Устройство для прокалывания трубы

Полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использована в скважинах для сообщения внутреннего объема насосно-компрессорных труб (НКТ) с межтрубным пространством для их гидродинамической связи с целью прогрева межтрубного пространства или для удаления жидкости из НКТ при их подъеме. Устройство для прокалывания трубы содержит корпус, силовой привод, механизм передачи силы от силового привода, прокалывающий инструмент, опору со стороны, противоположной прокалывающему инструменту, при этом корпус выполнен в виде тяги с двумя щеками с отверстиями под ось, на которой смонтированы прокалывающий инструмент и опора, в качестве силового привода установлена лебедка подъемника, в качестве механизма передачи силы от лебедки смонтирован кабель, навитый на барабан лебедки, прокалывающий инструмент выполнен с ножом и с отверстием под ось на противоположном от ножа конце, опора выполнена с шаровой поверхностью с радиусом трубы, планируемой для прокалывания, с отверстием на конце опоры, противоположном шаровой поверхности, при этом суммарная длина опоры и инструмента, считая от центра их отверстий до противоположных концов, выбрана равной сумме диаметра прокалываемой трубы и расчетной длины хода инструмента при прокалывании. Применение устройства повышает надежность работы, увеличивает мощность, упрощает конструкцию, минимизирует затраты.

Полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использована в скважинах для сообщения внутреннего объема насосно-компрессорных труб (НКТ) с межтрубным пространством для их гидродинамической связи с целью прогрева межтрубного пространства или для удаления жидкости из НКТ при их подъеме.

Известны различные устройства для прокалывания труб, содержащие корпус, силовой привод, механизм передачи силы от привода, прокалывающие инструмент (патенты РФ №2188306 МПК⁷ Е 21 В 43/112; 2190759 МПК⁷ Е 21 В 43/114; 0021414 МПК⁷ Е 21 В 43/11; 0024237 МПК ⁷ Е 21 В 43/114; 0031257 МПК⁷ Е 21 В 43/112; патент US №2381929 МПК⁷ Е 21 В 43/112, 1945; «Гидромониторная перфорационная система» // «Нефть, газ и нефтехимия за рубежом». Переведенное издание журналов США, 1991, №6, с.51-52).

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является устройство для прокалывания трубы, содержащее корпус, силовой привод, механизм передачи силы от силового привода, прокалывающий инструмент, опору со стороны, противоположной прокалывающему инструменту (патент РФ №2172394, МПК⁷ Е 21 В 43/112, 2000).

Недостатками прототипа являются его сложность, ненадежность в работе, необходимость наличия силового привода на самом устройстве и подвода к нему энергии в глубину скважины, где устройство работает.

Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков и создание более простого и более надежного устройства для прокалывания труб.

Техническим результатом, достигаемым при использовании предложенного устройства, является выполнение устройства без расположения на нем силового привода и механизма для передачи силы от силового привода, обеспечение рабочего движения инструмента для прокалывания трубы с помощью поворота опоры и инструмента, замена трения скольжения в элементах устройства трением качения, устранение элементов типа «поршень-цилиндр. В результате повышается надежность работы устройства, его мощность, упрощается конструкция, минимизируются затраты.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для прокалывания трубы, содержащем корпус, силовой привод, механизм передачи силы от силового привода, прокалывающий инструмент, опору со стороны, противоположной прокалывающему инструменту, согласно предложенному, корпус выполнен в виде тяги с двумя щеками с отверстиями под ось, на которой смонтированы прокалывающий инструмент и

опора, в качестве силового привода установлена лебедка подъемника, в качестве механизма передачи силы от лебедки смонтирован кабель, навитый на барабан лебедки, прокалывающий инструмент выполнен с ножом и с отверстием под ось на противоположном от ножа конце, опора выполнена с шаровой поверхностью с радиусом трубы, планируемой для прокалывания, с отверстием на конце опоры, противоположном шаровой поверхности, при этом суммарная длина опоры и инструмента, считая от центра их отверстий до противоположных концов, выбрана равной сумме диаметра прокалываемой трубы плюс расчетную длину хода инструмента при прокалывании.

Выполнение корпуса в виде тяги с двумя щеками с отверстиями под ось, на которой смонтированы прокалывающий инструмент и опора, позволяет установить силовой привод на поверхности и передать от него силу через кабель, на конце которого закреплено устройство. Кроме того, при таком соединении корпуса с инструментом и опорой не требуются элементы типа «поршень-цилиндр», а трение скольжения, имеющее место при передаче силы через элементы «поршень-шток», заменено трением качения опоры и инструмента.

Использование в качестве силового привода лебедки подъемника позволяет не выполнять силовой привод непосредственно на устройстве для прокалывания трубы. Кроме того, предложенное создает условия для надежной работы привода и позволяет увеличить его мощность до оптимальной величины, чего достигнуть в малых габаритах внутри скважины не представляется возможным.

Использование кабеля в качестве механизма передачи силы от лебедки позволяет не выполнять этот механизм на устройстве для прокалывания трубы. Это упрощает конструкцию устройства и позволяет передать силу любой величины от расположенного на поверхности силового привода. При этом кабель в качестве механизма передачи силы используется попутно, так как основное назначение кабеля - закрепление на его конце устройства для прокалывания трубы и доставки этого устройства в заданную точку скважины для выполнения операции прокалывания. Таким образом, механизм передачи силы выполнен максимально просто, максимально экономично и его как бы не существует, так как функция механизма выполняется существующим элементом - кабелем, предназначенным совсем для другой функции.

