Гибкий вал перфоратора
Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для перфорации нефтегазовых скважин, оборудованных обсадными трубами, и вскрытия продуктивных пластов. Гибкий вал перфоратора состоит из верхней части, гибкой части и нижней, в которые помещен гибкий рукав с расположенным внутри него канатом, выходящим за пределы гибкого вала в верхней его части.
Верхняя часть 1 гибкого вала состоит из устройств зажима, натяжения и демпфирования. Устройство зажима состоит из двух накидных гаек, навинченных на концы корпуса, выполненного со сквозным отверстием в виде конусов, направленных навстречу друг другу. В полости накидных гаек в концевых зонах установлены втулки со встречными конусными отверстиями по отношению к конусным отверстиям корпуса. Отверстия корпуса и втулок образуют две полости с двоякоконусными поверхностями, в которых установлены двоякоконусные сухари, охватывающие канат. К устройству зажима примыкает устройство натяжения. Устройство натяжения состоит из натяжителя с полостью в верхней части и отверстиями в верхней стенке, соединяющими ее с внутритрубным пространством. В нижней части натяжитель нижней частью навинчен на хвостовик ступенчатой гильзы устройства демпфирования и снабжен контргайкой. Ступенчатая гильза устройства демпфирования в нижней части снабжена полостью, в которой одним концом установлена пружина, а ее второй конец - в верхнюю полость приводного корпуса, установленного с зазором Н по отношению к ступенчатой гильзе. Приводной корпус в средней зоне снабжен кольцевым выступом с выемками для зацепления с приводом (на чертеже не показан), а его нижняя часть - шлицами для сочленения с муфтой, соединяющей приводной корпус с первой внутренней втулкой гибкой части гибкого вала перфоратора. Гибкая часть гибкого вала состоит из последовательно расположенных наружных втулок, сочлененных по концам посредством шлицевых шарниров с внутренними втулками. Каждая наружная втулка для разделения шлицевых гнезд под внутренние втулки имеет в средней зоне кольцевую перемычку. Последнее звено гибкой части гибкого вала в виде концевой части внутренней втулки соединено шлицевым шарниром с промежуточным гнездом, торец которого снабжен по периметру выступами, находящимися в зацеплении с выступами режущего инструмента. Режущий инструмент снабжен каналами для промывки скважины и перфорируемого канала. Режущий инструмент имеет полость, в которой установлен держатель, соединенный с режущим инструментом винтами. В держателе закреплен нижний конец каната, а в его верхней поверхности выполнена круговая выемка, окруженная сферической поверхностью, переходящей в торец. Из круговой выемки выполнены наклонные каналы, соединяющиеся с боковыми проточками и кольцевой канавкой. Держатель своей сферической поверхностью контактирует с наклонной поверхностью фиксатора, выполненного в виде двухступенчатой втулки, торец большой ступени которой упирается в торец промежуточного гнезда, а на ее меньшую ступень надет нижний конец гибкого рукава. Верхний конец гибкого рукава закреплен на малой гильзе, расположенной в цилиндрической полости приводного корпуса. Использование полезной модели позволяет увеличить усилие зажатия каната, увеличить диапазон натяжения гибкого вала перфоратора, снизить динамические нагрузки и увеличить поворот гибкого вала, повысить интенсивности промывки скважины и перфорируемого канала, обеспечить самоустановку режущего инструмента.
1 н.п.ф., 6 з.п.ф., 2 ил.
Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для перфорации нефтегазовых скважин, оборудованных обсадными трубами, и вскрытия продуктивных пластов.
В качестве прототипа принята публикация заявки РФ 
2006 121052 на изобретение «Гибкий вал перфоратора», МПК Е21В 43/11, опубликованная 27.12.2007 г. Гибкий вал перфоратора включает концевые элементы, соединенные гибкой частью. Гибкая часть выполнена в виде последовательно расположенных промежуточных наружных цилиндрических втулок, в которых выполнены сквозные отверстия. В упомянутые сквозные отверстия вставлены вкладыши с зазором, каждый из которых также выполнен со сквозным отверстием и вставлен одновременно в две соседние наружные втулки. При этом в сквозных отверстиях наружных втулок и вкладышей размещен трос. Наружные втулки и вкладыши соединены друг с другом с возможностью ограниченного пространственного перемещения друг относительно друга в любой плоскости посредством шлицевого соединения с использованием шлицев-выступов и впадин. Шлицы в отверстии наружной втулки выполнены прямозубыми, а сопрягаемые с ними шлицы вкладышей выполнены со скругленными поверхностями. В сквозные отверстия наружных втулок и вкладышей дополнительно пропущен гибкий рукав.
