Устройство для обработки призабойной зоны пласта

 

Использование: изобретение относится к нефтедобыче, к устройствам для обработки призабойной зоны пласта гидродинамическим импульсным воздействием. Сущность изобретения: устройство содержит по меньшей мере два последовательно установленных и сообщенных между собой генераторов импульсов. Каждый генератор включает расположенные последовательно кольцевые конфузорную и вихревую камеры. Одна через многозаходные винтовые каналы сообщена с входным осевым каналом, а другая через выходные боковые тангенциальные каналы - с диффузорным кольцевым каналом на наружной поверхности корпуса. Направление винтовых каналов может быть противоположным. Взаимное расположение выходных боковых тангенциальных каналов смежных генераторов импульсов может изменяться в продольной и поперечной плоскостях. Использование изобретения увеличивает зону одновременного воздействия и повышает эффективность воздействия. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к нефтедобыче, а именно: к устройствам для обработки призабойной зоны пласта нефтяной скважины гидродинамическим импульсным воздействием с целью интенсификации притока нефти.

Известно устройство для воздействия на призабойную зону скважины, содержащее корпус с окнами и генератор импульсного действия, выполненный в виде баллона высокого давления с окислителем, соединенного гидравлически через перепускной клапан с топливораспыляющим элементом, к которому подсоединена емкость с жидким горючим [1] Указанное устройство, обеспечивая высокую эффективность воздействия, обладает повышенной взрывоопасностью.

Из известных устройств наиболее близким является устройство для обработки призабойной зоны пласта, содержащее основной генератор импульсов, выполненный в виде полого корпуса с входным осевым каналом и с выходными боковыми каналами [2] Известное устройство обеспечивает истечение жидкости в импульсном режиме с амплитудой колебания давления.

Однако известное устройство обладает ограниченной зоной воздействия, регламентированной фактически габаритами генератора и жесткой ориентацией выходных боковых каналов.

Кроме того, выполнение и параметры выходных боковых каналов и кольцевого канала на наружной поверхности корпуса не обеспечивают формирование авиационного процесса в широком диапазоне амплитуд и частот.

Цель изобретения создание устройства для обработки призабойной зоны пласта, обеспечивающего управление волновым процессом гидровоздействия за счет увеличения зоны воздействия как в продольном, так и в радиальном направлениях, следствием чего является повышение надежности попадания струй рабочего агента в перфорационные отверстия обсадной или эксплуатационной колонны и, следовательно, повышение эффективности воздействия.

Это достигается тем, что устройство для обработки призабойной зоны пласта, содержащее основной генератор импульсов, выполненный в виде полого корпуса с входным осевым каналом и с входными боковыми каналами, снабжено по крайней мере одним дополнительным генератором импульсов, установленным последовательно и гидравлически связанным с входным осевым каналом основного генератора импульсов. Генератор импульсов имеет образованные наружной поверхностью обтекателя и внутренней поверхностью корпуса последовательно расположенные и сообщенные между собой конфузорную кольцевую камеру и вихревую кольцевую камеру. Упомянутые камеры сообщены между собой посредством многозаходных винтовых каналов, выполненных на внутренней поверхности корпуса. Конфузорная кольцевая камера сообщена с входным осевым каналом, вихревая кольцевая камера сообщена посредством выходных боковых тангенциальных каналов, выполненных в корпусе, с диффузорным кольцевым каналом, выполненным на наружной поверхности корпуса, при этом дополнительный генератор импульсов выполнен с возможностью изменения продольного расстояния между выходными боковыми тангенциальными каналами смежных генераторов импульсов и смещения их относительно друг друга в поперечной плоскости для изменения расположения упомянутых выходных боковых тангенциальных каналов смежных генераторов импульсов относительно образующей.

А также тем, что гидравлическая связь дополнительного генератора импульсов с входным осевым каналом основного генератора импульсов выполнена в виде сообщенного с входным осевым каналом дополнительного генератора импульсов сквозного канала, выполненного в конусном обтекателе основного генератора импульсов.

А также тем, что в одном из частных случаев многозаходные винтовые каналы дополнительного генератора импульсов имеют направление, противоположное направлению многозаходных винтовых каналов основного генератора импульсов.

