УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОЛОГО ЭЛЕМЕНТА Российский патент 1995 года по МПК E03B3/15 B08B9/04 

Изобретение относится к устройствам для очистки фильтров дренажных и водозаборных скважин от минеральных отложений с помощью искровых разрядов. Кроме того, устройство может найти применение в нефтедобывающей промышленности для очистки буровых труб нефтяных скважин от парафиновых отложений, а также в машиностроении для очистки внутренней поверхности труб и глухих полостей от различных отложений и загрязнений.

Известны устройства для декольматации скважинных фильтров, включающие генератор импульсного тока и разрядники различной конструкции, внутри которых расположены электроды, выполнение и размещение которых в корпусе разрядника также различны (а.с. NN 414005, 476907).

Устройство для очистки фильтров скважин по а.с. N 1188263 помимо положительного и отрицательного электродов, закрепленных стягивающими стержнями, снабжено подвешенным к корпусу на пружинах полым конусом с острыми выступами на внешней поверхности, который под воздействием ударных волн совершает колебательные движения, срезая кольматант и продвигая устройство вперед. Другими словами, в устройстве по а.с. N 1188263 для повышения эффективности очистки используют сочетание электрогидравлического воздействия на кольматант и механического.

Известно также устройство для декольматации скважинных фильтров по а.с. N 1105583, в котором для повышения эффективности электроды смещены относительно оси устройства, помещены в паз вращающегося барабана, при этом упомянутый паз имеет форму параболического цилиндра, соосного электродам. В таком устройстве энергия разряда оказывается направленной благодаря форме паза. Направленное воздействие обеспечивает возрастание удельной плотности энергии, воздействующей на участок фильтра, расположенный напротив паза, а в сочетании с поворотом барабана - последовательную очистку фильтра в каждом сечении.

Вместе с тем, из-за малого телесного угла воздействия на фильтр устройство очищает только часть его поверхности за один разряд, а из-за нерегулируемости поворота разрядника (барабана) не известно число разрядов для обработки заданного сечения фильтра.

В устройстве по а. с. N 575147, выбранном за прототип, повышение интенсификации очистки производится путем самодвижения устройства. Последнее имеет конические соосные отражатели, обращенные вершинами в сторону направления движения устройства, в центре которых размещены электроды. При подаче импульса тока между электродами происходит электрический разряд, в результате которого образуются ударные волны и растекающиеся гидропотоки. Они попадают под углом к обрабатываемой поверхности, что приводит к разложению силы их давления на составляющие силы, одна из которых радиальная, а другая направлена вдоль канала, способствуя перемещению устройства вдоль канала с одновременной обработкой его стен.

Производительность данного устройства низка, так как значительная часть энергии ударной волны расходуется на передвижение разрядника.

Для устранения этого недостатка предлагается новое устройство.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что для интенсификации очистки по-новому выполнены разнонаправленные отражатели, а именно их рабочие поверхности представляют собой вогнутые поверхности вращения с осевой симметрией. В качестве образующих поверхностей вращения выбраны кривые второго порядка (парабола, гипербола, эллипс) с общим фокусом, расположенным на геометрической оси силовых электродов, при этом отражатели направлены встречно вдоль оси электродов.

Выполнение отражающих поверхностей таким образом позволяет направить возникающие от разряда ударные волны на больший по сравнению с прототипом участок фильтра благодаря использованию эффекта отражения находящегося в фокусе криволинейных отражательных поверхностей источника импульсной энергии и интенсифицировать процесс очистки.

На чертеже представлено предлагаемое устройство, общий вид.

Устройство включает верхний 1 и нижний 2 отражатели, скрепленные стержнями 3 и гайками 4. К верхнему отражателю 1 с помощью крышки 5 и болтов 6 крепится коаксиальный кабель 7 с помощью полухомута 8, приваренного к крышке 5, скобы 9, болтов 10 и гаек 11. Оплетка кабеля, подсоединяемая к минусу генератора (не показан), крепится одним из болтов 10. Центральная жила кабеля, запаянная в наконечник 12, с помощью болта 13 крепится к верхнему положительному электроду 14. Отрицательный электрод 15 вворачивается в нижнее основание на резьбе и фиксируется гайками 16 и 17. К нижнему основанию приварена сферическая крестовина 18 для облегчения прохождения устройством участков стыковки обсадных труб при опускании его в скважину. Положительный электрод изолирован от верхней части устройства диэлектрическими втулками 19 и 20. Геометрическая ось электродов и вертикальная ось симметрии устройства совмещены.

Верхний и нижний отражатели выполнены с вогнутыми отражательными поверхностями, направленными встречно. Форма поверхностей представляет собой поверхность тел вращения второго порядка, причем расстояние между отражателями выбирается так, чтобы их фокусы находились в центре межэлектродного пространства. Выбор формы поверхностей отражателей зависит от диаметра фильтра, его конструкции и материала. В случае малого диаметра каркасного фильтра используют гиперболическую поверхность, в случае большого диаметра каркасного и керамического фильтра - параболическую поверхность. Для больших диаметров щелевых фильтров и для бесфильтровых скважин в песчанике используются эллипсоиды.

Работает предлагаемое устройство следующим образом. На электроды его, погруженные в воду, от генератора импульсных токов (на чертеже не показан) по коаксиальному кабелю подают высоковольтный импульс. При этом между электродами происходит искровой разряд, сопровождающийся электрогидравлическим эффектом. Поскольку центр межэлектродного расстояния находится в фокусе отражательных поверхностей, образованных кривыми второго порядка (на чертеже гиперболоид, может быть параболоид, эллипсоид), то происходит концентрация ударной волны в воде, направленной на стенки фильтра, что ведет к возрастанию удельной плотности энергии, воздействующей на них, и происходит интенсивное отслоение кольматанта на большом участке фильтра.

Перемещая устройство вдоль фильтра и подавая на него периодически импульсное напряжение, производят очистку фильтра скважины.

Устройство обеспечивает высокую производительность очистки фильтра и быстрое восстановление дебита скважины.

Использование: в устройствах для очистки фильтров дренажных и водозаборных скважин от минеральных отложений с помощью искровых разрядов. Сущность изобретения: соосные отражатели корпуса имеют вершины. Рабочая поверхность отражателей выполнена в виде поверхностей вращения с осевой симметрией. Отражатели обращены вершинами навстречу друг другу, их рабочие поверхности выполнены вогнутыми. Образующие поверхностей вращения выполнены в виде кривых второго порядка с общим фокусом, размещенным на геометрической оси силовых электродов. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОЛОГО ЭЛЕМЕНТА, включающее корпус с имеющими вершину соосными отражателями, рабочая поверхность которых выполнена в виде поверхностей вращения с осевой симметрией, и силовые электроды, отличающееся тем, что отражатели обращены вершинами навстречу друг другу, их рабочие поверхности выполнены вогнутыми, а образующие поверхностей вращения выполнены в виде кривых второго порядка с общим фокусом, размещенным на геометрической оси электродов.