Устройство для виброреагентной обработки фильтра и прифильтровой зоны водозаборной скважины Советский патент 1992 года по МПК E03B3/15 

Изобретение относится к водозаборным сооружениям, предназначенным для забора воды из подземных источников, а более конкретно к устройствам для обработки фильтра и прифильтровой зоны водо- заборных скважин при их кольматации в процессе эксплуатации осадками химического происхождения.

Известны устройства для виброреаген- тной обработки водозаборных скважин, со- держащее вибратор, герметизатор устья скважины и рабочий орган, представляющий собой колойну насосно-компрессорных труб, в нижней части которой закрепляются диски.

Опыт использования виброреагентной обработки скважин, который показал, что способ комбинированного воздействия вибрационного гидродинамического давле- ния и реагента на фильтр и прифильтровую зону позволяет эффективно восстанавливать производительность скважин при их кольматации как глинистым раствором, так и осадками химического происхождения.

Известные устройства для виброреаген- тной обработки, в основе которых лежат вибраторы продольных колебаний с деба- лансными инерционными вибровозбудителями, требуют использования достаточно громоздкого оборудования, поскольку для передачи колебаний располагаемым в зоне фильтра дискам используется колонна насосно-компрессорных труб; велики также затраты времени на монтаж устройств, связанные в основном с необходимостью евин- чивания (развинчивания) спускаемой (поднимаемой) колонны насосно-компрессорных труб.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому ре- зультату является устройство для виброреагентной обработки фильтра и прифильтровой зоны водозаборной скважины, содержащее вибратор с опорной рамой и центральной трубой, герметизатор, переходник и рабочий орган-колонну насосно-компрессорных труб с дисками в нижней части.

Центральное проходное отверстие в корпусе вибратора позволяет несколько облегчить процесс монтажно-демонтаж- ных работ.

Недостатками известного устройства являются значительная суммарная и существенная мощность, зависящая в основном от длины вибрируемой колонны насосно- компрессорных труб, определяемая свою очередь, глубиной скважины; повышенные трудозатраты при монтажно-демонтажных работах и транспортных операциях; необходимость проведения при спуске в скважину

колонны насосно-компрессорных труб специальных мероприятий по предотвращению разворачивания их резьб при вибрировании; существенные затруднения с доставкой порошкообразного реагента в зону фильтра, так как наиболее простой из известных способ доставки порошка в зону обработки на дисках в этом случае нерационален из-за того, что значительные затраты времени на свинчивание колонны насосно-компрессорных труб приводят к растворению реагента в стволе скважины в интервалах выше фильтра, а это вследствие уменьшения концентрации раствора снижает эффективность виброреагентной регенерации фильтра и прифильтровой зоны.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса очистки скважин при одновременном снижении материальных и трудовых затрат.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для виброреагентной обработки фильтра и прифильтровой зоны водозаборной скважины, содержащее установленный на устье скважины вибратор с толкателем и опорной рамой, грузонесущий орган и рабочий орган в виде трубы с дисками, снабжено перфорированными кольцами, установленными в дисках, выполненных с перфорацией, при этом грузонесущий орган выполнен гибким, а толкатель вибратора установлен перпендикулярно к оси скважины и выполнен подвижно взаимодействующим с грузонесущим органом.

При этом выполнение на дисках рабочего органа перфорации и установки на них перфорированных колец, спуск трубы с дисками в скважины на гибком грузонесущем органе позволяют произвести доставку и последующее растворение реагента в зоне фильтра достаточно просто и без снижения концентрации раствора.

При этом вместо вибратора с дебаланс- ным инерционным вибровозбудителем применен вибратор с кинематическим возбуждением колебаний, который обладает конструктивной простотой и эффективен в тех случаях, когда масса вибрируемого рабочего органа незначительна.

Кроме того, целесообразность использования вибратора такого типа объясняется тем, что дебалансные инерционные вибровозбудители продольного действия при приемлемой для условий производства работ мощности могут сообщать насосно-ком- прессорной трубе рабочего органа колебания с амплитудой до 20 мм. При таком уровне колебаний применение в качестве передающего звена гибкого грузоне- сущего органа, обеспечивающего значительные технологические преимущества, нерационально, так как вследствие его упругости происходит существенное снижег ние амплитуды колебаний трубы с дисками и, как следствие, понижение эффекта вибра- ционного гидродинамического воздействия на фильтр и прифильтровую зону.

