ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ЩЕЛЕВОЙ ПЕРФОРАТОР (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2012 года по МПК E21B43/112 

Предлагаемая группа изобретений относится к области бурения и эксплуатации скважин, в частности к конструкции устройств для вскрытия продуктивных пластов путем гидромеханической щелевой перфорации, и может быть использована при строительстве и ремонте скважин различного назначения.

Известны устройства для щелевой перфорации скважин, раскрытые в патентах RU 2205941 C2, МПК 7 E21B 43/112, 10.06.2003; RU 2244806 C1, МПК 7 E21B 43/112, 20.01.2005; RU 2254451 C1, МПК 7 E21B 43/112, 20.06.2005; RU 2239053 C1, МПК 7 E21B 43/114, 27.10.2004, содержащие режущие инструменты в виде накатных дисков. Однако при использовании этих устройств формирование перфорационных щелей производится только в одной проекции, что приводит к необходимости переориентировать перфоратор после формирования каждой перфорационной щели, производить дополнительные спуско-подъемные операции.

Известен более эффективный двухсторонний гидромеханический щелевой перфоратор по патенту RU 2249678 C2, МПК 7 E21B 43/112, 10.04.2005, позволяющий осуществлять вскрытие продуктивных пластов скважин с формированием одновременно двух диаметрально расположенных щелей в эксплуатационной колонне, включающий корпус, смонтированные в нем режущие инструменты в виде двух дисков и механизм их выдвижения. При этом диаметр режущих дисков указанного перфоратора приближается к диаметру корпуса перфоратора, что позволяет формировать перфорационные щели значительной глубины.

Недостатком этого устройства является неравномерная подача усилий на режущие диски, в силу чего вышерасположенный режущий диск при вскрытии колонны выходит за ее пределы на максимальное расстояние, тогда как нижерасположенный диск осуществляет вскрытие менее эффективно, в связи с чем формируемая им вторая щель может не достигать требуемой ширины и глубины, а при длительной работе перфоратора и износе нижнего диска может вообще отсутствовать.

Указанный недостаток в некоторой степени преодолен в устройстве по патенту EA 009905 B1, МПК E21B 43/112, 28.04.2008, которое принимается за прототип.

Устройство по прототипу представляет собой гидромеханический щелевой перфоратор, содержащий корпус, размещенный в нем поршень-толкатель и выдвижной режущий инструмент в виде установленных на осях режущих дисков с механизмом их выдвижения, с возможностью выполнения режущими дисками двух диаметрально расположенных щелей, при этом механизм выдвижения дисков включает коромысла, установленные на центральной оси, в плечах которых установлены оси режущих дисков, при этом коромысла выполнены с возможностью поворота при перемещении поршня-толкателя, и гидромониторные насадки, причем отношение осевых расстояний нижнего и верхнего режущих дисков до центральной оси определяется диаметром колонны и составляет 1,15-1,25.

Устройство по прототипу за счет увеличения межосевого расстояния нижнего режущего диска с центральной осью обеспечивает гарантированный выход нижнего режущего диска за эксплуатационную колонну и формирование нижним диском второй диаметрально расположенной перфорационной щели.

Вместе с тем, устройство по прототипу имеет следующие недостатки:

1. Сохраняется неравномерность подачи усилий на режущие диски: усилие поршня подается, в первую очередь, на верхний режущий диск и лишь опосредованно на нижний режущий диск.

2. Не обеспечивается одинаковое качество вскрытия колонны обоими режущими дисками.

3. Диски изнашиваются неравномерно, что при длительных работах приводит к увеличению количества дополнительных спуско-подъемных операций, необходимых для замены режущих дисков.

Задачей предлагаемой группы изобретений является создание конструкций перфоратора, обеспечивающих равномерное вскрытие эксплуатационной колонны одновременно как минимум в двух проекциях с гарантированным формированием диаметральных щелей одинаково высокого качества.

Предлагаемая группа изобретений обеспечивает достижение следующего технического результата:

1. Повышение равномерности, качества и скорости вскрытия эксплуатационной колонны, повышение производительности перфоратора.

2. Снижение вероятности изломов и деформаций подвижных частей перфоратора.

3. Снижение вероятности заклинивания режущих инструментов в прорезаемых щелях.

4. Равномерность износа режущих инструментов и снижение скорости их износа.

5. Повышение надежности перфоратора.

