ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ЩЕЛЕВОЙ ПЕРФОРАТОР Российский патент 2015 года по МПК E21B43/114 

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации скважин, а именно к конструкции устройств для вскрытия продуктивных пластов путем гидромеханической щелевой перфорации и прорезки продольных перфорационных щелей в обсадной колоне, цементном камне и горной породе.

Известен перфоратор гидромеханический щелевой режущего действия по патенту РФ на полезную модель №60614. Перфоратор гидромеханический щелевой режущего действия, включающий корпус, размещенный в нем поршень-толкатель с гидравлическим центральным каналом, два выдвижных режущих инструмента, обеспечивающих возможность выполнения двух диаметрально расположенных щелей в колонне, каждый из которых установлен на отдельной оси и снабжен механизмом выдвижения, включающим смонтированное на центральной оси с возможностью поворота коромысло, в плечах которого установлены упомянутые оси режущих инструментов, и взаимодействующий с поршнем-толкателем клин, отличающийся тем, что перфоратор снабжен двумя одинарными отклоняющими клиньями, клиновидная поверхность которых служит направляющими для коромысла, в плечах которого установлены оси режущих инструментов, при этом один из упомянутых клиньев взаимодействует с поршнем-толкателем и является клином-поршнем, а второй - установлен автономно, выполнен подпружиненным и зеркально установлен ниже первого клина, в качестве режущего инструмента перфоратор содержит фрезу с затылованными зубьями, угол заточки режущей кромки которых составляет величину, близкую или равную 90°, а режущая кромка снабжена твердым покрытием, при этом гидравлический центральный канал поршня-толкателя снабжен двумя отводящими гидроканалами, сопряженными с указанным центральным каналом по плавной образующей без угловых перегибов, а упомянутые отводящие гидроканалы снабжены в свою очередь гидромониторными насадками, рабочий канал которых выполнен в виде усеченного конуса, плавно переходящего в цилиндрическую часть, причем стенки у основания указанного конуса, расположенного у входной кромки канала, выполнены с кривизной. Недостатком перфоратора гидромеханического щелевого режущего действия является низкая надежность механизма возврата в исходное транспортное положение режущего инструмента.

Известен перфоратор гидромеханический щелевой по патенту РФ на изобретение №2393341. Изобретение относится к области бурения и эксплуатации нефтяных, газовых и нагнетательных скважин, а именно к устройству для вторичного вскрытия пластов путем создания в эксплуатационных колоннах продольных перфорационных щелей и формирования фильтрационных каналов в призабойной зоне пласта. Гидромеханический скважинный перфоратор включает корпус, расположенные в нем силовые механизмы, режущий инструмент в виде накатного диска, установленный с возможностью выдвигания из корпуса при воздействии на него силового механизма, и гидромониторную насадку. Корпус закреплен на колонне насосно-компрессорных труб с помощью подвижного соединения для обеспечения вращательного движения. Накатной диск установлен под углом к оси перфоратора для обеспечения создания на нем при движении корпуса по эксплуатационной колонне крутящего момента, передаваемого на корпус, и прорезная щель в эксплуатационной колонне - по винтовой линии. Недостатком перфоратора гидромеханического щелевого является низкая надежность механизма возврата в исходное транспортное положение режущего инструмента.