Выполнение прокалывающего инструмента с ножом и с отверстием под ось на противоположном от ножа конце позволяет инструменту поворачиваться вокруг оси при перемещении устройства кабелем с одновременным прокалыванием трубы поворачивающимся

инструментом вокруг его вершины, имитируя качение инструмента вокруг этой вершины.

Выполнение опоры с шаровой поверхностью с радиусом трубы, планируемой для прокалывания, с отверстием на конце опоры, противоположном шаровой поверхности, позволяет опоре обкатываться вокруг шаровой поверхности при перемещении кабелем тяги и оси, на которой смонтирована опора и инструмент. При этом опора, шаровая поверхность которой обкатывается по трубе без внедрения в трубу, перемещает ось в сторону от опоры, одновременно перемещая инструмент, находящийся на этой же оси, в сторону прокалывания. Таким образом, перемещение оси тягой с обкаткой опоры и инструмента по поверхности трубы приводит опору и инструмент от начального углового их расположения до совпадения осей на одной линии, в результате чего и ось, и вершина инструмента перемещаются в сторону этой вершины, обеспечивая прокол трубы за счет превышения суммы катетов над гипотенузой при размещении катетов по одной линии - по линии гипотенузы. Следовательно, перемещение инструмента при прокалывании выполняется при отсутствии элементов типа «поршень-шток» и при отсутствии трения скольжения этих элементов.

Выполнение суммарной длины опоры и инструмента, считая от центра их отверстий до противоположных концов, равной сумме диаметра прокалываемой трубы плюс расчетную длину хода инструмента при прокалывании обеспечивает выполнение размеров проколотого отверстия в соответствии с планом.

Предложенное устройство показано на чертеже, где на фиг.1 изображен вид сбоку на устройство, а на фиг.2 - вид сверху в разрезе А-А (на фиг.1).

Устройство содержит корпус 1 в виде тяги с двумя щеками 2 с отверстиями 3 под ось 4, на которой смонтированы прокалывающий инструмент 5 и опора 6. В качестве силового привода установлена лебедка 7 подъемника. В качестве механизма передачи силы от лебедки 7 смонтирован кабель 8, навитый на барабан лебедки 7. Прокалывающий инструмент 5 выполнен с ножом 9 и с отверстием 10 на противоположном от ножа конце. Опора 6 выполнена с шаровой поверхностью 11 с радиусом R трубы, планируемой для прокалывания, с отверстием 12 на конце опоры 6, противоположном шаровой поверхности 11.

Устройство работает следующим образом. Закрепляют корпус 1 к кабельной головке, установленной на конце кабеля 8. Лебедкой 7 опускают кабель 8 и корпус 1 с инструментом 5 на заданную глубину перфорации. После достижения заданной глубины лебедку 7 выключают, а затем меняют направление ее вращения и начинают подъем корпуса 1 кабелем 8. Ось 4 начинает подниматься вверх совместно с корпусом 1, а шаровая поверхность

11 опоры 6 и нож 10 инструмента 5 вгрызаются в стенки трубы и начинают поворачиваться вокруг точек их контакта со стенкой трубы. Угол наклона опоры 6 и инструмента 5 к стенке трубы увеличивается, инструмент 5 начинает врезаться в стенку трубы за счет увеличения суммарной длины опоры 6 и инструмента 5 при приближении к расположению на одной линии. Так как опора не врезается вглубь стенки трубы, то идет только перемещение вершины ножа 10 инструмента 5 вглубь стенки трубы с формированием отверстия требуемой формы. При дальнейшем перемещении корпуса 1 угол расположения инструмента 5 и опоры 6 к стенке трубы снова уменьшается и ось 4 вытягивает нож 10 из сформированного отверстия.

После прокола отверстия корпус 1 с инструментом 5 и опорой 6 извлекают из скважины.

При необходимости прокола следующего отверстия корпус 1, инструмент 5 и опору 6 снова опускают в скважину и выполняют приведенные действия.

Так как в производственных условиях, как правило, требуется прокол всего одного отверстия, то предложенное устройство обеспечивает достижение поставленной цели с минимальными затратами.

Устройство для прокалывания трубы, содержащее корпус, силовой привод, механизм передачи силы от силового привода, прокалывающий инструмент, опору со стороны, противоположной прокалывающему инструменту, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде тяги с двумя щеками с отверстиями под ось, на которой смонтированы прокалывающий инструмент и опора, в качестве силового привода установлена лебедка подъемника, в качестве механизма передачи силы от лебедки смонтирован кабель, навитый на барабан лебедки, прокалывающий инструмент выполнен с ножом и с отверстием под ось на противоположном от ножа конце, опора выполнена с шаровой поверхностью с радиусом трубы, планируемой для прокалывания, с отверстием на конце опоры, противоположном шаровой поверхности, при этом суммарная длина опоры и инструмента, считая от центра их отверстий до противоположных концов, выбрана равной сумме диаметра прокалываемой трубы и расчетной длины хода инструмента при прокалывании.