сверлящий перфоратор с электрогидравлической системой для вторичного вскрытия пластов

Формула изобретения

Сверлящий перфоратор для вторичного вскрытия пластов, состоящий из системы фиксации перфоратора к стенке скважины, системы перфорации, включающей гидроцилиндр перфорации, бур, криволинейную направляющую для бура, системы подачи бура с гидроцилиндром подачи бура, отличающийся тем, что система фиксации перфоратора к стенке скважины состоит из первого и второго гидроцилиндров, причем системы фиксации, перфорации и подачи бура объединены в одну электрогидравлическую систему с логическим управлением, в состав которой входит электродвигатель, подсоединенный к насосу, который связан с первым фильтром, датчиком температуры, предохранительным клапаном, вторым фильтром, первым распределителем, связанным с первым электромагнитом, с первым датчиком давления и с гидроаккумулятором через обратный клапан, с четвертым и третьим распределителями, связанными с обратным клапаном, с четвертым и третьим электромагнитами, третий распределитель подключен к поршневым полостям первого гидроцилиндра и второго гидроцилиндра, подключенного ко второму датчику давления, штоковые полости первого и второго гидроцилиндров соединены со вторым распределителем, связанным со вторым электромагнитом и первым датчиком давления, с третьим гидроцилиндром, а также с датчиком перемещения, причем четвертый распределитель подключен к гидромотору с буром, связанному с третьим датчиком давления и с датчиком частоты вращения, к пятому распределителю, связанному с пятым электромагнитом, к третьему гидроцилиндру, соединенному с дросселем и с четвертым датчиком давления, к четвертому гидроцилиндру, который связан с четвертым датчиком давления, с шестым распределителем, связанным с шестым электромагнитом, и с реле давления, причем шестой электромагнит и реле давления связаны между собой, датчик температуры, предохранительный клапан, третий распределитель, второй распределитель, гидромотор, пятый распределитель и шестой распределитель соединены с баком, датчик температуры, первый электромагнит, первый датчик давления, четвертый электромагнит, третий электромагнит, второй датчик давления, второй электромагнит, датчик перемещения, третий датчик давления, датчик частоты вращения, пятый электромагнит, четвертый датчик давления, реле давления соединены с контроллером.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к геофизической технике, конкретно к техническим средствам для перфорации стенок обсаженных нефтяных скважин.

Известен сверлящий перфоратор (патент RU № 2058477, МПК Е21В 43/114 от 27.09.1993 г.), содержащий цилиндрический корпус, каротажный кабель, масляный насос с электродвигателем, выдвижной бур и механизмы выдвижения бура и прижатия корпуса к стенке скважины.

Недостатками конструкции данного устройства является наличие пружин, осуществляющих расфиксацию перфоратора, которые имеют низкую надежность при прижатии перфоратора к стенке скважины, усилие пружин недостаточно для расфиксации прибора.

Известен сверлящий перфоратор (патент RU № 2182961, МПК Е21В 43/11, Е21В 43/114 от 28.04.1999 г.), включающий цилиндрический корпус, подвеску корпуса в виде каротажного кабеля, бур в виде полого стержня с фрезой на конце, узел вращения, узел подачи бура к стенке скважины и узел ориентированного поворота бура.

Недостатками данного перфоратора является отсутствие энергонезависимой системы расфиксации, вследствие чего нет возможности извлечь перфоратор при отсутствии электрического питания.

Известен пробоотборник пластового флюида (патент RU № 2371577, МПК Е21В 49/08 от 24.03.2008 г.), состоящий из системы отбора пробы флюида, включающую клапан отбора и хранения пробы флюида, электрогидравлической системы, которая выполнена логической для фиксации и расфиксации пробоотборника в скважине.

К недостаткам данного прибора можно отнести отсутствие системы перфорации и, как следствие, невозможность использования в качестве сверлящего перфоратора.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является сверлящий перфоратор (патент RU № 2243363, МПК Е21В 43/11 от 12.11.2002 г.), содержащий корпус, гидравлическую систему фиксации перфоратора к стенке скважины с гидроцилиндром фиксации, бур, криволинейную направляющую для бура, гидравлическую систему подачи бура с гидроцилиндром подачи и механизм возврата бура.