Известен гидромеханический щелевой перфоратор по патенту РФ на изобретение №2392421. Изобретение относится к области бурения и эксплуатации нефтяных, газовых и нагнетательных скважин, а именно к устройству для создания продольных перфорационных щелей в обсадной (эксплуатационной) колонне, цементном камне и горной породе. Технический результат - выполнение многощелевой перфорации одновременно в различных требуемых радиальных направлениях, при снижении усилий на перемещение перфоратора, а также обеспечение технологичности перфоратора при его эксплуатации и ремонте, и при центрировании перфоратора в трубе, а также обеспечение простоты и надежности конструкции. Гидромеханический щелевой перфоратор содержит корпус, поршень-толкатель, отклоняющий клин и выдвижной режущий инструмент, в виде установленного на оси режущего диска с механизмом его выдвижения, выполненным с возможностью взаимодействия с отклоняющим клином. В корпусе перфоратора под поршнем-толкателем установлен модуль, выполненный из последовательно размещенных друг за другом, по меньшей мере, двух рабочих цилиндров, в стенке каждого из которых выполнен сквозной продольный вырез. Под указанным модулем установлен возвратный узел, выполненный в виде возвратной пружины. Модуль размещен в корпусе с возможностью продольного перемещения под действие поршня-толкателя в одном направлении, а в обратном направлении - под действием возвратного узла. Внутри каждого из рабочих цилиндров установлен выдвижной режущий инструмент с механизмом его выдвижения через сквозной продольный вырез, выполненный в стенке рабочего цилиндра. Причем механизм выдвижения режущего инструмента выполнен в виде смонтированного на оси одноплечего рычага, в плече которого установлена ось режущего диска. При этом количество отклоняющих клиньев, размещенных в корпусе, соответствует количеству рабочих цилиндров в модуле с установкой по одному отклоняющему клину в зоне взаимодействия с механизмом выдвижения режущего инструмента. Недостатком гидромеханического щелевого перфоратора является недостаточное усилие возвратной пружины.

Известен гидромеханический щелевой перфоратор по патенту РФ на изобретение №2389867. Изобретение относится к области бурения и эксплуатации нефтяных, газовых и нагнетательных скважин, а именно к устройству для создания продольных перфорационных щелей в обсадной (эксплуатационной) колонне, цементном камне и горной породе. Технический результат - выполнение многощелевой перфорации, в том числе одновременно в различных требуемых радиальных направлениях, при повышении надежности и долговечности работы и при одновременном обеспечении высокой ремонтопригодности. Гидромеханический щелевой перфоратор содержит корпус, поршень-толкатель, отклоняющий клин и выдвижной режущий инструмент с механизмом его выдвижения, выполненный в виде смонтированного на оси единого конструктивного средства, состоящего из тела и из жестко соединенного с ним режущего элемента, режущая кромка которого выполнена в виде дугообразного выпуклого контура. Единое конструктивное средство установлено на оси и выполнено с возможностью взаимодействия с отклоняющим клином. В корпусе под поршнем-толкателем установлен модуль, выполненный из последовательно размещенных друг за другом, по меньшей мере, двух рабочих цилиндров, в стенке каждого из которых выполнен сквозной продольный вырез. Ниже модуля в корпусе установлена возвратная пружина. Между возвратной пружиной и нижним рабочим цилиндром в модуле установлен поршень-упор. Рабочие цилиндры в модуле, в зависимости от требуемого направления перфорации, размещены таким образом, чтобы ориентирование сквозных продольных вырезов, по меньшей мере, у двух рабочих цилиндров в модуле было выполнено с поперечным угловым смещением относительно друг друга. Указанный модуль размещен в корпусе с возможностью продольного перемещения под действием поршня-толкателя в одном направлении, а в обратном направлении - под действием возвратной пружины. Внутри каждого из указанных рабочих цилиндров установлен выдвижной режущий инструмент с механизмом его выдвижения в виде единого конструктивного средства, которое установлено на оси и выполнено с возможностью взаимодействия с отклоняющим клином. Количество отклоняющих клиньев соответствует количеству рабочих цилиндров в модуле, с установкой по одному отклоняющему клину в зоне взаимодействия с единым конструктивным средством каждого рабочего цилиндра. В поршне-толкателе выполнен, по меньшей мере, один гидроканал, оборудованный гидромониторной насадкой. Недостатком гидромеханического щелевого перфоратора является низкая надежность механизма возврата в исходное транспортное положение выдвижного режущего инструмента.

