Изобретение относится к струйной технике, преимущественно к струйным вихревым аппаратам для обработки призабойной зоны пласта скважины гидродинамическими импульсами рабочей среды.
Известен струйный аппарат, который содержит установленный на колонне насосно-компрессорных труб генератор выработки гидродинамического импульса для воздействия на призабойную зону пласта скважины в области перфорации [1] .
Однако данный аппарат обеспечивает одноразовое импульсное воздействие на пласт, что сужает область его использования.
Наиболее близким к описываемому является струйный аппарат, содержащий спускаемый на колонне труб полый корпус с осевым и боковыми каналами и генератор импульсов [2].
Однако данный аппарат не позволяет получить значительный эффект от воздействия на призабойную зону пласта, особенно при сильном загрязнении в долгопростаивающих или бездействующих скважинах, что связано со слабым воздействием на повышение фазовой проницаемости для нефти в призабойной зоне пласта.
Задачей изобретения является повышение продуктивности нефтяных и газовых скважин, вводимых в эксплуатацию после бурения, повышение приемистости нагнетательных скважин, вводимых после бурения и капремонта, восстановление и повышение коэффициента продуктивности и начальной проницаемости нефтяных и газовых скважин после их ремонта.
Задача достигается тем, что в кавитаторе, содержащем спускаемый на колонне труб полый корпус с осевым и боковыми каналами и генератор импульсов, при этом последний образован путем установки в корпусе соосно последнему обтекателя и втулки с винтовыми каналами на ее внутренней поверхности, а в корпусе выполнены последовательно по ходу потока среды конфузорный канал и вихревая камера и со стороны наружной поверхности в корпусе выполнен кольцевой расширяющийся в радиальном направлении канал, образованный двумя коническими соосными корпусу поверхностями с углом раскрытия кольцевого канала в плоскости осевого продольного сечения от 6 до 7o, при этом втулка установлена в корпусе с возможностью замены и размещена между выходным сечением колонны труб и конфузорным каналом, обтекатель установлен в корпусе с возможностью замены, выполнен разборным и состоит из съемных входного конуса и центрального тела, наружная поверхность которого образована винтовыми каналами, а вихревая камера сообщена с кольцевым расширяющимся каналом посредством боковых тангенциальных каналов, причем выходные сечения последних расположены в зоне наименьшего проходного сечения кольцевого расширяющегося канала.
Кроме того, винтовые каналы втулки и центрального тела могут быть выполнены многозаходными, например трехзаходными, основание входного конуса может лежать в плоскости входного сечения втулки, а винтовые каналы втулки и центрального тела могут быть выполнены с одинаковым или разным шагом.
Особенностью данного кавитатора также является то, что боковые тангенциальные каналы выполнены в установленных в корпусе с возможностью замены насадках, при этом профиль каналов может быть расширяющимся и может быть образован коноидальной поверхностью, конической поверхностью, конической поверхностью, переходящей в цилиндрическую поверхность, конической поверхностью с входным цилиндрическим участком, а конические поверхности могут быть выполнены с различными углами раскрытия и различной длины.
Выполнение кавитатора описанным выше способом позволяет добиться резкого повышения скорости рабочего потока в горизонтальной плоскости с подачей рабочего потока в горизонтальной плоскости с подачей рабочего потока через боковые каналы по касательной к поверхности кольцевого расширяющегося канала, что позволяет дополнительно резко увеличить скорость потока с образованием в последнем полостей и кавитационных каверн. По мере движения рабочего потока по расширяющемуся каналу нарастает скорость рабочего потока, что ведет к дальнейшему увеличению полостей и каверн по объему и количеству в потоке. Разрыв полостей и каверн, т.е. кавитация интенсивно и лавионообразно, приобретает колебательный характер с резонансными явлениями. Кроме того, указанные выше явления производят к выносу полостей и каверн в потоке за фокус струйного аппарата в каналы, поры и трещины продуктивного пласта, причем радиус такой обработки призабойной зоны пласта может достигать десятков метров и может регулироваться путем изменения давления нагнетания и скорости потока рабочей среды. Схлопывание полостей камеры в зоне пласта сопровождается звуковыми волнами и сильными гидравлическими ударами с возникновением вибрации, что создает высокую разрушающую силу в пласте. Выполнение боковых тангенциальных каналов в установленных с воможностью замены насадках позволяет оперативно по мере необходимости устанавливать в корпусе насадки с требуемым профилем боковых каналов, что позволяет устанавливать различные режимы истечения среды из аппарата и, кроме того, позволяет быстро менять насадки в случае эрозионного износа и соответственно изменения профиля боковых каналов.