Признаки известного гибкого вала перфоратора, совпадающие с признаками заявленной полезной модели заключаются в выполнении гибкого вала из верхней и нижней частей, соединенных гибкой частью, в наличии гибкого рукава, пропущенного через упомянутые части гибкого вала, с расположенным внутри него канатом. Общность признаков состоит также и в том, что гибкая часть выполнена в виде последовательно расположенных наружных втулок, сочлененных по концам посредством шлицевых шарниров с внутренними втулками.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении эффективности эксплуатации гибкого вала, а, следовательно, и перфоратора в целом. Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в увеличении усилия зажатия каната, в увеличении диапазона натяжения гибкого вала перфоратора, в снижении динамических нагрузок и увеличении поворота гибкого вала, в возможности самоустановки режущего инструмента, в повышении интенсивности промывки скважины и перфорируемого канала.
Достигается технический результат тем, что в гибком валу перфоратора, включающем верхнюю и нижнюю части, соединенные гибкой частью в которые помещен гибкий рукав с расположенным внутри канатом, а гибкая часть выполнена в виде последовательно расположенных наружных втулок, сочлененным по концам посредством шлицевых шарниров с внутренними втулками, согласно полезной модели, нижняя часть состоит из режущего инструмента, снабженного в торцевой части по периметру выступами и полостью с установленным в ней с помощью соединительных средств держателем, в котором закреплен канат нижней своей частью, а верхняя часть держателя, своей сферической поверхностью контактирует со смежной наклонной поверхностью фиксатора, выполненного в виде двухступенчатой втулки, ступень меньшего диаметра которой соединена с нижним концом гибкого рукава, а ступень большего диаметра верхним торцем упирается в концевой торец промежуточного гнезда, оснащенного шлицами, входящими в зацепление со шлицами последней внутренней втулки гибкой части, а его концевой торец выступами по периметру - с выступами режущего инструмента. Технический результат достигается и тем, что верхняя часть гибкого вала, состоящая из последовательно соединенных устройств зажима, натяжения и демпфирования, заканчивается приводным корпусом, внутри которого установлена малая гильза с надетым на нее гибким рукавом, приводной корпус снабжен кольцевым выступом с выемками для зацепления с приводом, а его нижняя часть шлицами, сочленяющимися со шлицами муфты, соединяющей приводной корпус с первой внутренней втулкой гибкой части гибкого вала. Технический результат достигается и тем, что устройство зажима выполнено в виде двух накидных гаек, завинченных на корпус зажима со сквозным двоякоконусным отверстием, конуса которого направлены навстречу друг другу, а в полости накидных гаек в концевых зонах установлены втулки со встречными конусными отверстиями по отношению к конусным отверстиям корпуса зажима и в этих конусных полостях, образованных конусными отверстиями корпуса зажима и втулок, установлены двоякоконусные сухари. Технический результат достигается также тем, что устройство натяжения выполнено в виде натяжителя с полостью в верхней части и отверстиями в верхней стенке, соединяющими ее с внутритрубным пространством, нижняя часть его оснащена внутренней резьбой, навинчена на хвостовик ступенчатой гильзы демпфера и снабжена контргайкой. Технический результат достигается и тем, что устройство демпфирования выполнено в виде ступенчатой гильзы, снабженной в нижней части полостью, в которой установлен один конец пружины, а ее другой конец - в верхней полости приводного корпуса, установленного с зазором по отношению к ступенчатой гильзе. Технический результат достигается и тем, что в держателе нижней части гибкого вала перфоратора выполнены наклонные каналы, соединенные с продольными канавками, расположенными по периметру держателя, и с кольцевой канавкой на его торце, а также тем, что режущий инструмент также выполнен с каналами для промывочной жидкости.
