Устройство для вскрытия пласта Советский патент 1981 года по МПК E21B43/11 

1

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам сверлящего типа для вскрытия пласта в скважинах, обсаженных колонной.

Известно устройство для вскрытия плас-. та, содержащее корпус с криволинейным каналом, гибкий вал и буровую головку (1).

Недостатком устройства является то, что оно снабжено только одной буровой головкой. Поэтому работоспособность устройства ограничивается износостойкостью буровой головки. С износом буровой головки устройство необходимо поднимать на поверхность с целью ее замены. Вследствие частых спуско-подъемных операций в скважине производительность устройства в целом значительно снижается.

Известно устройство, содержащее корпус с криволинейным каналом, гибкий вал, режущие элементы и механизм смены режущих элементов с его приводом (2).

Механизм смены режущих головок размещен над исходной позицией режущего элемента и включает набор дополнительных режущих элементов, отсекатель и подпружиненный фиксатор, установленный с возможностью взаимодействия с режущей головкой в корпусе.

Недостаток устройства заключается в том, что режущий элемент при работе не имеет сплощной направляющей в связи с тем, что в направляющей вырезное окно щириной не менее диаметра режущего элемента для обеспечения подачи дополнительных режущих элементов в рабочее положение. Это приводит к перекосу режущего элемента под действием эксцентрично приложенного режущего усилия и сколу режущих кромок при прорезании обсадной колонны. Проведенные авторами стендовые испытания показали, что даже при наличии сплощной направляющей, но при зазоре между режущими элементами и направляющей, превыщающим допустимую величину (0,15 мм), также происходил слом режущих кромок при прорезаиии преграды (имитирующей обсадную колонну). Из изложенного выще можно сделать вывод, что известным устройством

проперфорировать скважину невозможно.

Целью изобретения является повыщение

надежности работы.

Поставленная цель достигается тем, что

устройство снабжено осью, закрепленной в корпусе параллельно оси криволинейного канала, а механизм смены режущих элементов установлен на вышеуказанной оси с возможностью вращения и выполнен в

виде барабана со сквозными радиальными

отверстиями по периферии, в которых размещены втулки и режущие элементы.

Также цель достигается тем, что привод механизма смеиы режущих элементов выполнен в виде гидроцилиндра, зубчатой рейки с шестерней и муфты.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 - разрез фиг. 1.

Устройство для вскрытия пласта содержит разъемный корпус 1 с криволинейным каналом 2, в котором размещен гибкий вал 3, заканчивающийся хвостовиком 4. В нижней части корпуса 1 расположен барабан 5 с возможностью вращения на оси 6. Барабан 5 по периферии имеет отверстия, в которые вставляются на опорах качения втулки 7. Во втулках 7, выполняющих роль направляющих, размещены режущие элементы 8 и 9. Режущие элементы выполнены в виде торцевой фрезы с режущими пластинами 10 из твердого сплава. В режущей головке 7 имеются каналы 11, по которым в зону разрушения подводится промывочная жидкость, чем обеспечивается охлаждение режущих пластин и вынос выбуренных частиц породы и металла. Самопроизвольное выпадание режущих элементов из направляющих втулок 7 исключается, например, посредством трения или применением срезного штифта 12.

Соединение режущего элемента с хвостовиком 4 может быть осуществлено, например, выполнением выступа на хвостовике 4 в виде усеченной пирамиды и ответного углубления в режущей головке.

На оси барабана 6 на щлицах расположена подпружиненная подвижная муфта 13, входящая в храповое зацепление с шестерней 14. Шестерня 14 находится в зубчатом зацеплении с рейкой 15, связанной с подпружиненным поршнем 16, цилиндрическая полость которого с помощью канала 17 связана с магистральным каналом 18.

На торцевой поверхности барабана 5 рисположены цилиндрические углубления 19, ось которых при определенной позиции совпадает с осью гидравлического фиксатора положений 20, цилиндрическая полость которого с помощью канала 21 связана с каналом 18.

Барабан 5 дополнительно снабжен механическим тормозом 22 с пружиной 23. Уплотненная рабочая камера тормоза 22 с помощью канала 24 связана с каналом 18.

Устройство снабжено якорем, обеспечивающим фиксацию корпуса 1 на заданной глубине, и двигателем, приводящим во вращение и осевое перемещение вала 3. Якорь и двигатель на чертежах не показаны.

Устройство работает следующим образом.

После спуска устройства на заданную глубину и его якорения насосом подается рабочая жидкость во внутреннюю полость

гибкого вала и в канал 18. С повышением давления, когда оно достигает примерно 50% от номинального, тормоз 22 выйдет из контакта с барабаном 5 (это достигается соответствующим подбором пружины 23) и поршень 16 передвинет рейку 15, которая в свою очередь повернет шестерню 14 на определенный угол. Вместе с шестерней 14 повернутся муфта 13 и барабан 5 до совмещения одного из режущих элементов 8 с осью канала 2. С дальнейшим повышением давления щток гидравлического фиксатора 20, сжав пружину, переместится и зафиксирует барабан 5 от поворачивания. Одновременно вал 3 начнет вращаться и перемещаться в продольном направлении и, войдя в зацепление с элементом 8, срежет штифт 12 и далее будет просверливать в обсадной колонне и продуктивном пласте канал необходимой глубины.

Выбуренная порода удаляется промывочной жидкостью через зазор, образованный стенками канала и гибкого вала.

После окончания сверления канала, не прекращая подачу рабочей жидкости, вал 3 перемещают в обратном направлении. При этом элемент 8 под давлением промывочной жидкости, а также за счет трения о стенки полученного канала, выйдет из зацепления с хвостовиком 4 и останется в концСХк нала. После втаскивания вала 3 в корпус гмподачу рабочей жидкости прекращают. Пр/и этом фиксатор 20 выйдет из зацепления с барабаном 5. Одновременно рейка 15 под действием пружины вернется в исходное положение и повернет щестерню 14. Муфта 13, а вместе с ней и ось барабана 6 останутся неподвижными, удерживаемые механическим тормозом 22.

Для получения нового перфорационного канала устройство перемещают в новое исходное положение в скважине. После установки и закрепления устройства в новом положении цикл повторяется.

Применение предлагаемого устройства для вскрытия пласта позволит устранить возможность перекоса и поломок режущих головок и, следовательно, повысить надежность работы устройства. Кроме того, применение предлагаемого устройства позволит при перфорировании получать в стенке колонны отверстия правильной формы, не нарушая целостности цементного камня и самой колонны, а глубина перфорационного канала может в десятки раз превышать глубину, получаемую обычными способами. Последнее обстоятельство позволяет на большую глубину вскрыть продуктивный пласт и повысить нефтеотдачу.

Формула изобретения

1. Устройство для вскрытия пласта, содержащее корпус с криволинейным каналом, гибкий вал, режущие элементы и механизм смены режущих элементов с го приводом,