RU156118U1 - Имплозионный гидрогенератор давления - Google Patents

Abstract

Имплозионный гидрогенератор давления, содержащий заборный трубопровод с отверстиями для подвода пластового давления скважинной жидкости, цилиндр имплозионной камеры, переводник, соединяющий заборный трубопровод с цилиндром имплозионной камеры, плунжер, соединенный со штангой, рабочую камеру с окнами и концентраторами давления, запорный клапан, соединяющий цилиндр имплозионной камеры с рабочей камерой, отличающийся тем, что переводник выполнен в виде соединенных между собой двух цилиндрических патрубков разного диаметра, причем меньший из них соединен с цилиндром имплозионной камеры, а больший - с заборным трубопроводом, имеющим в нижней части патрубка большего диаметра отверстия для дополнительного подвода давления скважинной жидкости из межтрубного пространства, а внутри заборного трубопровода по всей длине расположены центрирующие пластины, в верхней части которых выполнены направляющие заходные фаски, пластины упираются в нижней части в цилиндр имплозионной камеры, а в верхней части - в колонну насосно-компрессорных труб, причем радиальный зазор между плунжером и пластиной не должен превышать 0,5-2 мм.

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована для повышения нефтеотдачи добывающих и увеличения приемистости нагнетательных скважин, при многократном гидроимпульсном воздействии на пласт.

Известны устройства, обеспечивающие многократные гидроимпульсные воздействия на призабойную зону пласта [Попов А.А. «Имплозия в процессах нефтедобычи». М.: Недра. 1996 г. с. 106-108, 113-114].

Наиболее близким к заявляемой полезной модели является имплозионный гидрогенератор давления многоразового действия по патенту №2303691, МПК E21B 37/00, содержащий заборный трубопровод с отверстиями для подвода пластового давления скважинной жидкости, цилиндр имплозионной камеры, переводник, соединяющий заборный трубопровод с цилиндром имплозионной камеры, плунжер, соединенный со штангой, муфту, рабочую камеру, состоящую из рабочего цилиндра с окнами и концентраторами давления, запорного клапана, штока, цилиндрической пружины сжатия, при этом рабочая камера снабжена гидравлическим амортизатором.

Принцип работы устройства заключается в том, что при поднятии плунжера в имплозионной камере создается разрежение, а при выходе его в расширенную часть переводника в имплозионную камеру обрушивается столб скважинной жидкости, создавая гидравлический удар в нижней части имплозионной камеры, открывая, при этом, запорный клапан. Созданный, таким образом, импульс давления в зоне выходных окон рабочей камеры передается в пласт через перфорационные окна в обсадной трубе.

Однако, указанный имплозионный гидрогенератор давления, как и практически все устройства, имеющие в своем составе переводник, расположенный между цилиндром имплозионной камеры и заборным трубопроводом, причем диаметр заборного трубопровода всегда больше диаметра цилиндра (необходимое условие нормального функционирования гидрогенератора) и НКТ, имеет существенный недостаток - наличие в переводнике внутренней конусной поверхности. Это необходимо для правильной ориентации плунжера относительно вертикальной оси при его опускании вниз и облегчения его захода из заборного трубопровода в цилиндр, особенно, если он одновременно прижат к одной из внутренних стенок заборного трубопровода. В тоже время это приводит к тому, что при подъеме плунжера вверх, в момент выхода его из цилиндра в расширенную конусную часть переводника, происходит постепенное открытие и увеличение площади кольцевого отверстия (между плунжером и конусной внутренней частью переводника) для поступления скважинной жидкости из заборного трубопровода в цилиндр. Причем, чем меньше угол конуса и больше его длина, тем легче, более плавно (без возможных ударов и деформаций) заходит плунжер в цилиндр, но как, следствие, необходимо и больше времени для заполнения цилиндра имплозионной камеры жидкостью.

