Устройство для гидродинамического воздействия на призабойную зону пласта (варианты)

 

Использование: изобретение относится к оборудованию нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для стимулирования дебита промышленных скважин, путем динамического воздействия на продуктивный пласт с целью увеличения его пропускной способности. Сущность изобретения: устройство подвижным вдоль оси ползуном разделяет скважину на нижнюю и верхнюю изолированные части и снабжено элементами, обеспечивающими медленное перемещение ползуна вверх и последующее быстрое перемещение его вниз. Для повышения эффективности воздействия на пласт устройство снабжено элементами для концентрирования энергии импульсом в узкой области. Оборудование, которое обеспечивает работу устройства, расположено на дневной поверхности. Конструктивно устройство выполнено таким образом, что в нерабочем положении не препятствует добыче полезного ископаемого. Поэтому нет необходимости извлекать его из скважины после динамической обработки последней. Динамическое воздействие на пласт основано на создании в объеме жидкости призабойной зоны скважины чередующихся между собой импульсов низкого и высокого давления. Колебания в широком диапазоне давления жидкости способствуют удалению из пласта запирающей полезное ископаемое капиллярной зоны и увеличению пористости породы. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к оборудованию нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для стимулирования дебита промысловых скважин путем воздействия на продуктивный пласт управляемыми с поверхности гидравлическими импульсами большой эффективности с целью его пропускной способности.

Известно устройство для проведения гидроударов на призабойную зону пласта, например [1] содержащее связанный с колонной труб полый корпус с пазами и радиальными каналами с размещенной в нем подпружиненной втулкой, в кольцевой полости которой установлен подпружиненный кольцевой поршень с пазами под стопор, образующий в кольцевой полости надпоршневую часть, соединенную с внутритрубным пространством выше подпружиненной втулки и подпоршневую часть, соединенную с внутритрубным пространством ниже подпружиненной втулки. При этом втулка выполнена в виде стакана, а стопор в виде шарикового замка. В другом исполнении устройства в днище втулки дополнительно образовано сквозное осевое отверстие с седлом для шарикового клапана.

Недостатком данного устройства является малая интенсивность формируемого с его помощью гидравлического импульса. Энергия импульса определяется максимальным давлением столба жидкости, расположенного в скважине выше втулки устройства. Это давление тем больше, чем выше жесткость тарированной пружины и чем меньше площадь кольцевого поршня. При ограниченных поперечных размерах скважины обеспечить значительную жесткость пружины конструктивно невозможно. Возможность уменьшения подачи кольцевого поршня тоже ограничена в связи с необходимостью образования в его теле канавок для стопора и эластичных уплотнений. Вследствие этого сдвиг поршня и втулки происходит при сравнительно малом давлении жидкости в верхней части скважины, чем определяет малую интенсивность гидравлического импульса.

Другим недостатком упомянутого устройства является наличие поворотов и дробления импульсного потока при истечении его из корпуса в нижнюю часть скважины. Это приводит к существенному уменьшению энергии импульса вследствие гидравлических потерь. Недостатком устройства является также отсутствие в его конструкции средств регулирования энергии, что снижает эффективность использования устройства в различных горно-геологических условиях.

В качестве прототипа выбрано устройство [2] для волнового воздействия на залежь, наиболее близкое к заявляемому по технической сущности. Известное изобретение заключается в ударном воздействии на залежь падающим грузом, при этом в устройстве, включающем груз, подъемный механизм, связанный с грузом, траверсу с захватными элементами и скрепленный со скважиной прерыватель, груз для нанесения ударов выполнен в виде заполненных тяжелой жидкостью бурильных труб, имеющих ловильную головку в верхней, и сливной клапан с болванкой в нижней части. При этом прерыватель тросами связи связан со скважиной и выполнен в виде стакана с фиксаторами, а взаимодействующие с ним захватные элементы снабжены проточками под фиксаторы и имеют наклонные рабочие поверхности. В отличие от выше описанного, это устройство обладает высокой интенсивностью воздействия на призабойный пласт, т.к. масса и высота падения груза значительны по величине. Эффективность ударного воздействия на пласт также высока, т. к. удары наносятся непосредственно по породе. Изменением длины тросов, связывающих прерыватель со скважиной, можно менять высоту подъема груза и тем самым регулировать энергию удара по наковальне, изменяя эффективность динамического воздействия на породу. Это расширяет возможности устройства в различных горно-геологических условиях.