Предлагаемый в устройстве вибратор с вибровозбудителем кинематического типа, выполненный, например, в виде кулачково- го механизма, способен генерировать колебания с амплитудой до 100-120 мм при частоте 5-8 Гц. В связи с тем, что эти колебания предлагается передавать гибкому грузонесущему органу в плоскости, перпен- дикулярной оси скважины, обеспечиваются следующие преимущества: элементы вибратора не воспринимают реактивной динамической нагрузки от колебаний гибкого грузонесущего органа; конструктивная про- стота устройства и технологические удобства в работе (ви б ро воз будите ль не занимает пространство над стволом скважины, в период обработки в необходимый момент вре- мени без каких-либо перемонтажных операций рабочий орган можно переместить вдоль фильтровой зоны скважины или с выполнением минимальных демонтажных работ поднять его на поверхность для загрузки на диски дополнительной порции ре- агента).

На фиг. 1 изображена конструктивная схема предлагаемого устройства, продольный разрез; на фиг. 2 - устройство, вид сверху.

Устройство включает вибратор, состоящий из корпуса 1, толкателя 2 с пружиной 3 и задним упором 4, взаимодействующим с кулачком 5. Кулачок 5 приводится во вращение электродвигателем 6 с помощью цеп- ной передачи 7. Толкатель 2 имеет передний упор 8 и перемещается в направ- ляющей 9, снабженной уплотнителем 10. Вибратор жестко крепится к опорной раме 11, которая с помощью фланцев с уплотни- телем 12 соединяется с переходником 13 с вмонтированным отводом 14. Переходник 13 навинчивается на трубу 15 на устье скважины. К опорной раме 11 болтами сверху крепится крышка 16, имеющая стойку 17 с двумя направляющими (ограничительными) роликами 18 и стойку 19, на которой жестко закреплена направляющая 20 для стержня 21 с пружиной 22. На одном конце стержня 21 имеется вибрирующий ролик 23, а на другом дисковый упор 24. Крышка 16 выполнена с радиальным пазом 25 и центральным винтовым зажимом 26.

Конец гибкого грузонесущего органа 27, являющегося элементом применяемого

при обработке скважины грузоподъемного механизма, скрепляют с верхним торцом насосно-компрессорной трубы 28, оборудованной дисками 29.

На дисках выполнена перфорация в виде конических отверстий 30. Кроме того, диски снабжены перфорированными кольцами 31. В пространство, ограниченное верхней плоскостью дисков 29 и кольцами 31 загружают порошкообразный реагент 32, который при спуске трубы с дисками в скважину таким образом доставляют в зону фильтра 33.

Для осуществления работы эрлифта воздух в скважину подают с помощью шланга 34. Спуско-подъемные операции при установке (снятии) опорой рамы 11с вибратором и крышки 16 осуществляют с помощью проушин 35 и 36 соответственно.

Предлагаемое устройство для виброре- агентной обработки фильтра и прифильтрр- вой зоны водозаборной скважины работает следующим образом.

На трубу 15 на устье скважины, подготовленной для обработки, навинчивают переходник 13, на отводе 14 закрепляют шланг (не показан) для отведения продуктов реакции за пределы рабочей зоны. Затем, используя проушины 35, с помощью грузоподъемного механизма опорную раму 11 вместе с вибратором устанавливают через уплотнение 12 на переходник 13 и крепят на нем. Подключают двигатель 6 и кратковременными его включениями добиваются того, чтобы передний упор 8 занял крайнее правое положение. Затем на гибком грузо- несущем органе 27 трубу 28 с дисками 29 начинают опускать в скважину. При этом, как только первый и все последующие диски 29 оказываются внутри опорной рамы 11, в их полость засыпают расчетную дозу реагента 32. При этом длину трубы 28 и количество дисков 29 устанавливают соответствующими длине фильтра 33. Вслед за спуском трубы с дисками в зону обработки крышку 16 берут за проушины 36 и поднимают над опорной рамой 11. Пазом 25 крышку 16 наводят на гибкий грузонесущий орган 27, который заводят между двумя роликами 18, закрепленными на стойке 17, и вибрирующим роликом 23 и опускают ее на раму 11, а затем крепят. После этого накладкой герметизируют радиальный паз 25 и винтовым зажимом 26 фиксируют гибкий грузонесущий орган 27. На этом подготовительные работы завершаются, и производят запуск двигателя 6, который через цепную передачу 7 начинает вращать кулачок 5. Кулачок 5 взаимодействует с задним упором 4 толкателя 2, скользящего в направляющей 9

