Сверлящий перфоратор
Область применения: полезная модель относится к горному делу, в частности к средствам, предназначенным для глубокой перфорации нефтегазовых скважин, оборудованных обсадными трубами.
Решаемая задача заключается в повышении надежности фиксации перфоратора к стенке скважины и упрощении его конструкции.
Сверлящий перфоратор, содержит корпус, электродвигатель с цепью питания, редуктор с центральным валом, гибкий бур с режущим наконечником, расположенные в криволинейной направляющей, механизм возврата гибкого бура, контур прижатия, включающий гидромагистраль, обратный клапан, нормально открытый электромагнитный клапан и механизм прижатия корпуса к стенке скважины, контур подачи, включающий гидромагистраль, нормально открытый электромагнитный клапан и гидроцилиндр подачи, гидронасос, соединенный с контуром подачи и контуром прижатия, при этом механизм прижатия корпуса к стенке скважины выполнен в виде двух гидроцилиндров прижатия с подпружиненными поршнями, размещенными в корпусе под углом в пределах 30-40 град влево и вправо к осевой линии режущего наконечника и установленными с возможностью выхода за пределы корпуса, при этом надпоршневые полости поршней гидравлически сообщены между собой и с гидромагистралью контура прижатия, а механизм возврата гибкого бура помещен в герметичную полость с рабочей жидкостью.
Полезная модель относится к горному делу в частности к средствам, предназначенным для глубокой перфорации нефтегазовых скважин, оборудованных обсадными трубами.
Известен сверлящий перфоратор для глубокой перфорации обсаженных скважин, содержащий корпус, электродвигатель с цепью питания, гидронасос, гидравлический контур подачи, включающий нормально открытый электромагнитный клапан и гидроцилиндр подачи, гидравлический контур прижатия, включающий обратный клапан, нормально открытый электромагнитный клапан и гидроцилиндр прижатия, криволинейную направляющую, бур, механизм возврата гибкого бура. Гидронасос через гидромагистраль и контур прижима соединен с подпоршневым пространством гидроцилиндра прижатия, шток которого оснащен пятой, с размещенной на нем пружиной и через тягу связан с прижимным рычагом, гидронасос также через гидромагистраль и контур подачи, связан с надпоршневым пространством гидроцилиндра подачи, а его шток выполнен в виде вал-шестерни, шестерня которого расположена в гидроцилиндре подачи, а ее верхняя часть размещена на опоре качения в полости поршня, нижний конец вала имеет пяту с опорой качения и соединен с буром, расположенным в криволинейной направляющей, вал также через пяту и подвижную тягу связан с исполнительным штоком, который сочленен с приводным штоком механизма возврата, а вал-шестерня через шестерню, центральный вал связана с электродвигателем. Цепь питания обмотки нормально открытого электромагнитного клапана контура прижатия связана с линией питания электродвигателя, а обмотка нормально открытого электромагнитного клапана контура подачи соединена через жилу кабеля с наземным блоком питания. Приводной и исполнительный штоки механизма возврата размещены в воздухозаполненном корпусе, а исполнительный шток имеет диаметр меньше диаметра приводного штока, при этом величина диаметра определена, исходя из величины гидростатического давления в интервале перфорации (Пат. РФ 
2243363, Е21В 43/11. Приоритет 12.11.2002 г., Бюл. 36, 27.11.2004).
Контур прижима обеспечивает надежное прижатие прибора к стенке скважины, а контур подачи - глубокую перфорацию пласта за счет выдвижения бура с режущей головкой по криволинейной направляющей.
Известное устройство обладает следующими недостатками: работа приводного и исполнительного штоков механизма возврата, размещаемых в воздухозаполненном корпусе, приводит к потерям мощности на уплотнительных элементах за счет влияния перепада давления между атмосферным (в полости корпуса) и гидростатическим давлением. Необходимость смены исполнительного штока при изменении глубины перфорации приводит к дополнительным трудозатратам.
Известен сверлящий перфоратор, содержащий корпус, электродвигатель с цепью питания, редуктор с центральным валом, гибкий бур с режущим наконечником, расположенные в криволинейной направляющей, механизм возврата гибкого бура, контур прижатия, включающий гидромагистраль, обратный клапан, нормально открытый электромагнитный клапан и гидроцилиндр прижатия, контур подачи, включающий гидромагистраль, нормально открытый электромагнитный клапан и гидроцилиндр подачи, гидронасос, соединенный с надпоршневым пространством гидроцилиндра прижатия, имеющего поршень со штоком, оснащенным пружиной, и, связанным с прижимным рычагом, вышеназванный гидронасос, соединенный с надпоршневым пространством гидроцилиндра подачи с поршнем и размещенной в нем опорой качения, в которой установлена зубчатая часть вал-шестерня, нижний конец которого соединен с буром, и связан также через пяту с механизмом возврата гибкого бура, упомянутую валшестерню, связанную с электродвигателем посредством шестерни и центрального вала редуктора, снабжен блоком автоматической подачи гибкого бура и датчиком его перемещения, электрически связанным с блоком автоматической подачи гибкого бура и нормально открытым электромагнитным клапаном контура подачи. В приборе - линия электропитания электромагнитного клапана контура прижатия через выпрямительное устройство соединена с фазой обмотки электродвигателя, соединенной с корпусом прибора, прижимной рычаг выполнен двухзвенным, одно звено которого соединено посредством штока с гидроцилиндром прижатия, а другое - шарнирно закреплено к внутренней стенке прибора, а механизм возврата выполнен в виде толкателя с подпружиненной тарелкой, при этом толкатель снабжен штоком со скользящим контактом, электрически связанным с датчиком перемещения гибкого бура (пат. РФ 2439294. Е21B 43/11. Приоритет 09.03.2010 г., публ. 10.01.2012 г., Бюл. 1).
