Розсувний перфоратор

Реферат: Розсувний перфоратор має кабельну головку, з'єднувальний елемент із двох стрічок, зв'язаних між собою роз'ємним з'єднанням не менше, ніж в двох місцях, кумулятивні заряди і засоби їх підривання, пружинний вузол розкриття з'єднувального елемента. В перфоратор введений наконечник, стрічки з'єднувального елемента з верхньої сторони приєднані до кабельної головки, а з нижньої сторони до наконечника з можливістю поворотного переміщення стрічок навкруги їх поздовжньої осі, а пружинний вузол розкриття з'єднувального елемента приєднаний до головки і стрічок. UA 80832 U (12) UA 80832 U UA 80832 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до геологорозвідувальних робіт, зокрема, до засобів випробування і вторинного розкриття пластів у глибоких свердловинах на нафту та газ в умовах депресії на пласт. Відомий кумулятивний перфоратор, який включає каркас з рухомою і нерухомою частинами, що з'єднані з вузлом розкриття і зв'язані у шарнірний паралелограм за допомогою зарядів, з'єднаних детонуючим шнуром, механізм притискання з електромагнітним приводом [1]. До недоліків цього аналога належить складність пристрою та недостатня надійність у роботі при нештатних ситуаціях (фугасне спрацювання зарядів, часткове відмовлення детонації у вибуховому ланцюгу тощо). Відомий кумулятивний розсувний перфоратор, що містить з'єднувальний елемент у вигляді ромбоподібної рамки із двох стрічок, з'єднаних між собою роз'ємним з'єднанням не менше ніж у двох місцях, засоби підривання, кумулятивні заряди і вузол розкриття у вигляді симетричних пластинчатих пружин, жорстко з'єднаних зі стрічками, які фіксуються в транспортному положенні фіксаторами з низькоплавкого матеріалу [2]. До недоліків цього аналога також належить складність пристрою та недостатня надійність у роботі внаслідок паралельного розташування двох стрічок із зарядами, одна з яких має бути знищена після відстрілу, можливості заклинювання перфоратора при входженні у воронку насосно-компресорної труби (НКТ) після відстрілу, а також ненадійності вчасного розкриття перфоратора з фіксатором з низькоплавкого матеріалу. Відомі свердловинні прилади, що використовують складану парасолю з механізмом її розкриття, наприклад глибинний дистанційний дебитомір ДГД-4 з пакером у вигляді парасолі [3]. Ці механізми призначені для вимірювання потоку рідини у свердловині і не мають відношення до механізму розкриття перфораторів. Найбільш близьким до запропонованої корисної моделі по технічній суті та результату (прототип) є кумулятивний розсувний перфоратор, що включає з'єднувальний елемент, виготовлений у вигляді рамки із двох стрічок, зв'язаних між собою роз'ємними з'єднаннями не менш ніж у двох місцях, засоби підривання і кумулятивні заряди, при цьому з'єднувальний елемент виготовлено у вигляді ромбоподібної рамки із двох симетрично розташованих стрічок із можливістю їхнього радіального переміщення, а вузол розкриття з'єднувального елементу виготовлено у вигляді симетричних пластинчастих пружин, жорстко з'єднаних зі стрічками, а також з трубчастими елементами, розташованими в площині симетрії, при цьому верхній трубчастий елемент має можливість поступального руху вздовж осі перехідника, жорстко зв'язаного з кабельною головкою, а нижній вміщує детонуючий шнур та має можливість руйнування вибухом детонуючого шнура, крім того одна із стрічок виготовлена з матеріалу, який руйнується вибухом кумулятивних зарядів, наприклад з силуміну [4]. Недолік конструкції [4] - труднощі при транспортуванні в НКТ через тертя стрічок по стінкам НКТ. Крім того, недоліками прототипу є складність вузла фіксації перфоратора в транспортному положенні і неконтрольованість його руху (зупинки) у випадку передчасного розкриття в НКТ, що зменшує надійність і ефективність його роботи в свердловині. В основу корисної моделі поставлена задача покращення техніко-технологічних показників шляхом підвищення надійності та безпеки роботи перфоратора при транспортуванні його в колоні НКТ чи звужених місцях свердловини до та після відстрілювання. Поставлена задача вирішується тим, що в розсувному перфораторі, що має кабельну головку, з'єднувальний елемент із двох стрічок, зв'язаних між собою роз'ємним з'єднанням не менше, ніж в двох місцях, кумулятивні заряди і засоби їх підривання, пружинний вузол розкриття з'єднувального елементу, згідно винаходу, в перфоратор введений наконечник, стрічки з'єднувального елементу з верхньої сторони приєднані до кабельної головки, а з нижньої сторони до наконечника з можливістю поворотного переміщення стрічок навкруги їх поздовжньої осі, а пружинний вузол розкриття з'єднувального елементу приєднаний до головки і стрічок; - в перфоратор введений механізм розкриття у вигляді складаної парасолі, яка встановлена на кабельній головці з можливістю пересування уздовж її