устройство для вскрытия пласта

Формула изобретения

Устройство для вскрытия пласта, содержащее корпус с продольным каналом в стенке, подвеску корпуса, режущий элемент в виде стержня, помещенный напротив продольного канала и выполненный с шарнирной опорой, узел вращения режущего элемента, узел передачи вращения, кинематический связывающий узел вращения с режущим элементом, узел подачи режущего элемента для отклонения вращающегося режущего элемента к стенке скважины и узел сигнализации о конце цикла резания, отличающееся тем, что оно снабжено якорным узлом, выполненным в виде гидравлически неуравновешенной втулки с шарнирно закрепленными на ней фиксаторами, размещенной снаружи корпуса, имеющего радиальные отверстия, конусную поверхность и подвеску в виде труб, а узел вращения выполнен в виде забойного гидравлического двигателя и имеет узел передачи вращения, выполненный в виде карданной передачи, при этом узел подачи режущего элемента выполнен в виде усеченного сверху и с боков шара и взаимодействующей с ним подпружиненной втулки, выполненной с возможностью восприятия перепада давления с узла вращения, а узел сигнализации о конце цикла резания выполнен с узлом возврата режущего элемента в транспортное положение и имеет управляющую втулку, помещенную в корпусе напротив его радиальных отверстий, и тарельчатых пружин, помещенных в нижней части корпуса под втулкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к устройствам для вскрытия пласта, не создающим деформации в приканальной зоне.

Известны устройства для вскрытия пласта, в которых вскрытие производится или сверлением на гибком приводе [1] либо на жестком [2] или фрезерованием дисковыми фрезами [3] В первом случае сложно передать гибким приводом достаточный крутящий момент, во втором и третьем глубина канала ограничена диаметром устройств, т.е. не более 1/3 диаметра. Кроме того, во всех трех режим резания рассчитан на более прочный материал металл, и при выходе из колонны в цемент возможно заклинивание режущих элементов.

Известно устройство для вскрытия пласта, где вскрытие производится шарнирно закрепленным режущим стержнем [4] При таком способе вскрытия пласта достигается достаточная (1,0 1,5 Д) глубина перфорационного канала, сохраняется режим резания металла. Устройство снабжено электродвигателем, гибким приводом, пружиной растяжения, гибкой нитью, шарнирно закрепленным патроном. Недостатком указанного устройства является его ограниченность по мощности двигателя и привода, отсутствие надежной фиксации на точке резания.

Целью предлагаемого изобретения является улучшение гидродинамической связи пласта со скважиной за счет увеличения глубины дренажных каналов и площади фильтрации.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено режущим элементом в виде стержня, шаровым шарниром, устойчивым к значительным нагрузкам, гидравлическим приводом узла вращения и узла подачи режущего элемента, обеспечивающим эффективное резание колонны, узлом передачи вращения в виде карданной передачи, якорным узлом, узлом сигнализации о конце цикла резания и возврата в транспортное положение, что позволяет провести эффективное вскрытие пласта в нескольких точках за один спуск (на трубах).

На фиг. 1 изображены предлагаемое устройство, а также транспортное положение, продольный разрез; на фиг.2 разрез А А фиг.1; на фиг.3 разрез В В фиг. 1; на фиг.4 якорный узел; на фиг.5 и 6 устройство в рабочем положении и разрез соответственно.

Устройство для вскрытия пласта содержит корпус 1, внутри которого расположены узел вращения, узел передачи вращения, узел резания, узел подачи режущего элемента и узел сигнализации о конце цикла резания и возвращения устройства в транспортное положение. Снаружи корпуса расположен якорный узел.

Узел вращения представляет собой гидравлический винтовой забойный двигатель с достаточными для эффективного резания колонны скоростными и мощностными характеристиками 2. Узел передачи вращения представлен карданной передачей 10, передающей крутящий момент со шпинделя 11 узла вращения через шлицевое соединение 16 на узел резания. Узел резания представлен боковой фрезой 9, закрепленной на двух упорных подшипниках 8 в шаровом шарнире 3 узла подачи режущего элемента. Узел подачи режущего элемента состоит из находящейся в шлицевом зацеплении с корпусом и жестко связанной с корпусом забойного двигателя управляющей втулки 6, воспринимающей на себя усилие от перепада давления на узле вращения, жестко связанной с корпусом устройства опорной втулки 5, и опирающегося на нее шарового шарнира 3, представляющего собой усеченный сверху и с боков шар, на боковых поверхностях которого закреплены управляющие пальцы. Корпус устройства, управляющая втулка и опорная втулка имеют боковой вырез для выхода фрезы. Управляющая втулка, кроме того, имеет вырез, исключающий проворот шарового шарнира в горизонтальной плоскости, и горизонтальные пазы, взаимодействующие с пальцами шарнира. Узел сигнализации о конце цикла резания и возврата устройства в транспортное положение представлен радиальными отверстиями в корпусе 12 и тарельчатыми пружинами, на которые опирается управляющая втулка 7. Якорный узел представлен гидравлически неуравновешенной втулкой 13, расположенной снаружи корпуса, с шарнирно закрепленными на ней подпружиненными фиксаторами 14, имеющего радиальные отверстия и конусную поверхность для распора фиксаторов.

Устройство работает следующим образом. Устройство спускается на точку резания на трубах, устье герметизируется. При нагнетании в трубы жидкости под действием рабочего перепада давления на забойном двигателе втулка якоря смещается вверх до заклинивания плашек между конусной поверхностью корпуса и стенками колонны. Одновременно под действием перепада давления управляющая втулка смещается вниз, преодолевая усилие тарельчатых пружин. При этом горизонтальные пазы втулки взаимодействуют с управляющими пальцами шарового шарнира, проворачивая его вокруг горизонтальной оси и вводя фрезу, на которую передается крутящий момент от шпинделя забойного двигателя, в соприкосновение со стенкой колонны. Происходит процесс вырезания перфорационного канала. При этом втулка смещается вниз и в конце цикла резания, соответствующем отклонению фрезы на 45^o от вертикали, открывает радиальные отверстия в корпусе устройства, сообщая трубное пространство с затрубным. Давление нагнетания жидкости падает, что является сигналом о конце цикла резания. Нагнетание жидкости в трубы прекращается, тарельчатые пружины возвращают управляющую втулку в исходное положение, а последняя в вертикальное положение фрезу. Устройство переставляется на новую точку резания, и цикл повторяется.