ГИДРОПЕСКОСТРУЙНЫЙ ПЕРФОРАТОР Российский патент 1996 года по МПК E21B43/114 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для создания отверстий в обсадных колоннах, а также каналов в цементном камне и горной породе для вскрытия продуктивных горизонтов и проведения ремонтных работ в скважинах.

Известен гидропескоструйный перфоратор, включающий секционный корпус с радиальными каналами, в которые помещены гидромониторные насадки, продольные каналы секций, сообщенные с радиальными каналами.

Недостатком этого устройства является высокий абразивный износ насадкодержателей и корпуса отраженными струями жидкости при их близком нахождении к перфорируемой обсадной колонне, а в противном случае /при удалении среза насадки от обсадной колонны/ снижение эффективности перфорации, то есть создание перфорационных каналов меньшей длины за один и тот же период времени.

Известен также гидропескоструйный перфоратор, включающий секционный корпус, нижняя секция которого выполнена в виде маслонаполненного центратора-фиксатора с выдвижными штоками, а средняя и верхняя секции имеют по одному радиальному каналу в диаметрально противоположных сторонах и продольные каналы, сообщенные с радиальными каналами, и удлиненные гидромониторные насадки, помещенные в радиальных каналах и выполненные из твердого сплава.

Поскольку это устройство предназначено для создания точечного перфорационного канала путем строгой центровки корпуса в поперечном сечении и фиксации в продольном сечении относительно перфорируемой обсадной колонны, а насадки жестко зафиксированы и перпендикулярны корпусу, то оно в процессе перфорации также подвержено усиленному абразивному износу отраженными струями перфорационной жидкости. Кроме того, эффективность создания точечного перфорационного канала также снижается ввиду усиленного сопротивления отраженных потоков жидкости в перфорационных каналах основным потокам, истекающим из насадков, поэтому глубина перфорационных каналов остается небольшой.

Сущность изобретения заключается в том, что в гидропескоструйном перфораторе удлиненные гидромониторные насадки выполнены с торцевыми ограничителями в виде лопаток, размещенных на входе радиальных каналов с разъемными пружинными кольцами, фиксирующими их снаружи корпуса, с фторопластовыми кольцами по их наружной поверхности, с отверстиями, выполненными с угловым смещением относительно их оси и установлены с возможностью вращения в радиальных каналах, при этом продольные каналы на входе в радиальные каналы выполнены тангенциальными, а на выходе радиальных каналов выполнены в противоположных сторонах от гидромониторных насадок.

Технический результат выражается в снижении абразивного износа элементов перфоратора отраженными струями одновременно с увеличением глубины и объемов выработки перфорационных каналов за счет вращения насадок с угловым смещением отверстий.

На фиг. 1 изображен общий вид гидропескоструйного перфоратора в рабочем состоянии на фиг. 2 показано сечение А-А на фиг. 1 на фиг. 3- сечение Б-Б на фиг. 1 на фиг. 4 сечение В-В на фиг. 1.

Гидропескоструйный перфоратор состоит из соединенных между собой резьбами 1 и уплотненных кольцами 2 нижней 3, средней 4 и верхней 5 секций. К нижней секции 3, выполненной в виде маслонаполненного центратора-фиксатора с выдвижными штоками 6, крепится заглушка 7. К верхней секции 5 присоединен переходный переводник 8 для подсоединения к насосно-компрессорным трубам /НКТ/. Средняя 4 и верхняя 5 секции выполнены из цилиндрического корпуса 9 с радиальными каналами 10 в диаметрально противоположных сторонах. В радиальных каналах 10 помещены с возможностью вращения удлиненные гидромониторные насадки 11, выполненные из твердого сплава. Отверстия 12 в насадках 11 выполнены с угловым смещением α относительно их осей. На входе радиальных каналов 10 насадки выполнены с торцевыми ограничителями выпадения в виде лопаток 13. Между торцами лопаток 13 и корпусом 9 установлены пластинчатые кольца 14 из антифрикционных материалов. Гидромониторные насадки 11 уплотнены резиновыми 15 и более термостойкими фторопластовыми 16 кольцами по наружной поверхности корпуса 9, так как они надежнее работают при вращении. Фторопластовые кольца 16 дожимаются крышками 17. Для предупреждения выпадения насадок 11 внутрь радиальных каналов 10 в процессе спуска перфоратора в скважину из-за разных уровней жидкости в кольцевом пространстве скважины и внутри НКТ они зафиксированы в осевом направлении разъемными пружинными кольцами 18 снаружи корпуса 9. С других сторон от насадок 11 радиальные каналы 10 перекрыты пробками 19. Продольные каналы секций 4 и 5 на входе 20 в радиальные каналы 10 выполнены тангенциальными и в зоне нахождения лопаток 13, а выходные 21 продольные каналы выполнены в нижних частях радиальных каналов 10 в противоположных сторонах от гидромониторных насадков 11 для того, чтобы не вызывать излишних возмущений вращающемуся потоку в зоне лопаток 13 и не ослабевать его.

