RU100802U1

RU100802U1 - HYDROMECHANICAL SLOT PUNCH PERFORATOR

Info

Publication number: RU100802U1
Application number: RU2010136548/03U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Васильевич Липин
Original assignee: Дмитрий Васильевич Липин
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2010-12-27

Abstract

1. Гидромеханический щелевой перфоратор, содержащий корпус, выдвижные режущие диски, установленные на осях, отличающийся тем, что перфоратор содержит узел крепления с полыми штангами в виде трубы с внутренней резьбой, внутри которой установлена верхняя возвратная пружина с возможностью воздействия на плунжер, который расположен в верхней части корпуса и выполнен с каналами для движения жидкости, а выдвижные режущие диски установлены на осях верхнего и нижнего держателей, установленных внутри корпуса при помощи пальцев, при этом верхний держатель закреплен на плунжере, а нижний держатель закреплен на корпусе, кроме того, держатели выполнены плоскими и расположены в одной плоскости с возможностью отклонения в противоположные стороны при поступательном воздействии плунжера, кроме того, взаимодействующие друг с другом рабочие поверхности держателей выполнены на торцах держателей с округлением, при этом нижний держатель дополнительно снабжен опорной поверхностью с возможностью воздействия на нижнюю пружину через опорную шайбу, при этом нижняя пружина расположена в стакане - натяжителе. ! 2. Перфоратор по п.1, отличающийся тем, что выдвижные режущие диски выполнены с радиальными выступами различной конфигурации. 1. Hydromechanical slotted puncher containing a housing, retractable cutting discs mounted on the axles, characterized in that the punch contains a mounting unit with hollow rods in the form of a pipe with an internal thread, inside of which there is an upper return spring with the possibility of impact on the plunger, which is located in the upper part of the housing and is made with channels for fluid movement, and retractable cutting discs are mounted on the axes of the upper and lower holders mounted inside the housing with your fingers, while the upper the holder is fixed on the plunger, and the lower holder is fixed on the body, in addition, the holders are made flat and are located in the same plane with the possibility of deviation in opposite directions during the translational action of the plunger, in addition, the working surfaces of the holders interacting with each other are made on the ends of the holders with rounding wherein the lower holder is additionally provided with a support surface with the possibility of acting on the lower spring through the support washer, while the lower spring is located in ane - tensioner. ! 2. The hammer drill according to claim 1, characterized in that the retractable cutting discs are made with radial protrusions of various configurations.

Description

Полезная модель относится к области бурения и эксплуатации скважин, а именно, к устройству для создания перфорационных щелей в обсадных - эксплуатационных колоннах, цементном камне и горной породе.The utility model relates to the field of drilling and operation of wells, namely, to a device for creating perforations in casing - production casing, cement stone and rock.

Из уровня техники известен ПЕРФОРАТОР ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ЩЕЛЕВОЙ патент РФ на полезную модель №78519 с датой приоритета 05.08.2008, патентообладатель: Гостев И.A. (RU). Перфоратор содержит корпус, расположенные в нем силовой механизм, выдвижной режущий инструмент в виде накатного диска, при этом корпус перфоратора закреплен на колонне насосно-компрессорных труб с помощью подвижного соединения с возможностью обеспечения вращательного движения корпуса, при этом накатной диск установлен под углом к оси перфоратора с возможностью прорезания щели в эксплуатационной колонне по винтовой линии. Недостатком этого аналога является низкая эффективность работы устройства, т.к. в качестве режущего элемента используется только один диск.The prior art HYDROMECHANICAL PIT PUNCH RF patent for utility model No. 78519 with a priority date of 05.08.2008, patent holder: Gostev I.A. (RU). The perforator comprises a housing, a power mechanism located therein, a retractable cutting tool in the form of a rolling disk, the rotary hammer housing being fixed to the tubing string using a movable connection with the possibility of rotational movement of the housing, while the rolling disk is mounted at an angle to the axis of the rotary hammer with the possibility of cutting a gap in the production string along a helical line. The disadvantage of this analogue is the low efficiency of the device, because only one disc is used as a cutting element.

