ИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК ДЛЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СТЕНКИ ЖИДКОЗАПОЛНЕННЫХ СКВАЖИН Российский патент 1999 года по МПК E21B28/00 E21B43/18 E21B43/25 

Изобретение относится к устройствам для возбуждения импульсов в скважинах, заполненных жидкостью, и может быть использовано при добыче нефти и газа для повышения отдачи скважин, а также для целей прикладной геофизики.

Известно устройство для создания импульса на пласт в скважине [1], состоящее из корпуса, жестко связанного с колонной насосно-компрессорных труб, диафрагмы, пакера и циркуляционного клапана, в который входит втулка с радиальными каналами и поршень со штоком. Для создания импульса в призабойной зоне скважин разрывают мембрану путем закачки жидкости в межколонное пространство и последующего воздействия давления этой жидкости на поршень со штоком через радиальные каналы, выполненные в корпусе и втулке циркуляционного клапана. Перемещаясь вверх, поршень увлекает за собой втулку циркуляционного клапана и радиальные каналы корпуса мгновенно закрываются. Тем самым внутренняя полость корпуса разобщается от действия гидростатического давления межколонной скважинной жидкости и на пласт создается импульс.

Под действием сниженного давления в призабойной зоне осуществляется приток нефти и газа из пласта.

Основным недостатком данного устройства является нестабильность срабатывания устройства при заданном давлении из-за использования мембраны, а также большое время на создание повторного импульса в скважине, связанное с подъемом колонны насосно-компрессорных труб для замены диафрагмы.

Близким по сущности является устройство для создания депрессии на пласт и очистки призабойной зоны скважины (2), опускаемое в скважину на колонне насосно-компрессорных труб, включающее пакер и механизм создания депрессии, выполненный в виде цилиндра с радиальными отверстиями различного диаметра с обратным клапаном, жестко связанная со стаканом, имеющим отверстия в нижней части, а внутри цилиндра размещен подпружиненный дифференциальный поршень.

На внутренней поверхности втулки выполнена кольцевая проточка, а между наружной поверхностью средней ступени дифференциального поршня и внутренней поверхностью цилиндра образована полость, гидравлически сообщаемая посредством радиальных отверстий цилиндра с полостью скважины при опоре стакана на забой.

Депрессия в скважине создается за счет перемещения дифференциального поршня под действием давления жидкости в скважине и постепенного открытия радиальных отверстий, выполненных в цилиндре.

Недостатки этого устройства: сложность конструктивного исполнения, большие затраты времени на повторение воздействия на пласт, а также низкий фронт импульса из-за постепенного открытия радиальных отверстий.

Задача изобретения - упрощение конструкции, уменьшение затрат времени на повторение воздействия на пласт и повышение фронта импульса, создаваемого источником.

Поставленная задача достигается тем, что импульсный источник для воздействия на стенки жидкозаполненных скважин, содержащий цилиндр с окнами и дифференциальный поршень, включает стопорную втулку, жестко связанную с дифференциальным поршнем и стопорящуюся на шариках, расположенных в пазах крышки и опирающуюся на фиксатор, связанный через пружину с регулировочным винтом, а также герметичную камеру, связанную с цилиндром, причем все устройство перемещается с помощью троса в скважине.

На фиг. 1 импульсный источник для воздействия на стенки скважины, заполненной жидкостью.

На фиг. 2 - поперечный разрез А-А по окнам и дифференциальному поршню.

На фиг. 3 - разрез Б-Б по стопорной втулке, шарикам и фиксатору.

Импульсный источник фиг. 1 состоит из герметичной камеры 1, с одной стороны связанной с цилиндром 2 с окнами 3, в котором перемещается дифференциальный поршень 4 со стопорной втулкой 5.

На стопорную втулку опираются шарики 6, перемещающиеся в пазах крышки 7 и опирающиеся на фиксатор 8. Фиксатор через пружину 9 связан с регулировочным винтом 10. Крышка с винтом герметично отсоединена от внешней стороны устройства стаканом 11.

