RU132835U1 - Секционный гидроперфоратор - Google Patents

Abstract

Секционный гидроперфоратор, содержащий корпус, состоящий из отдельных секций со струйными насадками, снабженный для соединения секций муфтами, причем соединение выполнено встык посредством муфт, расположенных снаружи, соединительные концы муфт и каждой секции выполнены с правой и левой резьбой, струйные насадки верхних секций снабжены герметичными внутренними технологическими заглушками, во внутренних полостях верхних секций установлены подвижные шаровые клапаны с посадочными седлами, опирающиеся на внутренние технологические заглушки насадок, причем внутренний диаметр нижнего подвижного шарового клапана меньше внутреннего диаметра установленного выше подвижного шарового клапана, отличающийся тем, что в начале каждой из секций со струйными насадками, расположенных ниже верхней секции с насадками, установлены неподвижные секционные клапаны с седлом, взаимодействующие с выше расположенным подвижным шаровым клапаном после его перемещения, а отверстия струйных насадок в каждой секции расположены в плоскости, перпендикулярной продольной оси симметрии гидроперфоратора в диаметрально противоположных точках корпуса гидроперфоратора.

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применена для вскрытия продуктивных пластов в скважинах с открытым забоем и с обсадными колоннами.

Известен аналог заявляемой полезной модели, например, скважинный гидроабразивный перфоратор, описанный в патенте RU №2254452, МПК Е21В 43/114, опубл. 20.06.2005 г., содержащий полый корпус, состоящий из отдельных секций и выполненный со струйными насадками, размещенными по высоте корпуса спиралеобразно и направленными под острым углом к горизонтальной оси корпуса. Корпус содержит также хвостовик, верхний и нижний шаровые клапаны, срезную муфту, упорное кольцо в нижней части верхней секции. Корпус может быть выполнен с несколькими секциями, аналогичными верхней. Диаметр шарового клапана каждой верхней секции, начиная снизу, меньше внутреннего диаметра срезной муфты предыдущих верхних секций и соответствует посадочному седлу срезной муфты, соответствующей последней из верхних секций корпуса. При этом корпус выполнен с эксцентрично расположенными осями внутреннего и внешнего диаметров. Верхняя секция выполнена однокорпусная с промежуточной муфтой диаметром, равным диаметрам срезной муфты и упорного кольца. Струйные насадки верхней секции выполнены с наружной и внутренней технологическими заглушками. Каждая секция перфоратора выполнена с разобщающим уплотнительным узлом, расположенным после каждой нижней насадки и имеющим перепускное отверстие, поршень и уплотнительный элемент. Аналогу присущи следующие недостатки:

- эксцентричность расположения внутреннего и внешнего диаметров, приводящая к утонению стенки, противоположно установленной насадке (форсунке), влечет за собой снижение прочности корпуса перфоратора, что требует более низкого перепада давлений на форсунках, а, следовательно, снижает энергию водопесчаной струи, разрушающей преграду;

- невозможность установки насадок (форсунок) на одной оси из-за эксцентричности диаметров, приводит к появлению изгибающего момента при истечении струи из насадок (форсунок), что при достаточно большом плече, определяемом как расстояние по высоте между насадками (0,2-0,3 м) может привести к потере прочностных свойств корпуса перфоратора и его разрушению;

- за счет эксцентричности расположения внутреннего и внешнего диаметров корпуса существенно усложняется изготовление перфоратора и возрастает его стоимость.

В качестве прототипа, как наиболее близкого по своей технической сути, выбран секционный гидропескоструйный перфоратор, описанный в патенте RU №2466270, МПК Е21В 43/114, опубл. 10.11.2012 г., содержащий полый корпус, состоящий из отдельных секций со струйными насадками. Для соединения секций перфоратор снабжен проставками различной длины и муфтами. Соединение выполнено встык посредством муфт, расположенных снаружи, а соединительные концы муфт, проставок и каждой секции выполнены с правой и левой резьбой. Недостатком прототипа является то, что при работе данного перфоратора одновременно задействуются все незаглушенные струйные насадки, что приводит к их одновременному износу и необходимости проведения подъемно-спускных операций перфоратора с целью демонтажа изношенных форсунок и установки новых форсунок. Указанные факторы в целом снижают эффективность перфоратора.

Задачей, решаемой полезной моделью, является создание высокоэффективного перфоратора, обладающего достаточной с точки зрения нагрузок прочностью и долговечностью, и снижение трудоемкости при вскрытии продуктивных пластов.