Указанный технический результат достигается за счет выравнивания усилий, подаваемых на режущие инструменты перфоратора, путем снабжения перфоратора дополнительным поршнем, размещаемым в корпусе ниже режущего узла, с возможностью подачи этим нижним поршнем дополнительного усилия на режущий узел, направленного оппозитно усилию, создаваемому верхним поршнем, то есть воздействующего, главным образом, на механизм выдвижения нижнего режущего инструмента.

Первый вариант устройства, включенный в предлагаемую группу изобретений, представляет собой гидромеханический щелевой перфоратор, содержащий корпус, размещенный в нем поршень-толкатель и расположенный ниже поршня режущий узел, включающий выдвижные режущие инструменты с механизмом их выдвижения в виде коромысла, в плечах которого размещены режущие инструменты, при этом коромысло смонтировано с возможностью поворота вокруг геометрической оси при перемещении вниз поршня-толкателя и выполнения режущими инструментами одновременно как минимум двух щелей в эксплуатационной колонне. При этом, согласно изобретению, перфоратор снабжен дополнительным поршнем, размещенным в корпусе ниже режущего узла с возможностью создания этим нижним поршнем при движении его вверх дополнительного усилия на нижнее плечо коромысла, несущее нижний режущий инструмент, при этом движение нижнего поршня вверх обеспечивается действием на него жидкости, поступающей к нему под давлением, например, через один или несколько гидроканалов, выполненных в корпусе перфоратора, или через гидросистему, выполненную в перфораторе иным образом.

Второй вариант устройства, включенный в предлагаемую группу изобретений, представляет собой гидромеханический щелевой перфоратор, содержащий корпус, размещенный в нем поршень-толкатель и расположенный ниже поршня режущий узел, включающий выдвижные режущие инструменты с механизмом их выдвижения с возможностью выполнения режущими инструментами одновременно как минимум двух щелей в эксплуатационной колонне. Согласно второму варианту изобретения, перфоратор снабжен дополнительным поршнем, размещенным в корпусе перфоратора ниже режущего узла с возможностью подачи этим нижним поршнем при движении его вверх усилия на режущий узел, при этом движение нижнего поршня вверх обеспечивается действием на него жидкости, поступающей к нему под давлением, например, через один или несколько гидроканалов, выполненных в корпусе перфоратора, или через гидросистему, выполненную в перфораторе иным образом, а механизм выдвижения режущих инструментов включает верхнюю и нижнюю серьги, смонтированные в корпусе с возможностью поворота подвижных частей серег под воздействием на эти части соответственно верхнего и нижнего поршней, при этом режущие инструменты размещены на подвижных частях серег.

Второй вариант исполнения изобретения предполагает независимое выдвижение верхнего и нижнего режущих инструментов под воздействием соответственно верхнего и нижнего поршней. Такая конструкция механизма выдвижения режущих инструментов дополнительно снижает вероятность их заклинивания.

Геометрические оси поворота подвижных частей серег могут быть расположены на одной линии, представляющей собой перпендикуляр к продольной оси перфоратора. При этом сокращается расстояние между верхним и нижним режущими инструментами, за счет чего обеспечивается более компактное расположение режущих инструментов в перфораторе и более равномерное вскрытие эксплуатационной колонны с уменьшенным перепадом высот между формируемыми щелями.

Геометрические оси поворота подвижных частей серег могут совпадать, притом что серьги смонтированы с возможностью поворота их подвижных частей независимо друг от друга. При этом также обеспечивается более компактное расположение режущих инструментов и более равномерное вскрытие эксплуатационной колонны с уменьшенным перепадом высот между формируемыми щелями.

Третий из предлагаемых вариантов изобретения представляет собой гидромеханический щелевой перфоратор, содержащий корпус, размещенный в нем поршень-толкатель и расположенный ниже поршня режущий узел, включающий выдвижные режущие инструменты с механизмом их выдвижения с возможностью выполнения режущими инструментами одновременно как минимум двух щелей в эксплуатационной колонне. Согласно изобретению, перфоратор снабжен дополнительным поршнем, размещенным в корпусе перфоратора ниже режущего узла с возможностью подачи этим нижним поршнем при движении его вверх усилия на режущий узел, при этом движение нижнего поршня вверх обеспечивается действием на него жидкости, поступающей к нему под давлением, например, через один или несколько гидроканалов, выполненных в корпусе перфоратора, или через гидросистему, выполненную в перфораторе иным образом, а механизм выдвижения режущих инструментов включает верхнюю и нижнюю клин-серьги, смонтированные оппозитно друг другу соответственно на верхнем и нижнем поршнях с возможностью поворота подвижных частей клин-серег, при этом режущие инструменты размещены на оппозитно направленных подвижных частях клин-серег, имеющих клиновые поверхности, выполненные с возможностью взаимодействия и перемещения относительно друг друга с выдвижением режущих инструментов в противоположные стороны при встречном перемещении поршней.