Недостаток известного перфоратора заключается в том, что механизм фиксации корпуса перфоратора выполненный в виде выдвигающегося рычага к одной точке стенки скважины, и прижимающего корпус к противоположной стенке, не может обеспечить надежную фиксацию из-за недостаточной глубины выдвижения рычага.
Задача заявляемого устройства заключается в повышении надежности фиксации корпуса прибора за счет более глубокого выдвижения нескольких прижимных рычагов, а также, в повышении надежности и упрощении конструкции.
Указанная задача решается тем, что в сверлящем перфораторе, содержащем корпус, электродвигатель с цепью питания, редуктор с центральным валом, гибкий бур с режущим наконечником, расположенные в криволинейной направляющей, механизм возврата гибкого бура, контур прижатия, включающий гидромагистраль, обратный клапан, нормально открытый электромагнитный клапан и механизм прижатия корпуса к стенке скважины, контур подачи, включающий гидромагистраль, нормально открытый электромагнитный клапан и гидроцилиндр подачи, а также гидронасос, соединенный с контуром подачи и контуром прижатия, механизм прижатия выполнен в виде двух гидроцилиндров прижатия с подпружиненными поршнями, размещенными в корпусе под углом в пределах 30-45 град влево и вправо к осевой линии режущего наконечника и установленными с возможностью выдвижения за пределы корпуса, при этом надпоршневые полости поршней гидравлически сообщены между собой и с гидромагистралью контура прижатия, а механизм возврата гибкого бура помещен в герметичную полость с рабочей жидкостью.
На фиг.1 представлена конструкция предлагаемого сверлящего перфоратора.
На фиг.2 дан вид А
На фиг.3 дан вид Б.
Сверлящий перфоратор (прибор), (фиг.1) содержит: цилиндрический корпус 1 с приборной головкой 2, внутри которой помещены электровводы 3. В цилиндрическом корпусе 1 прибора размещены: компенсатор гидростатического давления 4 с подвижным поршнем 5, полым штоком 6 с тарелкой 7 и пружиной 8, электродвигатель 9, редуктор 10. гидравлический насос 11. При этом в корпусе компенсатора 4 выполнено отверстие 12, сообщающее надпоршневую полость компенсатора 4 с полостью скважины, а в штоке 6 - отверстие 13, сообщающее полость компенсатора 4 с внутренней полостью прибора. Сверлящий перфоратор включает линию нагнетания 14, связанную с гидравлическим контуром прижатия N, содержащим обратный клапан 15, нормально открытый электромагнитный клапан 16 и надпоршневые полости гидроцилиндров прижатия 17 и 18 с поршнями 19 и 20, на которых установлены пружины 21 и 22. Надпоршневые полости гидроцилиндров прижатия 17 и 18 сообщаются между собой посредством канала 23, а также посредством канала 24 с гидравлическим контуром N. Механизм прижатия в виде гидроцилиндров прижатия 17 и 18, размещенных под углом в пределах 30°-45 град влево и вправо к осевой линии режущего наконечника 34, установлен в нижней части корпуса 1.
Вторая ветвь линии нагнетания 14 связана с гидравлическим контуром подачи M, включающим в себя нормально открытый электромагнитный клапан 25 и надпоршневую полость гидроцилиндра подачи 26. В полости гидроцилиндра подачи 26 расположен поршень 27, в котором на опоре качения 28 установлена верхняя часть вал - шестерни 29, оснащенная опорой 30, установленной в кронштейне 31. Верхняя (зубчатая) часть вал - шестерни 29 размещена в полости гидроцилиндра подачи 26, а нижний конец 28 вал - шестерни 29 сочленен с гибким буром 33 с режущим наконечником 34, расположенным в криволинейной направляющей 35.
Нижний конец вал - шестерни 29 через опору 30 и кронштейн 31 кинематически связан со штоком 36, на котором установлены пружина 37 и подвижный контакт 38, находящийся в электрической связи с датчиком перемещения 39 гибкого бура 33. Опора 30, кронштейн 31, шток 36 и пружина 37 образуют механизм возврата гибкого бура.
Редуктор 10 через центральный вал 40 кинематически связан с шестерней 41, находящейся в зацеплении с вал - шестерней 29.
