гидромеханический скважинный перфоратор

Формула изобретения

1. Гидромеханический скважинный перфоратор, содержащий составной корпус, выдвижной режущий инструмент в виде накатного ролика, установленного в направляющих, механизм подачи режущего инструмента, циркуляционный клапан и гидромониторную насадку, отличающийся тем, что в накатном ролике выполнены на режущей кромке радиальные канавки, расположенные по окружности, а входная кромка канала гидромониторной насадки выполнена с кривизной, радиус которой равен толщине ее стенки.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на корпусе снаружи по окружности выполнены вертикальные насечки в местах соединения его частей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для создания перфорационных щелей в обсадных трубах, цементном камне и горной породе.

Известно устройство для перфорации обсадных труб по авторскому свидетельству СССР №947398, Е 21 В 43/144, содержащее корпус, выдвижной режущий инструмент в виде режущей фрезы, механизм подачи фрезы и привод ее вращения.

Недостатком является ненадежность устройства в работе из-за быстрого изнашивания фрезы (выкрашивания зубьев). Принудительное вращение фрезы с помощью привода позволяет разрезать металлическую трубу, но, дойдя до цементного камня в затрубном пространстве, зубья фрезы выкрашиваются (фреза не режет цемент). Кроме того, изготовление фрезы (вырезание профиля зуба и его заточка) - сложная, трудоемкая и дорогостоящая операция. И, наконец, фреза режет с образованием стружки и пыли, что создает неудобство при работе в малом (ограниченном) пространстве обсадной трубы.

Известен также гидромеханический скважинный перфоратор по патенту России №2182221, Е 21 В 43/144, наиболее близкий по технической сущности к заявляемому изобретению, принятый за прототип и содержащий составной корпус, выдвижной режущий инструмент в виде накатного ролика, установленного в направляющих, механизм подачи режущего инструмента, циркуляционный клапан и гидромониторную насадку с цилиндрическим каналом, входная кромка канала выполнена по прямой линии.

Недостатком является низкая надежность и эффективность устройства. Так как профиль накатного ролика одинаковый по окружности режущей кромки, то она создает постоянное удельное давление на разрушаемый участок. В результате для образования щели в обсадной трубе и в затрубном пространстве таким роликом необходимо сделать много накаток (движений вверх, вниз). Это занимает много времени и приводит к быстрому смятию и выкрашиванию режущей кромки ролика, что снижает его надежность. Эффективность процесса при таком профиле ролика низкая.

Так как входная кромка канала гидромониторной насадки выполнена по прямой линии, а естественная форма втекающей в отверстие струи имеет кривизну, то при входе струи происходит ее сжатие, трение о кромку, что снижает ее давление на выходе. Струя имеет при этом неопределенную форму и неустойчивый режим истечения. Все это снижает эффективность ее проникновения в цементный камень (породу), увеличивая время размывки. Кроме того, после работы части корпуса разбирают для технического обслуживания и вновь собирают, т.е. развинчивают и свинчивают инструментом, который соскальзывает с гладкой наружной поверхности корпуса. Это ведет к потере времени на подготовку устройства.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности, эффективности и экономии времени на подготовку устройства.

Заявляемый гидромеханический скважинный перфоратор содержит составной корпус, выдвижной режущий инструмент в виде накатного ролика, установленного в направляющих, механизм подачи режущего инструмента, циркуляционный клапан и гидромониторную насадку.

В отличие от прототипа в накатном ролике выполнены на режущей кромке радиальные канавки, расположенные по окружности, а входная кромка канала гидромониторной насадки выполнена с кривизной, радиус которой равен толщине ее стенки. На корпусе снаружи по окружности выполнены вертикальные насечки в местах соединения его частей.

Канавки на режущей кромке ролика создают ее переменный профиль, что обеспечивает переменное удельное давление (микроудары) на разрушаемый материал и повышает эффективность работы, экономя время не только при создании щели в трубе, но и в затрубном пространстве (цементном камне).

Выполнение входной кромки канала гидромониторной насадки с кривизной, радиус которой равен толщине ее стенки, обеспечивает форму канала, практически повторяющего естественную форму входящей в него струи. Это сводит к минимому трение струи (сдавливание) на входе и обеспечивает максимальное давление ее на выходе из насадки. То есть коэффициент расхода близок к единице (0,99), струя имеет правильную форму и устойчивый режим истечения, что повышает ее эффективность и сокращает время воздействия на разрушаемый материал.

Насечки на корпусе повышаю трение при захвате его инструментом для разборки и обслуживания, что сокращает время на подготовку устройства.

Таким образом, все заявляемые признаки являются существенными и решают поставленную задачу.

Устройство представлено на чертежах.

Фиг.1 Гидромеханический скважинный перфоратор. Общий вид.

Фиг.2 Накатной ролик. Общий вид.

Фиг.3 Разрез А-А на фиг.2.

Фиг.4 Гидромониторная насадка. Общий вид.

Фиг.5 Разрез Б-Б на фиг.4.

Гидромеханический скважинный перфоратор (фиг.1) содержит корпус 1, состоящий из частей 2, 3, 4, связанных между собой резьбовым соединением, выдвижной режущий инструмент, выполненный в виде накатного ролика 5, имеющего на режущей кромке радиальные канавки 6, расположенные по окружности (фиг.2, 3), механизм подачи режущего инструмента 7, циркуляционный клапан 8 и гидромониторную насадку 9. Входная кромка канала гидромониторной насадки выполнена с кривизной 10, радиус R которой равен толщине S ее стенки (фиг.4, 5). На наружной поверхности корпуса 1 в местах крепления его частей выполнены по окружности вертикальные насечки 11. Накатной ролик 5 установлен между двумя щеками 12 на оси 13 с возможностью вращения (фиг.1).

Устройство работает следующим образом.

После спуска устройства в скважину создают давление жидкости в трубах НКT, которое воздействует через поршень 14, шток-фильтр 15 на кулису 16, соединенную со щеками 12 (фиг.1). Последние, перемещаясь по направляющим 17, выводят накатной ролик 5 из перфоратора в рабочее положение, на фиг.1 показано тонкой линией. Устройство, находящееся под давлением, перемещают вверх и вниз поочередно на длину щели. Накатной ролик 5 при этом свободно перекатывается по металлической обсадной трубе (не показано) своей режущей поверхностью: то гладкой частью, то канавкой, попеременно до образования щели. При этом создаются переменное удельное давление, микроудары, что способствует быстрому разрушению трубы, а при выходе в затрубное пространство - дроблению цементного слоя. С увеличением давления увеличивается выход ролика 5 из перфоратора. При создании давления более 100 атмосфер в работу включается гидромониторная насадка 9, через которую подают промывочную жидкость для окончательного разрушения цементного кольца в затрубном пространстве. Так как участок сжатия струи, расположенный на входе в насадку 9, повторяет контур поверхности струи, втекающей в отверстие, то струя имеет правильную форму и максимальное давление на выходе. После окончательного разрушения цементного кольца опускают циркуляционный клапан 8, открывая отверстие для промывки скважины.

После окончания работы части корпуса 2, 3, 4 развинчивают между собой, устанавливая при этом инструмент на насечки, и проводят техническое обслуживание.