Устройство для перфорации скважины

 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для перфорации нефтяных и газовых скважин. Целью изобретения является повышение качества вскрытия путем увеличения глубины и площади поперечного сечения вскрываемого в пласте канала, а также обеспечение возможности регулирования режима резания. Устройство для перфорации скважины содержит корпус 1, дисковую фрезу 2, установленную в корпусе с возможностью вращения и перемещения в сторону обсадной колонны. Устройство содержит механизмы подачи и привода 3 фрезы 2, гибкий полый вал 4, установленный с возможностью вращения и взаимодействия с механизмом привода 3 и фрезой 2. С гибким полым валом связана зубчатая шестерня 5. С корпусом 1 и механизмом подачи фрезы связаны спиральные возвратные пружины 6, 7. Фреза 2 имеет зубчатый венец 8 и образует с зубчатой шестерней 5 пару с внутренним зацеплением. Механизм подачи фрезы выполнен в виде струйного истекателя 9 с тангенциально размещенными соплами. На глубине перфорации в устройство подается рабочая жидкость и устройство прижимается к стенке скважины. Одновременно механизм привода 3 через гибкий вал 4, зубчатую шестерню 5 и зубчатый венец 8 приводит во вращение фрезу 2. За счет реактивной силы струй, истекающих из сопел, струйный истекатель 9 поворачивается и осуществляет подачу фрезы 2. После окончания процесса перфорации подачу жидкости прекращают и спиральные пружины 6 и 7 возвращают фрезу 2 в транспортное положение. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 В 43/11

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

IQ о

СО ос

Ф

С

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4470125/03 (22) 05.08.88 (46) 07.08.91. Бюл. М 29 (71) Башкирский государственный научноисследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) А,LU. Янтурин, P.P. Лукманов, Ш,Х. Хамзин, P.Т. Асфандияров и А,И. Пашали. (53) 622.245,14(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1139830, кл. Е 21 В 43/11, 1985, Авторское свидетельство СССР

М 605938, кл. Е 21 В 43/114, 1975.

Авторское свидетельство СССР

М 947398, кл. Е 21 В 43/114, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРФОРАЦИИ

СКВАЖИНЫ, Ж„, 1668640 А1 (57) Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для перфорации нефтяных и газовых скважин. Целью изобретения является повышение качества вскрытия путем увеличения глубины и площади поперечного сечения вскрываемого в пласте канала, а также обеспечение возможности регулирования режима резания. Устройство для перфорации скважины содержит корпус 1, дисковую фрезу 2, установленную в корпусе с возможностью вращения и перемещения в сторону обсадной колонны. Устройство ".îäåðæèò механизмы подачи и приво1з 3 фрезы 2, гибкий полый вал 4, установленный с возможностью вращения и взаимодействия с механизмом привода 3 и фрезой 2, С гибким полым валом связана зубчатая шестерня 5.

1668640

10

50

С корпусом 1 и механизмом подачи фреэы связаны спиральные возвратные пружины 6 и 7. Фреза 2 имеет зубчатый венец 8 и образует с зубчатой шестерней 5 пару с внутренним зацеплением. Механизм подачи фреэы выполнен в виде струйного истекателя 9 с тангенциально размещенными соплами. На глубине перфорации в устройство подается рабочая жидкость и устройство прижимается к стенке скважины. Одновременно мехаИзобретение относится к горной промышленности и предназначено для перфорации нефтяных и газовых скважин.

Целью изобретения является повышение качества вскрытия путем увеличения глубины и площади поперечного сечения вскрываемого в пласте канала, а также обеспечение возможности регулирования режима резания.

На фиг. 1 изображено устройство, продольйый разрез, на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 1; на

Фиг. 4 — разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5— разрез Г-Г на фиг, 3;нафиг.6-устройство в процессе работы, разрез, Устройство для перфорации скважины содержит корпус 1 с элементом для связи с колонной насосно-компрессорных труб (не показан), режущий элемент, выполненный в виде дисковой фреэы 2. Фреза 2 установлена в корпусе 1 в плоскости, перпендикулярной его оси, с возможностью вращения и перемещения в сторону обсадной колонны. 40

Устройство содержит средство для прижатия корпуса 1 к зоне перфорации и механизмы 3 подачи и привода фрезы 2. Устройство включает также гибкий полый вал 4, установленный с возможностью вращения и взаимодействия с механизмом 3 привода фрезы 2 и самой фреэой. По гибкому полому валу подается рабочая жидкость к механизму подачи фрезы. С гибким полым валом связана зубчатая шестерня 5, установленная в плоскости фрезы эксцентрично ее оси.

С корпусом 1 одними концами связаны спиральные возвратные пружины 6 и 7, другие концы которых связаны с механизмом подачи фрезы. Фреза 2 имеет зубчатый венец 8 на внутренней поверхности и образует с зубчатой шестерней 5 пару с внутренним зацеплением.