Известен другой аналог «ПЕРФОРАТОР ДВУХСТОРОННИЙ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ЩЕЛЕВОЙ», патент РФ на полезную модель №62655 с датой приоритета 26.12.2006, патентообладатель: Гостев И.А. (RU). Перфоратор содержит корпус, размещенный в нем выдвижной режущий инструмент в виде дисков, каждый из которых установлен на своей оси, а также механизм их выдвижения в виде коромысла, в плечах которого установлены оси режущих дисков. В этом аналоге частично устранены недостатки предыдущего аналога, однако недостатком данного аналога является сложность конструкции: механизм в виде коромысла недостаточно надежен и подвержен частым поломкам.Another analogue is known, “BILATERAL HYDROMECHANICAL PITCH PERFORATOR", RF patent for utility model No. 62655 with priority date 12/26/2006, patentee: Gostev I.A. (RU). The perforator contains a housing, a retractable cutting tool located in it in the form of disks, each of which is mounted on its axis, as well as a mechanism for their extension in the form of a rocker arm, in the shoulders of which the axes of the cutting disks are mounted. This analogue partially eliminated the shortcomings of the previous analogue, however, the disadvantage of this analogue is the design complexity: the mechanism in the form of a rocker arm is not reliable enough and is prone to frequent breakdowns.

Также известен «Перфоратор гидромеханический щелевой», патент РФ на полезную модель №32823 с датой приоритета 17.06.2003, патентообладатель: Кузяев Э.С. (RU). Перфоратор содержит корпус, выдвижной режущий инструмент в виде режущих дисков и смонтированное на центральной оси коромысло, в плечах которого установлены оси режущих дисков. В этом аналоге также применено устройство в виде коромысла, что является недостаточно надежной конструкцией.Also known is the “Hydromechanical Slotted Perforator”, RF patent for utility model No. 32823 with priority date 06/17/2003, patent holder: E. Kuzyaev (RU). The hammer includes a housing, a retractable cutting tool in the form of cutting discs and mounted on the Central axis of the rocker arm, in the shoulders of which are installed the axis of the cutting discs. In this analogue, a device in the form of a rocker arm is also used, which is not a reliable design.

За прототип взят наиболее близкий по технической сущности аналог «ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ЩЕЛЕВОЙ ПЕРФОРАТОР», патент РФ на изобретение №2247226 с датой приоритета 15.08.2003, патентообладатель: Кузяев Э.С. (RU). Перфоратор содержит корпус, закрепленный на корпусе двойной клин, размещенный в корпусе поршень-толкатель с гидромониторной насадкой, выдвижные режущие диски, установленные на коромыслах, шарнирно связанных с поршнем-толкателем, размещенных с возможностью скольжения по сторонам двойного клина и выдвижения режущих дисков в противоположные стороны, при этом каждое коромысло выполнено в виде двух параллельных фигурных пластин, между которыми размещен соответствующий режущий диск.The prototype is the closest in technical essence analogue “HYDROMECHANICAL CRITICAL PUNCH PERFORATOR”, patent of the Russian Federation for invention No. 227226 with priority date 08/15/2003, patent holder: Kuzyaev E.S. (RU). The hammer drill includes a housing fixed to the housing of a double wedge, a piston-pusher placed in the housing with a hydraulic nozzle, retractable cutting disks mounted on the rocker arms pivotally connected to the piston-pusher, arranged to slide on the sides of the double wedge and extend the cutting disks in opposite directions wherein each rocker is made in the form of two parallel curly plates, between which a corresponding cutting disc is placed.

Недостатком прототипа является сложность конструкции и недостаточно надежная конструкция примененного устройства в виде коромысла, которое подвержено поломкам особенно при больших нагрузках во время выполнения операций по перфорации обсадных труб, из-за чего возникает необходимость частой замены режущего инструмента.The disadvantage of the prototype is the complexity of the design and the insufficiently reliable design of the device in the form of a rocker arm, which is prone to breakage, especially under heavy loads during casing perforation operations, which necessitates frequent replacement of the cutting tool.

Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции, повышение надежности и эффективности выполнения операций по перфорации обсадных труб.The technical task of the utility model is to simplify the design, increase the reliability and efficiency of casing perforation operations.