Конструкция механизма выдвижения режущих инструментов, предлагаемая в третьем варианте изобретения, обеспечивает наиболее близкое расположение режущих инструментов по отношению друг к другу и позволяет наиболее равномерно вскрывать эксплуатационную колонну с минимальным перепадом высот между формируемыми щелями. При этом независимое выдвижение верхнего и нижнего режущих инструментов под воздействием соответственно верхнего и нижнего поршней обеспечивает снижение вероятности заклинивания режущих инструментов в формируемых щелях.

Перфоратор по третьему варианту исполнения может также содержать механизм приведения выдвигающихся деталей в транспортное положение, например, включающий направляющий паз, выполненный в одной из клин-серег, и тягу, прикрепленную к другой клин-серьге или к ее поршню, выполненную с возможностью перемещения по пазу и обеспечения тем самым возврата клин-серег в транспортное положение при обратном движении поршней. Наличие такого механизма улучшает эксплуатационные характеристики перфоратора, облегчает приведение его в транспортное положение и извлечение из скважины по окончании работ, помогает избежать заклиниваний и изломов режущих инструментов.

Четвертый из предлагаемых вариантов изобретения представляет собой гидромеханический щелевой перфоратор, содержащий корпус, размещенный в нем поршень-толкатель и расположенный ниже поршня режущий узел, включающий выдвижные режущие инструменты с механизмом их выдвижения с возможностью выполнения режущими инструментами одновременно как минимум двух щелей в эксплуатационной колонне. Согласно изобретению, перфоратор снабжен дополнительным поршнем, размещенным в корпусе перфоратора ниже режущего узла с возможностью подачи этим нижним поршнем при движении его вверх усилия на режущий узел, при этом движение нижнего поршня вверх обеспечивается действием на него жидкости, поступающей к нему под давлением, например, через один или несколько гидроканалов, выполненных в корпусе перфоратора, или через гидросистему, выполненную в перфораторе иным образом, а механизм выдвижения режущих инструментов включает верхнюю и нижнюю клин-серьги, имеющие на подвижных частях клиновые поверхности и смонтированные оппозитно друг другу соответственно на верхнем и нижнем поршнях с возможностью поворота подвижных частей клин-серег, а также одно или несколько клин-коромысел, размещенное (размещенных) между клин-серьгами, имеющее (имеющих) клиновые поверхности, выполненное (выполненные) с возможностью поворота при взаимодействии его (их) клиновых поверхностей с клиновыми поверхностями клин-серег (клин-серег и/или других коромысел), при этом режущие инструменты размещены на оппозитно направленных подвижных частях клин-серег, а также в плечах клин-коромысла (клин-коромысел), с возможностью выдвижения в противоположные стороны при встречном перемещении поршней.

Перфоратор по четвертому варианту исполнения изобретения имеет режущий узел, включающий более двух режущих инструментов, сориентированных в противоположных направлениях, способных к одновременной работе по формированию перфорационных щелей. Предлагаемая конструкция механизма выдвижения режущих инструментов позволяет значительно увеличить скорость формирования щелей, за счет возможности одновременного выдвижения и использования четырех, шести и более режущих инструментов, при этом за счет их достаточно близкого расположения устройство имеет более компактные размеры по сравнению с известными аналогами, содержащими более двух режущих инструментов (RU 2371569 C1, МПК E21B 43/112, 27.10.2009 г., RU 86654 U1, МПК E21B 43/112, 10.09.2009 г.).