К недостаткам прототипа относится чрезмерная громоздкость и связанная с этим трудоемкость его эксплуатации и обслуживания, а также невозможность изменения точки удара по высоте скважины, вследствие чего устройство эффективно только тогда, когда нефтенасыщенный пласт непосредственно прилегает к забою скважины. В других случаях воздействие на пласт, несмотря на большую энергию удара, может оказаться недостаточным для повышения отдачи. Кроме того, для добычи полезного ископаемого после интенсификации дебита пласта известное устройство надо удалить из скважины, что связано со значительными потерями времени и труда. Таким образом, недостатками прототипа являются недоиспользование возможности воздействия на пласт, сложность конструкции и трудоемкость эксплуатации.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности воздействия на призабойный пласт, а также упрощение конструкции устройства и его эксплуатации.

Сущность изобретения заключается в том, что в отличие от известного устройства для гидродинамического воздействия на призабойную зону пласта, включающего погруженный в заполненную жидкостью скважину герметично сопряженный с нею по боковой поверхности стакан, жестко сопряженный на нижнем конце входящей на дневную поверхность колонны труб, в кольцевом выступе на внутренней боковой поверхности которого как в направляющей подвижно вдоль оси скважины установлен коаксиальный со стаканом ползун, разделяющий скважину на изолированные 3 друг от друга верхнюю и нижнюю части, согласно изобретению упомянутый ползун выполнен в виде полого герметичного цилиндра, в котором размещен неподвижный вдоль оси, закрепленный посредством штока в верхней части стакана поршень, разделяющий внутреннее пространство ползуна на штоковую и поршневую полости, первая из которых через канал в штоке с установленным в нем обратным клапаном, колонну труб и расположенный на дневной поверхности распределитель сообщается с источником давления или сливным баком, а вторая - через расположенный в упомянутом поршне один подпружиненный клапан сообщается со штоковой полостью или через снабженный обратным клапаном один канал в боковой стенке ползуна с верхней частью скважины, при этом расположенный в поршне один подпружиненный канал своей свободной торцевой поверхностью размещен в образованной в поршне полости, которая через каналы в поршне и через осевой канал в штоке постоянно сообщается с колонной труб.

Благодаря выполненной таким образом, конструкции объем скважины разделяется на верхнюю и нижнюю изолированные части, и при перемещении ползуна вверх происходит медленное накопление потенциальной энергии сжатия жидкости в верхней части скважины при одновременном уменьшении потенциальной энергии в ее нижней части. Накопленная в верхней части потенциальная энергия затем быстро преобразуется в кинетическую энергию перемещения ползуна вниз, вследствие чего в объеме жидкости, заполняющей нижнюю часть скважины генерируется ударный импульс, интенсивно воздействующий на узкую зону продуктивного пласта. Поочередная смена разряжения в нижней части скважины при перемещении ползуна вверх с быстрым нарастанием давления в ней при перемещении ползуна вниз способствует удалению из пласта запирающей полезное ископаемое капиллярной воды и увеличению пористости породы, что приводит к повышению дебита продуктивных скважин.

Согласно второму варианту изобретения упомянутый ползун устройства выполнен в виде толстостенного открытого снизу полого цилиндра с днищем на верхнем торце, через который внутрь ползуна проходит неподвижно закрепленный в верхней части стакана шток с поршнем на нижнем конце, совместно с внутренней поверхностью ползуна, образующий в последнем штоковую полость, которая через осевой канал в штоке постоянно сообщается с колонной труб, а через подпружиненный клапан в днище ползуна с верхней частью скважины при крайнем верхнем положении ползуна в стакане.

Кроме того, в обоих вариантах изобретения процесс динамического воздействия на пласт можно дополнительно усилить, если стакан в нижней части снабдить глухим днищем с образованным на его обращенной внутрь стакана поверхности коаксиальным профилированным выступом, а в примыкающей к упомянутому днищу части боковой стенки стакана, охватывающей упомянутый выступ, выполнить ряд сквозных радиальных отверстий. В результате вблизи днища происходит плавное, по заданному закону уменьшение площади поперечного сечения стакана сверху вниз, что способствует нарастанию давления в генерируемой в нижней части скважины ударной волне при ее набегании на днище стакана.

