ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ВИБРАТОР Российский патент 2003 года по МПК E21B28/00 E21B43/25 

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли, в частности к устройствам для виброобработки нефтяных скважин.

Известен вибратор по а.с. 832067, 1981г., который включает полый корпус, жестко связанный с наконечником, выполненный с осевым каналом, поршень и золотник, образующий с корпусом кольцевую камеру, причем поршень жестко связан с наконечником, соосно установлен внутри корпуса и образует с ним кольцевой канал, в котором размещен золотник. Недостатком известного устройства является сложность конструкции, что затрудняет его использование для виброобработки загрязненных нефтяных скважин.

Наиболее близким устройством к предлагаемому изобретению, в котором частично устранен указанный недостаток, является гидравлический вибратор, в корпусе которого жестко закреплен стакан с щелевыми каналами для выхода жидкости. На стакане установлен свободно вращающийся золотник на двух подшипниках. [Э. А. Махмудбеков, А. И. Вольнов, Интенсификация добычи нефти, М, "Недра", 1975, с.217].

Недостатком известного устройства является относительная сложность конструкции и низкое КПД (потеря давления в самом вибраторе), обусловленное необходимостью принудительного вращения золотника, на что тратится часть энергии потока жидкости. Кроме того, наличие вращающихся и притертых деталей (золотника и двух его подшипников) делает затруднительным использование известного устройства для промывки скважин при наличии твердых включений в жидкости.

Технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции и повышение КПД вибратора за счет снижения потерь давления в самом вибраторе, а также повышение надежности при работе в загрязненной жидкости.

Задача решается за счет того, что в гидравлическом вибраторе, содержащем корпус с закрепленным стаканом, согласно изобретению, стакан выполнен в виде винтовой пружины с возможностью растяжения и открытия спирального зазора для выхода жидкости, причем пружина с одной стороны закрыта заглушкой.

Существенные признаки:
1. Гидравлический вибратор содержит корпус с закрепленным стаканом;
2. Стакан выполнен в виде пружины;
3. Пружина выполнена винтовой;
4. Пружина выполнена с возможностью растяжения и открытия спирального зазора для выхода жидкости, то есть в нормальном состоянии витки пружины прижаты друг к другу, зазор для выхода жидкости закрыт;
5. Пружина с одной стороны закрыта заглушкой.

Первый признак является общим для известного и предлагаемого вибраторов. Остальные признаки (2-5) являются существенными отличительными признаками предлагаемого изобретения.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем: давление, создаваемое потоком жидкости в полости пружины растяжения (сжатой в нормальном состоянии до плотного соприкосновения витков), преодолевает ее упругость, то есть взаимодействует с пружиной. В результате пружина растягивается и между витками пружины открывается спиральный зазор для выхода жидкости. Давление в полости пружины падает и упругая сила пружины сжимает пружину обратно в исходное положение. Витки пружины резко смыкаются, при этом выход жидкости из полости пружины прекращается. Внезапное прекращение выхода жидкости приводит к возникновению гидроудара. В полости пружины снова начинает расти давление и цикл повторяется.

На чертеже изображен вибратор в разрезе.

Гидравлический вибратор состоит из корпуса 1, в котором с помощью втулки 2 закреплена пружина растяжения 3. С одной стороны пружина 3 закрыта заглушкой 4 с образованием герметичной полости.

Гидравлический вибратор работает следующим образом: под избыточным давлением жидкости в полости пружины 3 происходит ее растяжение, в результате чего витки пружины 3 расходятся и открывается спиральный зазор для выхода жидкости. Циркулирующая жидкость устремляется из полости пружины 3 наружу, что приводит к выравниванию давления внутри и снаружи пружины. В этот момент растянутая пружина 3 резко сжимается и спиральный зазор между витками смыкается, резко перекрывая выход жидкости. В результате этого в вибраторе и столбе жидкости возникает гидравлический удар. Далее в полости пружины 3 снова начинает расти давление, и цикл повторяется.

Пример конкретного исполнения. Винтовая пружина растяжения гидравлического вибратора выполнена по ГОСТ 13771-68. Пружина может быть цилиндрической или конической. Корпус изготовлен из муфты. С помощью корпуса вибратор прикрепляют к насосно-компрессорным трубам (НКТ) и спускают на забой скважины. При закачке жидкости в межтрубное пространство (с отбором по НКТ) гидроудары возникают в межтрубном пространстве. И, наоборот, при закачке жидкости по НКТ (с отбором по межтрубному пространству) гидроудары происходят в НКТ и передаются в межтрубное пространство. Оптимальный расход жидкости, необходимый для создания максимальной амплитуды гидроудара (1,8-2,5 МПа) в предлагаемом вибраторе, составляет 6-8 л/с. В известном вибраторе при расходе жидкости 25 л/с и более, то есть при работе двух насосных агрегатов амплитуда гидроударов в НКТ равна 5,0-7,0 МПа, а в межтрубном пространстве амплитуда снижается до 2,4 МПа. Потери давления обусловлены сложностью конструкции и низким КПД известного вибратора.

Предлагаемое устройство используют при следующих видах виброобработки:
а) виброобработка при циркуляции жидкости (нефти, воды и др.) с последующей прямой или обратной промывкой скважины;
б) виброобработка скважины при циркуляции жидкости с последующей закачкой ее через вибратор в продуктивный пласт;
в) виброобработка скважины при непрерывной закачке жидкости через вибратор в продуктивный пласт. Ее разновидностью является виброобработка при непрерывной закачке кислоты или кислоты с ПАВ через вибратор в продуктивный пласт.

Предельная простота конструкции позволяет изготовить вибратор в условиях минимально оборудованных мастерских, отсутствие плотно притертых движущихся деталей повышает надежность работы вибратора (через устройство выносятся продукты коррозии весом до 1,5 г). Он на длительное время (2-3 года) может быть оставлен в зоне перфорации для последующего периодического импульсного излива без привлечения бригады подземного ремонта. Вибратор может быть применен как для импульсного излива, так и для закачки жидкости при непрерывно действующих гидроударах в призабойной зоне. Одним из преимуществ его является также то, что при виброобработке скважины применяется нагнетаемая по водоводу жидкость.

Изобретение относится к устройствам для виброобработки нефтяных скважин. Гидравлический вибратор состоит из корпуса, в котором с помощью втулки закреплена пружина растяжения. С одной стороны пружина растяжения закрыта заглушкой с образованием герметичной полости внутри пружины. Давление, создаваемое потоком жидкости в полости пружины растяжения, сжатой в нормальном состоянии до плотности соприкосновения витков, преодолевает ее упругость. Пружина растягивается и между витками пружины открывается спиральный зазор для выхода жидкости. Давление в полости пружины падает и упругая сила сжимает пружину обратно в исходное положение. Витки пружины резко смыкаются. Выход жидкости из полости пружины прекращается. Внезапное прекращение выхода жидкости приводит к возникновению гидроудара. В полости пружины снова начинает расти давление и цикл повторяется. Упрощается конструкция, снижаются потери давления в вибраторе, повышается надежность при работе в загрязненной жидкости. 1 ил.

Гидравлический вибратор, содержащий корпус с закрепленным стаканом, отличающийся тем, что стакан выполнен в виде винтовой пружины, закрытой с одной стороны заглушкой для образования герметичной полости и имеющей возможность растяжения под действием давления потока жидкости и открытия между витками спирального зазора для выхода жидкости.