УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СКВАЖИНУ И ПРОДУКТИВНЫЙ ПЛАСТ Российский патент 1999 года по МПК E21B28/00 E21B43/25 

Изобретение относится к горной промышленности, а, именно, к устройству для импульсного воздействия на скважину и продуктивный пласт при восстановлении и повышении производительности добывающих скважин.

Известно устройство для импульсного воздействия на скважину и продуктивный пласт, включающее закрепленный на стреле экскаватора генератор ударных импульсов с ударником и пиковым излучателем, который устанавливается на устье скважины на колонну НКТ и осуществляет одновременное воздействие на НКТ, парафино-смолистые отложения на ее внутренней поверхности и на столб жидкости, находящейся в скважине (см., например, патент РФ N 2066365, заявка N 95117838/03, кл. E 21 В 37/00, опублик. 1996).

Недостатком известного устройства является то, что в процессе работы генератор ударных импульсов своим корпусом передает ударные нагрузки на базовую машину (экскаватор), нарушая при этом свою соосность с НКТ и разрушая базовую машину, и, кроме того, энергия отдачи не может передаваться через излучатель в НКТ и продуктивный пласт и бесполезно теряется. Из-за невозможности расположения генератора ударных импульсов соосно с НКТ часть энергии удара расходуется на трение, возникающее в паре излучатель - НКТ. Все это приводит к снижению мощности воздействия и к увеличению металлоемкости устройства и снижению удельной энерговооруженности, т.к. для компенсации потерь энергии требуется увеличение мощности генератора ударных импульсов и его привода, а для обеспечения устойчивости устройства требуется увеличение его веса или необходимо удовлетвориться низкой мощностью воздействия. Кроме того, экскаватор и генератор ударных импульсов с ударником и пиковым излучателем находятся непосредственно на устье скважины или непосредственно около нее. Такое расположение оборудования запрещается техникой безопасности (ТБ). Недостатком известного устройства является также и то, что для нагнетания в скважину песка требуется использование дополнительного насосного оборудования и периодическое отключение генератора ударных импульсов во время подачи песка в скважину, что усложняет технологию, требует больше времени и тем самым снижает эффективность импульсного воздействия. Наличие разрозненного (необъединенного в один единый агрегат) оборудования также снижает эффективность работы устройства, поскольку требуется больше времени и усилий на производство монтажно-демонтажных работ устройства в скважине.

Задачей изобретения является повышение эффективности импульсного воздействия на скважину и продуктивный пласт за счет снижения металлоемкости и повышения удельной энергоемкости устройства при одновременном удовлетворении требований ТБ.

Задачей патентуемого изобретения является также обеспечение нагнетания песка в скважину для расклинивания трещин и облегчения монтажно-демонтажных работ устройства в скважине.

Указанная задача достигается тем, что устройство для импульсного воздействия на скважину и продуктивный пласт, включающее генератор ударных импульсов с ударником и пиковым излучателем, в отличие от устройства по прототипу снабжено торцевым излучателем, упруго связанным с корпусом генератора ударных импульсов, насосом с аккумулятором давления и с баком для воды и распределительной камерой, установленной вертикально и сообщенной отверстием с соединительным трубопроводом, сообщенным на устье скважины с насосно-компрессорной трубой (НКТ), перекрытой сверху задвижкой, причем пиковый и торцевой излучатели установлены соосно со скользящей посадкой в распределительной камере соответственно вверху и внизу нее с возможностью перекрытия ее входного отверстия при встречном их перемещении и выполнены со стороны выходного отверстия распределительной камеры со скосами под углами соответственно 45 и 135^o к их осям.

Указанная задача достигается также тем, что оно смонтировано в один единый агрегат на самоходном шасси, а соединительный трубопровод имеет пространственные шарниры для подсоединения к НКТ.

Tакже тем, что оно снабжено емкостью для песка с вентилем в верхней части, установленной на задвижке НКТ в верхней ее части.

На чертеже изображен общий вид устройства для импульсного воздействия на скважину и продуктивный пласт.

Устройство включает генератор ударных импульсов 1 с ударником (не показан) внутри и пиковым излучателем 2 в нижней части. Генератор ударных импульсов 1 приводится в работу от масляного насоса 3, сообщенного с масляным баком 4. Устройство имеет распределительную камеру 5, установленную вертикально и сообщенную входным отверстием 6 с насосом 7 и аккумулятором давления 8, а выходным отверстием 9- с соединительным трубопроводом 10, сообщенным на устье скважины с НКТ 11. Насос 7 и масляный насос 3 приводятся в движение от раздаточной коробки 12 привода (не показан). В распределительной камере 5 установлены соосно со скользящей посадкой сверху - пиковый излучатель 2 и снизу - торцевой излучатель 13. Торцевой излучатель 13 упруго связан с корпусом генератора ударных импульсов 1 с помощью стяжек 14, торцевой плиты 15 и пружин 16, регулятора хода 17 излучателей 2 и 13, который может быть выполнен, например, в виде пары винт - гайка.