Глухое днище в сочетании с профилированным выступом и радиальными отверстиями вблизи днища способствует концентрированию энергии импульса в узкой зоне. Кроме того, благодаря наличию глухого днища на нижнем конце стакана, появляется возможность за счет подъема или опускания колонны труб менять положение зоны динамического воздействия на пласт по высоте, подбирая оптимальные условия обработки скважины.

Эффективность динамического воздействия на пласт можно также дополнительно повысить за счет обеспечения возможности многократного во времени повторения этой операции без производства трудоемких вспомогательных работ. Чтобы удовлетворить поставленному условию, целесообразно устройство для динамического воздействия на пласт установить в скважине постоянно на весь период эксплуатации. При этом необходимо, чтобы размещенное в скважине устройство в нерабочем состоянии не препятствовало движению полезного ископаемого из продуктивного пласта на дневную поверхность. В предлагаемом устройстве поставленное условие выполняется благодаря тому, что в крайнем верхнем положении ползун устройства с верхним выступом стакана образует коаксиальную кольцевую щель, непосредственно соединяющее между собой верхнюю и нижнюю часть скважины, а цилиндрическая поверхность стакана состоит из двух ступеней, верхняя, большая из которых сопряжена с поверхностью скважины, а нижняя, меньшая образует с последней кольцевую щель, площадь поперечного сечения которой не меньше суммарной площади радиальных отверстий в боковой стенке стакана вблизи его днища, а ее длина вдоль оси не меньше толщины продуктивного пласта скважины.

Объединение двух технических решений в одну заявку связано с тем, что два названных устройства решают одну и ту же задачу принципиально одним и тем же путем. При этом каждый вариант является самостоятельным техническим решением, но оба технических решения не могут быть изложены в одном пункте формулы изобретения; являясь равноценными для поставленной задачи они, тем не менее, не могут быть объединены общим признаком.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в повышении эффективности воздействия на призабойный пласт, а также упрощении конструкции устройства и его эксплуатации. Применение изобретения позволяет обеспечить добычу полезного ископаемого из продуктивного пласта без демонтажа устройства, что позволит многократно использовать указанное устройство для стимулирования отдачи пласта и исключить необходимость проведения трудоемких вспомогательных работ, что в результате благоприятно скажется на эффективности динамического воздействия на пласт.

Изобретение поясняется чертежами: на фиг.1 изображено заявляемое устройство в разрезе (вариант 1); на фиг.2 изображено заявляемое устройство в разрезе (вариант 2); на фиг. 3 представлена гидравлическая схема соединения устройства с оборудованием, находящимся на дневной поверхности.

Заявляемое устройство (см. фиг.1) состоит из погруженной в заполненную жидкостью скважину 1 колонны труб 2, на нижнем конце которой жестко закреплен двухступенчатый цилиндрический стакан 3 с глухим днищем 4 в нижней части. Большая верхняя ступень стакана 3 посредством эластичного уплотнения 5 герметично сопряжена с боковой поверхностью скважины, а меньшая нижняя ступень образует с последней кольцевую щель. На внутренней боковой поверхности стакана образован кольцевой выступ 6, в котором как в направляющих подвижно вдоль оси установлен ползун 7, выполненный в виде полого герметичного цилиндра, разделяющего скважину на верхнюю 8 и нижнюю 9 полости. Во внутреннем пространстве ползуна 7 расположен поршень 10 с уплотнителем 11, который при помощи штока 12 с уплотнителем 13 неподвижно закреплен в верхней части стакана 3. Поршень 10 со штоком 12 разделяют внутреннее пространство ползуна 7 на штоковую 14 и поршневую 15 полости.

В штоке 12 выполнен постоянно соединенный с колонной труб осевой канал 16, в котором установлен обратный клапан 17, в открытом положении сообщающий канал 16 со штоковой полостью 14 через отверстие 18. В поршне 10 ползуна 7 установлены один или несколько подпружиненных клапанов 19, которые в открытом положении сообщают между собой полости 14 и 15 через отверстия 20 и 21. Свободные торцевые поверхности 22 клапанов 19 постоянно размещены в образованных в поршне полостях 23, которые через отверстия 24 и 25 постоянно соединены с каналом 16 штока. В боковой стенке ползунка 7 выполнен один или несколько каналов 26 и 27, которые через обратные клапаны 28 и 29 в их открытом положении соединяют нижнюю часть 9 скважины или поршневую полость 15 ползуна с верхней частью 8 скважины. На обращенной внутрь стакана поверхности днища 4 образован профилированный выступ 30, а в боковой стенке стакана 3, в том месте, где она охватывает выступ 30, выполнены сквозные радиальные отверстия 31.