Технический результат достигнут за счет гидромеханического щелевого перфоратора, содержащего корпус, выдвижные режущие диски, установленные на осях, согласно полезной модели перфоратор дополнительно содержит узел крепления с полыми штангами в виде трубы с внутренней резьбой, внутри которой установлена верхняя возвратная пружина с возможностью воздействия на плунжер, который расположен в верхней части корпуса и выполнен с каналами для движения жидкости, а выдвижные режущие диски установлены на осях верхнего и нижнего держателей, установленных внутри корпуса при помощи пальцев, при этом верхний держатель закреплен на плунжере, а нижний держатель закреплен на корпусе, кроме того, держатели выполнены плоскими и расположены в одной плоскости с возможностью отклонения в противоположные стороны при поступательном воздействии плунжера, кроме того, взаимодействующие друг с другом рабочие поверхности держателей выполнены на торцах держателей с округлением, при этом нижний держатель дополнительно снабжен опорной поверхностью с возможностью воздействия на нижнюю пружину через опорную шайбу, при этом нижняя пружина расположена в стакане - натяжителе, а выдвижные режущие диски могут быть выполнены с радиальными выступами различной конфигурации.The technical result is achieved due to the hydromechanical slotted perforator containing a housing, retractable cutting discs mounted on the axes, according to a utility model, the perforator further comprises an attachment unit with hollow rods in the form of a pipe with an internal thread, inside which an upper return spring is installed with the possibility of acting on the plunger, which is located in the upper part of the housing and is made with channels for fluid movement, and retractable cutting discs are installed on the axes of the upper and lower holders, mouth pushed inside the case with your fingers, while the upper holder is fixed on the plunger, and the lower holder is fixed on the body, in addition, the holders are made flat and are located in the same plane with the possibility of deviation in opposite directions when the plunger is translationally acting, in addition, interacting with each other another, the working surfaces of the holders are made at the ends of the holders with rounding, while the lower holder is additionally provided with a supporting surface with the possibility of acting on the lower spring Erez support washer, the lower spring is arranged in a glass - tensioning and pull-cutting discs may be provided with radial projections of different configurations.

Сущность полезной модели иллюстрируется чертежами.The essence of the utility model is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображен общий вид гидромеханического щелевого перфоратора - продольное сечение.Figure 1 shows a General view of a hydromechanical slotted punch - longitudinal section.

На фиг.2. изображен вид сбоку гидромеханического щелевого перфоратора - продольное сечение.In figure 2. shows a side view of a hydromechanical slotted punch - longitudinal section.

На фиг.3 изображен гидромеханический щелевой перфоратор в рабочем состоянии - продольное сечение.Figure 3 shows the hydromechanical slotted punch in working condition - longitudinal section.

Заявленная полезная модель гидромеханический щелевой перфоратор позволяет прорезать трубы круглого, квадратного и близкого к круглому сечений изнутри, как в вертикальном, так и в горизонтальном положении. Перфоратор фиг.1, 2 содержит корпус 1, выдвижные режущие диски верхний 2 и нижний 3. Верхний диск 2 установлен на оси верхнего держателя 4, а нижний диск 3 установлен на оси нижнего держателя 5. Перфоратор дополнительно содержит узел крепления с полыми штангами в виде трубы 6 с внутренней резьбой различного диаметра (на фиг. не обозначена). Внутри трубы установлена верхняя возвратная пружина 7. В верхней части корпуса 1 расположен плунжер 8, на который воздействует верхняя возвратная пружина. С которой он соединен с одной стороны при помощи болта и опорных шайб (на фиг. не обозначено), а с другой стороны плунжер соединен с верхним держателем 4.The claimed utility model hydromechanical slotted punch allows you to cut pipes of round, square and close to circular cross-sections from the inside, both in vertical and horizontal position. The drill 1, 2 contains the housing 1, the sliding cutting discs upper 2 and lower 3. The upper disk 2 is mounted on the axis of the upper holder 4, and the lower disk 3 is mounted on the axis of the lower holder 5. The hammer further comprises a mount with hollow rods in the form pipes 6 with internal thread of various diameters (not indicated in FIG.). An upper return spring 7 is installed inside the pipe. In the upper part of the housing 1 there is a plunger 8, which is affected by the upper return spring. To which it is connected on the one hand by means of a bolt and support washers (not indicated in Fig.), And on the other hand, the plunger is connected to the upper holder 4.

Держатели 4, 5 установлены внутри корпуса 1 и закреплены при помощи пальцев 9. При этом верхний держатель 4 закреплен на плунжере 8, а нижний держатель 5 закреплен на корпусе 1. Для увеличения расстояния L (фиг.3) - выхода режущих дисков за габариты корпуса, пальцы 9 держателей смещены относительно центральной оси корпуса устройства в противоположные стороны с возможностью отклонения в противоположные стороны при поступательном воздействии плунжера 8.Holders 4, 5 are installed inside the housing 1 and secured with the fingers 9. At the same time, the upper holder 4 is mounted on the plunger 8, and the lower holder 5 is mounted on the housing 1. To increase the distance L (Fig. 3), the cutting discs extend beyond the housing , the fingers 9 of the holders are offset relative to the central axis of the device body in opposite directions with the possibility of deflection in opposite directions during the translational action of the plunger 8.

