ГЕНЕРАТОР ГИДРОИМПУЛЬСНЫЙ Российский патент 2000 года по МПК E21B28/00 E21B43/25 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для гидроимпульсного воздействия на призабойную зону.

Известен гидравлический вибратор золотниковый, содержащий ствол с щелевыми прорезями и золотник, имеющий также щелевые прорези вдоль образующей и установленный на шариковых опорах [1].

Недостатком такого вибратора является быстрый износ шариковых опор, ограниченная скорость вращения золотника ввиду того, что его наружная поверхность при работе постоянно контачит с абразивной пластовой жидкостью, также отрицательным моментом при работе вибратора является ослабление резьбовых соединений труб, на которых он опускается в скважину.

Известен скважинный вибратор, взятый за прототип, содержащий корпус с установленным в нем стволом с щелевыми прорезями, выполненными под углом к их образующей, и цилиндрическим отверстием в его нижней части и установленный на подшипниках золотник с щелевыми прорезями, выполненными под углом к образующей и в противоположном направлении к щелевым прорезям ствола, при этом ствол установлен на конусных подшипниках. [2].

Преимуществом данного вибратора по сравнению с аналогом является размещение подшипников внутри корпуса, тем самым предусматривая защиту их от контакта с пластовой жидкостью, содержащей механические примеси, при проведении виброобработки.

Недостатком прототипа является быстрый износ нижних подшипников, так как при работе они испытывают большую осевую нагрузку, потому что при работе вибратора его ось не совпадает с осью скважины, так как последняя имеет отклонения от вертикали, в связи с этим амплитуда давления неравномерно распределяется по кольцевому пространству между вибратором и обсадными трубами, кроме того, при работе данного вибратора происходит ослабление резьбовых соединений труб, на которых он опускается в скважину.

Задачей изобретения является увеличение наработки на отказ за счет снижения износа опор вращения, фиксации генератора относительно обсадной колонны, предотвращения развинчивания резьбовых соединений труб.

Задача решается тем, что генератор гидроимпульсный, содержащий корпус с установленным в нем на опорах вращения стволом с щелевыми прорезями, выполненными под углом к образующей и цилиндрическими отверстиями в его нижней части, при этом в нижней части корпуса выполнены радиальные каналы, у которых входные отверстия из внутренней полости корпуса размещены со смещением относительно цилиндрических отверстий, при этом на боковой поверхности корпуса выполнены радиальные отверстия, в которых размещены выдвижные элементы, и тангенциальные отверстия, ориентированные в противоположном направлении к щелевым прорезям ствола, кроме того, над верхней опорой вращения установлен упругий элемент.

Щелевые прорези могут быть выполнены прерывистыми в стволе и размещены в шахматном порядке.

Кроме того, в корпусе могут быть выполнены продольные каналы для гидравлической связи с внутренней полостью корпуса выдвижных элементов, которые размещены в продольных пазах, выполненных на наружной поверхности корпуса.

Сущность изобретения заключается в том, что:
- выполнение радиальных каналов с входными отверстиями из внутренней полости корпуса, в его нижней части, со смещением входных отверстий относительно цилиндрических отверстий в нижней части ствола обеспечивает переток рабочей жидкости при работе генератора через цилиндрические отверстия и радиальные каналы из внутренней полости генератора наружу, при этом в зазоре между днищами ствола и корпуса образуется слой жидкости, под напором которой ствол перемещается в сторону упругого элемента, деформируя его, при этом осуществляется разгрузка нижней опоры вращения;
- выполнение тангенциальных отверстий на боковой поверхности корпуса создает закручивающий момент на резьбовые соединения насосно-компрессорных труб, предотвращая их развинчивание;
- выполнение радиальных отверстий и размещение в них выдвижных элементов обеспечивает центровку и фиксацию генератора относительно обсадной колонны, при этом гидравлическое воздействие на эти элементы может осуществляться через щелевые прорези ствола или посредством продольных каналов, если выдвижные элементы размещены в пазах;
- выполнение щелевых прорезей прерывистыми и их размещение в стволе в шахматном порядке обеспечивает увеличение гидроимпульсов без повышения расхода рабочей жидкости.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен вертикальный вид с частичным разрезом генератора гидроимпульсного; на фиг. 2 - продольный разрез варианта выполнения ствола с щелевыми прорезями, размещенными в шахматном порядке и выполненными прерывистыми; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1.

Генератор гидроимпульсный содержит корпус 1 с установленным в нем стволом 2 с щелевыми прорезями 3, выполненными под углом к образующей, и цилиндрическими отверстиями 4 в его нижней части. Ствол 2 установлен на верхней 5 и нижней 6 опорах вращения. В нижней части корпуса 1 выполнены радиальные каналы 7 с входными отверстиями 8, которые выполнены со смещением относительно отверстий 4. Над верхней опорой вращения 5 установлен упругий элемент 9. На боковой поверхности корпуса 1 выполнены радиальные отверстия 10, в которых размещены выдвижные элементы 11, гидравлически связанные с щелевыми прорезями 3 ствола 2 непосредственно, корпус 1 также снабжен тангенциальными отверстиями 12, ориентированными в противоположном направлении к щелевым прорезям 3 ствола 2. На фиг. 2 представлен вариант исполнения щелевых прорезей 3 в стволе 2 в виде прерывистых и размещенных в шахматном порядке отверстий 13. На фиг. 3 представлен вариант размещения выдвижного элемента 11 в пазу 14, при этом элемент 11 гидравлически связан с внутренней полостью корпуса 1 посредством продольного канала 15.

