Механический перфоратор Советский патент 1993 года по МПК E21B43/11 

Изобретение относится к нефтегазодо- бывающей промышленности, в частности, к устройствам для перфорации скважин.

Известен стреляющий перфоратор 1. Недостатком этого перфоратора является малая глубина канала, образуемого после перфорации.

Известно.устройство, которое образует перфорационные, каналы с помощью режу

щего инструмента, выполненного в виде

стержня, соединенного гибким валом с по- гружным двигателем и размещенного в патроне, который шарнирно соединен с корпусом устройства 2. Недостатком известного устройства является низкая надеж- ность работы, что обусловлено интенсивным износом гибкого вала при малых радиусах его изгиба и режущего инструмента, Кроме того, ограниченность радиуса изгиба гибкого вала не позволяет отклонить ось режущего стержня до угла, близкого к 90°, что снижает глубину перфорационного канала и, как следствие, снижает качество вскрытия пласта.

Целью изобретения является повыше- ние надежности работы и эффективности перфорации за счет увеличения глубины перфорационного канала.

Указанная цель достигается тем, что в известном перфораторе механическом, содержащем цилиндрический корпус с узлом для связи с колонной насосно-компрессор- ных труб, привод, выполненный в виде глубинного двигателя, режущий инструмент, выполненный в виде концевой фрезы, установленной с возможностью вращения и поворота в продольной плоскости, передаточный механизм, связывающий привод с фрезой и механизм подачи фрезы, согласно изобретению, передаточный механизм выполнен в виде установленной в корпусе перпендикулярно его оси, с возможностью поворота относительно собственной оси, цилиндрической втулки с ра- диальными отверстиями и торцевыми крышками, установленных внутри цилиндрической втулки соосно с ней двух одинаковых конических зубчатых колес, находящихся в зацеплении с обоими зубча- тыми колесами двух конических зубчатых шестерен, оси которых проходят сквозь радиальные отверстия цилиндрической втулки и связаны одна - жестко с фрезой, другая - через гибкий вал с валом привода, при этом механизм подачи фрезы выполнен в виде гидравлически связанной с полостью колонны насосно-компрессорных труб кольцевой камеры с подпружиненным кольцевым поршнем и двухплечего рычага, шарнирно свя

0

5 0

5

0 5 0 5 0 5

зывающего последний с цилиндрической втулкой.

Целесообразно снабдить перфоратор механизмом прижатия к стенке скважины, выполненным в виде подпружиненного относительно кольцевого поршня полого плунжера, установленного без зазора в отверстии кольцевого поршня с возможностью осевого перемещения относительно корпуса и кольцевого поршня и башмака с выпуклой высокотвердой подошвой с насечкой, шарнирно связанного с корпусом и плунжером, при этом вал привода пропущен через плунжер без зазора, а башмак установлен с возможностью выхода подошвы за пределы корпуса.

На фиг. 1 показан общий вид устройства, на фиг. 2 - поперечное сечение его в рабочем положении по А-А.

Перфоратор включает корпус 1, внутри которого размещены погружной двигатель 2 привода с валом 3, режущий инструмент, выполненный в виде концевой фрезы 4, передаточный механизм, связывающий привод с фрезой, механизм подачи фрезы и механизм прижатия к внутренней стенке скважины,

Передаточный механизм включает в себя цилиндрическую втулку 5, в радиальных отверстиях которой размещен хвостовик фрезы, закрытую торцевыми крышками б, насаженными на поворотную ось 7, концы которой вставлены в сквозное радиальное отверстие цилиндрической стенки корпуса. Втулка 5 с крышками б и осью 7 свободно проворачивается в корпусе 1 в направлении, перпендикулярном продольной оси его. Внутри втулки 5 и соосно с ней размещены два одинаковых зубчатых колеса 8, образующих двухступенчатую коническую зубчатую передачу с двумя шестернями, одна из которых 9 жестко связана с концевой фрезой через хвостовик 10 ее, вращающийся в соосных радиальных отверстиях втулки 5 и поворотной оси 7, а вторая шестерня 11 сочленена через гибкий вал 12 с валом привода 3 двигателя 2. В цилиндрических стенках корпуса 1 в месте размещения втулки 5 выфрезеровзны продольные окна, соответствующие по ширине высоте втулки 5, что позволяет увеличить ее наружный диаметр. Для смазки хвостовика 10 и конической зубчатой передачи во внутренней полости оси 7, заполненной смазкой, размещен обратный клапан, выполненный в виде шарика 13 с-седлом J4 и пружиной 15.

Механизм подачи фрезы выполнен в виде размещенной в корпусе 1 кольцевой камеры с подпружиненным кольцевым поршнем 16 с пружиной 17 и двухплечего

рычага 18, шарнирно связывающего кольцевой поршень 16 со втулкой 5 посредством оси 19.

Механизм прижатия к стенке скважины выполнен в виде шарнирно подвешенного на центральной оси своей 20 башмака 21 с выпуклой высокотвердой подошвой с насечкой. Противоположный подошве конец башмака 21 через двухшарнирное звено 23 сочленен с подвешенным на пружине 24 полым плунжером 25, установленным в отверстии кольцевого поршня 16с возможностью осевого перемещения относительно корпуса 1 и кольцевого поршня 16.