Известен перфоратор двухсторонний гидромеханический щелевой по патенту РФ на изобретение №2331759. Изобретение относится к области бурения и эксплуатации нефтяных, газовых и нагнетательных скважин. Устройство включает полый корпус, в котором размещены поршень-толкатель с центральным гидроканалом и выдвижной режущий инструмент. С противоположных сторон в стенке корпуса перфоратора установлены гидромониторные насадки под углом 90° к его оси. Насадки соединены непосредственно с полостью перемещения поршня-толкателя в корпусе перфоратора. В частном случае выполнения перфоратор содержит, по меньшей мере, четыре гидромониторные насадки, размещенные попарно одна над другой с противоположных сторон корпуса. Недостатком перфоратора двухстороннего гидромеханического щелевого является низкая надежность возврата роликов в транспортное положение.

Известен перфоратор двухсторонний гидромеханический щелевой по патенту РФ на изобретение №2327859. Изобретение относится к области бурения и эксплуатации нефтяных, газовых и нагнетательных скважин. Устройство содержит корпус, в котором размещены поршень-толкатель и выдвижной режущий инструмент в виде верхнего и нижнего режущих дисков с возможностью выполнения двух диаметрально расположенных щелей в колонне. Каждый диск установлен на своей оси. Механизм их выдвижения выполнен в виде коромысла, смонтированного на центральной оси. Коромысло выполнено с возможностью поворота при перемещении поршня-толкателя. В плечах коромысла на разном расстоянии от центральной оси установлены оси режущих дисков. Длина плеча коромысла до оси верхнего диска меньше, чем длина плеча коромысла до оси нижнего диска. Обеспечивает возможность гарантированного вскрытия эксплуатационной колонны одновременно двумя дисками и увеличение износостойкости режущих дисков. Недостатком перфоратора двухстороннего гидромеханического щелевого является низкая надежность механизма возврата в исходное транспортное положение режущего инструмента.

Известен гидромеханический щелевой перфоратор по патенту РФ на изобретение №2274732. Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при вторичном вскрытии продуктивных пластов. Сущность изобретения: перфоратор включает силовой блок, состоящий из основного и вспомогательного силовых цилиндров. Поршни цилиндров соединены полым штоком. Перфоратор также включает фильтр с клапаном, перепускной клапан, режущий узел с выдвижным накатным роликом и отклоняющим клином, выполненным в одном блоке со скользящей опорой. Согласно изобретению между штоком и фильтром установлен поршень промежуточного силового цилиндра, расположенного между основным и вспомогательным силовым цилиндром, разделенным гидравлическим разделителем. Клапан фильтра выполнен дифференциальным обратным с полостью в виде усеченного конуса меньшим основанием вверх, в котором помещено уплотнительное кольцо с внутренним диаметром, меньшим проходного сечения этого клапана. Фильтр имеет верхнюю и нижнюю резьбы для присоединения к поршню промежуточного силового цилиндра и к поршню основного силового цилиндра, где установлено седло бросового запорного шара. Скользящая опора режущего узла перфоратора снабжена съемной пластиной, контактирующей в рабочем положении с внутренней стенкой обсадной трубы. Недостатком гидромеханического щелевого перфоратора является сложность конструкции.

Известен перфоратор гидромеханический щелевой по патенту РФ на изобретение №2249678. Изобретение относится к области бурения и эксплуатации скважин, а именно к устройству для создания перфорационных щелей в обсадной колонне, цементном камне и горной породе. Сущность изобретения: перфоратор содержит корпус, размещенный в нем поршень-толкатель и выдвижной режущий инструмент в виде установленного на оси режущего диска с механизмом его выдвижения. Согласно изобретению перфоратор снабжен дополнительным режущим диском, смонтированным на дополнительной оси с возможностью выполнения режущими дисками двух диаметрально расположенных щелей в колонне. Механизм выдвижения дисков включает смонтированное на центральной оси коромысло, в плечах которого в отверстиях установлены оси режущих дисков. Коромысло выполнено с возможностью поворота при перемещении поршня-толкателя. Недостатком перфоратора гидромеханического щелевого является низкая надежность механизма возврата в исходное транспортное положение режущего инструмента.