Перфоратор по четвертому варианту исполнения может содержать механизм приведения выдвигающихся деталей в транспортное положение, например, включающий один или несколько направляющих пазов, выполненных в клин-серьге и/или в коромысле, и одну или несколько тяг, прикрепленных к другой клин-серьге и/или к коромыслу, выполненных с возможностью перемещения по пазу (пазам) и обеспечения тем самым возврата клин-серег и коромысла (коромысел) в транспортное положение при обратном движении поршней. Наличие такого механизма, как и аналогичного механизма в третьем варианте исполнения изобретения, улучшает эксплуатационные характеристики перфоратора, облегчает приведение его в транспортное положение и извлечение из скважины по окончании работ, помогает избежать заклиниваний и изломов режущих инструментов.

Все четыре варианта предлагаемой группы изобретений позволяют повысить производительность и надежность перфоратора по сравнению с прототипом.

Дополнительный поршень, размещенный ниже режущего узла, передает давление жидкости на режущий узел снизу, создавая усилие, оппозитное создаваемому верхним поршнем. Главным образом, усилие дополнительного поршня поступает на механизм выдвижения нижнего режущего инструмента, тем самым усилие на нижний режущий инструмент выравнивается по отношению к усилию, подаваемому на верхний режущий инструмент, что обеспечивает равномерное внедрение режущих инструментов в колонну в процессе вскрытия. Это обусловливает их равномерную работу, избежание заклиниваний и аварий, а также их равномерный износ. Применение изобретения позволяет гарантированно вскрывать колонну в двух проекциях, при этом формируемые щели в обеих проекциях имеют одинаковые качественные характеристики.

Режущие инструменты в предлагаемых вариантах устройства могут быть выполнены в виде дисков (фрез), установленных на осях, как в прототипе, а также в иных видах и формах (ножи, резцы и т.д.). Кроме того, режущие инструменты могут быть выполнены в соответствующих вариантах непосредственно на коромысле, на подвижных частях клин-серег, на клин-коромысле (клин-коромыслах), например, в виде кромки коромысла или кромки подвижной части клин-серьги, определенным образом обработанной для придания режущих свойств, например, заточенной или снабженной твердосплавными вставками.

Перфоратор по любому из четырех предлагаемых вариантов может быть снабжен двумя или несколькими гидромониторными насадками, выполненными, например, в корпусе и/или в поршнях перфоратора. Это позволяет осуществлять гидромониторную обработку призабойной зоны пласта в интервале перфорации непосредственно после вскрытия колонны без применения дополнительных устройств и без осуществления дополнительных спуско-подъемных операций.

Заявляемая группа устройств отличается простотой конструкций, чем обеспечивается их надежность и технологичность.

На фигурах 1-6 представлены варианты исполнения заявляемой группы изобретений с режущими инструментами в виде дисков:

фиг.1 - первый вариант исполнения изобретения с механизмом выдвижения режущих инструментов в виде коромысла;

фиг.2 - второй вариант исполнения изобретения с механизмом выдвижения режущих инструментов в виде серег, взаимодействующих с поршнями;

фиг.3 - вариант исполнения механизма выдвижения режущих инструментов с расположением геометрических осей поворота серег на одной линии, представляющей собой перпендикуляр к продольной оси перфоратора;

фиг.4 - вариант исполнения механизма выдвижения режущих инструментов с совпадением геометрических осей поворота серег и с возможностью поворота подвижных частей серег независимо друг от друга;

фиг.5 - третий вариант исполнения изобретения с механизмом выдвижения режущих инструментов в виде оппозитно направленных клин-серег, взаимодействующих друг с другом;

фиг.6 - четвертый вариант исполнения изобретения с механизмом выдвижения режущих инструментов в виде оппозитно направленных клин-серег и расположенного между ними клин-коромысла, взаимодействующих друг с другом.

Гидромеханический щелевой перфоратор содержит корпус 1, размещенный в нем поршень-толкатель 2 и расположенный ниже поршня 2 режущий узел 3, включающий выдвижные режущие инструменты 4, 5 с механизмом их выдвижения в виде коромысла 6, в плечах 7, 8 которого размещены режущие инструменты 4, 5, при этом коромысло 6 смонтировано с возможностью поворота вокруг геометрической оси при перемещении вниз поршня-толкателя 2 и выполнения режущими инструментами 4, 5 одновременно как минимум двух щелей в эксплуатационной колонне. Перфоратор снабжен дополнительным поршнем 9, размещенным в корпусе 1 перфоратора ниже режущего узла 3 с возможностью создания этим нижним поршнем 9 при движении его вверх дополнительного усилия на нижнее плечо 8 коромысла 6, несущее нижний режущий инструмент 5, при этом движение нижнего поршня 9 вверх обеспечивается действием на него жидкости, поступающей к нему под давлением, например, через один или несколько гидроканалов 10, выполненных в корпусе перфоратора, или через гидросистему, выполненную в перфораторе иным образом. Перфоратор может быть снабжен двумя или несколькими гидромониторными насадками 11, выполненными, например, в корпусе 1 и/или в поршнях 2, 9 перфоратора.

