устройство для образования щелей в стенках скважины

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ ЩЕЛЕЙ В СТЕНКАХ СКВАЖИНЫ, включающее спускаемый на колонне труб цилиндрический корпус с продольной прорезью, в котором размещены двигатель с полым валом, поворотный режущий орган в виде зубчатой цепи с фрезерующими элементами, зубчатым колесом и несущими катками и механизмы передачи вращения, подачи и возврата режущего органа, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности в работе устройства, механизм передачи вращения выполнен в виде размещенного на полом валу двигателя маховика с зубьями на нижнем торце, установленной на оси зубчатого колеса и совмещенной с ним шестерни и связанной с последней и зубьями маховика паразитной шестерни, при этом механизм подачи и возврата режущего органа выполнен в виде жестко связанного с корпусом соосно с ним гидроцилиндра, установленного в нем подпружиненного пружиной сжатия кольцевого поршня, связывающего несущие катки двуплечего рычага и шарнирно соединенного с ним одним концом рычага, другой конец которого также шарнирно связан с кольцевым поршнем, при этом гидроцилиндр выполнен с каналом для сообщения его надпоршневой полости с полостью колонны труб, а подпоршневая полость гидравлически сообщена с затрубным пространством.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что маховик выполнен полым с осевым коническим промывочным каналом, ось которого совмещена с осью цепи в месте размещения ее на зубчатом колесе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и предназначено для вскрытия пластов, в частности и обсаженных колонной труб.

Известно устройство для радиального сверления стенок скважины, содержащее сверлящие коронки с приводом, выполненным в виде конической зубчатой рейки, связанной с приводной штангой, и конических шестерен, скрепленных со сверлящими коронками [1]. Недостатком известного устройства является малая глубина проникновения сверлящей коронки в пласт, ограничиваемая поперечными размерами корпуса устройства. Кроме того, получаемые при сверлении радиальные отверстия имеют, например, по сравнению с щелями меньшую удельную поверхность вскрытия и соответственно удельный дебит, что снижает производительность скважины.

Известно также устройство для образования щелей в стенках скважин, включающее цилиндрический корпус со сквозным продольным осевым отверстием, режущий орган на поворотной оси, вал вращения привода, передаточный узел, связывающий вал вращения с поворотной осью режущего органа и узел разворота [2] . Недостатком данного устройства также является относительно небольшая глубина проникновения режущего органа в стенку скважины, ограничиваемая жесткостью его, что увеличивает гидравлическое сопротивление призабойной зоны вскрытого пласта и при низкой проницаемости продуктивных горизонтов также может явиться причиной снижения дебита скважины. Кроме того, конструкция сочленения режущего органа с несущим кольцом и с шарнирной муфтой связи с валом вращения снижают эффективность и надежность работы известного устройства в скважине.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по совокупности признаков является скважинный перфоратор, содержащий корпус с двигателем, режущий орган на поворотной оси, выполненный в виде цепной фрезы с режущими головками, механизмы передачи вращения, подачи и возврата режущего органа, при этом ось ведущего зубчатого колеса фрезы совпадает с осью ее поворота [3]. Недостатком известного устройства является неэффективность его работы.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства.

Достигается это тем, что в известном устройстве для образования щелей в стенках скважины, включающем опускаемый на колонке труб цилиндрический корпус с продольной прорезью, в котором размещены двигатель с полым валом, поворотный режущий орган в виде зубчатой цепи с фрезерующими элементами, зубчатым колесом и несущими катками, и механизм передачи вращения, подачи и возврата режущего органа, согласно изобретению, механизм передачи вращения выполнен в виде размещенного на полом валу двигателя маховика с зубьями на нижнем торце, установленной на оси зубчатого колеса и совмещенной с ним шестерни, при этом механизм подачи и возврата режущего органа выполнен в виде жестко связанного с корпусом соосно с ним цилиндра, установленного в нем подпружиненного пружиной сжатия кольцевого поршня, связывающего несущие катки двуплечего рычага и шарнирно соединенного с ним одним концом рычага, другой конец которого также шарнирно связан с кольцевым поршнем, при этом гидроцилиндр выполнен с каналом для сообщения его надпоршневой полости с полостью колонны труб, с подпоршневая полость гидравлически сообщена с затрубным пространством.

Целесообразно маховик выполнить полым с осевым коническим промывочным каналом, ось которого совмещена с осью цепи в месте размещения ее на зубчатом колесе.