К недостаткам прототипа можно отнести зависимость крутящего момента от нагрузки на режущий инструмент и, как следствие, преждевременный выход из строя бура, низкая производительность и высокая аварийность работ.

Задача изобретения - повышение надежности работы перфоратора, применение модульной конструкции для работы на скважинах разных диаметров, усовершенствование автоматизации фиксации и расфиксации за счет применения электрогидравлической системы с логическим управлением, устранение высокой аварийности работ вследствие применения энергонезависимой системы расфиксации прибора в скважине.

Поставленная задача решается тем, что в сверлящем перфораторе для вторичного вскрытия пластов, состоящего из системы фиксации перфоратора к стенке скважины, системы перфорации, включающей гидроцилиндр перфорации, бур, криволинейную направляющую для бура, системы подачи бура с гидроцилиндром подачи бура, согласно изобретению система фиксации перфоратора к стенке скважины состоит из первого и второго гидроцилиндров, причем системы фиксации, перфорации и подачи бура объединены в одну электрогидравлическую систему с логическим управлением, в состав которой входит электродвигатель, подсоединенный к насосу, который связан с первым фильтром, с датчиком температуры, с предохранительным клапаном, со вторым фильтром, с первым распределителем, связанным с первым электромагнитом, и с первым датчиком давления и с гидроаккумулятором через обратный клапан, с четвертым и третьим распределителями, связанным с обратным клапаном, с четвертым и третьим электромагнитами, третий распределитель подключен к поршневым полостям первого и второго гидроцилиндра, подключенным ко второму датчику давления, штоковые полости первого и второго гидроцилиндра соединены со вторым распределителем, связанным со вторым электромагнитом и первым датчиком давления, с третьим гидроцилиндром, а также с датчиком перемещения, причем четвертый распределитель подключен к гидромотору с буром, связанному с третьим датчиком давления и с датчиком частоты вращения, к пятому распределителю, связанным с пятым электромагнитом, к третьему гидроцилиндру, соединенному с дросселем и с четвертым датчиком давления, к четвертому гидроцилиндру, который связан с четвертым датчиком давления, с шестым распределителем, связанным с шестым электромагнитом, и с реле давления, причем шестой электромагнит и реле давления связаны между собой, датчик температуры, предохранительный клапан, третий распределитель, второй распределитель, гидромотор, пятый распределитель и шестой распределитель соединены с баком, датчик температуры, первый электромагнит, первый датчик давления, четвертый электромагнит, третий электромагнит, второй датчик давления, второй электромагнит, датчик перемещения, третий датчик давления, датчик частоты вращения, пятый электромагнит, четвертый датчик давления, реле давления соединены с контроллером.

Повышение надежности и устранение высокой аварийности работ сверлящего перфоратора с электрогидравлической системой для вторичного вскрытия пластов достигается использованием первого, второго, третьего, четвертого распределителей и гидроаккумулятора: при отсутствии сигнала управления гидроаккумулятор создает необходимое давление рабочей жидкости в первом, во втором, в третьем и в четвертом гидроцилиндрах для их расфиксации в транспортное положение, обеспечивая безаварийную эксплуатацию.

Существо изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема.

Сверлящий перфоратор с электрогидравлической системой для вторичного вскрытия пластов содержит электродвигатель 1, который подсоединен к насосу 2. Насос связан с первым фильтром 3, с датчиком температуры 4, с предохранительным клапаном 5, со вторым фильтром 6, с первым распределителем 7, связанным с первым электромагнитом 8, с первым датчиком давления 9 и гидроаккумулятором 10 через обратный клапан 11, с четвертым 12 и третьим распределителями 13, связанным с обратным клапаном 14, с четвертым и третьим электромагнитами 15 и 16. Третий распределитель 13 подключен к поршневым полостям первого 17 и второго гидроцилиндра 18, подключенным ко второму датчику давления 19, штоковые полости первого 17 и второго гидроцилиндра 18 соединены со вторым распределителем 20, связанным со вторым электромагнитом 21 и первым датчиком давления 9, с третьим гидроцилиндром 22, а также с датчиком перемещения 23. Причем четвертый распределитель 12 подключен к гидромотору 24 с буром (бур на чертеже не показан), связанному с третьим датчиком давления 25 и датчиком частоты вращения 26, к пятому распределителю 27, связанным с пятым электромагнитом 28, к третьему гидроцилиндру 22, соединенному с дросселем 29 и с четвертым датчиком давления 30, к четвертому гидроцилиндру 31, который связан с шестым распределителем 32, связанным с шестым электромагнитом 33, и с реле давления 34, причем шестой электромагнит 33 и реле давления 34 связаны между собой. Датчик температуры 4, предохранительный клапан 5, третий распределитель 13, второй распределитель 20, гидромотор 24, пятый распределитель 27 и шестой распределитель 32 соединены с баком 35. Датчик температуры 4, первый электромагнит 8, первый датчик давления 9, четвертый электромагнит 15, третий электромагнит 16, второй датчик давления 19, второй электромагнит 21, датчик перемещения 23, третий датчик давления 25, датчик частоты вращения 26, пятый электромагнит 28, четвертый датчик давления 30, реле давления 34 соединены с контроллером 36.