Гидропескоструйный перфоратор работает следующим образом.

При прокачке перфорационной жидкости по НКТ к перфоратору она поступает через систему продольных каналов 20, 21 и радиальных каналов 10 к нижней секции 3 фиксатора-центратора, которая с повышением давления срабатывает и выдвигает штоки 5 до соприкосновения с обсадной колонной 22, что позволяет зафиксировать перфоратор как в продольном, так и поперечном направлениях.

Поскольку перфорационная жидкость по тангенциальным каналам 20 входит по касательной в радиальные каналы 10, где приобретает вращательное движение и направлена на лопатки 13 гидромониторных насадок 11, то в результате действия момента сил последние начинают вращаться, при этом антифрикционные пластинчатые кольца 14 снижают сопротивления вращению при прижатии торцов лопаток 13 к корпусам 9, вызванного действием перепада давления внутри и снаружи перфоратора. Истекающие из отверстий 12 насадок 11 основные вращающиеся потоки 23 жидкости ударяют об обсадную колонну 22 под углом a, но несмотря на большую площадь кольцевой перфорационной поверхности происходит ускоренное образование отверстия в обсадной колонне 22, ввиду повышенного абразивного действия наклонных струй. Кроме того, неперпендикулярное соударение основных струй 23 о обсадную колонну 22 позволяет изменить направление в сторону и снизить отрицательное действие отраженных струй по абразивному износу деталей перфоратора /насадок 11, крышек 17, корпуса 9 секций 4,5/. После создания отверстий в обсадной колонне 22 происходит образование перфорационных каналов 24 в цементном камне 25 и горной породе 26. Так как основные струи 23 движутся по образующим конуса вращения, то перфорационные каналы 24 создаются большей конусностью, то есть большего сечения, чем при обычной точечной перфорации, а также большей протяженностью, поскольку происходит смещение направления возвратных потоков 27 в перфорационных каналах 24 в свободную сторону от основного потока 23 и поэтому возвратные потоки 27 не создают излишних сопротивлений.

По истечении определенного периода времени циркуляцию останавливают, гидромониторные насадки 11 перестают вращаться, а штоки 6 входят в нижнюю секцию 3, после чего перфоратор переносят на новую отметку или поднимают на поверхность. ЫЫЫ2

Использование: при вторичном вскрытии продуктивных горизонтов для повышения гидродинамического совершенства вскрытия скважин, перестреле скважин после изоляционных работ, когда необходимо создание глубоких перфорационных каналов, и перфорации для проведения ремонтно-изоляционных работ в многоколонных скважинах. Устройство обеспечивает повышение долговечности работы и увеличение объемов выработки одновременно с увеличением глубины перфорационных каналов в горной породе. Сущность изобретения: устройство состоит из нижней секции, она выполнена в виде маслонаполненного центратора-фиксатора с выдвижными штоками. Устройство имеет среднюю и аналогичную верхнюю секции. В них выполнено по одному радиальному каналу в диаметрально противоположных сторонах. В радиальные каналы помещены с возможностью вращения и зафиксированы в осевом направлении пружинными кольцами снаружи корпуса, а также уплотнены фторопластовыми кольцами удлиненные гидромониторные насадки. Они выполнены из твердого сплава с угловым смешением отверстий и торцевыми ограничителями в виде лопаток. При этом входные продольные каналы в радиальные каналы выполнены тангенциально в зоне расположения лопаток. Выходные продольные каналы выполнены в противоположных сторонах от гидромониторных насадок. 4 ил.

Гидропескоструйный перфоратор, включающий секционный корпус, нижняя секция которого выполнена в виде маслонаполненного центратора-фиксатора с выдвижными штоками, а средняя и верхняя секции имеют по одному радиальному каналу в диаметрально противоположных сторонах и продольные каналы, сообщенные с радиальными каналами, и удлиненные гидромониторные насадки, помещенные в радиальных каналах и выполненные из твердого сплава, отличающийся тем, что удлиненные гидромониторные насадки выполнены с торцевыми ограничителями в виде лопаток, размещенных на входе радиальных каналов с разъемными пружинными кольцами, фиксирующими их снаружи корпуса, с фторопластовыми кольцами по их наружной поверхности, с отверстиями, выполненными с угловым смещением относительно их оси, и установлены с возможностью вращения в радиальных каналах, при этом продольные каналы на входе в радиальные каналы выполнены тангенциальными, а на выходе радиальных каналов выполнены в противоположных сторонах от гидромониторных насадок.