На фиг.1 показано устройство для фрезерования продольных щелей, продольный разрез; на фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1.

Устройство для фрезерования продольных щелей в стенках скважины состоит из цилиндрического корпуса 1 с переводником 2, внутри которого размещен двигатель глубинный 3 с валом 4, режущий орган, выполненный в виде зубчатой цепи 5 с режущими, например, твердосплавленными пластинами или штырями 6, а также механизм передачи вращения, подачи и возврата режущего органа.

Зубчатая цепь 5 выполнена в виде шарнирно скрепленных между собой звеньев и насажена на зубчатое колесо 7, передний несущий каток 8 и один или несколько центрирующих - 9. Оси катков закреплены в опорном плече двуплечего рычага 10 механизма подачи и возврата режущего органа. Причем ось 11 зубчатого колеса, закрепленная в корпусе 1, совмещена с осью, жестко связанной с этим колесом, шестерни 12 привода механизма передачи вращения вращаются от вала двигателя и одновременно с осью вращения двуплечего рычага, сочлененного двухшарнирным рычагом 13 с кольцевым поршнем 14 механизма подачи с возвратной пружиной сжатия 15, которые размещены в гидроцилиндре 16, выполненном во внутренней полости переводника 2 на верхнем конце корпуса 1.

Механизм передачи вращения от двигателя 3 зубчатому колесу 7 цепи 5 выполнен в виде насаженного на полый вал 4 маховика 17, торец которого снабжен зубьями 18 цилиндроконической передачи момента через паразитную шестерню 19 на оси 20 шестерни 12 привода зубчатого колеса 7.

Для очистки цепи в процессе фрезерования от стружки и шлака маховик 17 выполнен полым с концентрично расположенным в нем промывочным отверстием 21, ось которого совмещена с линией пересечения оси 11 с цилиндрической образующей зубчатого колеса 7, сообщенным с внутренней полостью 22 вала 4 двигателя 3 . Для размещения зубчатой цепи 5 в корпусе 1 (при транспортировке устройства в скважине) выполнена продольная прорезь 23. Зубчатое колесо 7 с шестерней 12 и цепью 5 центрируются на оси 11 с помощью регулировочных втулок 24 2и 25. Полость над поршнем 14 сообщена с внутренней полостью НКТ (колонны насосно-компрессорных труб) над двигателем 3 отверстием 26.

Работает устройство для фрезерования продольных щелей в стенках скважины следующим образом. После спуска в скважину на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) устройство размещается в расчетном месте по глубине ствола скважины, после чего включается подача насосов. Вал 4 двигателя 3 начинает вращаться и через зубья 18 цилиндроконической передачи на маховике 17, паразитную шестерню 19, шестерню привода 12 и жестко связанное с ней колесо 7 приводит в движение зубчатую цепь 5. Одновременно поршень 14 за счет перепада давления под ним, т.е. в затрубном кольцевом пространстве, и над ним, т.е. во внутренней полости НКТ над двигателем 3, преодолевая пружины сжатия 15, начинает перемещаться вниз, поворачивая через двухшарнирный рычаг 13 опорное плечо 10 двуплечего рычага вокруг оси 11 и этим обеспечивая прижатие зубчатой цепи 5 с твердосплавными пластинками или штырями 6 к фрезеруемой поверхности скважины. После перемещения в процессе работы цепи 5 в горизонтальное положение последующее прорезание щели осуществляется перемещением (колонны НКТ - с поверхности или с помощью специального глубинного устройства) корпуса 1 устройства вверх. В процессе фрезерования струя жидкости, истекая под напором из отверстия 21 в маховике 17, попадает на твердосплавные пластины или штыри 6 цепи 5, охлаждая их и одновременно очищая от металлической стружки (образуемой при фрезеровании стенки обсадной колонны) и шлама цементного камня и породы пласта, увеличивая этим долговечность зубчатой цепи.

После того, как продольная щель в стенке ствола скважины выполнена, подача жидкости в НКТ прекращается и режущая цепь 5 под действием пружины сжатия 15 возвращается в исходное транспортное положение, показанное сплошными линиями на фиг.1.

Освобождение зубчатой цепи в случае заклинивания ее во выфрезерованной щели осуществляется натяжной и плавным продольным перемещением колонны НКТ вверх.