В то же время для создания наибольшего гидроудара, при всех остальных неизменных параметрах, необходимо, чтобы это открытие происходило не постепенно, а как можно быстрей и, соответственно, время заполнения цилиндра падающим столбом скважинной жидкостью было бы минимальным. Это весьма важно, т.к. скорость падения скважинной жидкости в цилиндре имплозионной камеры 120-150 м/с, а скорость подъема плунжера 0,7-1 м/с (Попов А.А. «Имплозия в процессах нефтедобычи». М. Недра. 1996 г.). Цилиндр имплозионной камеры начинает заполняться жидкостью с очень большой скоростью по сравнению со скоростью подъема плунжера и, к моменту полного открытия отверстия, цилиндр окажется уже частично заполненным жидкостью, а это снижает силу гидроудара и, соответственно, эффективность работы всего устройства. Кроме того, наличие переводника с внутренней конусной поверхностью приводит к тому, что при опускании плунжера вниз, при его выходе из заборного трубопровода в цилиндр имплозионной камеры и одновременном прижатии его к одной из внутренних стенок заборного трубопровода, (а его диаметр больше диаметра цилиндра имплозионной камеры обязательно), происходит соударение головной части плунжера с конической частью переводника. В результате чего, головная часть плунжера отскакивает к противоположной стороне конусной части переводника и при одновременном воздействии сверху на плунжер весом штанг, он получает перекос относительно вертикальной оси, что и приводит к его деформации.

Задачей полезной модели является повышение эффективности и надежности работы имплозионного гидрогенератора давления.

Данный технический результат достигается тем, что предложен имплозионный гидрогенератор давления, содержащий заборный трубопровод с отверстиями для подвода пластового давления скважинной жидкости, цилиндр имплозионной камеры, переводник, соединяющий заборный трубопровод с цилиндром имплозионной камеры, плунжер, соединенный со штангой, рабочую камеру с окнами и концентраторами давления, запорный клапан, соединяющий цилиндр имплозионной камеры с рабочей камерой, в котором согласно предложенному техническому решению, переводник выполнен в виде соединенных между собой двух цилиндрических патрубков разных диаметров, причем меньший из них соединен с цилиндром имплозионной камеры, а больший - с заборным трубопроводом, имеющим в нижней части патрубка большего диаметра отверстия для дополнительного подвода давления скважинной жидкости из межтрубного пространства, а внутри заборного трубопровода между его отверстиями расположены по всей его длине центрирующие пластины (не менее трех) с заходными направляющими фасками в верхней части. Центрирующие пластины в верхней частью упираются в колонну НКТ, а в нижней - в цилиндр имплозионной камеры, причем зазор между плунжером и пластиной не должен превышать 0,5-2 мм.

Таким образом, при подъеме плунжера вверх и выходе его из цилиндра имплозионной камеры в заборный трубопровод через переводник, имеющий внутреннюю цилиндрическую поверхность, происходит «быстрое» открытие образующейся площади кольцевого отверстия между плунжером и цилиндром, и соответственно-уменыпение времени достижения полного открытия площади отверстия для заполнения цилиндра имплозионной камеры скважинной жидкостью и, как следствие, увеличение силы гидроудара, а наличие отверстий в нижней части цилиндрического патрубка большего диаметра переводника будут способствовать дополнительному подводу давления скважинной жидкости и сокращению времени заполнения цилиндра имплозионной камеры и соответственно увеличению гидроудара.

На Фиг. 1 схематично изображен предложенный имплозионный гидрогенератор давления.

На Фиг. 2 разрез А-А на котором изображена внутренняя поверхность заборного трубопровода.

Имплозионный гидрогенератор давления состоит из заборного трубопровода 1 с отверстиями для подвода пластового давления скважинной жидкости, переводника 2, соединяющего заборный трубопровод 1 с цилиндром имплозионной камеры 3, штанги 4, соединенной с плунжером 5, рабочей камеры 6, соединенной через клапан 7 с цилиндром имплозионной камеры 3. Рабочая камера 6 выполнена с окнами 8 и концентраторами давления 9. Внутри заборного трубопровода 1 по всей его длине расположены центрирующие пластины

10 с направляющими заходными фасками в верхней части. Пластины нижней частью упираются в цилиндр имплозионной камеры 3, а в верхней - в колонну НКТ. При этом, радиальный зазор между плунжером и пластиной не должен превышать 0,5…2 мм (установлено экспериментально). В нижней части патрубка большего диаметра переводника 2 выполнены отверстия 11, предназначенные для дополнительного подвода давления скважинной жидкости из межтрубного пространства.

Имплозионный гидрогенератор давления работает следующим образом.

В скважину, заполненную жидкостью, на насосно-компрессорных трубах (НКТ) при помощи, например, подъемного агрегата А-50М, ЛТ-

11 КМ или других стандартных механизмов, спускают устройство на необходимую глубину.

