Механический перфоратор

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5 )5 Е 21 В 43/11

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

70, (21) 4805475/03 (22) 23,03.90 (46) 23.01.93. Бюл. N 3 (71) Башкирский государственный научноисследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) А.Ш.Янтурин, П.Я,Солдатов, С,П.Дахненко и P.Ò,Àñôàíäèÿðîâ (56) Патент США М 3101797, кл. 175 — 4, 1956.

Авторское свидетельство СССР

N 605938,,кл. Е 21 В 43/114, 1978. (54) МЕХАНИЧЕСКИЙ ПЕРФОРАТОР (57) Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для перфорации нефтяных и газовых сКВВ жин. Цель изобретения — повышение надежности работы и эффективности перфорации за счет увеличения глубины перфорационного канала. Устройство содержит корпус 1, „„ 0„„1789672 А1 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 16 с передаточным механизмом. Устройство содержит механизм прижатия к стенке скважины, выполненнь1й в виде подпружиненного полого плунжера

25 и башмака 21, шарнирно связанного с корпусом 1.

1789672

Изобретение относится к нефтегазодобывающей 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 режущего инструмента, выполненного в виде стержня, соединенного гибким валом с погру>кным двигателем и размещенного в патроне, который шарнирно соединен с корпусом устройства (2). Недостатком известного устройства является низкая надежность 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 повышение 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-компрессорных труб, привод, выполненный в виде глубинного двигателя, режущий инструмент, выполненный s 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 возмо>кностью поворота относительно собственной оси, цилиндрической втулки с радиальными отверстиями и торцевыми 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 свя5

55 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 6, насаженными на поворотную ось 7, концы которой вставлены в сквозное радиальное отверстие цилиндрической стенки корпуса.

Втулка 5 с крышками 6 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 выфрезерованы 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 14 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

1789672

45 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 16 с возможностью осевого перемещения относительно корпуса 1 и кольцевого поршня 16, Устройство работает следующим образом. 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 11 с помощью

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 подачифрезы, отл ича ю щи и ся тем,что, с целью повышения надежности в работе и эффективности перфорации за счет увели5

40 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 дроссельных 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 выфрезеровываемого 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 насоснокомпрессорных труб и весь цикл повторяется заново. чения 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—

1789672

2. Перфоратор по п. 1, о тл и ч а юшийся тем, что он снабжен механизмом прижатия к стенке скважины, выполненным

Л-А М@.

Составитель О. Ботыгина

Техред М.Моргентал Корректор Л, Филь

Редактор

Заказ 334 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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