поздовжньої осі і можливістю встановлення механічного зв'язку з пружинним вузлом розкриття; - стрічки з'єднувального елементу в місцях з'єднання мають пружини торсіонного типу. Запропонований згідно винаходу перфоратор відрізняється від прототипу тим, що має такі відмінні ознаки: - в перфоратор введений наконечник, стрічки з'єднувального елементу з верхньої сторони приєднані до кабельної головки, а з нижньої сторони до наконечника з можливістю поворотного переміщення стрічок навкруги їх поздовжньої осі, а пружинний вузол розкриття з'єднувального елементу приєднаний до головки і стрічок; 1 UA 80832 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - в перфоратор введений механізм розкриття у вигляді складаної парасолі, яка встановлена на кабельній головці з можливістю пересування уздовж її поздовжньої осі і можливістю встановлення механічного зв'язку з пружинним вузлом розкриття; - стрічки з'єднувального елементу в місцях з'єднання мають пружини торсіонного типу. Завдяки тому, що в перфоратор введений наконечник, стрічки з'єднувального елементу з верхньої сторони приєднані до кабельної головки, а з нижньої сторони до наконечника з можливістю поворотного переміщення стрічок навкруги їх поздовжньої осі, а пружинний вузол розкриття з'єднувального елементу приєднаний до головки і стрічок, може виконуватись розкриття перфоратора при виході з НКТ та його закриття при зворотному вході перфоратора в НКТ, зменшується тертя стрічок по стінкам НКТ, що підвищує безпеку робіт. Завдяки тому, що в перфоратор введений механізм розкриття у вигляді складаної парасолі, яка встановлена на кабельній головці з можливістю пересування уздовж її поздовжньої осі і можливістю встановлення механічного зв'язку з пружинним вузлом розкриття, забезпечується розкриття перфоратора в довільній точці у свердловині, значно зменшується майже повністю тертя стрічок по стінкам НКТ, що підвищує надійність і ефективність роботи пристрою в свердловині. Завдяки тому, що стрічки з'єднувального елементу в місцях з'єднання мають пружини торсіонного типу, підвищується надійність спрацювання механізму розкриття перфоратора що підвищує надійність і ефективність роботи пристрою в свердловині та підвищує безпеку робіт. Загальний вигляд запропонованого згідно винаходу кумулятивного перфоратора представлений в двох проекціях на фіг. 1 та фіг. 2 в положенні для транспортування через НКТ, на фіг. 3 та фіг. 4 - те ж саме в двох проекціях в робочому (розкритому) положенні. Перфоратор (фіг. 1, 2, 3, 4) має кабельну головку, що складається з трьох втулок, жорстко з'єднаних між собою різьбовим з'єднанням - верхньої втулки 1, середньої втулки 2 та нижньої втулки 3, з'єднувальний елемент, що складається із двох стрічок 4, 5, на яких закріплені заряди 6 за допомогою, наприклад, гвинтів 7, наконечник 8 з кришкою 9, яка закріплена на ньому за допомогою гвинтів 10, в наконечнику 8 розміщений вибуховий патрон (не показано), до якого приєднані детонаційні шнури 11, що з'єднані із зарядами 6, стрічки 4, 5 з'єднувального елементу з верхньої сторони приєднані до нижньої втулки 3 кабельної головки з можливістю поворотного переміщення стрічок 4, 5 навкруги їх поздовжньої осі за допомогою пружин торсіонного типу 12, що виконані, наприклад, з відрізків сталевого тросу, та зафіксовані у втулці 3 за допомогою шайби 13, а з нижньої сторони приєднані до наконечника з можливістю поворотного переміщення стрічок 4, 5 навкруги їх поздовжньої осі, в даному випадку шарнірно, пружинний вузол розкриття з'єднувального елементу, що складається з двох з'єднаних між собою пружних елементів 14 та 15, пружний елемент 14 приєднаний до нижньої втулки 3 кабельної головки за допомогою гвинта 16, пружний елемент 15 приєднаний шарнірно до стрічок 4, 5, механізм розкриття у вигляді складаної парасолі, що має втулку парасолі 17, яка встановлена на середній втулці 2 кабельної головки з можливістю пересування уздовж її поздовжньої осі, на втулці парасолі 17 за допомогою кільця 18 шарнірно встановлені спиці 19, на яких закріплений конус 20, що виконаний з гнучкого матеріалу типу плащової тканини, на втулці парасолі 17 за допомогою гвинта 21 шарнірно установлений стрижень 22, на нижній втулці 3 кабельної головки жорстко закріплений кронштейн 23, на якому шарнірно установлена заскочка 24 з можливістю встановлення механічного зв'язку з пружним елементом 14 пружинного вузла розкриття, та стрижнем 22 механізму розкриття складаної парасолі, пружина парасолі 25, втулка пружини парасолі 26. Запропонований згідно винаходу перфоратор працює наступним чином: - в початковому стані перфоратор споряджений, як показано на фіг. 1 та фіг. 2, його стрічки 4, 5 з зарядами 6 повернуті таким чином, що заряди 6 знаходяться в середині між стрічками 4, 5, пружина 14 знаходиться в напруженому стані та утримується за допомогою заскочки 