RU147788U1 - Скважинный сейсмический вибратор - Google Patents

Abstract

Скважинный сейсмический вибратор, содержащий корпус с дебалансным вибровозбудителем, вал которого соединен с валом приводного двигателя, и управляемые зажимные клинья, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен, по крайней мере, одним идентичным указанному корпусом с идентичным дебалансным вибровозбудителем, при этом корпусы жестко соединены торцами с механическими якорными устройствами, снабженными указанными зажимными клиньями, управляемыми с поверхности, причем валы дебалансных вибровозбудителей, выполненные со шлицевыми концами, соединены между собой, а вал верхнего из них - и с валом погружного приводного двигателя или со штангой внутри насосно-компрессорных труб, имеющей вращательный привод на поверхности, посредством смонтированных внутри механических якорных устройств промежуточных валов со шлицевыми втулками на концах.

Description

Техническое решение относится к вибротехнике, а именно к погружному сейсмическому оборудованию, и может быть использовано для вибровоздействия на нефтяные пласты с целью повышения нефтеотдачи, а также для проведения георазведки.

Известен скважинный электромагнитный сейсмический источник по патенту США №4715470, E21B 23/01, G01V 1/155 от 14 июня 1988 г., включающий размещенный в корпусе вибратор продольных или поперечных колебаний, выполненный в виде линейного электромагнитного двигателя с реактивной массой на оси из диамагнитного материала, концы которой размещены в шариковых втулках и оперты на пружины нелинейной жесткости, зажимное устройство для закрепления сейсмического источника в заданном месте в стволе скважины с электрогидроприводом, электронный блок управления в акустическом изоляторе для индикации движения сейсмоисточника в скважине, вибрации стенок скважины и передачи пакета сигналов управления с поверхности на вибратор и электрогидропривод зажимного устройства.

Известный скважинный электромагнитный сейсмический источник имеет сложную многокомпонентную конструкцию, что по определению предполагает высокую стоимость его изготовления и обслуживания, а также невысокую эксплуатационную надежность, особенно на режимах длительного включения. Привлечение такого сейсмоисточника на длительные многомесячные промысловые работы с целью повышения нефтеотдачи технически и экономически не целесообразно.

Известен скважинный сейсмический источник энергии по патенту США №5159160, G08G 1/95 от 27 октября 1992 г., включающий меньшую по диаметру скважины удлиненную цилиндрическую инерционную массу, смещенную от оси скважины до положения контакта с ее внутренней поверхностью с помощью содержащего гибкую муфту либо универсальный шарнир элемента, соединяющего в верхней части ось указанной инерционной массы с валом привода, выполненного в виде, например, вращающейся колонны насосно-компрессорных труб (далее - НКТ) или присоединенного к НКТ забойного ротационного гидродвигателя, либо погружного электродвигателя.

В известном скважинном сейсмическом источнике энергии реализуется обкатка указанной инерционной массы по внутренней поверхности обсадной трубы скважины или в открытой скважине непосредственно по ее внутренней поверхности. Силовой контакт с внутренней поверхностью обсадной трубы или открытой скважины обеспечивается центробежной силой. Ось инерционной массы, выполненной в виде удлиненного цилиндрического тела, прикреплена к элементу, соединяющему ее с валом привода только своей верхней частью. При этом крепление оси реализуется посредством гибкой муфты или универсального шарнира. Такая свободная подвеска цилиндрического тела, вращающегося только за счет фрикционного контакта с внутренней поверхностью обсадной трубы или внутренней поверхностью открытой скважины обусловливает при работе источника неизбежность отклонений оси вращения цилиндрического тела от оси скважины. При этом нарушается устойчивость контакта указанной инерционной массы с внутренней поверхностью обсадной трубы или внутренней поверхностью открытой скважины. Существенно искажаются сейсмосигналы излучения, за счет чего падает эффективность скважинного сейсмического источника энергии. Происходит интенсивный износ внутренней поверхности дорогостоящей обсадной трубы. Резко возрастают динамические нагрузки на узел крепления оси цилиндрического тела к элементу, соединяющему ее с приводным валом, что существенно снижает долговечность известного скважинного сейсмического источника энергии.