Механизм подачи фрезы выполнен в виде струйного истекателя 9, который установниэм привода 3 через гибкий вал 4, зубчатую шестерню 5 и зубчатый венец 8 приводит во вращение фреэу 2. 3а счет реактивной силы струй, истекающих иэ сопел, струйный истекатель 9 поворачивается и осуществляет подачу фрезы 2. После окончания процесса перфорации подачу жидкости прекращают и спиральные пружины 6 и 7 возвращают фрезу 2 в транспортное положение, 1 э.п. ф-лы, 6 ил. лен соосно с зубчатой шестерней 5. Струйный истекатель 9 жестко связан с фрезой 2 и имеет возможность поворачиваться вместе с ней вокруг оси зубчатой шестерни 5.

Струйный истекатель оснащен соплами 10, размещенными тангенциально относительно оси вращения.

Кроме того, в верхней части вала зубчатой шестерни 5 выполнена осевая цилиндрическая полость с радиальными отверстиями 11, через которые рабочая жидкость из гибкого вала 4 попадает в полость струйного истекателя. Фреза 2 посажена с возможностью вращения на втулки

12 и 13. Втулка 12 жестко связана со струйным истекателем 9, а втулка 13 — с втулкой

14, насаженной на вал зубчатой шестерни 5, Таким образом, втулки 12 и 13, на которые посажена фреза 2, имеют возможность поворачиваться вместе с ней вокруг эксцентричной оси, совпадающей с осью зубчатой шестерни 5. На внешней поверхности фреэы 2 размещены режущие элементы 15.

Средство для прижатия корпуса к зоне перфорации содержит поршень 16 с возвратной пружиной 17.

Устройство работает следующим образом.

После окончания спуска на колонне труб в скважину устройство устанавливается в требуемом месте по длине ствола.

При этом поршень 16 пружиной 17 отжат во внутреннюю полость корпуса 1, т.е. находится в транспортном положении, После установки устройства в требуемом месте по длине ствола включается подача промывочной жидкости. За счет возникновения перепада давления внутри насосно-компрессорной трубы и в эатрубном кольцевом пространстве поршень 16 выдвигается к стенке скважины и затем отжимает устройство в противоположном направлении, Одновременно механизм 3 привода через

1668640 гибкий вал 4, зубчатую шестерню 5 и зубчатый венец 8 приводит во вращение дисковую фрезу с режущими элементами 15, 3а счет рактивных сил струй жидкости, с большой скоростью истекающих из сопел 5

10, струйный истекатель 9 поворачивает вокруг своей оси жестко сочлененные с ним втулки 12 и 13. В результате, вокруг этой же оси поворачивается, а затем и прижимается к разрушаемой стенке, и дисковая фреэа. 10

Усилие прижатия к стенке обсадной колонны или скважины пропорционально расходу жидкости, т.е., в случае использования гидравлического забойного двигателя, пропорционально вращающему моменту 15 на режущей кромке фрезы, что позволяет изменением расхода жидкости регулировать эффективность и скорость фрезерования разрушаемой стенки (так как синхронно изменяются и сила прижатия, и 20 максимальный крутящий момент на фрезе) в зависимости от твердости и других физико-механических свойств последней.

Сменой сопел 10 струйного истекателя

9 дополнительно регулируется и взаимо- 25 связь между моментом фрезерования и усилием прижатия фрезы к стенке обсадной колонны или скважины. Часть жидкости через отверстия с большим гидравлическим сопротивлением попадает на зубья шестер- 30 ни и колеса в зоне контакта, омывая и увеличивая их долговечность, После окончания процесса перфорации подача жидкости прекращается, поршень

16 пружиной 17 возвращается в исходное 35 транспортное положение, а дисковая фреза с зубчатым венцом 8 спиральными пружинами 6 и 7 возвращается в исходное положение, после чего устройство перемещают в продольном направлении на требуемую 40 величину шага вскрытия (шага перфорации) и поворачивают, при необходимости, на заданный угол. Затем процесс повторяют сначала. Во избежание заклинивания фрезы в канале колонну труб с устройством на нижнем конце после прекращения подачи жидкости проворачивают, Формула изобретения

1, Устройство для перфорации скважины, содержащее .корпус с элементом для связи с колонной насосно-компрессорных труб, режущий элемент, выполненный в виде дисковой фрезы, установленной в корпусе в плоскости, перпендикулярной его оси, с воэможностью вращения и перемещения в сторону обсадной колонны, средство для прижатия корпуса к зоне перфорации и механизмы подачи и привода фрезы, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества вскрытия путем увеличения глубины и площади поперечного сечения вскрываемого в пласте канала, оно снабжено гибким полым валом, установленным с возможностью вращения и взаимодействия с механизмом привода фрезы и фрезой, зубчатой шестерней, связанной с гибким валом и установленной в плоскости фрезы эксцентрично ее оси, спиральными возвратными пружинами, одни концы которых связаны с корпусом, а другие — с механизмом подачи фрезы, причем фреза имеет зубчатый венец на внутренней поверхности и образует с зубчатой шестерней пару с внутренним зацеплением.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью обеспечения регулирования режима резания, механизм подачи фрезы выполнен в виде установленного соосно с зубчатой шестерней с возможностью взаимодействия с фрезой и одновременного поворота относительно оси зубчатой шестерни струйного истекателя с соплами, ориентированными тангенциально

его оси, 3668640

1668640

В Я

Составитель В.Борискина

Техред М,Моргентал Корректор О,Кравцова

Редактор О.Хрипта

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2638 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5