Второй вариант исполнения устройства (фиг. 2) по конструкции в основном аналогичен выше описанному. Его отличительной особенностью является то, что подвижный ползун 32 выполнен в виде тяжелого полого цилиндра открытого снизу и имеющего днище в верхней части. Через отверстие в днище внутрь ползуна 32 входит коаксиальный с ним неподвижно закрепленный в верхней части стакана шток 33 с поршнем 34 на нижнем конце. В штоке 33 образован осевой канал 35, который через радиальные отверстия 36 в поршне постоянно сообщает образованную в ползуне штоковую полость 37 с колонной труб, выходящей на дневную поверхность. В днище ползуна 32 установлен подпружиненный клапан 38, который открываясь, сообщает штоковую полость 37 ползуна через радиальный канал 38 с верхней 8 частью скважины. Кроме того, в днище ползуна 32 установлен обратный клапан 40, который в открытом положении через сквозной канал 41 в боковой стенке ползуна сообщает между собой верхнюю 8 и нижнюю части 9 части скважины.

Оборудование и гидравлическая схема управления работой устройства с дневной поверхности представлены на фиг. 3. Схема включает сливной бак 42, рабочая жидкость из которого по линии 43 поступает в насос 44, откуда по снабженному гидроаккумулятором 45 напорному трубопроводу 46 через распределитель 47 соединяет трубную колонну 2, и, следовательно, ползун устройства по напорной линии 46 с насосом 44 или по сливной линии 48 со сливным баком 42. Гидроаккумулятор 45 служит для сглаживания пиковых значений давления жидкости при неустановившихся процессах в системе управления. Вентиль 49 служит для сообщения скважины 1 со сливным баком 42 по линии 50 во время добычи полезного ископаемого и для изоляции скважины от сливного бака во время ее гидродинамической обработки.

Управление распределителем 47 производится по сигналам о положении ползуна в стакане, поступающим от датчиков (на чертеже не показано).

Заявляемое устройство работает следующим образом. В исходном положении (см. фиг.1) колонна труб 2 с закрепленным на их конце стаканом 3 занимает в скважине 1 положение, при котором нижняя ступень стакана 3 размещается в необсаженной или перфорированной части скважины, пересекающей продуктивный пласт. Ползун 7 под действием собственного веса занимает в стакане 3 крайнее нижнее положение, при этом его верхняя крышка упирается в поршень 10. Трубопровод, образованный каналом 16 и колонной труб 2 через распределитель 47, расположенный на дневной поверхности (см. фиг. 3), сообщается со сливным баком 42. Клапаны 17, 19, 28 и 29 под действием пружин заперты. При наличии дебита жидкость из пласта по кольцевой щели между нижней ступенью стакана и скважиной через отверстия 31 поступает в нижнюю часть 9 скважины, и, отжимая обратный клапан 29, по каналу 27, через верхнюю часть стакана 3 в верхнюю часть 8 скважины, откуда через вентиль 49 по трубопроводу 50 в сливной бак. При этом установленное в скважине устройство не препятствует процессу добычи полезного ископаемого.

Для динамического воздействия на продуктивный пласт скважина 1 вентилем 49 изолируется от сливного бака 42, а колонна труб 2 и канал 16 распределителем 47 сообщаются с насосом 44. Вследствие этого в колонну труб 2, а значит, и в канал 16 поступает рабочая жидкость под давлением, сжимая пружину, и открывая обратный клапан 17, рабочая жидкость по отверстиям 18 поступает в штоковую полость 14 ползуна 7. Одновременно по отверстию 25 в клапане 17 и каналу 24 в поршне 10 жидкость поступает в полости 23 поршня и, воздействуя на торцевую поверхность 22 клапанов 19, прижимает последние к образованным в поршне уплотнительным пояскам, надежно изолируя полости 14 и 15 ползуна друг от друга. Под действием поступающей в штоковую полость 14 жидкости ползун 7 перемещается вверх, при этом жидкость из поршневой полости 15 ползуна по каналам 26 через обратный клапан 28 вытесняется в верхнюю часть 8 скважины. Вследствие перемещения ползуна 7 вверх объем верхней части скважины уменьшается и в ней возрастает давление жидкости. Повышению давления в упомянутой верхней части способствует и жидкость, вытесняемая туда из поршневой полости 15 ползуна 7. Одновременно объем нижней части 9 скважины возрастает на одинаковую величину, и давление жидкости в ней уменьшается. Изменение давления в обеих частях скважины 1 пропорционально перемещению ползуна 7 и продолжается до тех пор, пока ползун находится в движении.