Известен режущий узел гидромеханического щелевого перфоратора по патенту РФ на изобретение №2371569. Изобретение относится к области бурения и эксплуатации скважин, в частности к конструкции устройств для вскрытия пластов путем гидромеханической щелевой перфорации. Технический результат - повышение производительности перфорационного устройства и сокращение времени, затрачиваемого на проведение перфорации, улучшение качества вскрытия колонны за счет одновременного формирования перфорационных щелей в четырех и более проекциях. Режущий узел гидромеханического щелевого перфоратора включает режущие инструменты в виде дисков, расположенных в корпусе перфоратора с возможностью вертикально-радиального выдвижения через пазы корпуса перфоратора, и механизм выдвижения дисков, приводимый в действие поршнем, перемещающимся в корпусе перфоратора под действием давления. Режущий узел содержит, по меньшей мере, две режущих секции с режущими дисками и механизмами их выдвижения, корпусы режущих секций выполнены разъемными и соединяются между собой резьбовым соединением с возможностью осевого поворота относительно друг друга на нужный угол. Причем соединение режущих секций выполнено с возможностью фиксации под выбранным углом поворота, а механизмы выдвижения дисков всех режущих секций приводятся в движение поршнями, последовательно соединенными между собой при помощи тяг и соединительного винта. Недостатком режущего узла гидромеханического щелевого перфоратора является низкая надежность.

Известен универсальный гидромеханический щелевой перфоратор по патенту РФ на изобретение №2372474. Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при вторичном вскрытии продуктивных пластов. Технический результат - расширение эксплуатационных возможностей перфоратора в колоннах как малого, так и большого диаметров. Универсальный гидромеханический щелевой перфоратор включает перепускной клапан, блок силовых цилиндров, состоящий из основного, промежуточного и вспомогательного силовых цилиндров, режущий узел с выдвижным накатным роликом, гидромониторной насадкой и скользящей опорой. На корпусе перепускного клапана установлен сменный центратор, выполненный в виде отдельного цилиндра, внутренний диаметр которого соответствует диаметру корпуса перепускного клапана, а по периметру внешнего диаметра этого цилиндра диаметрально противоположно расположены большие и малые скользящие опоры центратора. При этом внешняя поверхность опор представляет собой часть поверхности другого цилиндра, ось которого смещена относительно оси первого цилиндра, а его диаметр на 4-5 мм меньше внутреннего диаметра перфорируемой эксплуатационной колонны. При этом верхний и нижний край этих опор имеет конические скосы. Малые опоры расположены так, что между ними имеется промежуток, величина которого больше ширины прорезаемой щели, а в рабочем положении центратор фиксируется на поверхности перепускного клапана с помощью зажимной гайки. Режущий узел перфоратора снабжен сменной скользящей опорой, опорная поверхность которой выполнена в виде части цилиндра с внешним диаметром, равным внутреннему диаметру перфорируемой эксплуатационной колонны. Недостатком универсального гидромеханического щелевого перфоратора является сложность конструкции и низкая надежность.

Известен перфоратор гидромеханический щелевой по патенту РФ на изобретение №2270330. Изобретение относится к области бурения и эксплуатации скважин, а именно к устройству для создания перфорационных щелей в обсадных колоннах, цементном камне и горной породе. Сущность изобретения: перфоратор содержит корпус, размещенный в нем поршень-толкатель, связанный с ним узел выдвижения режущего диска, выполненный в виде коромысла, установленного на центральной оси. На одном плече коромысла с помощью оси размещен режущий диск. Согласно изобретению перфоратор снабжен выдвижным опорным элементом, расположенным на противоположном от режущего диска плече коромысла, с возможностью его выдвижения из корпуса в противоположную сторону относительно режущего диска одновременно с ним и обеспечения прижима режущего диска к прорезаемой поверхности эксплуатационной колонны. Недостатком перфоратора гидромеханического щелевого является низкая надежность, связанная с дополнительными выдвижными опорными элементами.