Работа генератора осуществляется следующим образом. Генератор гидроимпульсный опускают на насосно-компрессорных трубах (НКТ) (не показаны) в скважину и устанавливают против выбранной для обработки части продуктивной зоны пласта. Рабочая жидкость прокачивается по НКТ с поверхности и, протекая через щелевые прорези 3 ствола 2 и тангенциальные отверстия 12 корпуса 1, цилиндрические отверстия 4, а также входные отверстия 8 и каналы 7, раскручивает ствол 2. Рабочая среда, протекая через отверстия 4 и 8, образует слой жидкости между днищами (не показаны) ствола 2 и корпуса 1, благодаря чему происходит разгрузка нижней опоры вращения 6, снижая ее износ. При этом верхняя опора вращения 5 также работает без дополнительной нагрузки, так как подъем ствола 2 слоем жидкости компенсируется деформацией упругого элемента 9 при работе генератора. Выдвижные элементы 11, размещенные в отверстиях 10, выдвигаются наружу под действием напора рабочей жидкости, при этом напор на элементы 11 создается через щелевые прорези 3, благодаря этому происходит центровка и фиксация генератора относительно обсадной колонны (не показана), а также механическое вибрирующее воздействие на колонну и призабойную зону пласта.

При расходе рабочей жидкости 8-12 л/с частота гидравлических импульсов составила 300-320 Гц. При этом в применяемых в настоящее время аппаратах для гидравлического воздействия на пласт оптимальная частота 250 Гц достигается при расходе рабочей жидкости 15-20 л/с (см. источник информации [1], стр. 448, таблица X.17).

В случае необходимости увеличения частоты гидравлических импульсов до 900-1000 Гц при том же расходе рабочей жидкости 8-12 л/с применяют генератор, в стволе 2 которого выполнены прерывистые отверстия 13, расположенные в шахматном порядке.

Выдвижные элементы 11, размещенные в пазах 14 и гидравлически связанные с внутренней полостью корпуса 1 посредством продольных каналов 15, выдвигаются под напором рабочей жидкости, при этом происходит центровка и фиксация генератора в обсадной колонне без механического вибрационного воздействия, это в основном необходимо при применении генератора в скважинах, используемых для поддержания пластового давления.

Генератор гидроимпульсный прошел испытания на нефтяных промыслах ОАО "Нижневартовскнефтегаз", положительный эффект достигнут за счет увеличения наработки на отказ в 2-3 раза в сравнении с существующими устройствами для гидродинимического воздействия на пласт, а также за счет уменьшения затрат на проведение работ, так как расход рабочей жидкости уменьшился в 2 раза.

Источники информации:
1. Гиматудинов Ш. К. Справочник по добыче нефти. - М., Недра, 1974, с. 448-449.

2. АС СССР N 1772345, МКИ E 21 B 43/18, 1992, ПРОТОТИП.

Изобретение относится к устройствам для гидроимпульсного воздействия на призабойную зону скважины и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности. Генератор содержит корпус, ствол с щелевыми прорезями и отверстиями. Ствол установлен на верхней и нижней опорах вращения. В нижней части корпуса выполнены радиальные каналы и отверстия. Над верхней опорой вращения расположен упругий элемент. На боковой поверхности корпуса в отверстиях размещены выдвижные элементы. Последние гидравлически связаны с внутренней полостью корпуса посредством щелевых прорезей и продольных каналов в корпусе. Корпус имеет также тангенциальные отверстия. При подаче жидкости ствол вращается, выдвижные элементы центрируют устройство в обсадной колонне и оказывают на нее вибрирующее воздействие, а также на призабойную зону пласта. Повышаются технические и технологические характеристики работы генератора. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Генератор гидроимпульсный, содержащий корпус с установленным в нем на опорах вращения стволом с щелевыми прорезями, выполненными под углом к образующей и цилиндрическими отверстиями в его нижней части, отличающийся тем, что в нижней части корпуса выполнены радиальные каналы с входными отверстиями из внутренней полости корпуса, последние размещены со смещением относительно цилиндрических отверстий, при этом на боковой поверхности корпуса выполнены радиальные отверстия, в которых размещены выдвижные элементы, и тангенциальные отверстия, ориентированные в противоположном направлении к щелевым прорезям ствола, кроме того, над верхней опорой вращения установлен упругий элемент. 2. Генератор гидроимпульсный по п. 1, отличающийся тем, что щелевые прорези в стволе выполнены прерывистыми и размещены в шахматном порядке. 3. Генератор гидроимпульсный по п.1, отличающийся тем, что в корпусе выполнены продольные каналы для гидравлической связи с внутренней полостью корпуса выдвижных элементов, последние размещены в продольных пазах на наружной поверхности корпуса.