Гидравлический вибратор для обработки призабойной зоны скважины

 

Изобретение относится к эксплуатации нефтяных скважин, а именно к конструкции гидравлических вибраторов. Сущность: устройство содержит корпус с каналом для потока жидкости. В качестве запирающего элемента использован шар, который периодически перекрывает проходное сечение канала. Шар перемещается внутри канала между сеткой, расположенной в нижней части канала корпуса, и гнездом, имеющим переливные отверстия и расположенным в верхней его части. Устройство спускают в эксплуатационную колонну на насосно-компрессорных трубах. При прокачивании жидкости, шар из своего первоначального положения на сетке увлекается потоком и перекрывает гнездо. Жидкость продолжает истекать только через переливные отверстия. Скорость потока падает, уменьшается воздействие на шар и он под действием своего веса падает вниз на сетку. Затем цикл повторяется, при этом генерируются гидроимпульсы давления. 1 ил.

Изобретение относится к эксплуатации нефтяных скважин, а именно к конструкциям гидравлических вибраторов.

Известно техническое решение, касающееся циклического воздействия на призабойную зону пласта [1] основанное на циклическом нагнетании и стравливании давления из скважины, с применением стандартного оборудования. В качестве рабочей жидкости используется жидкость с добавлением ПАВ.

Однако известное техническое решение требует значительных трудозатрат и малоэффективно при большой длине фильтра, т.к. оказывает воздействие только на более проницаемую часть пласта.

Низкопроницаемая или закольматированная часть пласта, как правило, остается незатронутой обработкой.

Известно устройство для обработок скважин, называемое гидравлический золотниковый вибратор [2] /прототип/.

Золотниковый вибратор представляет собой автоматический прерыватель потока жидкости, закачиваемой в скважину через НКТ. Он содержит корпус с каналом для потока жидкости и запирающий элемент, периодически перекрывающий проходное сечение канала. В качестве запирающего элемента применен золотник, который, вращаясь вместе с осью крыльчатки, приводимой в движение потоком жидкости, периодически перекрывает окна, через которые жидкость извлекается в скважину. Обработка скважин с помощью вибратора, как правило, совмещается с солянокислотной обработкой. Вибратор позволяет получить импульсы давления амплитудой до 15 МПа и ускоряет процесс промывки призабойной зону пласта от кольматанта. Его применение эффективно как в нагнетательных, так и в нефтяных скважинах.

Однако золотниковый гидравлический вибратор обладает существенным недостатком. Он содержит ось с подшипником, на которой закреплен вращающий золотник и крыльчатка. При наличии механических примесей в закачиваемой жидкости подшипник и золотник засоряются по причине малых зазоров между трущимися поверхностями, что приводит к заклиниванию и поломке аппарата.

Задачей изобретения является создание устройства простой конструкции, позволяющей надежно генерировать гидроимпульсы в условиях засорения закачиваемой жидкости механическими примесями.

Поставленная задача решается тем, что в качестве запирающего элемента, периодически перекрывающего проходное сечение канала, по которому происходит истечение жидкости, использован шар с гнездом, имеющим переливные отверстия.

Сопоставительный анализ предложенного устройства с прототипом показал, что от известного оно отличается следующими признаками: запирающий элемент выполнен в виде шара с гнездом; гнездо имеет переливные отверстия.

В связи с тем, что запирающий элемент выполнен в виде шара с гнездом, практически исключается возможность его заклинивания и поломки при наличии механических примесей в закачиваемой жидкости, т.к. в данной конструкции нет трущихся поверхностей с малыми зазорами. Запирающий элемент приводится в действие автоматически под воздействием потока жидкости и собственного веса шара, что позволяет упростить конструкцию и снизить затраты на изготовление по сравнению с прототипом. При обработке скважин выполняется последовательность устройства технологических операций, аналогичная прототипу. Применение предлагаемого устройства не требует дополнительных затрат или специальных технологий. В совокупности высокая надежность и простота конструкции позволяет снизить материальные и трудовые затраты, повысить эффективность обработки и, в конечном счете, производительность скважин.

Предлагаемое устройство показано на чертеже.

Устройство содержит корпус 1, в котором размещен канал для потока жидкости 2. Внутри канала 2 свободно перемещается шар 3. Перемещение его ограничено в верхней части гнездом 4, имеющим переливные отверстия 5, а в нижней части сеткой 6.

Устройство спускают в эксплуатационную колонну 7 на насосно-компрессорных трубах 8 /НКТ/.

Работает устройство следующим образом.

Устройство спускают на НТК до фильтровой части скважины. Производят закачку жидкости через НКТ 8. При этом движение жидкости через устройство показано стрелками. Жидкость движется первоначально вниз по зазору между корпусом 1 и каналом 2, далее сквозь сетку 6 она попадает внутрь канала 2, по которому течет вверх мимо шара 3 через гнездо 4 и переливные отверстия 5, и стекает в эксплуатационную колонну 7 и далее по ней поднимается на поверхность. В первоначальный момент шар под действием собственного веса находится на сетке 6. Затем увлекаемый потоком жидкости он поднимается и движется вверх по каналу до тех пор, пока не достигнет гнезда 4. При достижении шаром 3 гнезда 4 происходит перекрытие проходного сечения канала и прекращение потока жидкости. При этом жидкость продолжает течь только через переливные отверстия 5. В связи с этим, скорость потока в канале 2 резко падает, и одновременно резко снижается усилие воздействия потока на шар 3, которое подняло его с сетки до упора в гнездо. В момент упора в гнездо 4 на шар 3 воздействует усилие давления закачиваемой жидкости, которое пропорционально площади отверстия гнезда, и усилие, развиваемое его собственным весом. В связи с тем, что поток жидкости при этом через переливные отверстия 5 продолжается, давление на шар 3 снижается, и шар 3 под действием собственного веса падает вниз, отрываясь от гнезда. Далее в связи с открытием проходного сечения канала 2 скорость потока в канале 2 резко возрастает, и шар 3, увлекаемый потоком, вновь попадает в гнездо 4, перекрывая проходное сечение канала 2, и процесс периодически повторяется. При этом генерируются гидроимпульсы давления. Частота их пропорциональная напору жидкости и диаметру шара 3 и обратно пропорциональна диаметру канала 2 и массе шара 3. Опытным путем установлено, что, изменяя указанные параметры в скважинных условиях, можно получить гидроимпульсы с частотой от 1 Гц до 100 Гц и амплитудой до 150 МПа.

Устройство промышленно применимо. Обеспечит повышение производительности нефтяных скважин.

Формула изобретения

Гидравлический вибратор для обработки призабойной зоны скважины, содержащий корпус с каналом для потока жидкости и запирающий элемент, периодически перекрывающий проходное сечение канала, отличающийся тем, что в качестве запирающего элемента использован шар, перемещающийся внутри канала корпуса между сеткой, расположенной в нижней его части, и гнездом, имеющим переливные отверстия и расположенным в верхней его части.

РИСУНКИ

Рисунок 1

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Номер и год публикации бюллетеня: 21-2003

(73) Патентообладатель:ООО "ЮганскНИПИ-нефть" (RU)

Договор № 16485 зарегистрирован 09.04.2003

Извещение опубликовано: 27.07.2003        

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:ООО "Центр исследований и разработок ЮКОС"

(73) Патентообладатель:Ковентри Лимитед (WS)

Договор № РД0002515 зарегистрирован 04.10.2005

Извещение опубликовано: 20.12.2005        БИ: 35/2005