Известен гидромеханический щелевой перфоратор по патенту РФ на изобретение №2247226. Изобретение относится к области бурения и эксплуатации скважин, а именно к устройству для создания перфорационных щелей в обсадных колоннах, цементном камне и горной породе. Перфоратор содержит корпус, выдвижной режущий инструмент в виде установленных на осях двух режущих дисков, поршень-толкатель с центральным и двумя боковыми гидроканалами, оборудованными двумя гидромониторными насадками. Диски выполнены с возможностью выполнения двух диаметрально расположенных щелей в колонне. На осях шарнирно установлены два коромысла, каждое из которых выполнено в виде двух фигурных пластин с отверстиями, в которых установлены оси дисков. По одному варианту коромысла установлены на конце поршня-толкателя, а по другому варианту - на корпусе. Поворот коромысла с дисками обеспечен взаимодействием его с двойным клином, установленным по первому варианту на корпусе, по второму - на нижней части поршня-толкателя. Механизм выдвижения режущих роликов исключает соприкосновение корпуса перфоратора с колонной. Недостатком гидромеханического щелевого перфоратора является низкая надежность механизма возврата в исходное транспортное положение режущего инструмента.

Известен перфоратор гидромеханический щелевой по патенту РФ на изобретение №2440486. Группа изобретений относится к области бурения и эксплуатации нефтяных, газовых и нагнетательных скважин, а именно к устройству для создания одновременно двух и более продольных перфорационных щелей в обсадной (эксплуатационной) колонне, цементном камне и горной породе. Перфоратор содержит корпус, размещенный в нем поршень-толкатель, возвратную пружину, отклоняющий клин и смонтированный на оси выдвижной режущий инструмент, обеспечивающий возможность выполнения диаметрально расположенных щелей в колонне скважины. В корпусе между поршнем-толкателем и возвратной пружиной установлен модуль, выполненный из, по меньшей мере, одного рабочего узла в виде цилиндра, внутри которого установлен выдвижной режущий инструмент, выполненный с возможностью его выдвижения через два диаметральных сквозных продольных выреза, выполненных в стенке цилиндра, или через один сквозной продольный вырез в стенке цилиндра, охватывающий диаметральные направления выдвижения указанного инструмента. Выдвижной режущий инструмент выполнен в виде коромысла, которое установлено с возможностью взаимодействия с отклоняющим клином и в плечах которого размещены на оси два диска. Ось коромысла жестко закреплена на внутренних стенках цилиндра с обеспечением ее продольного перемещения вместе с цилиндром и установлена с эксцентриситетом относительно центра тяжести коромысла с обеспечением длины плеча коромысла до оси верхнего диска больше, чем длина плеча коромысла до оси нижнего диска, причем отклоняющий клин, с которым взаимодействует коромысло, жестко закреплен в корпусе перфоратора, а количество отклоняющих клиньев, размещенных в корпусе, соответствует количеству рабочих узлов в модуле. Недостатком перфоратора гидромеханического щелевого является низкая надежность механизма возврата в исходное транспортное положение режущего инструмента.

Известен гидромеханический щелевой перфоратор по патенту РФ на изобретение №2459933. 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. Недостатком гидромеханического щелевого перфоратора является сложность его конструкции.