24, втулка парасолі 17 утримується в верхньому положенні за допомогою пружини парасолі 25 та втулки пружини парасолі 26, конус 20 знаходиться в складеному положенні; - після спорядження його вводять через приймальну камеру (превентор-лубрикатор) в колону НКТ, і опускають до глибини, що трохи перевищує (достатньо на 1-2 метри) глибину інтервалу перфорації; - для розкриття перфоратора починають піднімання перфоратора, розкриття відбувається при досягненні певної швидкості піднімання (приблизно 0,5 - 1 м/с), за рахунок сили гідравлічного опору свердловинної рідини конус 20 розкривається, при цьому через спиці 19 та кільце 18 сила гідравлічного опору передається на втулку пружини парасолі 26, яка переміщується вниз, стискаючи пружину парасолі 25, а стрижень 22 механізму розкриття натискає на заскочку 24, яка повертається та звільняє пружний елемент 14, внаслідок чого він 2 UA 80832 U 5 10 15 20 25 30 35 розпрямляється та за допомогою пружного елементу 15, а також за рахунок пружних зусиль торсіонних пружин 12, виконується поворотне переміщення стрічок 4, 5 навкруги їх поздовжньої осі приблизно на 180°, таким чином перфоратор розкривається та переходить в робоче положення (фіг. 3, 4), піднімання припиняють при досягненні глибини інтервалу перфорації; - від вибухової машинки ініціюючий імпульс через електричний кабель (не показано) подають на вибуховий патрон, детонація по детонуючому шнуру 11 передається кумулятивним зарядам 6, які прострілюють продуктивний пласт у двох протилежних напрямках, при цьому стрічки 4, 5 руйнуються. Після цього кабельна головка перфоратора, що складається з трьох втулок 1, 2, 3, вилучається на поверхню, конус 20 може бути зруйнований ударною хвилею в процесі спрацювання зарядів 6, або в процесі входу в НКТ. При підніманні перфоратора в разі відмовлення детонації у вибуховому ланцюгу при вході в НКТ перфоратор закривається автоматично за рахунок форми стрічок 4, 5 з зарядами 6 та стискання пружного елементу 14, який через пружний елемент 15 повертає стрічки 4, 5, закриваючи перфоратор. Сила торсіонних пружин 12 використовується, як додаткова, що забезпечує разом з силою пружних елементів 14 та 15 повне розкриття перфоратора, яке досягається при повороті стрічок 4, 5 на величину кута, що наближається до 180°. Сила торсіонних пружин 12 разом з силою пружних елементів 14 та 15 може бути порівняно малою, значно меншою сили ваги самого перфоратора, тому сила тертя в процесі транспортування перфоратора по НКТ може бути незначною, що забезпечує його безпечне пересування, підвищує надійність роботи пристрою та безпеку робіт. Конус 20 може бути виконаний, як багаторазовий, якщо елементи вибухового ланцюга розміщенні на достатній відстані від розташування зарядів, та при забезпеченні можливості його складання при вході в НКТ, що може зменшити вартість перфоратора. Так як ризик неконтрольованих зупинок перфоратора значно зменшується, що забезпечується шляхом підвищення надійності роботи перфоратора при транспортуванні його в колоні НКТ чи звужених місцях свердловини до та після відстрілювання, то поставлена задача винаходу - підвищення безпеки робіт та покращення техніко-технологічних показників досягається. Література: 1. А.С. СССР № 1714095. Кумулятивный раскрывающийся перфоратор. Опубл. 23.02.92, бюл. № 7. 2. Патент UA № 13604 U. Кумулятивний розсувний перфоратор. Опубл. 17.04.2006, бюл. № 4. 3. Петров А.И., Васильевский В.Н. Техника и приборы для измерения расхода жидкости в нефтяных скважинах. Москва, Недра, 1967 г., 192 с. 4. Патент UA № 8527 U. Кумулятивний розсувний перфоратор. Опубл. 15.08.2005, бюл. № 8 (прототип). 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 1. Розсувний перфоратор, що має кабельну головку, з'єднувальний елемент із двох стрічок, зв'язаних між собою роз'ємним з'єднанням не менше, ніж в двох місцях, кумулятивні заряди і засоби їх підривання, пружинний вузол розкриття з'єднувального елемента, який відрізняється тим, що в перфоратор введений наконечник, стрічки з'єднувального елемента з верхньої сторони приєднані до кабельної головки, а з нижньої сторони до наконечника з можливістю поворотного переміщення стрічок навкруги їх поздовжньої осі, а пружинний вузол розкриття з'єднувального елемента приєднаний до головки і стрічок. 2. Розсувний перфоратор за п. 1, який відрізняється тим, що в перфоратор введений механізм розкриття у вигляді складаної парасолі, яка встановлена на кабельній головці з можливістю пересування уздовж її поздовжньої осі і можливістю встановлення механічного зв'язку з пружинним вузлом розкриття. 3. Розсувний перфоратор за п. 1, який відрізняється тим, що стрічки з'єднувального елемента в місцях з'єднання мають пружини торсіонного типу. 3 UA 80832 U 4 UA 80832 U 5 UA 80832 U 6 UA 80832 U 7 UA 80832 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8