Достигается это тем, что в секционном гидроперфораторе, содержащем полый корпус, состоящий из отдельных секций со струйными насадками, снабженный для соединения секций муфтами, причем соединение выполнено встык посредством муфт, расположенных снаружи, соединительные концы муфт и каждой секции выполнены с правой и левой резьбой, струйные насадки верхних секций снабжены герметичными внутренними технологическими заглушками, во внутренних полостях верхних секций установлены подвижные шаровые клапаны с посадочными седлами, опирающиеся на внутренние технологические заглушки насадок, причем внутренний диаметр нижнего подвижного шарового клапана меньше внутреннего диаметра установленного выше подвижного шарового клапана, согласно полезной модели:

- в начале каждой из секций со струйными насадками, расположенными ниже верхней секции с насадками, установлены неподвижные секционные клапаны с седлом, взаимодействующие с выше расположенным подвижным шаровым клапаном после его перемещения;

- отверстия струйных насадок в каждой секции расположены в плоскости, перпендикулярной продольной оси симметрии гидроперфоратора в диаметрально противоположных точках корпуса гидроперфоратора.

Технический результат от применения заявляемого гидроперфоратора заключается в повышении его прочности и долговечности за счет исключения изгибающих моментов и снижении трудоемкости при вскрытии продуктивных пластов.

Суть заявляемой полезной модели поясняется на фиг.1, на которой приведен продольный разрез секционного гидроперфоратора (приведен вариант гидроперфоратора, состоящего из трех секций).

Секционный гидроперфоратор содержит полый корпус, состоящий из отдельных секций 1, 2 и 3 с установленными в них насадками 4 (форсунками). Количество секций определяется эксплуатационной необходимостью и конструктивными возможностями. Отверстия струйных насадок 4 в каждой из секций расположены в плоскости, перпендикулярной продольной оси симметрии а гидроперфоратора в диаметрально противоположных точках его корпуса. Предпочтительное количество насадок 4 в одной секции - две или четыре. Соединение секций 1, 2 и 3 осуществляется встык посредством муфт 5, расположенных снаружи, а соединительные концы каждой секции и муфты выполнены с правой и левой резьбой. Струйные насадки 4 верхних секций (на фиг. 1 секции 1 и 2) снабжены герметичными внутренними технологическими заглушками 6, рассчитанными на рабочее давление жидкости внутри полости гидроперфоратора при его работе, т.е. заглушка 6 препятствует протеканию через нее жидкости. Во внутренних полостях верхних секций (секции 1 и 2 на фиг.1) установлены подвижные шаровые клапаны 7 и 8 с посадочными седлами, опирающиеся на внутренние технологические заглушки 6. При этом внутренний диаметр нижнего подвижного шарового клапана 7 меньше внутреннего диаметра подвижного шарового клапана 8, установленного выше клапана 7. Кроме этого, в начале каждой из секций со струйными насадками 4 (секции 2 и 3 на фиг.1), расположенных ниже верхней секции (секция 1 с насадками 4), установлены неподвижные секционные клапаны 11 с седлом, взаимодействующие с выше расположенным подвижным клапаном после его перемещения. Гидроперфоратор содержит также переходник 9 для его крепления к колонне напорных труб и центратор 10, предназначенный для фиксации положения гидроперфоратора в обсадной колонне.