Известен перфоратор гидромеханический многощелевой режущего действия по патенту РФ на полезную модель №86654 (прототип). Перфоратор содержит корпус, поршень-толкатель, отклоняющий клин и выдвижной режущий инструмент, в виде установленного на оси режущего диска с механизмом его выдвижения, выполненным с возможностью взаимодействия с отклоняющим клином. В корпусе под поршнем-толкателем установлен модуль, выполненный из последовательно размещенных друг за другом, по меньшей мере, двух рабочих цилиндров, в стенке каждого из которых выполнен сквозной продольный вырез. Под указанным модулем установлена возвратная пружина. Между нею и нижним рабочим цилиндром в модуле установлен поршень-упор. Рабочие цилиндры в модуле следует размещать таким образом, чтобы ориентирование сквозных продольных вырезов, по меньшей мере, у двух рабочих цилиндров в модуле было выполнено с поперечным угловым смещением друг относительно друга. Указанный модуль размещен с возможностью продольного перемещения под действием поршня-толкателя в одном направлении, а в обратном направлении - под действием пружины. Внутри каждого из рабочих цилиндров установлен выдвижной режущий инструмент с механизмом его выдвижения через сквозной продольный вырез. Механизм выдвижения режущего инструмента в предлагаемом перфораторе выполнен в виде смонтированного на оси одноплечего рычага, выполненного, например, в виде двух пластин. В плече рычага установлена ось режущего диска. Механизм выдвижения режущего инструмента выполнен с возможностью взаимодействия с отклоняющим клином. Количество отклоняющих клиньев соответствует количеству рабочих цилиндров в модуле с установкой по одному отклоняющему клину в зоне взаимодействия с механизмом выдвижения режущего инструмента из каждого рабочего цилиндра. В поршне-толкателе выполнен гидроканал, оборудованный гидромониторной насадкой. Недостатком перфоратора гидромеханического многощелевого режущего действия является низкая надежность механизма возврата в исходное транспортное положение режущего инструмента, так как пружина работает с максимальным усилием лишь в момент ее полного сжатия. При длительной работе перфоратора существует вероятность поломки пружины, что может привести к заклиниванию устройства в скважине.

Задачей создания изобретения является предотвращение аварийных ситуаций, а также повышение надежности возврата режущего инструмента гидромеханического щелевого перфоратора в транспортное положение.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что гидромеханический щелевой перфоратор содержит: поршень-толкатель, режущую секцию, которая включает рабочий поршень с выдвижным режущим инструментом в виде установленного на оси режущего диска с механизмом его выдвижения, выполненным с возможностью взаимодействия с отклоняющим клином, рабочий поршень установлен в рабочем цилиндре, в стенке которого выполнен сквозной продольный вырез напротив режущего диска, режущие секции установлены друг за другом, их рабочие поршни размещены с возможностью осевого перемещения под действием поршня-толкателя в одном направлении и под действием возвратной пружины в обратном, внутри пружины проходит шток поршня возвратного цилиндра, корпус которого соединен с рабочим цилиндром, крышка возвратного цилиндра выполнена с центральным отверстием, через которое проходит шток и с кольцевым радиальным выступом, за который крышка зафиксирована от осевого перемещения между торцом рабочего цилиндра и внутренней кольцевой расточкой, выполненной в корпусе возвратного цилиндра. На торце каждого штока поршня возвратного цилиндра выполнены прорези для выравнивания давления, над крышкой возвратного цилиндра с давлением в отверстии, проходящем через шток и поршень возвратного цилиндра. В гидромеханическом щелевом перфораторе друг за другом может быть установлено несколько возвратных цилиндров. Наружные поверхности поршня и крышки, а также отверстие крышки возвратного цилиндра уплотнены. В качестве уплотнения поршня и крышки возвратного цилиндра используются резиновые кольца круглого сечения. Под нижним возвратным цилиндром на резьбе установлено кольцо, на внутренней поверхности которого выполнен кольцевой выступ, ограничивающий рабочий ход поршня.

Проведенные патентные исследования показали, что предложенное техническое решение обладает новизной, промышленной применимостью и изобретательским уровнем, т.е. удовлетворяет всем критериям изобретения. Изобретательский уровень подтверждается тем, что новая совокупность существенных признаков обеспечивает получение нового технического результата.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1…4, где:

на фиг.1 приведен гидромеханический щелевой перфоратор в транспортном положении,

на фиг.2 приведен гидромеханический щелевой перфоратор в рабочем положении,

на фиг.3 приведен поперечный разрез перфоратора A-A,

на фиг.4 приведен возвратный цилиндр,

на фиг.5 приведен внешний вид поршня со штоком.