Согласно второму варианту исполнения изобретения (фиг.2), механизм выдвижения режущих инструментов включает верхнюю 12 и нижнюю 13 серьги, смонтированные в корпусе 1 с возможностью поворота подвижных частей 14 серег 12, 13 под воздействием на эти части соответственно верхнего 2 и нижнего 9 поршней, при этом режущие инструменты 4, 5 размещены на подвижных частях 14 серег 12, 13.

При этом геометрические оси 15 поворота подвижных частей 14 серег 12, 13 могут быть расположены на одной линии, представляющей собой перпендикуляр к продольной оси перфоратора (фиг.3). Геометрические оси 15 поворота подвижных частей 14 серег 12, 13 могут совпадать, при этом серьги 12, 13 смонтированы с возможностью поворота их подвижных частей 14 независимо друг от друга (фиг.4).

Согласно третьему варианту исполнения изобретения (фиг.5), механизм выдвижения режущих инструментов 4, 5 включает верхнюю 16 и нижнюю 17 клин-серьги, смонтированные оппозитно друг другу соответственно на верхнем 2 и нижнем 9 поршнях с возможностью поворота подвижных частей 18 клин-серег 16, 17, при этом режущие инструменты 4, 5 размещены на оппозитно направленных подвижных частях 18 клин-серег 16, 17, имеющих клиновые поверхности 19, выполненные с возможностью взаимодействия и перемещения относительно друг друга с выдвижением режущих инструментов 4, 5 в противоположные стороны при встречном перемещении поршней 2, 9.

Согласно четвертому варианту исполнения изобретения (фиг.6), механизм выдвижения режущих инструментов 4, 5 включает верхнюю 16 и нижнюю 17 клин-серьги, имеющие на подвижных частях 18 клиновые поверхности 19 и смонтированные оппозитно друг другу соответственно на верхнем 2 и нижнем 9 поршнях с возможностью поворота подвижных частей 18 клин-серег 16, 17, а также одно или несколько клин-коромысел 20, размещенное (размещенных) между клин-серьгами 16, 17, имеющее (имеющих) клиновые поверхности 21, выполненное (выполненных) с возможностью поворота при взаимодействии его (их) клиновых поверхностей 21 с клиновыми поверхностями 19 клин-серег 16, 17 (клин-серег 16, 17 и/или других коромысел 20), при этом режущие инструменты 4, 5 размещены на оппозитно направленных подвижных частях 18 клин-серег 16, 17, а также в плечах клин-коромысла (клин-коромысел) 20, с возможностью выдвижения в противоположные стороны при встречном перемещении поршней 2, 9.

Перфоратор по третьему и четвертому вариантам исполнения может содержать механизм приведения выдвигающихся деталей в транспортное положение, например, включающий один или несколько направляющих пазов 22, выполненных в клин-серьге 16, 17 и/или в коромысле 20, и одну или несколько тяг 23, прикрепленных к другой клин-серьге или к ее поршню 2, 9, и/или к коромыслу 20, выполненных с возможностью перемещения по пазу (пазам) 22 и обеспечения тем самым возврата клин-серег 16, 17 и коромысла (коромысел) 20 в транспортное положение при обратном движении поршней 2, 9.

Устройство работает следующим образом.

Перфоратор опускается в скважину на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ), производится его привязка к интервалу перфорации, и осуществляются иные подготовительные работы известными способами. Затем в НКТ создается рабочее давление, под действием которого рабочая жидкость начинает воздействовать на верхний поршень-толкатель 2, а также, поступая по гидроканалам 10 в корпусе 1 перфоратора к нижнему дополнительному поршню 9, начинает воздействовать на нижний поршень 9. Под воздействием рабочей жидкости поршни 2, 9 движутся поступательно вдоль оси прибора навстречу друг другу по направлению к режущему узлу 3, находящемуся между ними. Поршни 2, 9 приводят в действие механизм выдвижения режущих инструментов 4, 5.