Устройство работает следующим обра- зом. После спуска в скважину в транспортном положении, например, на колонне насосно-компрессорных труб, включается подача в колонну труб промывочной жидкости. Вал 3 двигателя 2 начинает вращаться и через сочлененный с ним гибкий вал 12 приводит во вращение шестерню 11, ось которой установлена в радиальном отверстии цилиндрической втулки 5. Зубчатые колеса 8 начинают вращаться в противоположных направлениях, передавая, в свою очередь, вращение шестерне 9 и, соответственно, жестко связанной с ней конической фрезе 4. По схеме (фиг. 1) направления вращения шестерни 9 с фрезой 4 и шестерни 11 совпадают. Одновременно с началом вращения фрезы 4 промывочная жидкость, истекая из канала между валом 3 и двигателем 2, попадает в полость над кольцевым поршнем 16, перемещая его вниз и одновременно сжимая пружину возврата 17. Шарнирно сочлененный с кольцевым поршнем 16 двуплечий рычаг 18 поворачивает цилиндрическую втулку 5 с торцевыми крышками 6 и поворотной осью 7 в направлении, перпендикулярном продольной оси корпуса 1. При этом сочленение вала 3 с осью шестерни 11с помощью

гибкого вала 12 повороту втулки 5 с фрезой 4 вокруг продольной поворотной оси 7 не препятствует. В результате фреза 4 прижимается к стенке обсаженной скважины и выфрезеровывает в ней радиальный канал.

Гидравлическая полость над кольцевым поршнем 16 сообщается с заколонным кольцевым пространством с помощью дроссель- ных насадок (на фиг. не показано), устанавливаемых между этими полостями в стенке корпуса 1 (над поршнем 16) или в самом поршне 16. Гидравлическое сопротивление этих дроссельных насадок должно быть достаточным для создания перепада давления, обеспечивающего сжатие пружины 17 и, одновременно, требуемую силу подачи фрезы к стенке выфрезеровываемо- го канала.

Одновременно с началом подачи фрезы 4 полый плунжер 25 перемещается вниз относительно кольцевого поршня 16, пружина 24 сжимается и двухшарнирное звено 23 поворачивает башмак 21 относительно центральной оси 20, заставляя этим подошву 22 прижиматься к внутренней стенке обсадной трубы и, отжимая устройство от одной стенки скважины, прижимает его к другой (противоположной).

После образования перфорационного канала подача промывочной жидкости в колонну насосно-компрессорных труб прекращается, давление над и под кольцевым поршнем 16 и плунжером 25 выравнивается, пружины 17 и 24 приводят их и, соответственно, устройство в исходное положение, выводя фрезу 4 из канала и отжимая корпус 1 от стенки скважины со стороны этого канала. Устройство поворачивается или перемещается на определенный шаг в другое местоположение, после чего опять начинается подача жидкости в колонну насосно- компрессорных труб и весь цикл повторяется заново.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для перфорации нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения - повышение надежности работы и эффективности перфорации за счет увеличения глубины перфорационного канала. Устройство содержит корпус 1, привод 2, режущий инструмент, выполненный в виде концевой фрезы 4, передаточный механизм, связывающий привод с фрезой 4 и механизм подачи фрезы. Передаточный механизм выполнен в виде двух одинаковых конических зубчатых колес 8 и находящихся в зацеплении с ними двух конических зубчатых шестерен 9. Одна из шестерен 9 жестко связана с фрезой 4, другая - с валом привода через гибкий вал 12. Механизм подачи фрезы выполнен в виде кольцевой камеры с подпружиненным кольцевым поршнем 16 и двухплечего рычага 18, связывающего кольцевой поршень 16с передаточным механизмом. Устройство содержит механизм прижатия к стенке скважины, выполненный в виде подпружиненного полого плунжера 25 и башмака 21, шарнирно связанного с корпусом 1. /г со с

Формула изобретения 1. Механический перфоратор, содержащий цилиндрический корпус с узлом для связи с колонной насосно-компрессорных труб, привод, выполненный в виде глубинного двигателя, режущий инструмент, выполненный в виде концевой фрезы, установленный с возможностью вращения и поворота в продольной плоскости, передаточный механизм, содержащий гибкий вал и связывающий привод с фрезой, и механизм подачи фрезы, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе и эффективности перфорации за счет увеличения глубины перфорационного канала, передаточный механизм выполнен в виде установленной в корпусе перпендикулярно его оси с возможностью поворота относительно собственной оси цилиндрической втулки с радиальными отверстиями и торцовыми крышками, установленных внутри цилиндрической втулки соосно с ней двух одинаковых конических зубчатых колес, находящихся в зацеплении с обоими зубчатыми колесами двух конических зубчатых шестерен, оси которых проходят сквозь радиальные отверстия цилиндрической втулки и связаны одна - жестко с фрезой, другая через гибкий вал с валом привода, при этом механизм подачи фрезы выполнен в виде гидравлически связанной с полостью колонны насосно-компрессорных труб кольцевой камеры с подпружиненным кольцевым поршнем и двухплечего рычага, шарнирно связывающего последний с цилиндрической втулкой.

ц 5 1 б г к м 16 г э

в виде подпружиненного относительно кольцевого поршня полого плунжера, установленного без зазора в отверстии кольцевого поршня с возможностью осевого перемещения относительно корпуса и кольцевого поршня, и башмака с выпуклой высокотвердой подошвой с насечкой, шарнирно связанного с корпусом и плунжером, при этом вал привода пропущен сквозь плунжер без зазора, а башмак установлен с возможностью выхода подошвы за пределы корпуса.

А -А

Фиг. 2