Как результат от создания в призабойной зоне пласта описанных выше явлений достигается эффективное повышение продуктивности нефтяных и газовых скважин, восстанавливается начальная проницаемость скважин после их капремонта, повышается фазовая проницаемость для нефти и достигается возможность удалять воду и гидратные слои с поверхности пород призабойной зоны пласта, причем достигается достаточно высокая надежность работы аппарата.
На фиг. 1 схематически представлен продольный разрез описываемого кавитатора; на фиг. 2 - варианты насадков с различным профилем проходного сечения.
Кавитатор содержит спускаемый на колонне труб 1 полый корпус 2 с боковыми каналами 3 и генератор импульсов, образованный путем установки в корпусе 2 соосно последнему обтекателя 4 и втулки 5 с винтовыми каналами на ее внутренней поверхности, а в корпусе 2 выполнены последовательно по ходу потока среды конфузорный канал 6 и вихревая камера 7, и со стороны наружной поверхности в корпусе 2 выполнен кольцевой расширяющийся в радиальном направлении 8, образованный двумя коническими соосными корпусу поверхностями с углом α раскрытия кольцевого канала 8 в плоскости осевого продольного сечения от 6 до 7o, при этом втулка 5 установлена в корпусе 2 с возможностью замены и размещена между выходным сечением колонны труб 1 и конфузорным каналом 6, обтекатель 4 установлен в корпусе 2 с возможностью замены, выполнен разборным и состоит из съемных входного конуса 9 и центрального тела 10, наружная поверхность которого образована винтовыми каналами, а вихревая камера 7 сообщена с кольцевыми расширяющимся каналом 8 посредством боковых тангенциально выполненных каналов 3, причем выходные сечения последних расположены в зоне наименьшего проходного сечения кольцевого расширяющегося канала 8, а сами каналы 3 выполнены в установленных с возможностью замены насадках 11 и снабжены износоустойчивым покрытием.
Винтовые каналы втулки 5 и центрального тела 10 выполнены многозаходными, основание входного конуса 9 может лежать в плоскости входного сечения втулки 5, винтовые каналы втулки 5 и центрального тела могут быть выполнены с одинаковыми или разными шагами.
Боковые тангенциальные каналы 3, выполненные в насадках 11, могут иметь различный профиль их проходного сечения, например, коноидальный 12, конический, расширяющийся с выходным цилиндрическим участком 13, конический, расширяющийся с входным цилиндрическим участком 14, а также иметь плавно расширяющийся профиль, при котором достигается разное ускорение потоков вдоль канала 15. Длина насадок в зависимости от угла раскрытия конического канала может быть также различной, например удлиненная или укороченная насадка.
Кавитатор работает следующим образом.
Рабочую среду по колонне труб 1 подают в полый корпус 2, где она набегает на входной конус 9, который направляет ее в кольцевой винтовой канал или винтовые каналы (в зависимости от многозаходности), образованные винтовыми каналами втулки 5 и центрального тела 10 обтекателя 4. В винтовых каналах рабочая среда приобретает вращательное движение с резким увеличением скорости рабочего потока. Из винтовых каналов рабочая среда поступает в вихревую камеру 7, где поток рабочей среды докручивается с дальнейшим увеличением скорости, и скорость стабилизируется с организацией движения рабочего потока в горизонтальной плоскости. Раскрученный стабилизированный поток под действием центробежных сил и давлении непрерывно истекает через боковые каналы 3 в кольцевой расширяющийся канал 8, причем в каналах 3, в зависимости от их профиля формируется требуемый по характеру эксплуатации режим истечения. В канале 8, выполненном с углом раскрытия α от 6 до 7o, достигается очень резкое увеличение скорости потока рабочей среды с возникновением локального разрыва сплошности потока с образованием полостей и каверн, заполненных паром и газом. Поскольку поток направлен по касательной в кольцевом канале 8, он движется по кривой, и чем больше время прохождения потока через зону пониженного давления в канале 8, тем более укрупняются каверны и полости и увеличивается их количество. Движение потока рабочей среды в кольцевом расширяющемся канале 8 происходит с нарастанием скорости и соответственно с созданием условий для отрыва потока от стенок и образования камеры и пустот, что приводит к возникновению колебательного процесса, резонансных явлений и гидравлических ударов. Как результат поток выносит полости и каверны за пределы аппарата в каналы и поры продуктивного пласта, в которых происходит мгновенная конденсация пара и газа, и полости и каверны схлопываются, создавая гидравлические удары и как следствие вибрацию в призабойной зоне пласта. Поскольку описанные выше процессы происходят многократно, мгновенно и, как правило, через равные периоды времени, то и сопровождающие их звуковые волны, гидравлические удары приводят к гармоничным явлениям, резонансу с большой разрушающей силой.