Гидромеханический щелевой перфоратор содержит: поршень-толкатель 1, режущую секцию 2, которая включает рабочий поршень 3 с выдвижным режущим инструментом 4, в виде установленного на оси 5 режущего диска 6 с механизмом его выдвижения 7, выполненным с возможностью взаимодействия с отклоняющим клином 8, рабочий поршень 3 установлен в рабочем цилиндре 9, в стенке которого выполнен сквозной продольный вырез 10 напротив режущего диска 6, режущие секции 2 установлены друг за другом, их рабочие поршни 3 размещены с возможностью осевого перемещения под действием поршня-толкателя 1 в одном направлении и под действием возвратной пружины 11 в обратном, внутри пружины 11 проходит шток 12 поршня 13 возвратного цилиндра 14, корпус 15 которого соединен с рабочим цилиндром 9, крышка 16 возвратного цилиндра 14 выполнена с центральным отверстием 17, через которое проходит шток 12, и с кольцевым радиальным выступом 18, за который крышка 16 зафиксирована от осевого перемещения между торцом рабочего цилиндра 9 и внутренней кольцевой расточкой, выполненной в корпусе возвратного цилиндра 14. На торце каждого штока 12 поршня 13 возвратного цилиндра 14 выполнены прорези 19 для выравнивания давления, над крышкой 16 возвратного цилиндра 14 с давлением в отверстии 20, проходящем через шток 12 и поршень 13 возвратного цилиндра 14. В гидромеханическом щелевом перфораторе друг за другом может быть установлено несколько возвратных цилиндров 14. Наружные поверхности поршня 13 и крышки 16, а также отверстие 17 крышки 16 возвратного цилиндра уплотнены. В качестве уплотнения поршня 13 и крышки 16 возвратного цилиндра 14 используются резиновые кольца круглого сечения. Под нижним возвратным цилиндром 14 на резьбе установлено кольцо 21, на внутренней поверхности которого выполнен кольцевой выступ 22, ограничивающий рабочий ход поршня 13.

Гидромеханический щелевой перфоратор работает следующим образом. Перфоратор закрепляют на колонне труб и спускают в скважину в интервал перфорации. Включают насосы. Промывочная жидкость под давлением поступает к перфоратору. Под действием давления поршень-толкатель 1 движется вниз и смещает в рабочем цилиндре 9 рабочий поршень 3. При этом механизм выдвижения 7 режущего диска 6 взаимодействует с отклоняющим клином 8 и режущий диск 6 выдвигается через сквозной продольный вырез 10, выполненный в рабочем цилиндре 9. Так как режущие секции 2 могут быть установлены друг за другом, одновременно выдвигаются несколько режущих дисков 6, которые могут быть развернуты друг относительно друга. Рабочие поршни 3, перемещаясь внутри рабочих цилиндров 9, сжимают возвратную пружину 11. Перемещение рабочего поршня 3 передается через шток 12 поршню 13. Поршень 13 смещается в корпусе возвратного цилиндра 15 и передает смещение через штоки 12 нескольких поршней 13, установленных последовательно в возвратных цилиндрах 14 на нижний поршень 13, который доходит до упора в кольцевой выступ 22, выполненный на кольце 21. Кольцо 21 закреплено на резьбе к нижнему возвратному цилиндру и ограничивает рабочий ход поршня 13. Так как внутренние полости возвратных цилиндров 14 герметичны, в корпусе 15 создается разряжение. Одновременно с движением поршня вниз сжимается возвратная пружина. Поднимая и опуская перфоратор внутри прорезаемой трубы (на фиг. не показана), за счет взаимодействия с прорезаемой трубой режущего диска 6, в трубе прорезается паз. После прорезки пазов давление сбрасывают, при этом возвратная пружина 11 возвращает рабочие поршни 3 и поршень-толкатель 1 в исходное транспортное положение. За счет того что в возвратном цилиндре было создано разряжение, создается перепад давления между внутренней полостью возвратного цилиндра и давлением в скважине, что обеспечивает значительное осевое усилие на поршне и штоке, направленное на возврат деталей гидромеханического щелевого перфоратора в транспортное положение.