Предлагаемые в аналоге способы устранения скольжения указанной инерционной массы по внутренней поверхности обсадной трубы или открытой скважины - заанкеривание в зоне обкатки внутри скважины трубчатого элемента с внутренним покрытием из твердой резины или подобного элемента с зубчатым профилем на внутренней поверхности при одновременном выполнении соответствующего зубчатого профиля на цилиндрическом теле инерционной массы - не могут полностью предотвратить скольжение инерционной массы по внутренней поверхности упомянутых выше трубчатых элементов, особенно в период ее разгона и торможения. Установка внутри скважины в зоне обкатки трубчатых элементов, сопоставимых по размерам и весу с указанной инерционной массой, приводит к существенным потерям энергии колебаний. Повышаются стоимость изготовления и эксплуатации скважинного сейсмического источника энергии.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к предлагаемому техническому решению является скважинный сейсмический вибратор по патенту РФ №2107930, G01V 1/153, опубл. в БИ №9 от 27.03.1998 г., включающий корпус, дебалансный вибродвигатель, цанговый прижим и привод с ходовым винтом, причем сопряжение цангового прижима с ходовым винтом выполнено посредством штока, герметизированного кольцевыми уплотнителями по цилиндрической поверхности контакта с корпусом, с внутренним отверстием и резьбой, сочлененной с ходовым винтом, при этом на середине штока выполнены опоры, выходящие через продольные пазы корпуса, и на опорах укреплены лепестки цанги, соединенные с зажимными клиньями.

Скважинный сейсмический вибратор по указанному патенту имеет единый электропривод для дебалансного вала вибровозбудителя и ходового винта осевого привода цангового прижима зажимных клиньев, что существенно усложняет его конструкцию и удорожает стоимость изготовления. При этом ограничивается возможность вибровозбудителя генерировать колебания большой мощности, что вынуждает использовать ртуть для увеличения инерционной массы дебаланса и таким образом дополнительно удорожать изготовление скважинного сейсмического вибратора. По изложенным выше причинам известный скважинный сейсмический вибратор малоэффективен для промыслового вибровоздействия на нефтяные пласты с целью повышения нефтеотдачи и может использоваться только как исследовательский погружной снаряд для генерации кратковременных сейсмосигналов малой мощности в целях георазведки.

Задачей предлагаемого технического решения является улучшение эксплуатационных качеств и повышение эффективности скважинного сейсмического вибратора за счет упрощения конструкции и увеличения мощности виброизлучения в нефтяные пласты.

Поставленная задача решается тем, что скважинный сейсмический вибратор, содержащий корпус с дебалансным вибровозбудителем, вал которого соединен с валом приводного двигателя, и управляемые зажимные клинья, согласно техническому решению дополнительно снабжен, по крайней мере, одним идентичным указанному корпусом с идентичным дебалансным вибровозбудителем, при этом корпусы жестко соединены торцами с механическими якорными устройствами, снабженными указанными зажимными клиньями, управляемыми с поверхности, причем валы дебалансных вибровозбудителей, выполненные со шлицевыми концами, соединены между собой, а вал верхнего из них - и с валом погружного приводного двигателя или со штангой внутри НКТ, имеющей вращательный привод на поверхности, посредством, смонтированных внутри механических якорных устройств промежуточных валов со шлицевыми втулками на концах.

Исполнение скважинного сейсмического вибратора (далее - ССВ) в виде нескольких идентичных корпусов с идентичными дебалансными вибровозбудителями, жестко соединенных торцами с механическими якорными устройствами, снабженными управляемыми с поверхности указанными зажимными клиньями, а также наличие внутри механических якорных устройств снабженных шлицевыми втулками на концах промежуточных валов, соединенных с имеющими шлицевые концы валами дебалансных вибровозбудителей, вал верхнего из которых соединен промежуточным валом с валом погружного приводного двигателя либо с имеющей вращательный привод на поверхности штангой внутри НКТ, существенно упрощает конструкцию как дебалансных вибровозбудителей, так и ССВ в целом. При этом устраняется сложный осевой механизм управления зажимными клиньями, включающий ходовой винт с приводом, шток с опорами, выходящими через продольные пазы за пределы корпуса и лепестки цанги, соединенные с зажимными клиньями как в прототипе. Обеспечивается возможность реализации необходимой для промыслового вибровоздействия мощности виброизлучения путем включения в состав ССВ необходимого количества идентичных корпусов с идентичными дебалансными вибровозбудителями, что исключает дорогостоящее утяжеление дебалансов ртутью. Таким образом, существенно улучшаются эксплуатационные качества и повышается эффективность ССВ.

Сущность предлагаемого технического решения иллюстрируется примером конкретного исполнения ССВ и чертежом, приведенным на листах 1, 2, где лист 2 является продолжением изображения на листе 1 (общий вид в продольном разрезе).