Устанавливая в корпусе 2 насадки 11 с различными проходными сечениями, достигается возможность регулировать скоростные характеристики потока в канале 8, а следовательно, и режим образования каверн и полостей, что в свою очередь влияет на режим создания звуковых волн и гидравлических ударов. В результате достигается возможность в зависимости от сложившихся условий в скважине, например от геологических характеристик, устанавливать в скважине струйный аппарат с необходимыми для работы режимными характеристиками.
Кроме того, выполнение насадок, в которых боковые тангенциальные каналы покрыты износоустойчивым покрытием, например полимерным или металлическим, позволяет использовать в качестве рабочей среды жидкость с механическими включениями, а по мере износа каналов насадок 11 представляется возможность быстро и легко менять насадки 11.
Таким образом, достигается поставленная задача - повышение проницаемости призабойной зоны продуктивного пласта с соответствующим повышением или восстановлением продуктивности скважины.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СТРУЙНЫЙ ВИХРЕВОЙ АППАРАТ | 1996 |
|
RU2085762C1 |
ДВУХКАСКАДНЫЙ ПУЛЬСАТОР ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА | 1996 |
|
RU2114280C1 |
СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРИЗАБОЙНУЮ ЗОНУ ПЛАСТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 1992 |
|
RU2047729C1 |
ТАНДЕМНАЯ СКВАЖИННАЯ СТРУЙНАЯ УСТАНОВКА | 1996 |
|
RU2100661C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОМЫВКИ СКВАЖИНЫ | 1992 |
|
RU2047740C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ И ОБРАБОТКИ СКВАЖИНЫ | 1997 |
|
RU2114983C1 |
СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРИЗАБОЙНУЮ ЗОНУ СКВАЖИНЫ | 1999 |
|
RU2155884C1 |
СПОСОБ РАБОТЫ НАСОСНО-ЭЖЕКТОРНОЙ СКВАЖИННОЙ ИМПУЛЬСНОЙ УСТАНОВКИ И УСТАНОВКА ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА | 1996 |
|
RU2107842C1 |
СКВАЖИННЫЙ СТРУЙНЫЙ АППАРАТ | 1999 |
|
RU2155883C1 |
Кавитирующее устройство для стимуляции нефтеотдачи пластов скважин | 2019 |
|
RU2713846C1 |
Кавитатор предназначен для обработки призабойной зоны пласта скважины. Кавитатор содержит полый корпус и генератор импульсов. Последний образован путем установки в корпусе обтекателя и втулки с винтовыми каналами. В корпусе выполнены конфузорный канал и вихревая камера. Со стороны наружной поверхности корпуса выполнен кольцевой расширяющийся канал, образованный двумя коническими поверхностями с углом раскрытия канала от 6 до 7o. Втулка установлена с возможностью замены. Обтекатель также установлен с возможностью замены и выполнен разборным. Вихревая камера сообщена с расширяющимся каналом боковыми тангенциальными каналами, которые выполнены в сменных насадках, установленных в корпусе. 10 з.п.ф-лы, 2 ил.
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
SU, авторское свидетельство, 1096405, кл | |||
Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды | 1921 |
|
SU4A1 |
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
SU, ав торское свидетельство, 1694865, кл | |||
Выбрасывающий ячеистый аппарат для рядовых сеялок | 1922 |
|
SU21A1 |
Авторы
Даты
1998-06-20—Публикация
1996-09-23—Подача