ТРУБОРЕЗ Российский патент 2001 года по МПК E21B29/02 

Изобретение относится к нефтегазодобыче и используется в частности при ликвидации прихватов в скважинах путем поперечной резки труб.

Известен кумулятивный труборез, режущий трубы кольцевой кумулятивной пленкой [1].

Недостатком кумулятивного трубореза является фугасное воздействие на трубу в месте реза с образованием венчика и продольных трещин в теле трубы, которые препятствуют захвату аварийным инструментом. После применения кумулятивного трубореза проводится, как правило, фрезерование торца перерезанной трубы.

Известны химические труборезки импортного производства, например фирмы "Western Atlas International", которые лишены упомянутого недостатка. Однако они требуют особых мер безопасности при хранении и эксплуатации, так как содержат высокоактивные химические реагенты.

Известны газодинамические устройства, предназначенные для разрушения преград высокотемпературными газовыми струями, получаемыми при сжигании зарядов твердого топлива, содержащее, как правило, в продуктах сгорания конденсированную фазу [2-3].

Общим недостатком устройств является существенное снижение энергетических характеристик твердотопливного газогенератора с многосопловым блоком в условиях гидростатического давления скважины и ограниченного проходного габарита камеры трубореза.

Наиболее близкой к предлагаемому устройству является конструкция, в которой поток продуктов сгорания, истекающий из камеры газогенератора, поворачивается в сопловой втулке и через ряд пространственно направленных сопловых отверстий направляется на преграду [4].

Двухкамерная конструкция прототипа обеспечивает требуемые энергетические характеристики в условиях ограниченного габарита в скважине.

Недостатками прототипа являются с одной стороны - дороговизна в изготовлении и сложность в эксплуатации двухкамерного трубореза, с другой стороны - существенная зависимость параметров горения и истечения от начального гидростатического давления в скважине, которая усугубляется дополнительным перепадом давления, требуемым для преодоления гидравлического сопротивления, возникающего при истечении продуктов сгорания сквозь отверстия с большим расходом. Причем конструкция прототипа с неизменяемым диаметром сопловых отверстий не допускает возможности регулировки указанных параметров, что снижает работоспособность и надежность трубореза при применении на разных глубинах.

При увеличении начального гидростатического давления с ростом глубины скважины всякие дополнительные перепады давления, которые вынужден преодолевать истекающий поток продуктов сгорания, оказывают также значительное влияние на параметры воспламенения заряда твердого топлива. По этой причине герметизирующая манжета должна оказывать минимальное сопротивление при перепаде давления изнутри наружу, т.е. должна изготавливаться из эластичного материала.

Цель изобретения - создание устройства, повышающего качество работ и снижающего затраты при резке труб в скважинах.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, состоящем из камеры газогенератора с зарядом твердого топлива, высокотемпературные продукты сгорания которого содержат конденсированную фазу, и кольцевого соплового блока, обтекаемые поверхности внутреннего и внешнего сопловых насадков, выполненные из тугоплавкого материала, образуют поворачивающий на 90^o к продольной оси соплового блока сужающийся кольцевой канал, который завершается радиальной щелью, а между стенками щели заподлицо с наружным диаметром насадков установлено перфорированное опорное легкоплавкое кольцо, имеющее косой внутренний срез, обращенный к каналу, причем снаружи стыки сопловых насадков с кольцом облегает эластичная герметизирующая манжета с подложкой, выполненной из намотанной внахлест металлической ленты.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволяет, по мнению автора, установить соответствие его критерию "новизна".

Автору не известно использование совокупности отличительных признаков устройства в других областях техники, что дает основание считать, что предложенное решение соответствует критерию "изобретательский уровень" и промышленно применимо.

На фиг. 1 показан вариант исполнения трубореза. На фиг. 2 показано устройство кольцевого соплового блока 3. Труборез состоит из корпуса 1 газогенератора, в который вкладывается заряд твердого топлива 2, соплового блока 3 и наконечника 4. Труборез оснащен кабельной головкой 5, через которую импульс электротока подается на контактную свечу 6 и воспламеняющий пиропатрон 7.

Заряд твердого топлива состоит в свою очередь из стакана 8 со скрепленной с ним канальной шашкой твердого топлива и втулки 9, которая служит для исключения перетоков продуктов сгорания между корпусом 1 и стаканом 8.