Пиковый 2 и торцевой 13 излучатели выполнены со стороны выходного отверстия 9 распределительной камеры 5 со скосами 18, выполненными соответственно под углами 45^o и 135^o к их осям. Излучатели 2 и 13 установлены в распределительной камере 5 с возможностью перекрытия ее входного отверстия 6 при встречном их перемещении при ударе. Насос 7 сообщен с баком для воды 19. Сверху НКТ 11 перекрыта задвижкой 20, на которой установлена емкость для песка 21 с вентилем 22 в верхней части для загрузки в нее песка. НКТ 11 размещены в скважине 23. Для подсоединения к НКТ 11 соединительный трубопровод 10 имеет пространственные шарниры 24. Все узлы устройства монтируются в один агрегат на самоходном шасси (не показано) для обеспечения их транспортировки на другие скважины.

Патентуемое устройство работает следующим образом.

Собранное в один единый агрегат на одной автомашине и управляемое бригадой из двух человек устройство устанавливается на удалении от добычной скважины 23 на 10-15 метров (в соответствии с правилами техники безопасности). С помощью пространственных шарниров 24 соединительный трубопровод 10 подключается к НКТ 11, и устанавливается на ней емкость для песка 21. В таком состоянии агрегат готов к работе. Наполнение бака 19 водой и емкости 21 песком осуществляется по существующей технологии. При работе около нагнетательной скважины емкость для песка не устанавливается на НКТ.

Двигателем (не показан) через раздаточную коробку 12 приводятся в действие насосы 3 и 7. Насос 7 берет воду из бака 19, а насос 3 - масло из бака 4. Вода подается через распределительную камеру 5 и трубопровод 10 с пространственными шарнирами 24, отражаясь от кумулятивных скосов 18, в НКТ 11. Масло подается в генератор ударных импульсов 1, который передает удары от ударника на пиковый 2 и торцевой 13 излучатели, совершающие противоположные движения. При встречном движении по распределительной камере 5 они перекрывают ее входное отверстие 6, тем самым, отсекая насос 7 и аккумулятор 8 и создавая гидравлический удар и одновременно выталкивая своими скосами 18, выполненными соответственно под углами 45^o и 135^o, кумулятивную струю, которая распространяется в НКТ 11 и далее к продуктивному пласту. В это время вода подается в аккумулятор 8, накапливая давление от насоса 7.

После окончания удара давлением жидкости в НКТ 11 и распределительной камере 5 излучатели 2 и 13 разводятся в противоположные стороны. Излучатель 2 взводит ударник генератора ударных импульсов 1, а торцевой излучатель 13 стяжками 14 и пружинами 16 возвращает в исходное положение корпус генератора ударных импульсов 1. Соединительный трубопровод 10 резко открывается и жидкость под действием давления насоса 7 и аккумулятора 8 с гидравлическим ударом подается в НКТ 11 и продуктивный пласт.

При закрытой задвижке 20 емкость для песка 21 отсоединяется от давления жидкости в НКТ 11. Это дает возможность открыть вентиль 22, через который загружается песок в емкость 21. Заполненная песком емкость 21 закрывается вентилем 22, после чего открывается задвижка 20. Через нее жидкость из НКТ 11 устремляется в емкость 21, колебательными нагрузками приводит песок в подвижное состояние и с помощью его гравитационных сил выдает его из емкости 21 в НКТ 11. После выхода из емкости 21 всего песка перекрывается задвижка 20, затем открывается вентиль 22 и вновь заполняется песком емкость 21. В такой последовательности система функционирует в период эксплуатации всего агрегата.

Простота эксплуатации (обеспечение монтажно-демонтажных работ) установки достигается сборкой двигателя, раздаточной коробки 12, водяного 7 и масляного 3 насосов, баков 4 и 19, генератора ударных импульсов 1, распределительной камеры 5 с излучателями 2 и 13 в один единый агрегат на самоходном шасси. Подсоединение его к НКТ 11 осуществляется трубопроводом 10 с пространственными шарнирами 24, обеспечивая простоту подключения и отключения агрегата к скважине на необходимом от нее расстоянии. Это снимает с металлоконструкции скважины динамические нагрузки, сохраняет ее от разрушения и создает условия выполнения правил техники безопасности. Отпала необходимость в сложном манипуляторе, а полезное использование энергии отдачи снизило металлоемкость и повысило удельную энерговооруженность агрегата.

