устройство для перфорации скважин
Классы МПК: | E21B43/114 перфораторы с использованием струи направленного действия, например струйные (гидромониторные) долота |
Автор(ы): | Кузнецов Г.В. (RU), Немова Т.Н. (RU), Рыбасова Н.Л. (RU) |
Патентообладатель(и): | НИИ прикладной математики и механики при Томском государственном университете (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-07-30 публикация патента:
10.08.2004 |
Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности, а именно к устройствам для перфорации обсадных труб в скважине, а также к оборудованию для вскрытия продуктивных пластов. Обеспечивает повышение эффективности работы устройства за счет предотвращения осаждения конденсированной фазы продуктов сгорания на стенке соплового блока. Сущность изобретения: устройство включает корпус и сопловой блок. Внутри корпуса размещен источник рабочего тела в виде набора зарядов твердого топлива с различными абразивными частицами. Сопловой блок представлен соплами в количестве не менее трех в одном горизонтальном сечении. Он содержит конусообразный рассекатель продуктов сгорания, выполненный из термостойкого материала, например стали. Диаметр основания рассекателя равен диаметру соплового блока. Рассекатель расположен на стенке соплового блока параллельно поверхности горения зарядов твердого топлива. Высота рассекателя подбирается из соотношения 0,3&![устройство для перфорации скважин, патент № 2233969](/images/patents/235/2233010/955.gif)
; H/Dr&![устройство для перфорации скважин, патент № 2233969](/images/patents/235/2233010/955.gif)
; 0,35, где Н – высота конусообразного рассекателя, Dr - диаметр соплового блока. 2ил., 1 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2
![устройство для перфорации скважин, патент № 2233969](/images/patents/235/2233010/955.gif)
![устройство для перфорации скважин, патент № 2233969](/images/patents/235/2233007/964.gif)
![устройство для перфорации скважин, патент № 2233969](/images/patents/235/2233010/955.gif)
![устройство для перфорации скважин, патент № 2233969](/images/patents/235/2233007/964.gif)
Формула изобретения
Устройство для перфорации скважин, включающее корпус, внутри которого размещен источник рабочего тела в виде набора зарядов твердого топлива с различными абразивными частицами и сопловой блок с соплами в количестве не менее 3 в одном горизонтальном сечении, отличающееся тем, что сопловой блок содержит конусообразный рассекатель продуктов сгорания, выполненный из термостойкого материала, например стали, с диаметром основания, равным диаметру соплового блока, и расположенный на стенке соплового блока параллельно поверхности горения зарядов твердого топлива, причем высота рассекателя подобрана из следующего соотношения:0,3&![устройство для перфорации скважин, патент № 2233969](/images/patents/235/2233010/955.gif)
![устройство для перфорации скважин, патент № 2233969](/images/patents/235/2233007/964.gif)
![устройство для перфорации скважин, патент № 2233969](/images/patents/235/2233010/955.gif)
![устройство для перфорации скважин, патент № 2233969](/images/patents/235/2233007/964.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области разработок, применяемых в нефтяной и газовой промышленности, а именно к устройствам для перфорации обсадных труб в скважине, а также к оборудованию для вскрытия продуктивных пластов.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является перфоратор, работа которого основана на воздействии на материалы высокотемпературной сверхскоростной струи продуктов сгорания твердого топлива, содержащего окислы металлов /1/. Высокотемпературная сверхскоростная гетерогенная струя продуктов сгорания, проходя через сопловой блок, воздействует на стенки обсадной трубы, затрубный цементный камень и породу /2, 3/. Эффективность работы перфоратора зависит от содержания абразивных частиц в струе продуктов сгорания. Параметры устройства (диаметр и вес рабочего тела) ограничиваются размерами обсадной трубы (ее диаметром), а следовательно, к конструкции устройства для обеспечения максимальной эффективности работы предъявляются определенные требования. Так, вследствие ограниченного размерами обсадной трубы внешнего диаметра устройства сопла соплового блока расположены в горизонтальном сечении на образующей боковой поверхности соплового блока, при этом оси сопел перпендикулярны оси рабочего тела.Основным недостатком устройства /1/ является то, что при подобной компоновке элементов устройства, когда оси сопел перпендикулярны оси рабочего тела, часть твердых продуктов сгорания, движущихся от горящей поверхности к соплам, оседает на стенке соплового блока, расположенной параллельно горящей поверхности топлива. Вследствие этого по сделанным экспериментально оценкам струя газообразных продуктов сгорания при выходе из сопла содержит на 20-25 вес.% меньше конденсированной фазы по сравнению с количеством конденсированной фазы, образующейся в результате горения твердого топлива. Это снижает эффективность работы данного устройства вследствие снижения скорости перфорации /4/ при уменьшении содержания в воздействующей на материал гетерогенной струе абразивных частиц.Задачей изобретения является повышение эффективности работы устройства, достигаемой предотвращением осаждения конденсированной фазы продуктов сгорания на стенке соплового блока.Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве, включающем корпус, внутри которого размещен источник рабочего тела в виде набора зарядов твердого топлива с различными абразивными частицами, и сопловой блок с соплами в количестве не менее трех в одном горизонтальном сечении, на стенке соплового блока, расположенной параллельно поверхности горения зарядов твердого топлива, размещен конусообразный рассекатель продуктов сгорания.Конусообразный рассекатель выполнен из термостойкого материала, например нержавеющей стали. Диаметр основания конуса определяется диаметром соплового блока. Отношение высоты конуса к диаметру соплового блока (или диаметру рассекателя) находится в пределах 0,3<H/D&![устройство для перфорации скважин, патент № 2233969](/images/patents/235/2233010/955.gif)
![устройство для перфорации скважин, патент № 2233969](/images/patents/235/2233007/964.gif)
![устройство для перфорации скважин, патент № 2233969](/images/patents/235/2233010/955.gif)
![устройство для перфорации скважин, патент № 2233969](/images/patents/235/2233007/964.gif)
![устройство для перфорации скважин, патент № 2233969](/images/patents/235/2233010/955.gif)
![устройство для перфорации скважин, патент № 2233969](/images/patents/235/2233007/964.gif)
![устройство для перфорации скважин, патент № 2233969](/images/patents/235/2233013/183.gif)
![устройство для перфорации скважин, патент № 2233969](/images/patents/235/2233009/215.gif)
![устройство для перфорации скважин, патент № 2233969](/images/patents/235/2233009/215.gif)
![устройство для перфорации скважин, патент № 2233969](/images/patents/235/2233969/2233969-2t.gif)
Класс E21B43/114 перфораторы с использованием струи направленного действия, например струйные (гидромониторные) долота