Свердловинний торсіонний перфоратор

Реферат: UA 69630 U UA 69630 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонована корисна модель належить до геологорозвідувальних робіт, зокрема до засобів випробування і вторинного розкриття пластів у глибоких нафтогазових свердловинах в умовах депресії на пласт. Відомий кумулятивний перфоратор, який включає каркас з рухомою і нерухомою частинами, що з'єднані з вузлом розкриття і зв'язаних у шарнірний паралелограм за допомогою зарядів, з'єднаних детонуючим шнуром, механізм притискання з електромагнітним приводом [1]. До недоліків аналога відноситься складність жорсткого каркаса пристрою та недостатня надійність роботи. Відомий перфоратор, що містить жорстку стрічку з кумулятивними зарядами хвильової форми, яка забезпечує кути орієнтації зарядів у свердловині від 0° до 360° [2]. До недоліків цього аналога відноситься низька ефективність перфорації внаслідок відсутності механізму наближення зарядів до стінки свердловини та недостатня надійність роботи внаслідок жорсткої конструкції стрічки перфоратора. Відомий пристрій [3], що має геофізичний кабель, кабельну головку, гнучкий стрічковий каркас, на якому встановлені кумулятивні заряди, що з'єднані з вибуховим патроном детонуючим шнуром, механізм притискання зарядів до стінки свердловини, який має стрижень та поршневу систему з пороховим приводом. Притискання зарядів до стінки свердловини відбувається при спрацюванні порохового заряду та переміщенні поршня зі стрижнем, за допомогою якого відбувається деформація гнучкого стрічкового каркаса з зарядами. До недоліків цього аналога відносяться низька ефективність перфорації внаслідок можливості розміщення тільки одного заряду на кожній стороні вигину гнучкого стрічкового каркаса, недостатня надійність внаслідок можливості руйнування та заклинювання гнучкого стрічкового каркаса перфоратора при входженні у воронку НКТ після відстрілу, складність та ненадійність механізму притискання зарядів до стінки свердловини внаслідок використання системи з пороховим приводом. Найбільш близьким технічним рішенням до винаходу за призначенням та технічною сутністю (прототип) є свердловинний перфоратор [4]. Пристрій [4] має геофізичний кабель, кабельну головку, гнучкий стрічковий каркас з кумулятивними зарядами, вибуховий патрон, що з'єднаний з кумулятивними зарядами детонуючим шнуром, заряди закріплені на гнучкому стрічковому каркасі з кутовим зміщенням осей одного заряду відносно іншого поздовжньо осі перфоратора, на заряди установлені накладки, кожна з яких має принаймні один отвір, виконаний в напрямку поздовжньої осі перфоратора, через отвори в накладках проведений принаймні один шнур, один кінець якого закріплений на нижньому заряді, другий у кабельній головці, в яку введений механізм його фіксації та звільнення, крім того гнучкий каркас виконаний з дротяного тросу або принаймні з одного стрижня з торсіонними властивостями. До недоліків прототипу відносяться недостатня надійність його роботи внаслідок складності конструкції, а також можливості деформації детонуючого шнура при його обертанні навкруги тросу або стрижня каркаса перфоратора. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалити свердловинний перфоратор [4] шляхом введення гнучкого каркаса у вигляді довгастого жолоба з торсіонними властивостями, та встановлення детонуючого шнура уздовж жолоба каркаса, що забезпечує спрощення конструкції та підвищення надійності перфоратора. Поставлена задача вирішується тим, що в свердловинному торсіонному перфораторі, який має геофізичний кабель, кабельну головку, гнучкий каркас з кумулятивними зарядами, які закріплені на каркасі з кутовим зміщенням осей одного заряду відносно іншого уздовж осі перфоратора, вибуховий патрон, що з'єднаний з кумулятивними зарядами детонуючим шнуром, згідно винаходу, гнучкий каркас виконаний у вигляді довгастого жолоба з поперечним перерізом у вигляді незамкненої