УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЩЕЛЕВОЙ ПЕРФОРАЦИИ ОБСАЖЕННЫХ СКВАЖИН Российский патент 2000 года по МПК E21B43/114 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к области бурения и ремонта нефтяных и газовых скважин для создания перфорационных каналов в обсадной колонне, цементном камне и горной породе.

Известны различные конструкции механических и гидромеханических щелевых перфораторов, снабженных выдвижными режущими инструментами в виде накатных роликов, гидроцилиндрами, поршни которых подпружинены /1, 2, 3, 4/.

Недостатками этих устройств являются недостаточная надежность в работе из-за опасности слома накатных роликов, их осей, а также недостаточная глубина канала, создаваемого накатными роликами.

Более близким по технической сущности является "Устройство для щелевой перфорации обсадной колонны" /5/, содержащее корпус, выдвижной режущий инструмент в виде накатного ролика, подпружиненную консоль, кулису, накатный ролик, гидроцилиндр, гидромониторную насадку, опорные ролики.

Недостатком известного устройства является то, что кулиса, несущая накатный ролик, присоединена непосредственно к консоли с помощью оси, несущей многотонную нагрузку при работе.

Из-за ограниченности диаметральных размеров обсаженных скважин /соответственно и перфоратора/ увеличить диаметр оси до размеров, обеспечивающих достаточную прочность, не представляется возможным. Замена оси возможна только в условиях соответствия оснащенной базы, т.к. для этого требуется полная разборка устройства.

Ось, на которой смонтированы кулиса и накатный ролик, взаимодействует с щеками пазов сложной конструкции зеркально изображенных пластин корпуса при линейном контакте.

При такой конструкции в процессе расхаживания колонны с перфоратором происходит ускоренный износ и разрушение оси и щек пластин.

Для замены изношенных и поломанных деталей требуется полная разборка устройства.

Все это значительно снижает надежность в работе и осложняет обслуживание устройства.

Технической задачей изобретения является создание простого по конструкции, удобного в обслуживании и надежного в работе устройства для перфорации обсаженных скважин.

Поставленная задача решается устройством для щелевой перфорации обсаженных скважин, включающим корпус, выдвижной режущий инструмент в виде накатного ролика, подпружиненную консоль, связанную через кулису с осью накатного ролика, гидромониторную насадку, опорные ролики.

Новым является то, что оно снабжено пятой, шарнирно контактирующей с кулисой и размещенной между кулисой и консолью, соединенных осью, посаженной с зазором, а в корпусе устройства выполнены ориентированные относительно этой оси два отверстия разного диаметра, причем отверстие большего диаметра снабжено заглушкой, в корпусе устройства под углом к его оси выполнен клиновой паз, по краям которого установлены две съемные пластины, взаимодействующие с ползунами, свободно сидящими на оси накатного ролика между щек кулисы, причем ось накатного ролика, выполненная ступенчатой с меньшим диаметром по концам, размещена в боковых пазах корпуса, параллельных клиновому пазу.

Анализ патентной и научно-технической литературы не выявил технических решений с подобной совокупностью существенных признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии критериям "новизна" и "существенные отличия" предлагаемого решения.

На фиг. 1 схематично представлено предлагаемое устройство в исходном положении, на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.

Устройство состоит из корпуса 1 с цилиндром 2, внутри которых размещены поршень 3 с подпружиненной консолью 4, соединенной с помощью посаженной с зазором оси 5 с кулисой 6. Между подпружиненной консолью 4 и кулисой 6 размещена пята 7, шарнирно контактирующая с кулисой 6. В корпусе 1 выполнены ориентированные напротив оси 5 два отверстия 8 и 9, из которых диаметр отверстия выполнен меньшим, чем диаметр оси 5, а диаметр отверстия 8 выполнен большим, чем диаметр оси 5.

В отверстии большего диаметра 8 установлена заглушка 10, сняв которую при разборке через отверстие 9 выбивается ось 6. На нижнем конце кулисы 6 в отверстии двух щек на оси 11 свободно сидит накатный ролик 12, по краям которого размещены два ползуна 13.

В корпусе 1, в зоне расположения кулисы с накатным роликом и ползунами выполнен продольный паз под углом к оси корпуса в виде клина 14 и щель для размещения накатного ролика. Ось 11 выполнена ступенчатой с малыми диаметрами на концах, которые размещены с зазором в боковых пазах корпуса, выполненных параллельно плоскости клина 14. На рабочих плоскостях клина 14 под опорные ползуны 13 установлены две съемные пластины 15, которые воспринимают нагрузки от ползунов. В пазах, выполненных в корпусе 1 с противоположной стороны от накатного ролика 12, размещены попарно сверху и снизу в пределах перемещения накатного ролика опорные ролики 16, свободно сидящие на осях 17.

Поршень 3 с подпружиненной консолью 4 имеют гидравлические каналы 18 и 19. При работе канал 18 перекрывается шариком 20, сбрасываемым с устья. Канал 19 связывает внутреннее пространство компоновки с гидромониторной насадкой 21.

При работе устройство соединяют с колонной насосно-компрессорных труб 22.

