндрах 1 и 2 расположен шток 13, который вверху жестко связан с поршнем 14, подпружиненный пружиной 11. На шток 13 надета распорная втулка 15, ограничивающая перемещение поршня 14. Шток 13 внизу соединен с поршнем-толкателем 16. Поршень-толкатель 16 с гидромониторной насадкой 17, при помощи рычага 18, шарнирно соединен с осью 7 накатного ролика 6. Рычаг 18 шарнирно соединен со стержнем 19, который упирается в гнездо поршня 10. К цилиндру 1 присоединен корпус 20 циркуляционного клапана, в котором установлена втулка 21, зафиксированная срезными штифтами 22. Устройство присоединено к колонне НКТ 23.
Устройство работает следующим образом.
На колонне НКТ устройство спускается к месту перфорации. Затем осуществляют промывку ствола скважины через промывочный канал 24, расположенный в поршне-толкателе 16. Потом в колонну НКТ сбрасывают малый шар (в комплекте два шара), который перекрывает промывочный канал 24, вследствие чего создается циркуляция жидкости через гидромониторную насадку 17. В результате перепада давления возникает усилие на поршень 14 и поршень-толкатель 16, перемещая их вниз вдоль оси устройства. Поршень-толкатель 16, воздействуя через рычаг 18, перемещает накатной ролик 6 с осью 7 по направляющим 8 до упора в обсадную колонну и передает на нее усилие поршней. В это время скользящая опора 5 упирается в противоположную от накатного ролика сторону обсадной колонны. Прорезание щели в обсадной колонне производится накатным роликом 6 за счет многократных возвратно-поступательных движений устройства, а затем вдоль щели гидромониторной струей размывают цементное кольцо и горную породу. После намыва каверны в горной породе давление в НКТ сбрасывают до атмосферного. Под действием сжатых пружин 11 поршни 14 и 10 перемещаются вверх и смещают накатной ролик 6 на оси 7 по направляющим 8 в транспортное положение.
Затем в колонну НКТ сбрасывают большой шар, который садится в седло втулки 21 циркуляционного клапана. Подняв давление в НКТ, производят срез штифтов 22 и втулка 21 перемещается вниз, открывая сообщение полости НКТ с затрубным пространством скважины. После сброса давления осуществляют подъем устройства из скважины.
1. Гидромеханический скважинный щелевой перфоратор, включающий составной корпус, переводник с циркуляционным клапаном, режущий узел с накатным роликом и скользящей опорой в виде лыжи, расположенной с противоположной стороны от накатного ролика, полый шток, расположенный в двух герметично разделенных друг от друга гидроцилиндрах, и жестко связанный с подпружиненным поршнем и поршнем-толкателем с гидромониторной насадкой, отличающийся тем, что механизм возврата накатного ролика в транспортное положение включает нижний цилиндр с подпружиненным поршнем и стержнем, который вверху шарнирно соединен с рычагом, перемещающим накатной ролик, а внизу установлен с возможностью поворота в гнезде подпружиненного поршня.
2. Перфоратор по п.1, отличающийся тем, что осевое перемещение поршня-толкателя ограничивается распорной втулкой, а максимальное выдвижение накатного ролика по направляющим с углом наклона 45° к оси устройства определяется по формуле
K=L·Sin45°.