ССВ (см. чертеж) включает идентичные корпуса 1, погруженные в обсадную трубу 2 скважины. Корпуса 1 снабжены каждый на торцах втулками 3, 4 с конической трубной резьбой, посредством которой они жестко соединены со стволами 5, например, поворотных, механических якорных устройств 6 (далее - якорные устройства 6). В корпусах 1 смонтированы идентичные вибровозбудители, выполненные каждый в виде опертого на подшипники 7 вала 8 с дебалансом 9. Якорное устройство 6, расположенное над верхним из корпусов 1, стволом 5 жестко соединено с колонной 10 НКТ с приводным валом 11, каковым является либо вал погружного приводного двигателя, либо штанга внутри НКТ, имеющая вращательный привод на поверхности. Приводной вал 11 и валы 8 дебалансных вибровозбудителей выполнены со шлицевыми концами 12 и соединены между собой смонтированными внутри стволов 5 якорных устройств 6 промежуточными валами 13, снабженными на концах шлицевыми втулками 14. Якорные устройства 6, смонтированные на стволах 5, включают каждое распорный конус 15, шпоночный паз 16 на стволе 5, в который входит шпонка 17 каретки 18. Каретка 18 содержит управляемые с поверхности зажимные клинья 19 (далее - зажимные клинья 19) с центраторами 20, взаимодействующими с внутренней поверхностью обсадной трубы 2 с помощью отжимных пружин 21. Для предотвращения попадания жидкости из скважины во внутренние полости ССВ ствол 5 нижнего якорного устройства 6 закрыт снизу крышкой 22.

ССВ работает следующим образом.

При опускании ССВ вместе с колонной 10 НКТ в обсадную трубу 2 скважины до уровня залегания нефтяного пласта, подлежащего сейсмообработке, шпонки 17 кареток 18 якорных устройств 6 зафиксированы в пазах 16 в нижнем положении. Зажимные клинья 19 не взаимодействуют с распорными конусами 15, а центраторы 20 плотно прижаты к внутренней поверхности обсадной трубы 2 отжимными пружинами 21. После достижения заданного уровня погружения с поверхности производится поворот колонны 10 НКТ вместе с ССВ.

При повороте ССВ каретки 18 удерживают от вращения центраторы 20, в результате чего шпонки 17 расфиксируются. С этого момента каретки 18 якорных устройств 6 удерживаются от осевого перемещения вверх вдоль шпоночного паза 16 только прижатыми к внутренней поверхности обсадной трубы 2 центраторами 20. Последующее за поворотом кратковременное опускание колонны 10 НКТ вместе с ССВ приводит к набеганию распорных конусов 15 на зажимные клинья 19 кареток 18 якорных устройств 6 и, таким образом, к плотному фиксированию ССВ в обсадной трубе 2 на заданном уровне. После этого осуществляется запуск ССВ, при котором приводной вал 12 привода через посредство промежуточных валов 13 сообщает вращение валам 8 дебалансных вибровозбудителей корпусов 1. Возмущающая сила вибрации ССВ через зажимные клинья 19 кареток 18 якорных устройств 6 сообщается на стенки обсадной трубы 2 и далее в нефтяной пласт.

По завершению вибровоздействия на пласт ССВ выключается. Осуществляется короткий подъем колонны 10 НКТ с ССВ. При этом, так как каретки 18 удерживаются центраторами 20 в неизменном положении, зажимные клинья 19 выходят из контакта с распорными конусами 15. Каретки 18 со шпонками 17 приходят в начальное, нижнее, положение. Последующим поворотом колонны 10 НКТ с ССВ, осуществляемым с поверхности, шпонки 17 фиксируются в нижней части пазов 16. Далее процесс перемещения ССВ на новый уровень, фиксация его на этом уровне и запуск повторяются согласно вышеприведенному описанию.

Простота конструкции корпусов 1 с дебалансными вибровозбудителями и возможность использования практически готовых узлов - якорных устройств 6 с зажимными клиньями 19, управляемыми с поверхности, позволяет широко и эффективно применять описанный выше ССВ на промысловых работах для повышения нефтеотдачи.

Claims (1)

1. Скважинный сейсмический вибратор, содержащий корпус с дебалансным вибровозбудителем, вал которого соединен с валом приводного двигателя, и управляемые зажимные клинья, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен, по крайней мере, одним идентичным указанному корпусом с идентичным дебалансным вибровозбудителем, при этом корпусы жестко соединены торцами с механическими якорными устройствами, снабженными указанными зажимными клиньями, управляемыми с поверхности, причем валы дебалансных вибровозбудителей, выполненные со шлицевыми концами, соединены между собой, а вал верхнего из них - и с валом погружного приводного двигателя или со штангой внутри насосно-компрессорных труб, имеющей вращательный привод на поверхности, посредством смонтированных внутри механических якорных устройств промежуточных валов со шлицевыми втулками на концах.

   

Images