С другой стороны камера через наконечник 12 и трос 13 связана с подъемником на поверхности скважины.

Импульсный источник работает следующим образом.

Перед опусканием в скважину шарики 6 стопорят стопорную втулку 5 и дифференциальный поршень 4 перекрывает окна 3 цилиндра 2. При этом герметичная камера 1 с атмосферным давлением газа, развязана относительно внешней среды.

С помощью троса 13, присоединенного к наконечнику 12, устройство опускается внутри скважины на глубину, где необходимо работать.

После этого в скважину подается рабочая жидкость под давлением.

Давление, определяемое гидростатическим давлением столба жидкости в скважине и давлением от внешнего источника, через окна 3, действует на больший буртик дифференциального поршня 4, последний через стопорную втулку 5, воздействует на шарики 6. Шарики опираются на профилированную поверхность фиксатора 8. Когда усилие со стороны дифференциального поршня превысит усилие пружины 9, стопорная втулка, воздействуя на шарики сжимает пружину через фиксатор до тех пор, пока дифференциальный поршень вместе со стопорной втулкой мгновенно не сорвутся с шариков.

При этом дифференциальный поршень резко открывает окна 3 цилиндра 2, соединяя герметичную камеру 1 с жидкостью в скважине, находящуюся под давлением. Тем самым создается резкий импульс на стенки скважины в заданной зоне.

Настройка давления, при котором срабатывает устройство, определяется жесткостью пружины, ее предварительным сжатием, профилем фиксатора и перепадом наружных диаметров дифференциального поршня, а также профилем стопорной втулки. Давление срабатывания настраивается у устья скважины.

Для повторения импульса, источник с помощью троса поднимается на поверхность и дифференциальный поршень снова стопорится на стопорной втулке. Устройство готово для обеспечения следующего импульса.

Предлагаемое устройство позволяет уменьшить затраты времени на создание повторных импульсов в скважине так, как основное время затрачивается только на подъем и опускание его на заданную глубину с помощью троса, а в известных устройствах необходимо поднимать насосно-компрессорные трубы.

Так как настройка давления, при котором срабатывает источник, может осуществляться у устья скважины, то возможно повторение одинаковых по мощности и форме импульсов на любой заданной глубине в скважине.

Важным является получение импульса на стенки скважины с резким фронтом, за счет расстопаривания дифференциального поршня на стопорной втулке мгновенно.

Источники информации
1. А.С. СССР N 968349, кл. E 21 B 43/00, Б.И., N 39, 1982.

2. А.С. СССР N 1017793, кл. E 21 B 43/18, Б.И., N 18, 1983.

Используется для повышения нефтеотдачи и газоотдачи скважин, а также для целей прикладной геофизики. Источник содержит цилиндр с окнами и дифференциальный поршень в нем. Стопорная втулка жестко связана с дифференциальным поршнем и стопорится на шариках, расположенных в пазах крышки и опирающихся на фиксатор. Последний связан через пружину с регулировочным винтом. Герметичная камера связана с цилиндром. В камере атмосферное давление. Источник перемещают в скважине с помощью троса. Источник позволяет увеличить мощность импульса, уменьшить затраты времени, а значит и средства на повторное воздействие на стенки жидкозаполненных скважин, характеризуется простотой конструкции. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Импульсный источник для воздействия на стенки жидкозаполненных скважин, включающий камеру, связанную с одной стороны с цилиндром, имеющим окна, перекрывающий окна дифференциальный поршень, перемещающийся в цилиндре, стопорную втулку, крышку и пружину, отличающийся тем, что он снабжен фиксатором, шариками и регулировочным винтом, стопорная втулка жестко связана с дифференциальным поршнем, камера выполнена герметичной, в крышке выполнены пазы, фиксатор через пружину связан с регулировочным винтом, а шарики расположены в пазах крышки и опираются на фиксатор и стопорную втулку. 2. Источник по п.1, отличающийся тем, что цилиндр жестко связан с герметичной камерой, а камера с другой стороны через наконечник и трос связана с подъемником на поверхности скважины.