Устройство для освоения и обработки скважины

 

Использование: при проведении виброобработок перед освоением и при капитальном ремонте скважин, обеспечивает комплексное воздействие на продуктивный пласт низкочастотными и высокочастотными пульсациями. Сущность изобретения: устройство состоит из корпуса с горизонтальным отверстием, в котором размещена ось. На оси с возможностью вращения размещен кулачок для периодического перекрытия тангенциального подводящего канала в горизонтальное отверстие и выходного из него осевого канала корпуса. Горизонтальное отверстие с боков перекрыто кольцами с конусными сужениями. Концы оси пропущены через отверстия колец с зазором и закреплены с наружной стороны в дисках, установленных впотай горизонтального отверстия. В дисках выполнены секторные окна. Устройство имеет простую конструкцию надежную в работе. 5 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для виброобработки призабойных зон нефтяных, газовых и водозаборных скважин.

Известно устройство для освоения и обработки скважины, включающее корпус с осевым каналом, камеру в корпусе, гидравлически связанную с осевым каналом, и прерыватель.

Недостатком устройства является то, что для создания потока, направленного в скважину необходимо применение сложного оборудования (эжекторного насоса) и дополнительного герметизации кольцевого пространства скважины пакером. Устройство находится на удалении от продуктивного пласта, поэтому создаваемые им области разряжения оказывают менее интенсивное воздействие.

Известно также устройство для освоения и обработки скважины, включающее корпус с осевым выходным каналом и подводящим каналом, направленным на прерыватель, установленный на оси с возможностью вращения и периодического перекрытия осевого выходного канала.

Недостатком этого устройства является то, что он имеет массивный и сложной формы прерыватель. Кроме того, устройство позволяет виброобработать призабойную зону продуктивного пласта только низкочастотными импульсами.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство для освоения и обработки скважины снабжено кольцами с конусными сужениями и дисками с секторными окнами, в корпусе выполнено горизонтальное отверстие, прерыватель выполнен в виде кулачка и размещен с осью в горизонтальном отверстии, при этом прерыватель размещен в средней его части, концы оси пропущены через кольца с зазором и зафиксированы с наружной стороны по отношению к последним дисками, установленными впотай, а подводящий канал выполнен тангенциальным по отношению к горизонтальному отверстию.

Технический результат изобретения упрощение конструкции и повышении эффективности виброобработки за счет комплексных низкочастотных и высокочастотных колебаний давления.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства в разрезе; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 5 вид устройства снаружи.

Устройство для освоения и обработки скважины состоит из корпуса 1 с присоединительной резьбой 2 под насосно-компрессорные трубы (НКТ). В средней части корпуса 1 выполнено сквозное горизонтальное отверстие 3, которое перекрыто с двух сторон, например ввернутыми, кольцами 4 с уплотнениями 5. Кольца 4 имеют конусные сужения 6 от диаметра горизонтального отверстия 3 до отверстия 7 кольца 4 и конусное расширение 8 снаружи. В верхней части корпуса 1 выполнен тангенциальный подводящий канал 9 в середину горизонтального отверстия 3, а в нижней части корпуса 1 выполнен осевой выходной канал 10 из цилиндрической полости 3. Внутри горизонтального отверстия 3 в средней его части размещен с возможностью вращения на оси 11, например посредством запрессованного подшипника 12, прерыватель 13 тангенциального подводящего канала 9 и осевого выходного канала 10, выполненный в виде кулачка. Концы оси 11 пропущены через кольца 4 с зазором и зафиксированы с наружной стороны по отношению к последним дисками 14, которые законтрогаены гайками 15. Наружный диаметр дисков 14 соответствует диаметру горизонтального отверстия 3, причем они упирается в кольца 4, что в свою очередь предупреждает их отворот. Диски 14 выполнены с секторными окнами 16.

Устройство для освоения и обработки скважины работает следующим образом.

Устройство спускают на НКТ в зону продуктивного пласта скважины и начинают промывку. Технологическая жидкость через тангенциальный подводящий канал 9 поступает в горизонтальное отверстие 3, где приобретает по закону сохранения количества движения ускоренное вращение, увлекая за собой кулачок 13, который периодически перекрывает тангенциальный 9 и осевой 10 каналы, вызывая пульсации давления. Прерывистый низкочастотный поток жидкости, истекающий из осевого выходного канала 10, промывает забой от осадка, а затем вибрационный поток движется вверх по кольцевому пространству между НКТ и обсадной колонной. Низкочастотные колебания жидкости, отражаясь о различные поверхности, периодически впадает в резонанс, что увеличивает зону, подверженной виброобработке, так как импульсы давлений с большей амплитудой дальше распространяются. Это позволяет без многократных перемещений разрушать структуру смолистых и парафинистых отложений нефти на стенках обсадной колонны и перфорационных каналов, снизить вязкость и поверхностное натяжение нефти в поровом пространстве пласта на большем удалении. Одновременно вращающийся поток жидкости в горизонтальном отверстии 3 раздваивается, приобретая вращательно-поступательное движение. Вращающийся поток в конусных сужениях 6 ускоряет свое вращение, вызывая вихри с кольцевой зоной разряжения вдоль оси 11, заполненной парогазовой фазой кавитационные полости и пузырьки, периодически схлопывающиеся. Неустойчивые, из-за неоднородности, вихри устремляется в кольцевые зазоры между кольцами 4 и осью 11 на выходе при резком расширении на конусах 8 (в зоне повышенного давления) кавитационные кольца начинают массово схлопываться, генерируя высокочастотные импульсы давления, которые через секторные окна 16 дисков 14 воздействуют непосредственно на стенку обсадной колонны. В момент перекрытия кулачком 13 тангенциального подводящего канала 9 и осевого выходного канала 10 низкочастотный генератор импульсов давления оказывает влияние на высокочастотный генератор импульсов. Так, в момент закрытия тангенциального канала 9 и открытия осевого канала 10 вращающийся поток замедляет свое вращение и истекает из кольцевого зазора отверстия 7 с осью 11 обычным центробежным потоком, эффективно отмывающим отложения со стенок обсадной колонны, а при перекрытии осевого выходного канала 10 происходит резкий скачок давления внутри горизонтального отверстия 3, в результате чего вращающийся поток ускоряется более интенсивно с эффектом кавитации. В процессе схлопывания кавитационных пузырьков напротив перфорационных каналов в продуктивном пласте интенсифицируется фильтрация пластовых, разжиженных низкочастотными импульсами, флюидов в скважину и очистка поровых каналов.

Предлагаемое устройство отличается простой конструкцией и принципом действия без повышенных энергетических затрат, а создавая периодические гидравлические импульсы высокого давления, сопровождаемые кавитационными ударами, существенно увеличивает эффект виброобработки.

Формула изобретения

Устройство для освоения и обработки скважины, включающее корпус с осевым выходным каналом и подводящим каналом, направленным на прерыватель, установленный на оси с возможностью вращения и периодического перекрытия осевого выходного канала, отличающееся тем, что оно снабжено кольцами с конусными сужениями и дисками с секторными окнами, в корпусе выполнено горизонтальное отверстие, прерыватель выполнен в виде кулачка и размещен с осью в горизонтальном отверстии, при этом прерыватель размещен в средней его части, концы оси пропущены через кольца с зазором и зафиксированы с наружной стороны по отношению к последним дисками, установленными впотай, а подводящий канал выполнен тангенциальным по отношению к горизонтальному отверстию.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5