А также тем, что в предпочтительном варианте между торцевыми поверхностями корпусов смежных генераторов импульсов размещено смежное кольцо, которое может быть резьбовым и иметь ту или иную толщину для обеспечения регулирования взаимного расположения выходных боковых тангенциальных каналов смежных генераторов импульсов.

В частном случае корпус дополнительного генератора импульсов может быть выполнен из наружной и внутренней частей, связанный друг с другом с возможностью разъема, причем многозаходные винтовые каналы выполнены на внутренней поверхности внутренней части корпуса. В этом случае между торцевыми поверхностями наружной и внутренней частей корпуса дополнительного генератора импульса размещают сменную шайбу, толщина которой взаимосвязана с толщиной сменного кольца.

Получению технического результата способствует то, что диффузорный кольцевой канал имеет конусную поверхность с углом конусности 8-15 градусов.

А также то, что длина L и диаметр D выходных боковых тангенциальных каналов связаны между собой следующим соотношением L/D 3-5 Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид устройства, совмещенный с продольным разрезом; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1, повернутая на 90 градусов против часовой стрелки; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 1, повернутая на 90 градусов против часовой стрелки; на фиг. 4 то же, что и на фиг. 3 в варианте выполнения генераторов импульсов со смещением их в поперечной плоскости.

Устройство содержит основной генератор импульсов, выполенный в виде полого корпуса 1 с установленным в нем конусным обтекателем 2. Поверхности корпуса 1 и конусного обтекателя 2 образуют последовательно расположенные и сообщенные между собой конфузорную кольцевую камеру 3, сообщенную посредством многозаходных винтовых каналов 4, выполненных на внутренней поверхности корпуса 1, с его входным осевым каналом 5, и вихревую кольцевую камеру 6. В корпусе 1 выполнены выходные боковые тангенциальные каналы 7. На наружной поверхности корпуса 1 выполнен диффузорный кольцевой канал 8, имеющий конусную поверхность с углом конусности 8-15. Длина L и диаметр D выходных боковых тангенциальных каналов связаны между собой соотношением, согласно которому L больше D в 3-5 раз.

Вихревая кольцевая камера 6 сообщена посредством выходных боковых тангенциальных каналов 7 с диффузорным кольцевым каналом 8. Корпус 1 связан с колонной труб с резьбовым переходником 10.

Устройство снабжено по крайней мере одним дополнительным генератором импульсов, имеющим конструкцию, аналогичную основной. Дополнительный генератор импульсов установлен последовательно и гидравлически связан с входным осевым каналом 5 основного генератора импульсов. Эта гидравлическая связь реализована за счет сквозного канала 11, выполненного в конусном обтекателе 2 основного генератора импульсов. Корпус дополнительного генератора импульсов может быть цельным или может быть выполнен из наружной и внутренней частей 12 и 13, как это показано на фиг. 1. Части 12 и 13 связаны друг с другом с возможностью разъема, причем многозаходные винтовые каналы 14 в этом случае выполнены на внутренней поверхности внутренней части 13 корпуса.

В дополнительном генераторе импульсов многозаходные винтовые каналы 14 могут иметь направление, противоположное направлению аналогичных каналов 4 основного генератора импульсов (см. фиг. 1) или совпадающее. Соответственно направление выходных боковых тангенциальных каналов 7, 15 будет, как показано на фиг. 2 и 3 или, как показано на фиг. 2 и 4. Причем выходные боковые тангенциальные каналы 15 могут быть смещены в поперечной плоскости относительно образующей, проходящей через аналогичные каналы 7 смежного генератора импульсов (в данном случае основного). Это достигается за счет использования сменного кольца 16, которое может быть резьбовым и размещается между торцевыми поверхностями корпусов смежных генераторов импульсов. За счет изменения толщины сменного кольца 16 достигается изменение продольного расстояния между выходными боковыми тангенциальными каналами смежных генераторов импульсов. В случае выполнения корпуса дополнительного генератора импульсов из наружной и внутренней частей 12 и 13, между их торцевыми поверхностями размещают сменную шайбу 17, толщина которой взаимоувязана с толщиной сменного кольца 16. Во избежание возможного произвольного развинчивания резьбовых соединений могут быть предусмотрены элементы фиксации резьбовых соединений, например, контргайка 18, резьбовые штифты 19. Контргайка 19 позволяет предотвратить произвольное развинчивание резьбового соединения в конусном обтекателе 24.