Применение изобретения позволило:

1. Предотвратить аварийные ситуации, связанные с заклиниванием перфоратора в обсадных трубах.

2. Повысить надежность возврата режущего инструмента гидромеханического щелевого перфоратора в транспортное положение.

3. Обеспечить эффективную перфорацию трубы и горной породы.

4. Повысить ресурс работы гидромеханического щелевого перфоратора.

5. Повысить ремонтопригодность перфоратора.

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации скважин, а именно к конструкции устройств для вскрытия продуктивных пластов путем гидромеханической щелевой перфорации и прорезки продольных перфорационных щелей в обсадной колоне, цементном камне и горной породе. Перфоратор содержит поршень-толкатель, режущую секцию, которая включает рабочий поршень с выдвижным режущим инструментом в виде установленного на оси режущего диска с механизмом его выдвижения, выполненным с возможностью взаимодействия с отклоняющим клином, рабочий поршень установлен в рабочем цилиндре, в стенке которого выполнен сквозной продольный вырез напротив режущего диска, режущие секции установлены друг за другом, их рабочие поршни размещены с возможностью осевого перемещения под действием поршня-толкателя в одном направлении и под действием возвратной пружины в обратном. Внутри пружины проходит шток поршня возвратного цилиндра, корпус которого соединен с рабочим цилиндром, крышка возвратного цилиндра выполнена с центральным отверстием, через которое проходит шток, и с кольцевым радиальным выступом, за который крышка зафиксирована от осевого перемещения между торцом рабочего цилиндра и внутренней кольцевой расточкой, выполненной в корпусе возвратного цилиндра. Обеспечивается предотвращение аварийных ситуаций, а также повышение надежности возврата режущего инструмента гидромеханического щелевого перфоратора в транспортное положение. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Гидромеханический щелевой перфоратор, содержащий: поршень-толкатель, режущую секцию, которая включает рабочий поршень с выдвижным режущим инструментом в виде установленного на оси режущего диска с механизмом его выдвижения, выполненным с возможностью взаимодействия с отклоняющим клином, рабочий поршень установлен в рабочем цилиндре, в стенке которого выполнен сквозной продольный вырез напротив режущего диска, режущие секции установлены друг за другом, их рабочие поршни размещены с возможностью осевого перемещения под действием поршня-толкателя в одном направлении и под действием возвратной пружины в обратном, отличающийся тем, что внутри пружины проходит шток поршня возвратного цилиндра, корпус которого соединен с рабочим цилиндром, крышка возвратного цилиндра выполнена с центральным отверстием, через которое проходит шток, и с кольцевым радиальным выступом, за который крышка зафиксирована от осевого перемещения между торцом рабочего цилиндра и внутренней кольцевой расточкой, выполненной в корпусе возвратного цилиндра.

2. Гидромеханический щелевой перфоратор по п.1, отличающийся тем, что на торце каждого штока поршня возвратного цилиндра выполнены прорези для выравнивания давления над крышкой возвратного цилиндра с давлением в отверстии, проходящем через шток и поршень возвратного цилиндра.

3. Гидромеханический щелевой перфоратор по п.1, отличающийся тем, что в нем друг за другом может быть установлено несколько возвратных цилиндров.

4. Гидромеханический щелевой перфоратор по п.1, отличающийся тем, что наружные поверхности поршня и крышки, а также отверстие крышки возвратного цилиндра уплотнены.

5. Гидромеханический щелевой перфоратор по п.1, отличающийся тем, что в качестве уплотнения поршня и крышки возвратного цилиндра используются резиновые кольца круглого сечения.

6. Гидромеханический щелевой перфоратор по п.1, отличающийся тем, что под нижним возвратным цилиндром на резьбе установлено кольцо, на внутренней поверхности которого выполнен кольцевой выступ, ограничивающий рабочий ход поршня.