с уплотнителем 10. Толкатель передним упором 8 нажимает на дисковый упор 24 стержня 21, движущегося в направляющей 20, закрепленной на стойке 19, и сообщает поступательное движение ролику 23. Ролик 23, в свою очередь, перемещает гибкий гру- зонесущий орган 27 по траектории своего движения и вызывает подъем на определенную высоту трубы 28 с дисками 29. После прохождения кулачком 5 в контакте с за- дним упором 4 точки наибольшего эксцентриситета ролик 23 вместе со стержнем 21 и толкателем 2 под влиянием пружин 22 и 3, а также действия силы тяжести трубы 28 с дисками, возвращается в исходное положе- ние, а гибкий грузонесущий орган 27 с трубой 28 совершает движение вниз. При дальнейшем вращении кулачка 5 цикл повторяется и, таким образом, ролик 23 совершает колебательные движения в плоскости, перпендикулярной оси скважины, что приводит к периодическим перемещениям гибкого грузонесущего органа и продольным вибрациям трубы с дисками в зоне фильтра.

Поскольку спуск трубы с дисками в зону обработки осуществляется на гибком грузо- несущем органе достаточно быстро, то размещенный на дисках реагент доставляется в зону фильтра без существенных потерь на растворение в стволе скважины.

При вибрировании трубы с дисками в зоне фильтра реагент 32, находящийся в полости между поверхностью дисков 29 и перфорированным кольцом 31, интенсивно растворяется. Этому процессу способству- ют конические отверстия 30, позволяющие благодаря виброструйному эффекту ускорить перемешивание реагента и его растворение. В процессе вибрирования рабочего органа в зонах между дисками генерируется гидродинамическое давление, обеспечивающее импульсное движение раствора реагента через фильтр и прифильтровую зону, что создает благоприятные условия для мас- сообмена реагента с кольматантом и полное растворение последнего. После виброреа- гентной обработки, продолжающейся, как правило, 40-50 мин, проводят эрлифтную откачку скважины. Сжатый воздух в скважину подают по шлангу 34, откачиваемая вода отводится через отвод 14.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить эффективность работ по виброреагентной обработке скважин за счет лучшего использования реагента при доставке его в зону фильтра на дисках с помощью гибкого грузонесущего органа, а также значительного сокращения затрат труда и материалов на изготовление, транспортировку и монтаж оборудования. Удельный дебит скважин, полученный после их обработки с помощью предлагаемого устройства, может быть больше, чем достигается у известного за счет более эффективного использования реагента.

Формула изобретения Устройство для виброреагентной обработки фильтра и прифильтровой зоны водозаборной скважины, содержащее установленный на устье скважины вибратор с толкателем и опорной рамой, грузонесущий орган и рабочий орган в виде трубы с дисками, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности процесса очистки при одновременном снижении материальных и трудовых затрат, оно снабжено перфорированными кольцами, установленными на дисках, выполненных с перфорацией, при этом грузонесущий орган выполнен гибким, а толкатель вибратора установлен перпендикулярно оси скважины и выполнен подвижно взаимодействующим с грузонесущим органом.

Фиг. 2

Предлагаемое устройство содержит вибратор, состоящий из корпуса 1, ТОЛКателя 2 с пружиной 3 и задним упором 4, взаимодействующим с кулачком 5, который соединен с электродвигателем 6 посредством передачи 7. Опорная рама 11 вибратора с помощью фланцев с уплотнителем соединена с переходником 13, имеющим отвод 14 и крышку 16, на которой установлены стойки 17 с двумя направляющими роликами 18 и стойка 19с направляющей 20 для стержня 21 с пружиной 22, роликом 23 и упором 24. На гибком грузонёсущем органе 27 подвешена труба 28, оборудованная перфорированными дисками 29 с кольцами 31, вмещающими порошкообразный реагент 32, Для возбуждения в зоне фильтра 33 циркуляции реагентного раствора эрлифтным способом через крышку 16 пропущен возду- хоподающий шланг 34. 2 ил.