Вследствие возникшего перепада давления между частями 8 и 9 скважины обратный клапан 29 дополнительно прижимается к своему седлу, надежно контролируя указанные части скважины друг от друга. Когда перепад давления в верхней 8 и нижней 9 частях скважины достигает расчетной величины, колонна труб 2 и канал 16 распределителем 47 соединяются со сливным баком 42. Давление жидкости в канале 16 становится равным давлению слива. В результате жидкость, находящаяся под давлением в полости 23, через каналы 24 и отверстие 25 поступает в канал 16, при этом обратный клапан 17 под действием пружины запирается, изолируя штоковую полость 14 от канала 16. Давление жидкости в полости 23 становится равным давлению слива. Вследствие этого подпружиненные клапаны 19 под действием давлением жидкости, находящейся в полости 14, сжимая пружины, открываются, сообщая между собой через отверстия 20, 21 поршневую 15 и штоковую 14 полости ползуна 7. В результате, под действием давления жидкости, сжатой в верхней части 8 скважины, ползун 7 ускоренно движется вниз. При этом жидкость из полости 14 свободно вытесняется в полость 15 ползуна по отверстиям 20, 21. В это время обратный клапан 28 закрыт и изолирует полость 15 ползуна от верхней части 8 скважины.

Накопленная в верхней части скважины потенциальная энергия жидкости преобразуется в кинетическую энергию ползуна 7. Движение ползуна 7 вниз сопровождается увеличением объема верхней части 8 скважины и одновременным уменьшением объема ее нижней части 9, при этом находящаяся в нижней части жидкость сжимается. Благодаря высокому давлению жидкости в верхней части скважины 8 и значительной площади поперечного сечения ползуна 7, последний приобретает большую скорость на малом пути.

Вследствие этого сжатие жидкости в нижней части 9 скважины при движении ползуна 7 вниз имеет характер ударного импульса, и там формируется ударная волна, на фронте которой наблюдается резкое повышение давления. Ударная волна, распространяясь вдоль оси скважины со скоростью звука, достигает выступа 30, где ее поперечное сечение заданным образом уменьшается. Это приводит к нарастанию на фронте волны динамического давления жидкости. Через отверстия 31 в боковой стенке канала, охватывающий выступ 30 высокое давление передается породе продуктивного пласта. Поочередное сочетание растяжения с резким увеличением давления в нижней части стакана вызывает "раскачивание" пласта и, как результат, увеличения дебита полезного ископаемого.

При движении ползуна 7 вниз наблюдается уменьшение статического давления жидкости в верхней части 8 скважины при одновременном увеличении его в нижней части 9. Это вызывает уменьшение действующей на ползун 7 силы при одновременном увеличении силы сопротивления его перемещению. За счет этого последний затормаживается и в конце хода в крайнем нижнем положении останавливается. Цикл динамического воздействия на призабойный пласт при этом завершается. Для повторения следующего цикла необходимо распределителем 47 на дневной поверхности снова сообщить канал 16 с источником 44 давления жидкости. Процесс перемещения ползуна повторяется выше описанным образом. После обработки пласта на одной выбранной отметке стакан 3 устройства за счет подъема или опускания колонны труб 2 перемещается на другую отметку, где аналогично обрабатывается другой участок продуктивного пласта. Меняя положение устройства в скважине можно провести динамическую обработку. продуктивного пласта по всей его толщине.

Предлагаемая конструкция устройства допускает в неограниченном диапазоне варьирование осевых размеров и, следовательно, осевого перемещения ползуна 7, что обеспечивает возможность накопления любой потенциальной энергии сжатия жидкости в верхней части скважины 8. Благодаря этому с помощью предлагаемого устройства можно получить ударные импульсы любой сколь угодно большой интенсивности. При выбранных размерах стакана 3 и ползуна 7 энергия сжатия жидкости может бесступенчато регулироваться по величине от 0 до максимума путем изменения времени включения распределителя 47 и, следовательно, изменением хода ползуна 7.

