Устройство для обработки призабойной зоны пласта

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам, предназначенным для импульсно-вакуумного воздействия на призабойную зону пласта для повышения продуктивности скважин. Устройство для обработки призабойной зоны пласта имеет корпус, выполненный в виде закрытого с торца цилиндрического стакана с установленным в нем плунжером возвратно-поступательного действия и нагнетательным клапаном. В корпусе выполнены окна, предназначенные для перепуска жидкости из затрубного пространства внутрь устройства. Имеющийся кольцевой щелевой зазор между наружной поверхностью плунжера и внутренней поверхностью корпуса превышает 0,2 мм. На плунжере, в верхней и нижней частях, установлено по уплотнению, каждое из которых состоит из колец, подпружиненных упругой обоймой, надетой на плунжер. Каждое кольцо имеет участок в виде сектора, уплотняющая поверхность которого выполнена цилиндрической с радиусом, равным радиусу внутренней поверхности корпуса. Остальная часть кольца имеет форму, обуславливающую наличие щелевого зазора между кольцом и внутренней поверхностью корпуса. Соседние кольца развернуты друг относительно друга таким образом, что угол между их радиальными плоскостями, проходящими через середины секторов, составляет 360/n, где n - количество колец. Повышается надежность работы устройства. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам, предназначенным для импульсно-вакуумного воздействия на призабойную зону пласта для повышения продуктивности скважин.

Известны устройства для обработки призабойной зоны пласта, имеющие цилиндрический корпус с плунжером и нагнетательным клапаном. Такие устройства снабжены средствами перепуска жидкости из затрубного пространства в полость корпуса.

В качестве прототипа выбрано устройство для обработки призабойной зоны, описанное в Патенте РФ 2143380, опубл. в 2000 г. Устройство имеет корпус в виде цилиндрического стакана с входным отверстием в верхней части и с заглушенным торцом. Внутри корпуса имеется возвратно-поступательный плунжер и нагнетательный клапан. Перепуск жидкости из затрубного пространства внутрь устройства осуществляется через фильтр, установленный на отверстии. В нижней части корпуса имеется шламонакопитель.

Основным недостатком прототипа является его невысокая надежность. Это вызвано тем, что длинномерный плунжер и корпус устройства образуют прецизионную пару скольжения (труба в трубе). Попадание шлама в узкую кольцевую щель приводит к заклиниванию плунжера. Кроме того, в процессе работы устройства в полости под плунжером периодически создается разряжение, и, следовательно, на стенки корпуса действует давление, равное давлению нефтяного столба затрубного пространства, что приводит к неравномерной деформации стенок корпуса, что также приводит к заклиниванию плунжера и негативно сказывается на работе устройства.

В основу изобретения поставлена задача повышения надежности работы устройства.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для обработки призабойной зоны пласта, включающем корпус, выполненный в виде цилиндрического стакана, закрытого с торца, в котором установлен плунжер возвратно-поступательного действия с нагнетательным клапаном, в корпусе выполнены окна, предназначенные для перепуска жидкости из затрубного пространства внутрь устройства, новым согласно изобретению является то, что кольцевой щелевой зазор между наружной поверхностью плунжера и внутренней поверхностью корпуса превышает 0,2 мм, в верхней и нижней части плунжера установлено по уплотнению, каждое из которых состоит из колец, подпружиненных упругой обоймой, надетой на плунжер, каждое кольцо имеет участок в виде сектора, уплотняющая поверхность которого выполнена цилиндрической с радиусом, равным радиусу внутренней поверхности корпуса, остальная часть кольца имеет форму, обуславливающую наличие щелевого зазора между кольцом и внутренней поверхностью корпуса, при этом соседние кольца развернуты друг относительно друга таким образом, что угол между их радиальными плоскостями, проходящими через середины секторов, составляет 360/n, где n - количество колец.

Целесообразно придание окнам формы, удлиненной в направлении оси устройства.

Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых представлено: Фиг. 1 - внешний вид устройства, совмещенный с осевым сечением, Фиг.2 - уплотнение.

Устройство имеет корпус 1, выполненный в виде удлиненного стакана, т.е. имеет цилиндрическую боковую поверхность и закрыт с торца. Внутри корпуса 1 размещен плунжер 2 с нагнетательным клапаном 3. Между наружной поверхностью плунжера и внутренней поверхностью корпуса образован кольцевой щелевой зазор 4, составляющий 0,2-6 мм. На приторцевых частях плунжера (в верхней и нижней части) установлены уплотнения. Каждое уплотнение состоит из упругой обоймы 5, на которую надеты плоские кольца 6.

