Прокалывающий перфоратор

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Республиканское унитарное предприятие Производственное объединение Белоруснефть(72) Авторы Галай Михаил Иванович Демяненко Николай Александрович Лобов Александр Иванович(73) Патентообладатель Республиканское унитарное предприятие Производственное объединение Белоруснефть(57) Прокалывающий перфоратор, содержащий корпус, подпружиненную пару поршеньплунжер, образующую в корпусе надпоршневое и подплунжерное пространство, рабочий поршень в подплунжерном пространстве с размещенным в нем прокалывающим инструментом, энергопривод, подающий рабочую жидкость, выполненный в виде герметично установленной на корпусе трубы с приборной головкой и с расположенным внутри нее трубчатым электронагревателем, переводник, установленный между корпусом и энергоприводом, в котором выполнен канал, гидравлически соединяющий надпоршневую полость 38072007.08.30 и полость трубы энергопривода, питающий кабель, отличающийся тем, что энергопривод установлен внутри теплоизоляционного кожуха с образованием между ними герметичной полости, в верхней части трубчатого электронагревателя, установленного с возможностью осевого перемещения, устроен проводник, контактирующий с муфтой, электрически связанной с питающим кабелем, при этом в нижней части трубчатого электронагревателя устроен корпус с упорным буртом, внутри которого расположена тяга с ограничителем свободного хода, жестко связанная с парой поршень-плунжер, выполненной в виде двух элементов, соединенных между собой посредством сферического шарнира, при этом трубчатый электронагреватель, корпус с упорным буртом и поршень пары поршень-плунжер соосны между собой.(56) 1.2057894 С 1, МПК Е 21 В 43/112, Е 21 В 29/00, 2003.08.27. 2.2129655 С 1, МПК Е 21 В 43/112, 1999.04.27. Полезная модель относится к строительству и ремонту нефтяных, газовых и других скважин и может быть использована при выполнении аварийных работ для восстановления циркуляции. Известен скважинный пробойник для труб 1, спускаемый в скважину на рабочей колонне, содержащий полый, заполненный жидкостью корпус с боковыми каналами, сообщающимися с полостью корпуса, установленный в боковом канале поршень с рабочим органом, жестко связанный с корпусом полый цилиндр, шток, установленный в полости корпуса и цилиндра с возможностью осевого перемещения, плунжер, установленный в цилиндре и связанный со штоком и образующий с цилиндром штоковую и рабочую камеры, из которых последняя через отверстие в переводнике сообщается с пространством скважины через обратный клапан, выполненный в виде разрушаемой при взаимодействии с рабочей колонной заглушки. Основной недостаток данного устройства - однократность действия, в результате чего за каждый его спуск в скважину можно получить практически не более 1-3 отверстий (определяется числом радиальных боковых каналов в его корпусе). Другой недостаток для приведения его в действие путем разрушения заглушки под воздействием рабочей колонны устройство должно быть посажено на какой-нибудь упор в скважине. Кроме того,промысловая практика показала, что однократного воздействия его рабочего органа на пробиваемую трубу иногда недостаточно для получения необходимого отверстия в стенке трубы, и по этой причине операцию по пробивке приходится выполнять повторно, для чего устройство требуется извлекать из скважины, собирать его с новыми заглушкой и штифтом и снова спускать в скважину. Наиболее близким аналогом предлагаемого решения является прокалывающий перфоратор 2, содержащий корпус, подпружиненную пару поршень-плунжер, образующую в корпусе надпоршневое и подплунжерное пространство, рабочий поршень в подплунжерном пространстве с размещенным в нем прокалывающим инструментом, энергопривод,подающий рабочую жидкость, выполненный в виде герметично установленной на корпусе трубы с приборной головкой и с расположенным внутри нее трубчатым электронагревателем, переводник, установленный между корпусом и энергоприводом, питающий кабель. Основным недостатком данного перфоратора является то, что его корпус с установленным трубчатым электронагревателем (ТЭНом) не имеет изолирующего кожуха, что приводит к тому, что при включении ТЭНа вся энергия отводится наружу через стенку корпуса. Кроме того, отсутствует возможность контроля срабатывания перфоратора и автоматическое отключение после прокалывания отверстия в трубе, вследствие чего не исключена возможность разрушения корпуса перфоратора из-за неконтролируемого роста давления. Задачей полезной модели является создание высокоэффективного прокалывающего перфоратора, спускаемого и управляемого при помощи геофизического кабеля, автомати 2 38072007.08.30 чески отключаемого после прокола отверстия, что позволяет оператору точно регистрировать момент прокола отверстия. Поставленная задача решается за счет того, что в прокалывающем перфораторе, содержащем корпус, подпружиненную пару поршень-плунжер, образующую в корпусе надпоршневое и подплунжерное пространство, рабочий поршень в подплунжерном пространстве с размещенным в нем прокалывающим инструментом, энергопривод, подающий рабочую жидкость, выполненный в виде герметично установленной на корпусе трубы с приборной головкой и с расположенным внутри нее трубчатым электронагревателем, переводник, установленный между корпусом и энергоприводом, в котором выполнен канал,гидравлически соединяющий надпоршневую полость и полость трубы энергопривода, питающий кабель, согласно полезной