Держатели 4, 5 выполнены плоской формы с рабочими поверхностями по периметру и расположены в одной плоскости. Верхний держатель 4 имеет две рабочие поверхности: округлую 10 для взаимодействия с поверхностью нижнего держателя 3 и опорную 11, фиксирующую расположение верхнего диска 2 в рабочем положении перфоратора. Нижний держатель 5 имеет три рабочие поверхности: округлую 12, для взаимодействия с поверхностью верхнего держателя 2, опорную 13, фиксирующую расположение верхнего диска 2 в рабочем положении перфоратора, и опорную поверхность 14, которая воздействует на нижнюю возвратную пружину 15 через опорную шайбу 16. Нижняя возвратная пружина 15, взаимодействующая с нижним держателем 5, расположена в стакане - натяжителе 17, который крепится резьбовым соединением. Стакан - натяжитель стягивает нижнюю возвратную пружину нижнего держателя, прижимая опорную шайбу 16 к опорной поверхности 14 нижнего держателя, тем самым удерживая нижней держатель внутри корпуса.Holders 4, 5 are made flat in shape with working surfaces around the perimeter and are located in the same plane. The upper holder 4 has two working surfaces: rounded 10 for interaction with the surface of the lower holder 3 and the support 11, fixing the location of the upper disk 2 in the working position of the hammer. The lower holder 5 has three working surfaces: rounded 12, for interacting with the surface of the upper holder 2, a support 13, fixing the location of the upper disk 2 in the working position of the punch, and a support surface 14 that acts on the lower return spring 15 through the support washer 16. The lower the return spring 15, interacting with the lower holder 5, is located in the glass - tensioner 17, which is fastened with a threaded connection. The glass tensioner pulls together the lower return spring of the lower holder, pressing the supporting washer 16 against the supporting surface 14 of the lower holder, thereby holding the lower holder inside the housing.

Приведенное описание выдвижного режущего инструмента в виде дисков не означает, что эти диски должны иметь идеально округлую форму торцевой поверхности в виде окружности. Как вариант, выдвижные режущие диски могут быть выполнены с радиальными выступами или впадинами, имеющими различную конфигурацию.The above description of a retractable cutting tool in the form of disks does not mean that these disks should have a perfectly round shape of the end surface in the form of a circle. As an option, the retractable cutting discs can be made with radial protrusions or depressions having a different configuration.

Описание работы.Work description.

Перед началом работы перфоратор навинчивают на трубы или полые штанги опускают в скважину к месту перфорации. Подают рабочую жидкость, создавая избыточное давление по отношению к наружной поверхности корпуса над плунжером 8. Плунжер, под действием давления перемещается в стенках корпуса 1, толкая закрепленный при помощи пальца, верхний держатель 4 с установленным на нем верхним диском 2. В процессе движения в сторону нижней части перфоратора, верхний держатель поворачивается относительно оси пальца и тем самым выводит верхний режущий диск 2 за пределы корпуса на расстояние, необходимое для разрушения трубы. Верхний держатель 4 упирается в нижний держатель 5, также закрепленный при помощи пальца, и при взаимодействии рабочих округлых поверхностей 10, 12 держателей происходит отклонение держателей в противоположные стороны (фиг.3). При этом нижний режущий диск, установленный на нижнем держателе также отклоняется в сторону, противоположную верхнему диску. Диски отклоняются от центральной оси корпуса на необходимый угол, достаточный для выхода дисков за габариты корпуса на расстояние L. Такое положение режущих дисков фиксируется за счет рабочих опорных поверхностей 11, 13 держателей. При этом нижний держатель опорной поверхностью 14 воздействует на нижнюю возвратную пружину 15 через опорную шайбу 16. При перемещении перфоратора вдоль трубы происходит разрушение трубы с выполнением продольного разреза.Before starting work, the perforator is screwed onto the pipes or the hollow rods are lowered into the well to the place of perforation. The working fluid is supplied, creating excessive pressure relative to the outer surface of the housing above the plunger 8. The plunger, under the action of pressure, moves in the walls of the housing 1, pushing the upper holder 4 with the upper disk 2 mounted on it with a finger, while moving to the side the lower part of the punch, the upper holder rotates relative to the axis of the finger and thereby displays the upper cutting disc 2 outside the housing at a distance necessary for the destruction of the pipe. The upper holder 4 abuts against the lower holder 5, also fixed with a finger, and when the working rounded surfaces of the holders 10, 12 interact, the holders deflect in opposite directions (Fig. 3). In this case, the lower cutting disk mounted on the lower holder also deviates in the direction opposite to the upper disk. The disks deviate from the central axis of the casing by the necessary angle sufficient for the disks to extend beyond the casing dimensions to a distance L. This position of the cutting disks is fixed due to the working bearing surfaces 11, 13 of the holders. In this case, the lower holder by the supporting surface 14 acts on the lower return spring 15 through the supporting washer 16. When the puncher moves along the pipe, the pipe is destroyed with a longitudinal cut.