По первому из предлагаемых вариантов устройства верхний поршень 2 воздействует на верхнее плечо 7 коромысла 6, несущее верхний режущий инструмент 4, а нижний поршень 9 воздействует на нижнее плечо 8 коромысла 6, несущее нижний режущий инструмент 5. Под действием поршней 2, 9 коромысло 6 поворачивается и режущие инструменты 4, 5 равномерно выдвигаются в противоположные стороны до соприкосновения с колонной.

По второму из предлагаемых вариантов устройства верхний поршень 2 воздействует на подвижную часть 14 верхней серьги 12, несущую верхний режущий инструмент 4, а нижний поршень 9 воздействует на подвижную часть 14 нижней серьги 13, несущую нижний режущий инструмент 5. Под действием поршней 2, 9 подвижные части 14 серег 12, 13 поворачиваются, равномерно выдвигая режущие инструменты 4, 5, размещенные на них до соприкосновения с колонной.

По третьему из предлагаемых вариантов устройства верхний и нижний поршни 2, 9, двигаясь поступательно навстречу друг другу, перемещают оппозитно направленные верхнюю и нижнюю клин-серьги 16, 17 соответственно. Клиновые поверхности 19, расположенные на подвижных частях 18 клин-серег 16, 17, приходят в соприкосновение и, взаимодействуя, перемещаются относительно друг друга, выдвигая подвижные части 18 клин-серег 16, 17 из корпуса 1 перфоратора в противоположные стороны. При этом режущие инструменты 4, 5, размещенные на подвижных частях 18 клин-серег 16, 17, выдвигаются до соприкосновения с колонной.

По четвертому из предлагаемых вариантов устройства верхний и нижний поршни 2, 9, двигаясь поступательно навстречу друг другу, перемещают оппозитно направленные верхнюю и нижнюю клин-серьги 16, 17 соответственно. Клиновые поверхности 19, расположенные на подвижных частях 18 клин-серег 16, 17, приходят в соприкосновение с клиновыми поверхностями 21 клин-коромысла (клин-коромысел) 20 и, взаимодействуя с ними, перемещаются относительно них, поворачивая подвижные части 18 клин-серег 16, 17 и клин-коромысло 20, выдвигая подвижные части 18 клин-серег 16, 17 и плечи клин-коромысла 20 из корпуса 1 перфоратора в противоположные стороны. При этом режущие инструменты 4, 5, размещенные на подвижных частях 18 клин-серег 16, 17 и в плечах клин-коромысла (клин-коромысел) 20, выдвигаются до соприкосновения с колонной.

Перфоратору сообщают движение вверх-вниз вдоль оси колонны, при этом поддерживают в нем рабочее давление в соответствии с применяемой технологией перфорации. Режущие инструменты 4, 5 одновременно с равным усилием внедряются под давлением в стенки колонны и формируют в ней как минимум две продольные щели одинакового качества. После вскрытия колонны через гидромониторные насадки 11 может быть проведена гидромониторная обработка ПЗП с разрушением цементного кольца и породы за колонной с формированием каверн.

По окончании работ на интервале перфорации устройство приводится в транспортное положение.

Приведение устройства в транспортное положение может осуществляться с помощью механизма, пример которого показан на фигурах 5 и 6 для третьего и четвертого из предлагаемых вариантов устройства соответственно.

По третьему варианту устройства при снижении рабочего давления поршни 2, 9 совершают обратное движение, увлекая за собой и разводя клин-серьги 16, 17. При этом тяга 23, прикрепленная одним концом к одному из поршней 2, 9, например к верхнему 2, а другим концом закрепленная в пазу 22, выполненном в противоположной, нижней клин-серьге 17, перемещаясь по пазу 22, возвращает нижнюю клин-серьгу 17 по заданной пазом 22 траектории в первоначальное транспортное положение (фиг.5).

По четвертому варианту устройства, если, например, механизм выдвижения режущих инструментов 4, 5 содержит клин-серьги 16, 17 и одно помещенное между ними коромысло 20 (фиг.6), при снижении рабочего давления поршни 2, 9 совершают обратное движение, увлекая за собой и разводя клин-серьги 16, 17. При этом тяги 23, прикрепленные одним концом к поршням 2, 9, а другим концом закрепленные в пазах 22, выполненных в коромысле 20, перемещаясь по пазам 22, возвращают коромысло 20 по заданной пазами 22 траектории в первоначальное транспортное положение.