Каждое кольцо имеет участок в виде сектора, уплотняющая поверхность которого выполнена цилиндрической с радиусом, равным радиусу внутренней поверхности корпуса. Остальная часть кольца имеет форму (например, цилиндрическую, меньшего радиуса), обуславливающую наличие щелевого зазора между кольцом и внутренней поверхностью корпуса. При этом соседние кольца развернуты друг относительно друга таким образом, что угол между их радиальными плоскостями, проходящими через середины секторов, составляет 360/n, где n - количество колец. Таким образом, между уплотнением и внутренней поверхностью корпуса имеется зазор оригинальной конфигурации ("лабиринт"), а плунжер имеет "плавающую" посадку.

В корпусе 1 выполнены окна 7, предназначенные для перепуска жидкости из затрубного пространства внутрь устройства и имеющие удлиненную в направлении оси устройства форму, например вертикально ориентированные щели. В верхней части плунжера имеются отверстия 8 для перетока жидкости в полость насосно-компрессорной трубы.

Устройство работает следующим образом.

При ходе плунжера 2 с нижнего положения вверх до открытия окон 7 всасывания не происходит, в корпусе под плунжером образуется разряжение. Как только нижний торец плунжера 2 достигнет уровня окон и они откроются, жидкость из скважины устремится в полость, происходит импульсный приток жидкости из пласта и нисходящее движение скважинной жидкости. С течением времени полость заполнится жидкостью, прекратится ее нисходящее движение, за счет чего происходит гидравлический удар с амплитудой, равной гидростатическому давлению. Такой процесс повторяется при каждом ходе плунжера вверх с частотой 6-12 колебаний в минуту.

При дальнейшем движении плунжера вверх от окон до верхнего положения процесс всасывания происходит через открытые окна. При ходе плунжера 2 вниз с верхнего положения до нижнего края окон нагнетание жидкости не происходит, забойное давление меньше, чем в насосно-компрессорной трубе. Процесс нагнетания начинается только после закрытия окон плунжером. Таким образом, при перекачке жидкости одновременно происходит импульсно-вакуумное воздействие на призабойную зону и дренирование жидкости из пласта в скважину, что приводит к выносу загрязняющих частиц из фильтрационных каналов. Попадание частиц шлама внутрь устройства не приводит к заклиниванию плунжера. Это объясняется тем, что при проходе частиц через уплотнения упругость обоймы позволяет перемещаться кольцам в радиальном направлении и увеличивает зазор между уплотняемыми поверхностями. Величина кольцевого щелевого зазора между плунжером и корпусом достаточна для того, чтобы сохранить работоспособность устройства при попадании в него частиц шлама.

Давление нефтяного столба затрубного пространства на стенки корпуса приводит, как и в прототипе, к деформации стенок корпуса, однако это не вызывает заклинивания плунжера благодаря ширине кольцевого зазора и упругости уплотнений.

Таким образом, заявляемое устройство обладает существенно более высокой надежностью, чем прототип.

Формула изобретения

1. Устройство для обработки призабойной зоны пласта, включающее корпус, выполненный в виде закрытого с торца цилиндрического стакана, с выполненными в нем окнами, предназначенными для перепуска жидкости из затрубного пространства внутрь устройства, и установленный в корпусе плунжер возвратно-поступательного действия с нагнетательным клапаном, отличающееся тем, что кольцевой щелевой зазор между наружной поверхностью плунжера и внутренней поверхностью корпуса превышает 0,2 мм, в верхней и нижней части плунжера установлено по уплотнению, каждое из которых состоит из колец, подпружиненных упругой обоймой, надетой на плунжер, каждое кольцо имеет участок в виде сектора, уплотняющая поверхность которого выполнена цилиндрической с радиусом, равным радиусу внутренней поверхности корпуса, остальная часть кольца имеет форму, обуславливающую наличие щелевого зазора между кольцом и внутренней поверхностью корпуса, при этом соседние кольца развернуты друг относительно друга таким образом, что угол между их радиальными плоскостями, проходящими через середины секторов, составляет 360/n, где n - количество колец.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что окна имеют форму, удлиненную в направлении оси устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2