В процессе восстановления добывающей скважины и повышения ее производительности в продуктивный пласт под давлением подается жидкость с песком. Песок проникает в раскрытые трещины продуктивного пласта и удерживает их от закрытия при снятии с него давления. Патентуемое устройство позволило исключить использование специальной машины для закачки песка в пласт и совместить эту операцию в одном агрегате без расхода дополнительной энергии на ее выполнение. В этом случае обеспечивается не только важный принцип энергосбережения, но и существенно упрощается технология ведения работ. Дело в том, что транспортировку песка к продуктивному пласту и нагнетание его в трещины выполняется одним и тем же насосом 7 с управляемым циклом подачи песка, обеспечиваемым задвижкой 20 и вентилем 22. Нагрузка на привод насоса 7 снижается, так как потоку передается энергия гравитационных сил песка. При очистке добычных скважин, регулируемая подача песка удаляет с внутренних стенок НКТ 11 парафино-смолистые отложения, а также предотвращает их наслоение.

Патентуемым устройством обеспечивается подача песка в НКТ 11 ударными импульсными нагрузками, гидравлическими ударами, молекулярно-волновыми резонансными колебаниями частиц потока, его кавитацией и кумулятивностью. Переменные нагружения песка снижают трение между его частицами, обеспечивая их выход из емкости 21 в поток. Предварительно песок может быть смочен по известной технологии водоотталкивающими жидкостями, например, соляркой, что предотвращает его закупорку в выходном канале из емкости 21 и обеспечивает транспортировку частиц песка в трещины продуктивного пласта по НКТ 11.

Таким образом, патентуемое устройство импульсного воздействия на скважину и продуктивный пласт для восстановления и повышения производительности скважин характеризуется повышенным энергообеспечением, снижением металлоемкости и облегчением нагнетания песка для удерживания раскрытых пор трещин от смыкания, благодаря совокупному управляемому воздействию на столб жидкости в НКТ и на продуктивный пласт пролангированных импульсов, гидроударов, молекулярно-волновых и резонансных колебаний, кавитации и кумулятивности потоков с песком. Кроме того, облегчается монтаж- демонтаж устройства на скважине и удовлетворяются требования ТБ.

Устройство включает генератор ударных импульсов с ударником и пиковым излучателем. Торцевой излучатель упруго связан с корпусом генератора ударных импульсов. Насос выполнен с аккумулятором давления и с баком для воды. Распределительная камера установлена вертикально и сообщена входным отверстием с насосом и аккумулятором давления и выходным отверстием - с соединительным трубопроводом. Насосно-компрессорные трубы (НКТ) сообщены на устье скважины с соединительным трубопроводом и перекрыты сверху задвижкой. Пиковый и торцевой излучатели установлены соосно со скользящей посадкой в распределительной камере соответственно вверху и внизу нее. При встречном перемещении излучателей перекрывается входное отверстие распределительной камеры. Излучатели выполнены со стороны выходного отверстия распределительной камеры со скосами под углами соответственно 45^o и 135^o к их осям. Использование изобретения повышает эффективность импульсного воздействия, на скважину и продуктивный пласт за счет снижения металлоемкости и повышения удельной энергоемкости устройства при одновременном удовлетворении Правил техники безопасности. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для импульсного воздействия на скважину и продуктивный пласт, включающее генератор ударных импульсов с ударником и пиковым излучателем, отличающееся тем, что оно снабжено торцевым излучателем, упруго связанным с корпусом генератора ударных импульсов, насосом с аккумулятором давления и баком для воды и распределительной камерой, установленной вертикально и сообщенной входным отверстием с насосом и аккумулятором давления и выходным отверстием - с соединительным трубопроводом, сообщенным на устье скважины с насосно-компрессорной трубой (НКТ), перекрытой сверху задвижкой, причем пиковый и торцевой излучатели установлены соосно со скользящей посадкой в распределительной камере соответственно вверху и внизу нее с возможностью перекрытия ее входного отверстия при встречном их перемещении и выполнены со стороны выходного отверстия распределительной камеры со скосами под углами соответственно 45 и 135^o к их осям. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно смонтировано в один единый агрегат на самоходном шасси, а соединительный трубопровод имеет пространственные шарниры для подсоединения к НКТ. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено емкостью для песка с вентилем в верхней части, установленной на задвижке НКТ в верхней ее части.