СКВАЖИННЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК ДЛЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СТЕНКИ СКВАЖИН Российский патент 2002 года по МПК E21B28/00 E21B43/18 E21B43/25 

Изобретение относится к устройствам для возбуждения импульсов в скважинах при добыче нефти и газа, а также для целей прикладной геофизики.

Известно устройство для создания депрессии на пласт и очистки призабойной зоны скважины [а.с СССР 1017793], которое опускается в скважину на колонне насосно-компрессорных труб и включает пакер с механизмом создания депрессии, выполненный в виде цилиндра с радиальными отверстиями различного диаметра с обратным клапаном и жестко связанный 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 устройства в больших затратах времени на повторение воздействия на пласт, а также небольшой фронт импульса из-за постепенного открытия радиальных отверстий.

Близким по технической сущности является импульсный источник для воздействия на стенки скважины [патент РФ 2133326]. Источник содержит цилиндр и дифференциальный поршень в нем. Стопорная втулка жестко связана с дифференциальным поршнем и стопорится на шариках, расположенных в пазах крышки, и опирается на фиксатор. Последний связан через пружину с регулировочным винтом. Герметичная камера связана с цилиндром. В камере атмосферное давление. Источник перемещается в скважине с помощью троса.

Недостатками источника являются сложность создания импульса в необходимой точке скважины из-за влияния различных факторов, влияющих на затяжку пружины, и распространение импульса высокого фронта по большой длине скважины.

Также близкими по сущности является устройство для разрыва пласта (патент РФ 2090749), которое включает теплогазогенератор с зарядом из горючего материала и камерой догорания с сопловидными отверстиями, и оно снабжено двумя имплозионными воздушными камерами с управляемыми клапанами для изоляции имплозионных камер от окружающей среды. Устройство содержит также клапан для стравливания воздуха, соединительную муфту со сквозными щелями, размещенную между имплозионными камерами и обеспечивающую возможность сообщения через нее окружающей среды с имплозионными камерами в рабочем положении устройства.

Недостатком устройства является сложность конструкции и распространение импульса давления с отрицательным фронтом по большой длине скважины, что понижает воздействие в необходимой зоне скважины.

Задача изобретения - повышение эффективности воздействия источника на призабойную зону скважины.

Поставленная задача достигается тем, что скважинный импульсный источник для воздействия на стенки скважины включает рабочие камеры, затворные устройства и промежуточную камеру, жестко соединенную с двумя цилиндрами, в которых выполнены окна, и он снабжен двумя отражателями, дифференциальными поршнями, установленными в цилиндрах, и двигателем с двумя выходными валами, расположенными в промежуточной камере, затворные устройства выполнены с винтами, имеющими различное направление шага резьбы и связанными через фиксаторы с шариковыми затворными устройствами. Источник выполнен так, что объем, длина рабочих камер и расстояние между отражателями выбраны для обеспечения возможности возбуждения полуволны давления с отрицательным импульсом, воздействующей на призабойную зону.

На чертеже изображен скважинный импульсный источник для воздействия на стенки скважины.

Скважинный импульсный источник включает каротажный кабель 1, наконечник 2, связанный с первым отражателем 3. Рабочая камера 4 соединена с цилиндром 5, в котором выполнены окна 6 и расположен дифференциальный поршень 7. Промежуточная камера 8 жестко соединена с двумя цилиндрами, и в ней расположен двигатель 9, имеющий два выходных вала, которые через муфты 10 соединены с винтами 11. Причем винты выполнены с различным направлением шага резьбы. Винты связаны с шариковыми затворными устройствами 12 через фиксаторы 13. К двигателю через гермоввод подведен кабель 14. Симметрично относительно промежуточной камеры и двигателя, расположена аналогичная часть устройства с отражателем 15 без наконечника. Отражатели имеют диаметр D_п, отличающийся от диаметра скважины 16 на величину 2δ, минимально допустимую технологическим процессом, а длину отражателя L_п не меньше 1...1,5D_п. Расстояние между отражателями 2L₀.