Наличие в нижней части гибкого вала перфоратора держателя, жестко установленного в полости режущего инструмента, выполнение верхней поверхности держателя сферической, контактирующей со смежной наклонной поверхностью фиксатора дает возможность режущему инструменту самоустанавливаться, поворачиваться в зависимости от конкретных условий бурения и перфорации.
Выполнение устройства зажима верхней части гибкого вала в виде двух накидных гаек, завинченных на корпус зажима со сквозным двоякоконусным отверстием, чьи конуса направлены на встречу друг другу, а в полости накидных гаек в концевых зонах установлены втулки со встречными конусными отверстиями по отношению к конусным отверстиям корпуса зажима и в этих двоякоконусных полостях установлены двоякоконусные сухари, обеспечивает зажим каната по типу цанги по двум поверхностям. Это существенно увеличивает общее усилие зажима.
Выполнение устройства натяжения в виде натяжителя с полостью в верхней части, наличием внутренней резьбы в нижней части, соединяющей натяжитель с хвостовиком ступенчатой гильзы демпфера и контргайки обеспечивает достаточно большой ход натяжителя по хвостовику ступенчатой гильзы и тем самым предопределяет увеличенный диапазон как натяжения гибкого вала, так и выбора изготовительных и эксплуатационных люфтов.
Выполнение устройства демпфирования в виде ступенчатой гильзы, снабженной в нижней части полостью, в которой установлен один конец пружины, а ее другой конец в верхней полости приводного корпуса, установленного с зазором по обношению к ступенчатой гильзе обеспечивает снижение динамических нагрузок на гибкий вал перфоратора и за счет зазора - дополнительную свободу поворота гибкого вала.
Совокупность наличия отверстий в верхней стенке натяжителя, полости в верхней его части, соединяющейся с полостью устройства демпфирования и затем гибкого рукава, надетого в верхней части на малую гильзу, установленную в приводном корпусе, и заканчивающего на ступени меньшего диаметра фиксатора, полость которого соединена с наклонными каналами фиксатора, соединенными с его продольными и кольцевой канавками, связанными с каналами режущего инструмента, обеспечивает более интенсивную промывку скважины и перфорируемого канала в процессе перфорации и бурения.
Новые признаки заявленного технического решения заключаются в том, что его нижняя часть состоит из режущего инструмента, снабженного в торцевой части по периметру выступами и полостью с установленным в ней с помощью соединительных средств держателем, в котором закреплен канат нижней своей частью, а верхняя поверхность держателя выполнена сферической и контактирует со смежной наклонной поверхностью фиксатора выполненного в виде двухступенчатой втулки, ступень меньшего диаметра, которой соединена с нижним концом гибкого рукава, а ступень большего диаметра верхним торцем упирается в кольцевой торец промежуточного гнезда, оснащенного шлицами, входящим в зацепление со шлицами последней внутренней втулки гибкой части, а с другой стороны кольцевой торец снабжен по периметру выступами, контактирующими с выступами режущего инструмента.
Новые признаки заявленного технического решения состоят также в том, что верхняя часть гибкого вала, состоящая из последовательно соединенных устройств зажима, натяжения и демпфирования закончена приводным корпусом, внутри которого установлена малая гильза с надетым на нее гибким рукавом, а приводной корпус снабжен кольцевым выступом с выемками для зацепления с приводом, а его нижняя часть оснащена шлицами для зацепления с муфтой, соединяющей приводной корпус с первой внутренней втулкой гибкой части гибкого вала.
Новые признаки заявленного технического решения заключаются также и в том, что устройство зажима верхней части гибкого вала выполнено в виде двух накидных гаек с полостями, завинченных на корпус зажима с двоякоконусным сквозным отверстием, конуса которого направлены навстречу друг другу, а в полости накидных гаек в концевых зонах установлены втулки со встречными конусными отверстиями по отношению к конусам сквозного отверстия корпуса зажима и в двоякоконусных полостях, образованных отверстиями втулок и корпуса зажима, установлены двоякоконусные сухари.
Новые признаки технического решения заключаются и в том, что устройство натяжения выполнено в виде натяжителя с полостью в верхней части и отверстиями в верхней стенке, соединяющими полость с внутритрубным пространством, нижняя часть натяжителя оснащена внутренней резьбой, навинчена на хвостовик ступенчатой гильзы устройство демпфирования и снабжена контргайкой.