Во всех предлагаемых вариантах устройства могут применяться и другие механизмы возврата выдвигающихся частей в транспортное положение.

Приведенное в транспортное положение устройство извлекается из скважины либо перемещается на новый интервал перфорации для продолжения работы.

Группа изобретений относится к области бурения и эксплуатации скважин, в частности к конструкции устройств для вскрытия продуктивных пластов путем гидромеханической щелевой перфорации. Перфоратор содержит корпус, размещенный в нем поршень-толкатель и расположенный ниже поршня режущий узел, включающий выдвижные режущие инструменты с механизмом их выдвижения в виде коромысла, в плечах которого размещены режущие инструменты. Коромысло смонтировано с возможностью поворота вокруг геометрической оси при перемещении вниз поршня-толкателя и выполнения режущими инструментами одновременно как минимум двух щелей в эксплуатационной колонне. Перфоратор снабжен дополнительным поршнем, размещенным в корпусе ниже режущего узла с возможностью создания этим нижним поршнем при движении его вверх дополнительного усилия на нижнее плечо коромысла, несущее нижний режущий инструмент. Движение нижнего поршня вверх обеспечивается действием на него жидкости, поступающей к нему под давлением, например, через один или несколько гидроканалов, выполненных в корпусе перфоратора, или через гидросистему, выполненную в перфораторе иным образом. Предлагаются варианты изобретения с различными конструкциями механизма выдвижения режущих инструментов. Обеспечивает равномерное вскрытие эксплуатационной колонны одновременно как минимум в двух проекциях с гарантированным формированием щелей одинаково высокого качества. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Гидромеханический щелевой перфоратор, содержащий корпус, размещенный в нем поршень-толкатель и расположенный ниже поршня режущий узел, включающий выдвижные режущие инструменты с механизмом их выдвижения в виде коромысла, в плечах которого размещены режущие инструменты, при этом коромысло смонтировано с возможностью поворота вокруг геометрической оси при перемещении вниз поршня-толкателя и выполнения режущими инструментами одновременно как минимум двух щелей в эксплуатационной колонне, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным поршнем, размещенным в корпусе перфоратора ниже режущего узла с возможностью создания этим нижним поршнем при движении его вверх дополнительного усилия на нижнее плечо коромысла, несущее нижний режущий инструмент, при этом движение нижнего поршня вверх обеспечивается действием на него жидкости, поступающей к нему под давлением, например, через один или несколько гидроканалов, выполненных в корпусе перфоратора, или через гидросистему, выполненную в перфораторе иным образом.

2. Гидромеханический щелевой перфоратор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен двумя или несколькими гидромониторными насадками, выполненными, например, в корпусе и/или в поршнях перфоратора.

3. Гидромеханический щелевой перфоратор, содержащий корпус, размещенный в нем поршень-толкатель и расположенный ниже поршня режущий узел, включающий выдвижные режущие инструменты с механизмом их выдвижения с возможностью выполнения режущими инструментами одновременно как минимум двух щелей в эксплуатационной колонне, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным поршнем, размещенным в корпусе перфоратора ниже режущего узла с возможностью подачи этим нижним поршнем при движении его вверх усилия на режущий узел, при этом движение нижнего поршня вверх обеспечивается действием на него жидкости, поступающей к нему под давлением, например, через один или несколько гидроканалов, выполненных в корпусе перфоратора, или через гидросистему, выполненную в перфораторе иным образом, а механизм выдвижения режущих инструментов включает верхнюю и нижнюю серьги, смонтированные в корпусе с возможностью поворота подвижных частей серег под воздействием на эти части соответственно верхнего и нижнего поршней, при этом режущие инструменты размещены на подвижных частях серег.

4. Гидромеханический щелевой перфоратор по п.3, отличающийся тем, что геометрические оси поворота подвижных частей серег расположены на одной линии, представляющей собой перпендикуляр к продольной оси перфоратора.

5. Гидромеханический щелевой перфоратор по п.3, отличающийся тем, что геометрические оси поворота подвижных частей серег совпадают, и при этом серьги смонтированы с возможностью поворота их подвижных частей независимо друг от друга.