Для герметизации корпуса от скважинной жидкости, исключения перетоков и защиты резьбы кабельной головки установлены уплотнительные кольца 10, 11, 12 соответственно.

Шпилька 13 с обтекателем 14 и теплозащитной втулкой 15, выступы которой защищают от прогара опоры, составляют центральное тело блока.

Внутренний 16 и внешний 17 сопловые насадки, изготовленные из тугоплавких композиций, образуют между обтекаемыми поверхностями сужающийся кольцевой канал 18, в котором поток продуктов сгорания поворачивает на 90^o к оси соплового блока. Кольцевой канал завершается радиальной щелью, в которой установлено заподлицо со срезом щели легкоплавкое опорное кольцо 19 с радиально направленными отверстиями. Внутренняя поверхность опорного кольца выполнен с косым срезом 20, который служит для предотвращения затыкания отверстий конденсированными частицами потока на начальном этапе истечения.

Вследствие того, что опорное кольцо разрушается высокотемпературной эрозией в первые мгновения работы трубореза и выносится из щели, толщина опорного кольца калибрует размер освобождающейся щели, которая может изменяться в зависимости от условий применения.

Развитые в продольном направлении наружные поверхности сопловых насадков защищают сопловой блок от разрушения возвратным потоком.

На стыки опорного кольца и сопловых насадков укладывается внахлест металлическая лента 21, которая препятствует продавливанию манжеты сквозь отверстия, и натягивается эластичная герметизирующая манжета 22.

Автором опробовано заявляемое устройство на опытных образцах в широком диапазоне условий применения с положительными результатами. Внедрение предлагаемого трубореза позволит получить значительный экономический эффект по сравнению с известными устройствами.

Источники информации
1. Ловля С.А. Прострелочные работы в скважинах. Учебник для вузов. - М.: Недра, 1987, с. 116-118.

2. Способ термодинамического разрушения минеральных сред. А.с. СССР N 802550, Бюл. N 5, ВНИИПИ, 1981 г.

3. Перфоратор. Патент РФ, RU 2015311 С1, Бюл. N 12 от 30.06.94.

4. Труборез. Описание изобретения к заявке, RU 9510378 А1, Бюл. N 12 от 27.04.97, (прототип).

Изобретение относится к нефтегазодобыче и используется, в частности, при ликвидации прихватов в скважинах путем поперечной резки труб. Простое и эффективное техническое решение выгодно отличает заявляемый труборез от кумулятивных и химических труборезов. Решена проблема надежности и работоспособности газодинамического трубореза в широком диапазоне гидростатических давлений. Труборез состоит из камеры газогенератора. В твердотопливном газогенераторе с кольцевым сопловым блоком обтекаемые поверхности внутреннего и внешнего тугоплавких насадков образуют поворачивающий на 90^o к продольной оси соплового блока сужающийся кольцевой канал, завершающийся радиальной щелью. Между стенками щели заподлицо с наружным диаметром насадков установлено перфорированное опорное легкоплавкое кольцо с косым внутренним срезом. Снаружи стыки сопловых насадков с опорным кольцом облегает эластичная герметизирующая манжета с подложкой из металлической ленты, намотанной внахлест. Высокотемпературные продукты сгорания твердого топлива содержат конденсированную фазу. Обтекаемые поверхности внутреннего и внешнего сопловых насадков выполнены из тугоплавкого материала. Повышается качество работы и снижаются затраты при резке труб в скважинах. 2 ил.

Труборез, состоящий из камеры газогенератора с зарядом твердого топлива, высокотемпературные продукты сгорания которого содержат конденсированную фазу, и кольцевого соплового блока, отличающийся тем, что обтекаемые поверхности внутреннего и внешнего сопловых насадков, выполненные из тугоплавкого материала, образуют поворачивающий на 90^o к продольной оси соплового блока сужающийся кольцевой канал, который завершается радиальной щелью, между стенками щели заподлицо с наружным диаметром насадков установлено перфорированное опорное легкоплавкое кольцо, имеющее косой внутренний срез, обращенный к каналу, снаружи стыки сопловых насадков с опорным кольцом облегает эластичная герметизирующая манжета с подложкой, выполненной из намотанной внахлест металлической ленты.