К новым признакам относятся также выполнение устройства демпфирования в виде ступенчатой гильзы, снабженной в нижней части полостью, в которой установлен конец пружины, а ее другой конец - в верхней полости приводного корпуса, установленного с зазором по отношению к ступенчатой гильзе.
Новые признаки технического решения состоят и в том, что в держателе нижней части гибкого вала перфоратора выполнены наклонные каналы, соединенные с продольными канавками, расположенными по периметру держателя и с кольцевой канавкой на его торце.
К новым признакам технического решения относится также выполнение режущего инструмента с каналами для промывочной жидкости, а также использование в качестве соединительных средств для скрепления режущего инструмента с держателем - винтов.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где:
на фиг.1 - изображен гибкий вал перфоратора в разрезе;
на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.
Гибкий вал перфоратора состоит из верхней части 1, гибкой части 2 и нижней - 3, в которые помещен гибкий рукав 4 с расположенным внутри него канатом 5, выходящим за пределы гибкого вала в верхней его части.
Верхняя часть 1 гибкого вала состоит из устройств зажима - 6, натяжения - 7 и демпфирования - 8. Устройство 6 зажима состоит из двух накидных гаек 9, навинченных на концы корпуса 10, выполненного со сквозным отверстием в виде конусов, направленных навстречу друг другу. В полости накидных гаек 9 в концевых зонах установлены втулки 11 со встречными конусными отверстиями по отношению к конусным отверстиям корпуса 10. Отверстия корпуса 10 и втулок 11 образуют две полости с двоякоконусными поверхностями, в которых установлены двоякоконусные сухари 12, охватывающие канат 5. К устройству 6 зажима примыкает устройство 7 натяжения. Устройство 7 натяжения состоит из натяжителя 13 с полостью в верхней части и отверстиями 14 в верхней стенке, соединяющими ее с внутритрубным пространством. В нижней части натяжитель 13 нижней частью навинчен на хвостовик ступенчатой гильзы 15 устройства 8 демпфирования и снабжен контргайкой 16. Ступенчатая гильза 15 устройства 8 демпфирования в нижней части снабжена полостью, в которой одним концом установлена пружина 17, а ее второй конец - в верхнюю полость приводного корпуса 18, установленного с зазором Н по отношению к ступенчатой гильзе 15. Приводной корпус 18 в средней зоне снабжен кольцевым выступом 19 с выемками 20 для зацепления с приводом (на чертеже не показан), а его нижняя часть - шлицами для сочленения с муфтой 21, соединяющей приводной корпус 18 с первой внутренней втулкой 22 гибкой части 2 гибкого вала перфоратора. Гибкая часть 2 гибкого вала состоит из последовательно расположенных наружных втулок 23, сочлененных по концам посредством шлицевых шарниров с внутренними втулками 22. Каждая наружная втулка 23 для разделения шлицевых гнезд под внутренние втулки 22 имеет в средней зоне кольцевую перемычку 24. Последнее звено гибкой части 2 гибкого вала в виде концевой части внутренней втулки 22 соединено шлицевым шарниром с промежуточным гнездом 25, торец которого снабжен по периметру выступами 26, находящимися в зацеплении с выступами 27 режущего инструмента 28. Режущий инструмент 28 снабжен каналами 29 для промывки скважины и перфорируемого канала. Режущий инструмент 28 имеет полость, в которой установлен держатель 30, соединенный с режущим инструментом 28 винтами 31. В держателе 30 закреплен нижний конец каната 5, а в его верхней поверхности выполнена круговая выемка 32, окруженная сферической поверхностью 33, переходящей в торец. Из круговой выемки 32 выполнены наклонные каналы 34, соединяющиеся с боковыми проточками 35 и кольцевой канавкой 36. Держатель 30 своей сферической поверхностью 33 контактирует с наклонной поверхностью фиксатора 37, выполненного в виде двухступенчатой втулки, торец большой ступени которой упирается в торец промежуточного гнезда 25, а на ее меньшую ступень надет нижний конец гибкого рукава 4. Верхний конец гибкого рукава 4 закреплен на малой гильзе 38, расположенной в цилиндрической полости приводного корпуса 18.