Заявляемое устройство работает следующим образом. Гидроперфоратор при помощи переходника 9 крепят к колонне напорных труб (не показаны), опускают в скважину и устанавливают напротив интервала, подлежащего гидроабразивной обработке и подают внутрь корпуса под давлением гидроабразивную смесь (жидкость с добавленным в нее песком определенного размера и заданного объемного соотношения). Гидроабразивная смесь подается насосными агрегатами высокого давления, способными развивать давление до 70 МПа. Поскольку струйные насадки 4 верхних секций 1 и 2 заглушены герметичными технологическими заглушками 6, гидроабразивная смесь истекает из струйных насадок 4 только нижней секции 3, и за счет абразивного и гидромониторного эффектов высокоскоростных песчано-жидкостных струй происходит разрушение интервала породы, расположенного напротив нижней секции 3. После проведения первого цикла гидроабразивной обработки, определяемого заданным интервалом времени, в колонну напорных труб (сверху скважины) опускают шар 12 соответствующего диаметра, который достигает гидроперфоратора и, беспрепятственно пройдя через подвижный шаровой клапан 8, перекрывает внутреннее отверстие (проходное сечение) подвижного шарового клапана 7. За счет усилия, создаваемого гиброабразивной смесью, подаваемой под давлением, подвижный шаровой клапан 7 начинает двигаться вниз и срезает внутренние герметичные технологические заглушки 6, расположенные в насадках секции 2, а клапан 7 перемещается до упора в неподвижный секционный клапан 11, расположенный в начале секции 3, перекрывая тем самым доступ водопесчаной смеси к струйным насадкам 4 секции 3 (нижней секции). Надежность перекрытия достигается благодаря взаимодействию седла секционного клапана 11 с соответствующей формы нижним торцом подвижного шарового клапана 7 и шаром, перекрывающим проходное сечение шарового клапана 7. Срезанные части заглушек 6 секции 2 под действием силы тяжести опускаются на дно секции 3. Таким образом, гидроабразивная смесь к струйным насадкам 4 секции 3 не поступает, а истекает через открывшиеся струйные насадки 4 секции 2. После проведения второго цикла гидроабразивной обработки, определяемого заданным интервалом времени, в колонну напорных труб опускают шар 13 соответствующего диаметра (диаметр этого шара больше, чем диаметр предыдущего шара), который, достигнув гидроперфоратора, перекрывает внутреннее отверстие подвижного шарового клапана 8, при этом за счет усилия, создаваемого гидроабразивной смесью, подаваемой под давлением, клапаном 8 срезаются внутренние герметичные технологические заглушки 6 струйных насадок 4 секции 1, и подвижный шаровой клапан 8 перемещается до упора в неподвижный секционный клапан 11, расположенный в начале секции 2. Доступ гидроабразивной смеси в секцию 2 прекращается, и смесь начинает истекать через открывшиеся струйные насадки 4 секции 1, разрушая породу находящегося напротив нее интервала. После заданного промежутка времени подача гидроабразивной смеси к гидроперфоратору прекращается, и он может быть поднят из скважины.

Поэтапная работа струйных насадок существенно повышает эффективность работы гидроперфоратора за счет значительного увеличения продолжительности работы гидроперфоратора в скважине без проведения подъемно-спускных операций.

Расположение струйных насадок 4 в плоскости, перпендикулярной продольной оси симметрии а гидроперфоратора в диаметрально противоположных точках его корпуса в каждой из секций позволяет уравновешивать реактивные силы истекающих струй, что не приводит к появлению изгибающих моментов, которые могут привести к перекосу в скважине и разрушению гидроперфоратора. Наличие в конструкции гидроперфоратора неподвижных секционных клапанов 11 с седлами, взаимодействующими с выше расположенным подвижным шаровым клапаном (7 или 8) после его перемещения, исключает гидравлические потери (протечки гидроабразивной жидкости между секциями), что также повышает эффективность работы гидроперфоратора.

Отличительные признаки, присущие заявляемой конструкции, являются новыми по сравнению с прототипом, поэтому полезная модель соответствует критерию «новизна».

Заявляемая конструкция гидроперфоратора может быть воспроизведена промышленным способом на известном оборудовании, следовательно, она соответствует критерию «промышленная применимость».

Учитывая изложенное, заявитель считает, что данное техническое решение может быть защищено патентом на полезную модель.

Claims (1)

1. Секционный гидроперфоратор, содержащий корпус, состоящий из отдельных секций со струйными насадками, снабженный для соединения секций муфтами, причем соединение выполнено встык посредством муфт, расположенных снаружи, соединительные концы муфт и каждой секции выполнены с правой и левой резьбой, струйные насадки верхних секций снабжены герметичными внутренними технологическими заглушками, во внутренних полостях верхних секций установлены подвижные шаровые клапаны с посадочными седлами, опирающиеся на внутренние технологические заглушки насадок, причем внутренний диаметр нижнего подвижного шарового клапана меньше внутреннего диаметра установленного выше подвижного шарового клапана, отличающийся тем, что в начале каждой из секций со струйными насадками, расположенных ниже верхней секции с насадками, установлены неподвижные секционные клапаны с седлом, взаимодействующие с выше расположенным подвижным шаровым клапаном после его перемещения, а отверстия струйных насадок в каждой секции расположены в плоскости, перпендикулярной продольной оси симметрии гидроперфоратора в диаметрально противоположных точках корпуса гидроперфоратора.

   

Images