6. Гидромеханический щелевой перфоратор по пп.3, 4 или 5, отличающийся тем, что он снабжен двумя или несколькими гидромониторными насадками, выполненными, например, в корпусе и/или в поршнях перфоратора.

7. Гидромеханический щелевой перфоратор, содержащий корпус, размещенный в нем поршень-толкатель и расположенный ниже поршня режущий узел, включающий выдвижные режущие инструменты с механизмом их выдвижения с возможностью выполнения режущими инструментами одновременно как минимум двух щелей в эксплуатационной колонне, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным поршнем, размещенным в корпусе перфоратора ниже режущего узла с возможностью подачи этим нижним поршнем при движении его вверх усилия на режущий узел, при этом движение нижнего поршня вверх обеспечивается действием на него жидкости, поступающей к нему под давлением, например, через один или несколько гидроканалов, выполненных в корпусе перфоратора, или через гидросистему, выполненную в перфораторе иным образом, а механизм выдвижения режущих инструментов включает верхнюю и нижнюю клин-серьги, смонтированные оппозитно друг другу соответственно на верхнем и нижнем поршнях с возможностью поворота подвижных частей клин-серег, при этом режущие инструменты размещены на оппозитно направленных подвижных частях клин-серег, имеющих клиновые поверхности, выполненные с возможностью взаимодействия и перемещения относительно друг друга с выдвижением режущих инструментов в противоположные стороны при встречном движении поршней.

8. Гидромеханический щелевой перфоратор по п.7, отличающийся тем, что он содержит механизм приведения выдвигающихся деталей в транспортное положение, например, включающий направляющий паз, выполненный в одной из клин-серег, и тягу, прикрепленную к другой клин-серьге или к ее поршню, выполненную с возможностью перемещения по пазу и обеспечения тем самым возврата клин-серег в транспортное положение при обратном движении поршней.

9. Гидромеханический щелевой перфоратор по п.7 или 8, отличающийся тем, что он снабжен двумя или несколькими гидромониторными насадками, выполненными, например, в корпусе или в поршнях перфоратора.

10. Гидромеханический щелевой перфоратор, содержащий корпус, размещенный в нем поршень-толкатель и расположенный ниже поршня режущий узел, включающий выдвижные режущие инструменты с механизмом их выдвижения с возможностью выполнения режущими инструментами одновременно как минимум двух щелей в эксплуатационной колонне, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным поршнем, размещенным в корпусе перфоратора ниже режущего узла с возможностью подачи этим нижним поршнем при движении его вверх усилия на режущий узел, при этом движение нижнего поршня вверх обеспечивается действием на него жидкости, поступающей к нему под давлением, например, через один или несколько гидроканалов, выполненных в корпусе перфоратора, или через гидросистему, выполненную в перфораторе иным образом, а механизм выдвижения режущих инструментов включает верхнюю и нижнюю клин-серьги, имеющие на подвижных частях клиновые поверхности и смонтированные оппозитно друг другу соответственно на верхнем и нижнем поршнях с возможностью поворота подвижных частей клин-серег, а также одно или несколько клин-коромысел, размещенное (размещенные) между клин-серьгами, имеющее (имеющие) клиновые поверхности, выполненное (выполненные) с возможностью поворота при взаимодействии его (их) клиновых поверхностей с клиновыми поверхностями клин-серег (клин-серег и/или других коромысел), при этом режущие инструменты размещены на оппозитно направленных подвижных частях клин-серег, а также в плечах клин-коромысла (клин-коромысел), с возможностью выдвижения в противоположные стороны при встречном перемещении поршней.

11. Гидромеханический щелевой перфоратор по п.10, отличающийся тем, что он содержит механизм приведения выдвигающихся деталей в транспортное положение, например, включающий один или несколько направляющих пазов, выполненных в клин-серьге и/или в коромысле, и одну или несколько тяг, прикрепленных к другой клин-серьге или к ее поршню, и/или к коромыслу, выполненных с возможностью перемещения по пазу (пазам) и обеспечения тем самым возврата клин-серег и коромысла (коромысел) в транспортное положение при обратном движении поршней.

12. Гидромеханический щелевой перфоратор по п.10 или 11, отличающийся тем, что он снабжен двумя или несколькими гидромониторными насадками, выполненными, например, в корпусе или в поршнях перфоратора.