Гибкий вал перфоратора работает следующим образом. Вращение с привода передается на приводной корпус 18 через выемки 20. От приводного корпуса 18 вращательное движение передается на муфту 21, а с нее на внутреннюю втулку 22 гибкой части 2 гибкого вала. С внутренней втулки 22 вращение последовательно передается последующим наружным 23 и внутренним 22 втулкам. Последняя внутренняя втулка 22 гибкой части передает вращение промежуточному гнезду 25, а оно через выступы 26 и 27 режущему инструменту 28. Промывка скважины, перфорируемого канала осуществляется из межтрубного пространства через отверстия 14 натяжителя 13, далее через гибкий рукав 4, полость фиксатора 37, наклонные каналы 34, боковые проточки 35, кольцевую канавку 36 держателя 30 и далее в каналы режущего инструмента 28. Режущий инструмент 28 имеет возможность дополнительного поворота по отношению к гибкой части 2 за счет сферической поверхности 33 держателя 30.
1. Гибкий вал перфоратора, включающий верхнюю и нижнюю части, соединенные гибкой частью, в которые помещен гибкий рукав с расположенным внутри канатом, при этом гибкая часть выполнена в виде последовательно расположенных наружных втулок, сочлененных по концам посредством шлицевых шарниров с внутренними втулками, отличающийся тем, что его нижняя часть состоит из режущего инструмента, снабженного в торцевой части по периметру выступами и полостью с установленным в ней с помощью соединительных средств держателем, в котором закреплен канат нижней своей частью, а верхняя поверхность держателя выполнена сферической и контактирует со смежной наклонной поверхностью фиксатора, выполненного в виде двухступенчатой втулки, ступень меньшего диаметра которой соединена с нижним концом гибкого рукава, а ступень большего диаметра верхним концом упирается в кольцевой торец промежуточного гнезда, оснащенного шлицами, входящими в зацепление со шлицами последней внутренней втулки гибкой части, а кольцевой торец - выступами по периметру - с выступами режущего инструмента, при этом верхняя часть гибкого вала, состоящая из последовательно соединенных устройств зажима, натяжения и демпфирования, заканчивается приводным корпусом, внутри которого установлена малая гильза с надетым на нее гибким рукавом, а приводной корпус снабжен кольцевым выступом с выемками для зацепления с приводом, а его нижняя часть оснащена шлицами для сочленения с муфтой, соединяющей приводной корпус с первой внутренней втулкой гибкой части гибкого вала.
2. Гибкий вал перфоратора по п.1, отличающийся тем, что устройство зажима выполнено в виде 2-х накидных гаек с полостями, завинченных на корпус зажима с двоякоконусным сквозным отверстием, конуса которого направлены навстречу друг другу, а в полости накидных гаек в концевых зонах установлены втулки со встречными конусными отверстиями по отношению к конусам сквозного отверстия корпуса зажима и в этих конусных полостях установлены двоякоконусные сухари.
3. Гибкий вал перфоратора по п.1, отличающийся тем, что устройство натяжения выполнено в виде натяжителя с полостью в верхней части и отверстиями в верхней стенке, соединяющими полость с внутритрубным пространством, нижняя часть натяжителя оснащена внутренней резьбой, навинчена на хвостовик ступенчатой гильзы демпфера и снабжена контргайкой.
4. Гибкий вал перфоратора по п.1, отличающийся тем, что устройство демпфирования выполнено в виде ступенчатой гильзы, снабженной в нижней части полостью, в которой установлен конец пружины, а ее другой конец - в верхней полости приводного корпуса, установленного с зазором по отношению к ступенчатой гильзе.
5. Гибкий вал перфоратора по п.1, отличающийся тем, что в держателе нижней части гибкого вала перфоратора выполнены наклонные каналы, соединенные с продольными канавками, расположенными по периметру держателя и с кольцевой канавкой на его торце.
6. Гибкий вал перфоратора по п.1, отличающийся тем, что режущий инструмент выполнен с каналами для промывочной жидкости.
7. Гибкий вал перфоратора по п.1, отличающийся тем, что в качестве соединительных средств для скрепления режущего инструмента и держателя использованы винты.