лінії, каркас має торсіонну пружність і кутовий поворот уздовж осі перфоратора, а заряди та детонуючий шнур установлені на каркасі з можливістю проходження детонуючого шнура уздовж жолоба каркаса, крім того довгастий жолоб каркаса може мати отвори, та в нього може бути установлений стрижень. Порівняно з прототипом запропонований згідно винаходу пристрій відрізняється наявністю таких відзнак: - гнучкий каркас виконаний у вигляді довгастого жолоба з поперечним перерізом у вигляді незамкненої лінії, каркас має торсіонну пружність і кутовий поворот уздовж осі перфоратора, а заряди та детонуючий шнур установлені на каркасі з можливістю проходження детонуючого шнура уздовж жолоба каркаса; - довгастий жолоб каркаса має отвори; - в довгастий жолоб каркаса установлений стрижень. 1 UA 69630 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Завдяки тому, що гнучкий каркас виконаний у вигляді довгастого жолоба з поперечним перерізом у вигляді незамкненої лінії, каркас має торсіонну пружність і кутовий поворот уздовж осі перфоратора, а заряди та детонуючий шнур установлені на каркасі з можливістю проходження детонуючого шнура уздовж жолоба каркаса, виникає можливість створення надійної фіксації зарядів на каркасі за рахунок застосування, наприклад, загнутих кромок жолоба каркаса, забезпечується захист детонуючого шнура при транспортуванні його у свердловині, зменшення можливої деформації при його обертанні навкруги каркаса перфоратора, відсутність втрат торсіонних зусиль каркаса на скручення детонаційного шнура, внаслідок чого зменшується або зовсім втрачається необхідність використання звичайного шнура та механізму його фіксації, що забезпечує спрощення конструкції та підвищення надійності перфоратора; - завдяки тому, що довгастий жолоб каркаса має отвори, виникає можливість зменшення торсіонних зусиль та пов'язаних з цим сил тертя при транспортуванні перфоратора в НКТ без суттєвого зменшення поздовжньої жорсткості каркаса, що забезпечує підвищення надійності перфоратора; - завдяки тому, що в довгастий жолоб каркаса установлений стрижень, забезпечується збільшення поздовжньої жорсткості перфоратора, що забезпечує підвищення його надійності. Здійснення винаходу пояснюється фіг. 1, де зображений свердловинний торсіонний перфоратор при вході в трубу НКТ, на фіг. 2 - фрагмент перфоратора в початковому або в робочому положенні. На фіг. 3 зображений такий самий фрагмент перфоратора, але з урахуванням можливого використання конструкції каркаса з отворами та стрижнем згідно 2 та 3 пунктів формули. Свердловинний перфоратор має геофізичний кабель 1, кабельну головку 2, гнучкий каркас 3 з кумулятивними зарядами 4, які закріплені на каркасі 3 з кутовим зміщенням осей одного заряду 4 відносно іншого уздовж осі перфоратора, детонуючий шнур 5, вибуховий патрон (не показаний), вантаж 6, торсіонний перфоратор частково знаходиться в НКТ 7. Довгастий жолоб каркаса може мати отвори 8, та в нього може бути установлений стрижень 9. Гнучкий каркас 3 виконаний у вигляді довгастого жолоба з поперечним перерізом у вигляді незамкненої лінії, в даному випадку у вигляді півкола з загнутими краями, які використовуються для надійної фіксації зарядів 4 на каркасі 3, каркас має торсіонну пружність і кутовий поворот уздовж осі перфоратора, заряди 4 та детонуючий шнур 5 установлені на каркасі з можливістю проходження детонуючого шнура 5 уздовж жолоба каркаса 3. Величина кутового повороту та торсіонні зусилля жолоба каркаса 3, а також маса вантажу 6 вибрані такими, щоб забезпечити вхід та проходження перфоратора в НКТ 7. Отвори 8 можуть бути зроблені поздовжніми для зменшення торсіонної жорсткості каркаса та пов'язаних з цим сил тертя при транспортуванні перфоратора в НКТ без суттєвого зменшення поздовжньої жорсткості каркаса, що забезпечує підвищення надійності перфоратора. Стрижень 9, установлений в довгастий жолоб каркаса 3, може проходити через заряди 