Устройство работает следующим образом. При подаче рабочего агента в зоне расположения конусного обтекателя 2 во входном осевом канале 5 происходит разделение потока рабочего агента на два, один из которых попадает в основной генератор импульсов, а другой через отверстия 20 попадает в сквозной канал 11 и далее в смежный (дополнительный) генератор импульсов. В генераторах импульсов потоки рабочего агента в многозаходных винтовых каналах 4 и 14 закручиваются и попадают в конфузорные кольцевые камеры 3 и 21, в которых еще больше увеличивается скорость потоков рабочего агента с сохранением вращательного движения. В вихревых кольцевых камерах 6, 22 происходит стабилизация движения потоков рабочего агента в горизонтальной плоскости, и под действием центробежных сил осуществляется выброс рабочего агента через выходные боковые тангенциальные каналы 7 и 15 и диффузорные кольцевые каналы 8 и 23 в призабойную зону пласта. Возникают кавитационные явления. Выбрасываемые струи рабочего агента, попадая в перфорационные отверстия, производят воздействие в гидроволновом режиме на призабойную зону пласта. Устройство вращают и перемещают в осевом направлении.

Использование изобретения позволяет управлять волновым процессом гидровоздействия за счет изменения расположения выходных боковых тангенциальных каналов как в продольном, так и в поперечном направлениях, добиваясь более эффективного воздействия. Наличие двух генераторов импульсов позволяет увеличить зону одновременного воздействия по высоте.

Формула изобретения

1. Устройство для обработки призабойной зоны пласта, содержащее основной генератор импульсов, выполненный в виде полого корпуса с входным осевым каналом и с выходными боковыми каналами, отличающееся тем, что в основном генераторе импульсов выходные боковые каналы выполнены тангенциальными, в его полом корпусе установлен конусный обтекатель с образованием между их поверхностями последовательно расположенных и сообщенных между собой конфузорной кольцевой камеры, сообщенной посредством многозаходных винтовых каналов, выполненных на внутренней поверхности корпуса, с его входным осевым каналом, и вихревой кольцевой камеры, сообщенной посредством упомянутых выходных боковых тангенциальных каналов с диффузным кольцевым каналом, выполненным на наружной поверхности корпуса, причем оно снабжено по крайней мере одним дополнительным генератором импульсов, установленным последовательно и гидравлически связанным с входным осевым каналом основного генератора импульсов, при этом дополнительный генератор импульсов выполнен с возможностью изменения продольного расстояния между выходными боковыми тангенциальными каналами смежных генераторов импульсов и смещения их относительно друг друга в поперечной плоскости для изменения расположения упомянутых выходных боковых тангенциальных каналов смежных генераторов импульсов относительно образующей.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гидравлическая связь дополнительного генератора импульсов с входным осевым каналом основного генератора импульсов выполнена в виде сообщенного с входным осевым каналом дополнительного генератора импульсов сквозного канала, выполненного в конусном обтекателе основного генератора импульсов.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что многозаходные винтовые каналы дополнительного генератора импульсов имеют направление, противоположное направлению многозаходных винтовых каналов основного генератора импульсов.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между торцевыми поверхностями корпусов смежных генераторов импульсов размещено сменное кольцо.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сменное кольцо выполнено резьбовым.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус дополнительного генератора импульсов выполнен из наружной и внутренней частей, связанных друг с другом с возможностью разъема, причем многозаходные винтовые каналы выполнены на внутренней поверхности внутренней части корпуса.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что между торцевыми поверхностями наружной и внутренней частей корпуса дополнительного генератора импульсов размещена сменная шайба.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диффузорный кольцевой канал имеет конусную поверхность.

9. Устройство по п.6, отличающееся тем, что конусная поверхность диффузорного кольцевого канала имеет угол конусности 8-15 градусов.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что длина L и диаметр D выходных боковых тангенциальных каналов связаны между собой следующим соотношением: L/D=3-5.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4