модели, энергопривод установлен внутри теплоизоляционного кожуха с образованием между ними герметичной полости, в верхней части трубчатого электронагревателя, установленного с возможностью осевого перемещения,устроен проводник, контактирующий с муфтой, электрически связанной с питающим кабелем, при этом в нижней части трубчатого электронагревателя устроен корпус с упорным буртом, внутри которого расположена тяга с ограничителем свободного хода, жестко связанная с парой поршень-плунжер, выполненной в виде двух элементов, соединенных между собой посредством сферического шарнира, при этом трубчатый электронагреватель, корпус с упорным буртом и поршень пары поршень-плунжер соосны между собой. Прокалывающий перфоратор представлен на следующих чертежах на фиг. 1 - продольный разрез перфоратора в статическом состоянии на фиг. 2 - продольный разрез перфоратора в рабочем состоянии. Внутри корпуса 1 устроен цилиндр 2, в котором расположен поршень 3 с прокалывающим инструментом 4. Посредством канала 5 цилиндр 2 гидравлически связан с цилиндром 6, внутри которого перемещается плунжер 7. Цилиндры 2 и 6, а также канал 5 образуют подплунжерную полость. Плунжер 7 посредством сферического шарнира 8 соединен с поршнем 9, который в свою очередь опирается на возвратную пружину 10. Поршень 9 перемещается в надпоршневой полости 11, устроенной внутри корпуса 1. Корпус 1 посредством переводника 12 связан с энергоприводом, выполненным в виде герметично установленной на корпусе 1 трубы 13 и установленным внутри теплоизоляционного кожуха 14 с образованием между ними герметичной полости 15, заполненной воздухом. Сверху энергопривод и кожух 14 соединяются с мостом 16, который в свою очередь соединяется с приборной головкой 17, внутри которой через изолятор 18 установлен электрический проводник 19 с муфтой 20. Внутри моста 16 расположен ТЭН 21, проводник 22 которого входит в муфту 20, замыкая таким образом электрическую цепь. В нижней части ТЭНа 21, расположенной внутри энергопривода, устроен корпус 23 с упорным буртом 24. Внутри корпуса 23 расположена тяга 25 с ограничителем 26, которая посредством резьбы 27 соединена с поршнем 9. Внутренняя полость 28 трубы 13 энергопривода гидравлически связана с надпоршневой полостью 11 через центральный канал 29, образованный внутри переводника 12, при этом ТЭН 21, корпус 23 и поршень 9 соосны между собой. Внутренняя полость 28 заполнена водой, а цилиндры 2 и 6 заполнены маслом (дренажные отверстия с пробками для заливки воды и масла на фиг. 1 не показаны). Прокалывающий перфоратор работает следующим образом. После сборки перфоратора и заправки его водой и маслом к кабельному наконечнику присоединяют электрический кабель, например геофизический (на фиг. не показан). Электрический проводник 19 соединяется с проводником кабеля, перфоратор спускается в скважину. При достижении заданной глубины по кабелю к перфоратору подается электрический ток. ТЭН 21 нагревает воду в трубе 13 энергопривода, при этом выделяется пар. Этот процесс сопровождается ростом давления в энергоприводе. Вследствие наличия гидравлической связи между полостью 28 трубы 13 и надпоршневой полостью 11 через центральный канал 29, поршень 9 начинает перемещаться внутри надпоршневой полости 11, сжимая при этом пружину 10. Одновременно поршень 9 толкает присоединенный к нему посредством сферического шарнира 8 плунжер 7. Вследствие движения плунжера 7 внутри цилиндра 6 в последнем начинается рост давления, которое через канал 5 переда 3 38072007.08.30 ется в цилиндр 2 под поршень 3. Вследствие этого поршень 3 с прокалывающим инструментом 4 начинает выдвигаться из корпуса 1 и давить на стенку трубы (на фиг. не показана). С ростом давления масла под поршнем 3 прокалывающий инструмент 4 вдавливается в стенку трубы и прокалывает ее. Одновременно с поршнем 9 начинает двигаться тяга 25 внутри корпуса 23. При достижении расчетного выхода прокалывающего инструмента 4 ограничитель 26 тяги 25 упирается в упорный бурт 24 корпуса 23, при этом начинает двигаться связанный с ним ТЭН 21. Его проводник 22 выходит из муфты 20. Это приводит к разрыву электрической цепи. Перфоратор автоматически отключается. Оператор на устье скважины видит это по показанию амперметра (на фиг. не показан). По мере остывания пара в энергоприводе давление в полости 28 снижается и поршень 9 под действием пружины 10 возвращается в исходное положение, при этом плунжер 7, связанный с поршнем 9 при помощи сферического шарнира 8, выдвигается из цилиндра 6,вследствие чего в цилиндрах 6 и 2 снижается давление масла и поршень 3 с инструментом 4 возвращается в исходное положение внутри цилиндра 2. Поршень 9 упирается в корпус 23 и перемещает его вместе с ТЭНом 21 в исходное положение. При этом проводник 22 входит в муфту 20 и замыкает электрическую цепь. Оператор на устье скважины видит это по изменению электрического сопротивления. Прокалывающий перфоратор готов к работе. Его можно перемещать внутри скважины и делать следующее отверстие. Циклы повторяются. Таким образом, предлагаемый прокалывающий перфоратор обеспечивает пробивку необходимого количества отверстий в колонне насосно-компрессорных или обсадных труб за один спуск устройства без проведения спуско-подъемных операций, а также обеспечивает наземный контроль перфорации стенки трубы в режиме реального времени, что значительно повышает эффективность использования данного устройства. Фиг. 2 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4