Если необходимо переместить устройство по высоте скважины, то вначале ползун 7 устройства жидкостью от насоса 44 перемещают в крайнее верхнее положение при открытом вентиле 49. Это предотвращает повышение давления в верхней части 8 скважины. В крайнем верхнем положении ползуна между его верхним концом и кольцевым выступом 6 стакана возникает кольцевая щель, которая сообщает верхнюю 8 и нижнюю 9 части скважины между собой, что обеспечивает возможность взаимного перетока жидкости из их объемов и, следовательно, беспрепятственного перемещения устройства вдоль оси скважины.

Устройство, выполненное по второму варианту (фиг.2) работает следующим образом. В исходном положении ползун 32 занимает крайнее нижнее положение и своим верхним днищем упирается в неподвижный поршень 34. Клапан 38 под действием пружины заперт. При наличии дебита жидкость из продуктивного пласта по кольцевой щели и отверстиям 31 поступает в нижнюю часть 9 скважины, откуда по каналу 41 через обратный клапан 40 в верхнюю часть 8. Из верхней части скважины жидкость через вентиль 49 по линии 50 поступает в сливной бак 42 на дневной поверхности.

Для гидромеханической обработки скважины вентиль 49 закрывают и распределителем 47 соединяют колонну труб 2 и канал 35 в штоке 33 устройства с источником давления 44. Жидкость под давлением из канала 35 по отверстиям 36 поступает в штоковую полость 37, и в ней повышается давление. Под действием давления в штоковой полости ползун 32 приходит в движение вверх по скважине, сжимая жидкость, находящуюся в верхней части скважины 8. Под действием возникающего в верхней части избыточного давления обратный клапан 40 дополнительно прижимается к своему седлу, надежно изолируя друг от друга части 8 и 9 скважины. По мере смещения ползуна 32 вверх давление жидкости в верхней части скважины 8 непрерывно повышается и одновременно уменьшается в ее нижней части 9 вследствие увеличения объема. Это положение сохраняется до тех пор, пока вблизи крайнего верхнего положения ползуна 32 его нижний конец не выйдет из сопряжения с кольцевым выступом 6 стакана 3. Вследствие этого между кольцевым выступом 6 и нижним торцем ползуна 32 образуется кольцевая щель, которая сообщает между собою верхнюю 8 и нижнюю 9 части скважины. Через образовавшуюся кольцевую щель, находящуюся под давлением жидкость из верхней части 8 устремляется в нижнюю часть 9 скважины, давление жидкости в которой в данный момент меньше гидростатического давления жидкостного столба. В результате этого в нижней части скважины 9 возникает и со скоростью звука распространяется ударная волна, давление на фронте которой приблизительно равно давлению сжатой жидкости в верхней части 8 скважины.

В крайнем верхнем положении ползуна хвостовик клапана 38 упирается в верхний торец стакана 3 и клапан 38, сжимая пружину, открывается, сообщая через отверстие 39 штоковую полость ползуна 37 с верхней частью скважины 8. Вследствие этого жидкость, находящаяся под давлением в колонне труб 2, поступает в верхнюю часть скважины 8, откуда по образовавшейся кольцевой щели в ее нижнюю часть 9. Благодаря этому дополнительно увеличивается энергия ударной волны, генерируемой в нижней части скважины.

По мере перетекания жидкости из верхней в нижнюю часть скважины давление в них выравнивается, ударный импульс ослабевает и, наконец, становится равным 0. Процесс генерирования гидродинамического импульса на этом заканчивается. После этого штоковую полость 37 ползуна 32 устройства распределителем 47 соединяют со сливным баком 42. В результате, под действием веса ползун движется вниз до тех пор, пока своим днищем не упрется в поршень 34. После этого штоковая полость 37 ползуна 32 снова соединяется с источником давления 44, и цикл генерирования импульса повторяется выше описанным способом.

В остальном работа устройства по второму варианту аналогична работе выше представленного устройства по варианту 1.

Из описания предлагаемых вариантов устройства следует, что с их помощью в обрабатываемой скважине можно создать гидродинамический импульс, величина которого определяется напором источника давления и линейными размерами ползуна. Так как предельные значения указанных параметров могут достигать весьма значительных величин, то, соответственно, и создаваемый устройством импульсы также весьма значительны. Благодаря этому воздействие устройства на продуктивный пласт скважины будет эффективным. Достигаемый эффект дополнительно усиливается концентрированием энергии импульса в узкой зоне пласта профилированным выступом на дне стакана.