Предлагаемый перфоратор работает следующим образом: при подаче электрического тока к сверлящему перфоратору срабатывают второй электромагнит 21, третий электромагнит 16 и пятый электромагнит 28, перемещая второй распределитель 20, третий распределитель 13, пятый распределитель 27 в положение "а". Первый распределитель 7 находится в положении "б" и рабочая жидкость подводится к гидроаккумулятору 10, заряжая его. Процесс зарядки гидроаккумулятора 10 отслеживается с наземного модуля оператором. Когда гидроаккумулятор 10 заряжен, первый распределитель 7 переместится в положение "а". Рабочая жидкость подается через четвертый 12 и третий распределители 13 к правым полостям первого 17 и второго гидроцилиндров фиксации 18, а левые полости через второй распределитель 20 соединены со сливом. Штоки первого 17 и второго гидроцилиндров фиксации 18 выдвигаются, и сверлящий перфоратор фиксируется в скважине. Когда штоки первого 17 и второго гидроцилиндров фиксации 18 выдвинутся на заданное расстояние, датчик перемещения 23 выдает сигнал на наземный блок оператору, который выключает четвертый электромагнит 15. Четвертый распределитель 12 перейдет в положение "а". Рабочая жидкость подается на гидромотор 24, на третий гидроцилиндр (подачи бура) 22 и четвертый гидроцилиндр (перфорации) 31. Реле давления 34 вырабатывает гармонический сигнал на шестой электромагнит 33 и шестой распределитель 32 перемещается из положения "а" в положение "б" попеременно, таким образом реализуется перфорация. После проведения работ, или из-за выхода из строя каких-либо агрегатов, электрический сигнал перестает поступать к сверлящему перфоратору и второй распределитель 20, четвертый распределитель 12, третий распределитель 13 и пятый распределитель 27 под действием возвратных пружин переходят в положение "б". От гидроаккумулятора 10 рабочая жидкость поступает в левые полости первого 17 и второго гидроцилиндров фиксации 18, к третьему гидроцилиндру 22 и четвертому гидроцилиндру 31, вследствие чего выполняется расфиксация аппаратуры.

Для разгрузки насоса предусмотрен предохранительный клапан 5. Также в системе имеются первый 3 и второй фильтры 6. Для контроля давления рабочей жидкости в гидросистеме предусмотрены первый датчик давления 9, отслеживающий наличие давления в гидролинии, подходящей к гидроаккумулятору 10, второй датчик давления 19, отслеживающий наличие давления в правых полостях первого 17 и второго 18 гидроцилиндров соответственно, третий датчик давления 25, отслеживающий наличие давления в гидролинии, подходящей к гидромотору 24, четвертый датчик давления 30, отслеживающий наличие давления в полости четвертого гидроцилиндра 31. Для отслеживания частоты вращения гидромотора 24 имеется датчик частоты вращения 26. Температура рабочей жидкости в гидросистеме отслеживается датчиком температуры 4. Все сигналы датчиков заведены в контроллер 36, который установлен в наземный модуль. Хранение рабочей жидкости осуществляется в баке 35.

Итак, заявляемое изобретение обеспечивает высокую надежность работы перфоратора, автоматизацию настройки аппаратуры для работы на скважинах разных диаметров за счет применения модульной конструкции. Преимуществом заявляемого сверлящего перфоратора является высокая точность перфорируемых отверстий вследствие надежности фиксации и расфиксации перфоратора в скважине за счет использования логической электрогидравлической системы.