Одна из фазных обмоток электродвигателя 9 соединена с корпусом прибора 1, а две другие через герметичный электроввод 3, жилы 42 и 43 кабеля 44 соединены с фазами вторичной обмотки трехфазного разделительно-повышающего трансформатора 55, третья фаза которого включена на «землю» (фиг.1).
Цепь электропитания нормально открытого электромагнитного клапана 16 контура прижатия N прибора к стенке скважины связана через выпрямительное устройство 45 с фазой обмотки электродвигателя 9, соединенной с корпусом 1. Позиция А - линия сброса контура прижатия N.
Цепь электропитания нормально открытого электромагнитного клапана 25 контура подачи М связана по жиле 46 кабеля 44 с блоком автоматической подачи бура 47 и пультом управления 48 и датчиком перемещения 39 гибкого бура 33. Позиция Б - линия сброса контура подачи М.
Цепь электропитания пульта управления 48 соединена с промышленной сетью. Уплотнения 49, 50, 51, 52 обеспечивают разобщение масло-наполненной полости прибора от его части, находящейся в среде скважинной жидкости.
Блок автоматической подачи 47 содержит трансформатор тока 54 и электронный регулятор 53, включающий устройство считывания (замера) величины тока, протекающего по линии питания первичной обмотки трехфазного разделительно - повышающего трансформатора 55 и электронное устройство для отключения подачи тока по жиле 46 при превышении заданной величины тока, протекающего по жиле 43 и включения подачи тока по жиле 46 при снижении тока, протекающего по жиле 43 до заданной величины. При этом первичная обмотка трехфазного разделительно - повышающего трансформатора 55 соединена с пультом управления 48, а в одну из фаз линии питания первичной обмотки трансформатора 55 включен трансформатор тока 53 блока автоматической подачи 47.
Прибор работает следующим образом.
С пульта управления 48 по жилам 42, 43 и броне кабеля 44 на обмотку электродвигателя 9 подается электрический ток. Электродвигатель 9 через редуктор 10, центральный вал 40, шестерню 31 вращает вал-шестерню 29 и гибкий бур 33 с режущим наконечником 34.
При включении электродвигателя 9 ток с его обмотки через выпрямительное устройство 45 подается на электромагнитный клапан 16 контура прижатия N. Электромагнитный клапан 16 закрывает линию сброса А.
Одновременно с включением электродвигателя 9 с пульта управления 48 через блок автоматической подачи 47 по жиле 46 кабеля 44 запитывается электромагнитный клапан 25 контура подачи М. Электромагнитный клапан 25 закрывает линию сброса Б. Электродвигатель 9 через редуктор 10 приводит в действие гидронасос 11, который через линию нагнетания 14, обратный клапан 15, подает рабочую жидкость в контур прижатия N. Поршни 19 и 20, перемещаясь по гидроцилиндрам 17 и 18, выдвигаются из корпуса, сжимают пружины 21 и 22 и прижимают прибор к стенке скважины со стороны режущего наконечника 34.
Далее рабочая жидкость, подаваемая гидронасосом 11 через линию нагнетания 14 в контур подачи М, перемещает по гидроцилиндру подачи 26 поршень 27 с вращающейся вал - шестерней 29, кинематически связанной с гибким буром 33 с режущим наконечником 34. Происходит сверление перфорационного канала.
При этом нижний конец вала вал - шестерни 29, воздействуя опорой 30 и кронштейном 31, сжимает пружину 37 на штоке 36. Установленный на кронштейне 31 подвижный контакт 38 меняет сопротивление датчика перемещения 39, соединенного через обмотку электромагнитного клапана 25 и жилу кабеля 46 с пультом управления 48, на панели которого выводится информация о глубине и скорости поступательного перемещения гибкого бура 33. При сбросе давления в контуре подачи М, пружина 37 разжимается и возвращает гибкий бур в исходное положение. Механизм подачи гибкого бура, находящийся в герметичной маслонаполненной полости, отделенной уплотнениями 30, 49, 50, не подвержен воздействию скважинной среды, что повышает надежность конструкции и упрощает ее.
Сверлящий перфоратор, содержащий корпус, электродвигатель с цепью питания, редуктор с центральным валом, гибкий бур с режущим наконечником, расположенные в криволинейной направляющей, механизм возврата гибкого бура, контур прижатия, включающий гидромагистраль, обратный клапан, нормально открытый электромагнитный клапан и механизм прижатия корпуса к стенке скважины, контур подачи, включающий гидромагистраль, нормально открытый электромагнитный клапан и гидроцилиндр подачи, гидронасос, соединенный с контуром подачи и контуром прижатия, отличающийся тем, что механизм прижатия корпуса к стенке скважины выполнен в виде двух гидроцилиндров прижатия с подпружиненными поршнями, размещенными в корпусе под углом в пределах 30-45º влево и вправо к осевой линии режущего наконечника и установленными с возможностью выхода за пределы корпуса, при этом надпоршневые полости поршней гидравлически сообщены между собой и с гидромагистралью контура прижатия, а механизм возврата гибкого бура помещен в герметичную полость с рабочей жидкостью.