4, як показано на фіг. 3, або знаходитись зовні зарядів безпосередньо в жолобі каркаса 3 перфоратора, в обох випадках він забезпечує збільшення поздовжньої жорсткості перфоратора, що підвищує його надійність. Запропонований згідно винаходу пристрій працює таким чином: спочатку перед спуском каркас 3 знаходиться в скрученому стані уздовж осі перфоратора. Перфоратор опускають в свердловину і при вході в НКТ 7 каркас 3 розкручується, звичайна циліндрична форма зарядів 4 дозволяє виконати послідовний вхід перфоратора в НКТ 7, транспортування перфоратора в НКТ відбувається з тертям, сила якого вибирається значно меншою від сили ваги перфоратора та вантажу 6. Після виходу з НКТ 7 за рахунок пружних торсіонних зусиль каркаса 3 перфоратор знов скручується, при цьому заряди наближаються до стінок свердловини та розподіляються навкруги осі свердловини, що створює умови для проведення ефективної перфорації. При спрацюванні вибухового патрону від ініціюючого електричного імпульсу детонація по детонуючому шнуру 5 передається кумулятивним зарядам 4, які прострілюють продуктивний пласт. При вибуху патрону, шнура 5 та зарядів 4 відбувається також руйнування гнучкого каркаса 3 та відокремлення або руйнування нижнім зарядом вантажу 6. Після вибуху піднімають на поверхню кабельну головку 2 перфоратора, все інше знищується вибухом, що підвищує надійність роботи з цим перфоратором в порівнянні з перфоратором з жорстким каркасом, який деформується під час вибуху і може не пройти в НКТ. Завдяки тому, що заряди та детонуючий шнур установлені на каркасі з можливістю проходження детонуючого шнура уздовж жолоба каркаса, забезпечується відсутність деформації детонуючого шнура при його обертанні навкруги каркаса перфоратора, зменшення втрат торсіонних зусиль каркаса на скручення детонаційного шнура, внаслідок чого зменшується або зовсім втрачається необхідність використання звичайного шнура та механізму його фіксації, що забезпечує спрощення конструкції та підвищення надійності перфоратора. 2 UA 69630 U 5 10 15 20 25 Крім того запропонована конструкція жолоба каркаса дозволяє створити гладку поздовжню поверхню перфоратора зі сторони розташування детонаційного шнура, забезпечує захист детонаційного шнура в процесі транспортування в НКТ, що підвищує надійність перфоратора. В разі неспрацювання перфоратора він може бути піднятим на поверхню при транспортуванні через НКТ, аналогічно тому, як проводилось його опускання. Позитивний ефект від застосування запропонованого пристрою заключається у спрощенні конструкції та підвищенні надійності його роботи, тому поставлена задача винаходу досягається. Джерела інформації: 1. А. с. СССР № 1714095, Е21В 43/117, 23.02.1992. 2. US Patent № 5662178, Е21В 43/116, 02.09.1997. 3. А. с. СССР № 1480404, Е21В 43/117. 4. Патент України № 54406, Е21В 43/117, 10.11.2010 (прототип). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Свердловинний торсіонний перфоратор, який має геофізичний кабель, кабельну головку, гнучкий каркас з кумулятивними зарядами, які закріплені на каркасі з кутовим зміщенням осей одного заряду відносно іншого уздовж осі перфоратора, вибуховий патрон, що з'єднаний з кумулятивними зарядами детонуючим шнуром, який відрізняється тим, що гнучкий каркас виконаний у вигляді довгастого жолоба з поперечним перерізом у вигляді незамкненої лінії, каркас має торсіонну пружність і кутовий поворот уздовж осі перфоратора, а заряди та детонуючий шнур установлені на каркасі з можливістю проходження детонуючого шнура уздовж жолоба каркаса. 2. Свердловинний торсіонний перфоратор за п. 1, який відрізняється тим, що довгастий жолоб каркаса має отвори. 3. Свердловинний торсіонний перфоратор за п. 1, який відрізняється тим, що в довгастий жолоб каркаса установлений стрижень. 3 UA 69630 U 4 UA 69630 U 5 UA 69630 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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 6