Устройство работает следующим образом. На колонне НКТ оно спускается в скважину к месту перфорации. Установив устройство против интервала перфорации, бросают шарик 20 и создают в НКТ рабочее давление, одновременно расхаживая всю компоновку. При этом поршень 3 вместе с подпружиненной консолью 4 толкают кулису 6 через пяту 7, шарнирно контактирующую с кулисой 6. Вместе с кулисой 6, изменяя направление вдоль клина 14 по съемным пластинам 15, контактируемым с ползунами 13, накатный ролик 12, сидящий на оси 11, выдвигается до контакта со стенкой обсадной трубы, и как только давление в системе несколько повысится, отодвигает устройство в противоположную сторону до касания опорных роликов 16 стенки обсадной трубы. При последующем увеличении давления и расхаживании компоновки в пределах заданного интервала перфорации накатный ролик 12 вдавливается в стенку обсадной колонны.

Когда накатный ролик выйдет за пределы обсадной колонны, в НКТ создается повышенное давление и реализуется гидромониторный эффект струи, жидко вытекающей из насадки 21 с большой скоростью, которая, размывая цементный камень и горную породу, формирует перфорационный канал.

Для прекращения операции останавливают прокачку рабочей жидкости. При этом давление в системе исчезает и усилием пружины поршень 3 вместе с консолью 4 возвращаются в исходное положение, выводя из щели накатный ролик 12. Устройство полностью переходит в исходное состояние. После этого устройство поднимают на поверхность.

При необходимости, приподняв устройство на заданную высоту, процесс перфорации повторяют.

Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем.

1. За счет снабжения устройства пятой площадь контакта между нагруженными консолью и кулисой увеличивается, а ось, посаженная с зазором, не воспринимает нагрузку. Достигается прочность деталей узла, что способствует повышению надежности устройства при эксплуатации.

2. За счет снабжения устройства ползунами, расположенными на оси с двух сторон накатного ролика и взаимодействующими с легкосъемными пластинами, нагрузка, передаваемая от ступенчатой оси накатного ролика через ползуны на съемные пластины также распределяется по площади.

Достигается прочность деталей узла, что также способствует повышению надежности устройства при эксплуатации.

3. За счет снабжения устройства технологическими отверстиями большого и малого диаметров, ориентированных напротив оси и пазов, выполненных под углом к оси корпуса, можно произвести замену наиболее нагруженной детали - накатного ролика в промысловых условиях, сняв для этого заглушку.

Тем самым достигается упрощение обслуживания устройства.

Промысловые испытания устройства проведены при бурении новых скважин бригадами освоения Уфимского, Туймазинского и Ишимбайского УБР, а при ремонте скважин бригадами КРС АО "Когалымнефтепрогресс", НГДУ "Уфанефть".

Устройство позволяет произвести вскрытие всех пропластков на достаточную глубину. Применение устройства снижает материальные затраты на освоение скважин.

Источники информации
1. А.c. СССР N 883351, кл. E 21 B 43/114, БИ N 43, 1981.

2. А.с. СССР N 1337513, кл. E 21 B 43/114, БИ N 34, 1987.

3. А.с. СССР N 1789674, кл. E 21 В 43/114, БИ N 3, 1993.

4. Патент США N 4106561, кл. E 21 В 43/112, 1979.

5. Патент РФ N 2039220, кл. E 21 B 43/114 (прототип).

Использование: в нефтегазодобывающей промышленности, а именно в области бурения и ремонта нефтяных и газовых скважин для создания перфорационных каналов в обсадной колонне, цементном камне и горной породе. Обеспечивает создание простого по конструкции, удобного в обслуживании и надежного в работе устройства для перфорации обсаженных скважин. Сущность изобретения: устройство содержит корпус, выдвижной режущий инструмент в виде накатного ролика, подпружиненную консоль, кулису, гидромониторную насадку, опорные ролики. Устройство имеет пяту. Она шарнирно контактирует с кулисой и размещена между ней и консолью, соединенными с осью. В корпусе устройства выполнены два отверстия разного диаметра. Отверстие большего диаметра снабжено заглушкой. В корпусе устройства под углом к его оси выполнен клиновой паз. По краям него установлены две съемные пластины. Они взаимодействуют с ползунами, свободно сидящими на оси накатного ролика между щек кулисы. Ось ролика выполнена ступенчатой с меньшим диаметром по концам и размещена в боковых пазах корпуса, параллельных клиновому пазу. 2 ил.

Устройство для щелевой перфорации обсаженных скважин, содержащее корпус, выдвижной режущий инструмент в виде накатного ролика, подпружиненную консоль, кулису, гидромониторную насадку, опорные ролики, отличающееся тем, что устройство снабжено пятой, шарнирно контактирующей с кулисой и размещенной между кулисой и консолью, соединенными осью, посаженной с зазором, а в корпусе устройства выполнены ориентированные относительно этой оси два отверстия разного диаметра, причем отверстие большего диаметра снабжено заглушкой, в корпусе устройства под углом к его оси выполнен клиновой паз, по краям которого установлены две съемные пластины, взаимодействующие с ползунами, свободно сидящими на оси накатного ролика между щек кулисы, причем ось накатного ролика, выполненная ступенчатой с меньшим диаметром по концам, размещена в боковых пазах корпуса, параллельных клиновому пазу.