При выравнивании давления над плунжером и за стенками корпуса, верхняя возвратная пружина 7 силой упругости приводит плунжер 8 в исходное положение. Вместе с плунжером верхний держатель также возвращается в исходное положение - втягивается в корпус перфоратора. Одновременно с верхним держателем нижний держатель стремится занять исходное положение под действием силы упругости нижней возвратной пружины. Перфоратор поднимают из скважины.When equalizing the pressure above the plunger and behind the walls of the housing, the upper return spring 7 by elastic force brings the plunger 8 to its original position. Together with the plunger, the upper holder also returns to its original position - it is drawn into the puncher body. Simultaneously with the upper holder, the lower holder tends to take its initial position under the action of the elastic force of the lower return spring. The hammer drill is lifted from the well.

Заявленный перфоратор имеет возможность не только выполнять перфорацию в обсадных трубах НКТ, но и размывать рабочей жидкостью горную породу и цементный камень за стенками прорезанной обсадной трубы через канал 17 в плунжере 8 и технологические отверстия 18 для направленного движения жидкости.The claimed perforator has the ability not only to perform perforation in the tubing casing, but also to wash rock and cement stone behind the walls of the cut casing through the channel 17 in the plunger 8 and technological holes 18 for directional fluid flow.

По сравнению с прототипом конструкция заявленного перфоратора более проста и надежна, особенно при выполнении работ в наклонно направленных и горизонтальных скважинах, так как в заявленном перфораторе отсутствует шарик, закрывающий промывочное отверстие, который имеется в прототипе и который выкатывается из гнезда при наклоне перфоратора.Compared with the prototype, the design of the claimed perforator is simpler and more reliable, especially when working in directional and horizontal wells, since the claimed perforator does not have a ball covering the washing hole, which is available in the prototype and which is rolled out of the socket when the perforator is tilted.

При наличии в заявленном перфораторе возвратных пружин и крепления режущих дисков на держателях, имеющих оригинальную форму, снимаются дополнительные нагрузки на режущие диски перфоратора, увеличивается время его работы без замены дисков, увеличивается механическая скорость, безаварийность и надежность работы перфоратора. Повышается эффективность выполнения операций по перфорации обсадных труб.In the presence of return springs in the declared puncher and mounting of the cutting discs on holders having the original shape, additional loads on the cutting discs of the punch are removed, its working time without replacing the discs is increased, the mechanical speed, failure-free and reliable performance of the punch is increased. Increases the efficiency of operations for perforation of casing pipes.

В заявленном перфораторе режущие диски расположены друг от друга на определенном расстоянии, благодаря чему размеры дисков могут быть увеличены до размеров корпуса и более, что позволяет увеличить расстояние L выхода дисков за габариты корпуса. При этом происходит более глубокое разрушение цементного камня и породы продуктивного пласта, сокращается время гидравлического размыва породы направленной струей жидкости, что повышает эффективность выполнения работ по перфорации обсадных труб.In the claimed punch, the cutting discs are located at a certain distance from each other, due to which the size of the discs can be increased to the size of the casing or more, which allows to increase the distance L of the exit of the disks beyond the dimensions of the casing. In this case, there is a deeper destruction of the cement stone and the rock of the reservoir, the time of hydraulic erosion of the rock by a directed stream of liquid is reduced, which increases the efficiency of casing perforation.

Благодаря простой конструкции заявленный перфоратор может быть изготовлен на любом предприятии, имеющем соответствующее оборудование.Due to the simple design of the claimed perforator can be manufactured at any enterprise with the appropriate equipment.

Claims

1. Hydromechanical slotted puncher containing a housing, retractable cutting discs mounted on the axles, characterized in that the punch contains a mounting unit with hollow rods in the form of a pipe with an internal thread, inside of which there is an upper return spring with the possibility of impact on the plunger, which is located in the upper part of the housing and is made with channels for fluid movement, and retractable cutting discs are mounted on the axes of the upper and lower holders mounted inside the housing with your fingers, while the upper the holder is fixed on the plunger, and the lower holder is fixed on the body, in addition, the holders are made flat and are located in the same plane with the possibility of deviation in opposite directions during the translational action of the plunger, in addition, the working surfaces of the holders interacting with each other are made on the ends of the holders with rounding wherein the lower holder is additionally provided with a support surface with the possibility of acting on the lower spring through the support washer, while the lower spring is located in ane - tensioner.

2. The hammer drill according to claim 1, characterized in that the retractable cutting discs are made with radial protrusions of various configurations.