Скважинный импульсный источник работает следующим образом.

Перед опусканием в скважину фиксаторы 13 с помощью шариковых затворных устройств 12, стопорят дифференциальные поршни 7, как показано на чертеже. В рабочих камерах 4 находится газ при атмосферном давлении.

С помощью каротажного кабеля 1 источник опускается в скважину до необходимой призабойной зоны. Давление среды в скважине не воздействует на большие диаметры дифференциальных поршней 7.

При подаче управляющего сигнала по кабелю 14 на двигатель 9 поворачивается вал и через муфты 10 передает вращение на винты 11. Последние смещают в осевом направлении фиксаторы 13 навстречу друг другу, так как винты имеют разное направление шага резьбы. Шариковые затворные устройства 12 расстопоряют дифференциальные поршни 7, под действием давления среды перемещаются по цилиндрам 5 и открывают окна 6. Тем самым окружающая среда соединяется с рабочими камерами 4. В призабойной зоне резко падает давление и создается гидравлический импульс с отрицательным фронтом, воздействующим в основном на призабойную зону, расположенную между отражателями 3 и 15.

Расстояние между отражателями 2L₀ выбрано таким, что при движении среды вдоль источника возникает полуволна. Полуволна возникает в том случае, когда объем рабочих камер обеспечивает необходимую скорость движения среды.

Минимальная разность диаметров скважины и отражателя D_п, а также длина отражателя создают большое сопротивление движению среды в зазоре 2δ между ними. Поэтому возбужденный импульс в незначительной степени распространяется за пределы отражателей по скважине.

Импульс повторяют за счет того, что скважинный источник поднимают на поверхность, и после очистки рабочих камер снова приводят в рабочее состояние.

Предлагаемый скважинный источник повышает эффективность воздействия на призабойную зону скважины, а значит и степень очистки, так как между отражателями возбуждается полуволна давления с отрицательным импульсом, воздействующим на конкретном участке скважины, определяемым в основном расстоянием между отражателями.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. А.с. СССР 1017793, кл. Е 21 В 43/18; Б.И. 18, 1983.

2. Патент РФ 2133326, кл. Е 21 В 28/00, 43/18, 43/23; Б.И. 20, 1999.

3. Патент РФ 2090749, кл. Е 213 43/263, 1997.

Предназначен для возбуждения импульсов давления в определенных точках и для очистки призабойной зоны скважины. Скважинный импульсный источник содержит две рабочие камеры, два цилиндра с дифференциальными поршнями, которые фиксируются в исходном положении двумя шариковыми затворными устройствами. С двумя цилиндрами жестко соединена промежуточная камера. В промежуточной камере расположен двигатель. Шариковые затворные устройства в определенных точках скважины расфиксируют дифференциальные поршни с помощью двух фиксаторов, приводимых в движение от двигателя с двумя выходными валами, через муфты соединенными с винтами. Винты имеют различное направление шага резьбы. Устройство содержит также два отражателя, между которыми возбуждается ударная волна с отрицательным фронтом давления. Повышается эффективность воздействия на призабойную зону скважины за счет воздействия импульса на ограниченный участок скважины. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Скважинный импульсный источник для воздействия на стенки скважины, включающий рабочие камеры, затворные устройства, промежуточную камеру, жестко соединенную с двумя цилиндрами, в которых выполнены окна, отличающийся тем, что он снабжен двумя отражателями, дифференциальными поршнями, установленными в цилиндрах, и двигателем с двумя выходными валами, расположенным в промежуточной камере, затворные устройства выполнены шариковыми, а выходные валы через муфты соединены с винтами, имеющими различное направление шага резьбы и связанными через фиксаторы с шариковыми затворными устройствами. 2. Источник по п. 1, отличающийся тем, что объем, длина рабочих камер и расстояние между отражателями выбраны для обеспечения возможности возбуждения полуволны давления с отрицательным импульсом, воздействующей на призабойную зону скважины.