Использование изобретения позволяет бесступенчато в широком диапазоне регулировать энергию гидродинамического воздействия на скважину. Это происходит вследствие увеличения или уменьшения пути перемещений ползуна вверх в зависимости от времени включения распределителя 47. Благодаря этому может быть подобран оптимальный режим обработки скважин в различных горно-геологических условиях.

Наличие на нижнем конце стакана глухого днища дает возможность динамического воздействия на любой слой продуктивного пласта скважины. Выбор обрабатываемой зоны скважины достигается простым подъемом или опусканием колонны труб с закрепленным на ней устройством. В нерабочем состоянии неудаляемое из скважины предлагаемое устройство допускает добычу полезного ископаемого. При постоянном нахождении устройства в скважине имеется возможность многократного воздействия на промысловую скважину в течение всего времени ее эксплуатации при минимальных эксплуатационных расходах.

Формула изобретения

1. Устройство для гидродинамического воздействия на призабойную зону пласта, включающее погруженный в заполненную жидкость скважину герметично сопряженный с нею по боковой поверхности стакан, жестко закрепленный на нижнем конце выходящей на дневную поверхность колонны труб, в кольцевом выступе на внутренней боковой поверхности которого как в направляющей подвижно вдоль оси скважины установлен коаксиальный со стаканом ползун, разделяющий скважину на изолированные друг от друга верхнюю и нижнюю части, отличающееся тем, что упомянутый подвижный ползун выполнен в виде полого герметичного цилиндра, внутреннее пространство которого неподвижным вдоль оси поршнем со штоком, выходящим из цилиндра через верхний торец и жестко закрепленным в верхней части стакана, разделено на изолированные штоковую и поршневую полости, первая из которых через снабженный обратным клапаном осевой канал в штоке, колонну труб и расположенный на дневной поверхности распределитель сообщена с источником давления или сливным баком, а вторая через расположенный в поршне по меньшей мере один подпружиненный клапан сообщена со штоковой полостью или через снабженный обратным клапаном по меньшей мере один канал в боковой стенке ползуна с верхней частью скважины, при этом расположенный в поршне по меньшей мере один подпружиненный клапан своей свободной торцевой поверхностью размещен в образованной в поршне полости, которая через каналы в поршне и через осевой канал в штоке постоянно сообщена с колонной труб.

2. Устройство для гидродинамического воздействия на призабойную зону пласта, включающее погруженный в заполненную жидкостью скважину герметично сопряженный с ней по боковой поверхности стакан, жестко закрепленный на нижнем конце выходящей на дневную поверхность колонны труб, в кольцевом выступе на внутренней боковой поверхности которого как в направляющих подвижно вдоль оси скважины установлен коаксиальный со стаканом ползун, разделяющий скважину на изолированные друг от друга верхнюю и нижнюю части, отличающееся тем, что упомянутый подвижный ползун выполнен в виде толстостенного, открытого снизу полого цилиндра с днищем на верхнем торце, через который внутрь ползуна проходит неподвижно закрепленный в верхней части стакана шток с поршнем на нижнем конце, совместно с внутренними поверхностями ползуна образующий в последнем штоковую полость, которая через осевой канал в штоке постоянно сообщена с колонной труб, а через подпружиненный клапан в днище ползуна с верхней частью скважины при крайнем верхнем положении ползуна в стакане.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что стакан на нижнем конце снабжен глухим днищем с образованным на его обращенной внутрь стакана поверхности коаксиальным профилированным выступом, а в примыкающей к днищу боковой стенке стакана, охватывающей упомянутый выступ, выполнены радиальные отверстия, цилиндрическая поверхность стакана состоит из двух ступеней, верхняя из которых по боковой поверхности сопряжена с поверхностью скважины, а нижняя образует с последней кольцевую щель, площадь поперечного сечения которой не меньше суммарной площади радиальных отверстий в примыкающей к днищу стакана боковой стенке, а ее длина вдоль оси скважины не меньше толщины продуктивного пласта скважины, при этом ползун устройства в своем крайнем верхнем положении с упомянутым кольцевым выступом стакана образует коаксиальную кольцевую щель, непосредственно сообщающую нижнюю и верхнюю части скважины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3