До спуска устройства проводят шаблонирование скважины или очистку внутренней поверхности обсадной трубы скрепером, райбером и т.д., а также обратную промывку водным раствором ПАВ или углеводородным растворителем. Затем, с помощью насосной штанги 4 плунжер 5 спускают вниз до упора в клапан 7. При подъеме штанги с плунжером со скоростью 0,7÷1 м/с в цилиндре имплозионной камеры 3, закрытом снизу запорным клапаном 7, создается разрежение. При выходе плунжера 5 из цилиндра имплозионной камеры 3 в переводник 2 из заборного трубопровода 1 и его отверстий, а также из отверстий 11 переводника 2, из колонны НКТ и межтрубного пространства, устремляется скважинная жидкость в цилиндр имплозионной камеры 2 со скоростью 120÷150 м/с.Создается гидравлический удар, потоком жидкости открывается клапан 7 и передается импульс давления в пласт через окна 8, рабочей камеры 6 и перфорационные отверстия в обсадной трубе. В связи с тем, что нижняя часть переводника 2 выполнена в виде цилиндрического патрубка, при подъеме плунжера 5 вверх и выходе его из цилиндра имплозионной камеры 3 в переводник 2, происходит «быстрое» открытие площади кольцевого отверстия между плунжером 5 и цилиндром имплозионной камеры 3 и, соответственно, «быстрое» заполнение всего объема цилиндра, чему также будут способствовать отверстия в нижней части патрубка большего диаметра переводника 2. Все это сокращает время заполнения цилиндра 3 и повышает силу гидроудара. Наличие центрирующих пластин 10 с заходными направляющими фасками в верхней части, расположенных внутри заборного трубопровода 1 по всей его длине и упирающихся в нижней части в цилиндр имплозионной камеры 3, а в верхней части - в колонну НКТ, исключает перекос плунжера и его деформацию при его перемещении вниз из колонны НКТ в заборный трубопровод и далее в цилиндр имплозионной камеры.

Предложенная конструкция обеспечивает быстрое открытие всей площади кольцевого отверстия между торцем плунжера и цилиндром имплозионной камеры, а наличие отверстий, выполненных в нижней части патрубка большего диаметра переводника для дополнительного подвода давления скважинной жидкости из межтрубного пространства, способствует «быстрому» заполнению цилиндра скважинной жидкостью. Кроме того, внутри заборного трубопровода по всей его длине установлены центрирующие пластины (минимум 3 штуки), которые расположены между отверстий заборного трубопровода, не закрывая их и не создавая помех для прохода скважинной жидкости в момент ее поступления из межтрубного пространства в заборный трубопровод. Пластины ограничивают перемещение плунжера в радиальных направлениях, и в нижней части упираются в цилиндр имплозионной камеры, а в верхней - в колонну НКТ и имеют направляющие заходные фаски, благодаря которым плунжер, при движении вниз из НКТ в заборный трубопровод, без затруднений ориентируется относительно вертикальной оси и без затруднений входит в цилиндрическое пространство, ограниченное ими и далее скользя по ним, как по направляющим опускается далее и заходит в цилиндр имплозионной камеры. При этом, радиальный зазор между плунжером и пластиной не должен превышать 0,5…2 мм (установлено экспериментально).

Таким образом, осуществляется заполнение имплозионной камеры за короткий промежуток времени, а значит и повышение силы гидроудара, при неизменных остальных параметрах и исключается деформация плунжера, что приводит к повышению эффективности и надежности всего устройства.

Claims (1)

1. Имплозионный гидрогенератор давления, содержащий заборный трубопровод с отверстиями для подвода пластового давления скважинной жидкости, цилиндр имплозионной камеры, переводник, соединяющий заборный трубопровод с цилиндром имплозионной камеры, плунжер, соединенный со штангой, рабочую камеру с окнами и концентраторами давления, запорный клапан, соединяющий цилиндр имплозионной камеры с рабочей камерой, отличающийся тем, что переводник выполнен в виде соединенных между собой двух цилиндрических патрубков разного диаметра, причем меньший из них соединен с цилиндром имплозионной камеры, а больший - с заборным трубопроводом, имеющим в нижней части патрубка большего диаметра отверстия для дополнительного подвода давления скважинной жидкости из межтрубного пространства, а внутри заборного трубопровода по всей длине расположены центрирующие пластины, в верхней части которых выполнены направляющие заходные фаски, пластины упираются в нижней части в цилиндр имплозионной камеры, а в верхней части - в колонну насосно-компрессорных труб, причем радиальный зазор между плунжером и пластиной не должен превышать 0,5-2 мм.

   

Images