RU156847U1 - Скважинный сейсмоисточник - Google Patents

Abstract

Скважинный сейсмоисточник, содержащий корпуса с дебалансными вибровозбудителями, причем корпуса жестко соединены торцами с механическими якорными устройствами, снабженными конусами, взаимодействующими с зажимными клиньями, а валы дебалансных вибровозбудителей, выполненные со шлицевыми концами, соединены между собой посредством смонтированных внутри механических якорных устройств промежуточных валов со шлицевыми втулками, причем вал верхнего из них соединен со штангой внутри насосно-компрессорных труб, имеющей вращательный привод на поверхности, отличающийся тем, что он оборудован внешним корпусом, в радиальных отверстиях которого на направляющих смонтированы указанные зажимные клинья с возвратными пружинами, при этом верхний торец внешнего корпуса снабжен скользящей втулкой, взаимодействующей с буртиком на корпусе верхнего механического якорного устройства, а конус нижнего механического якорного устройства оперт на возвратную пружину, установленную на днище внешнего корпуса, снабженном упором.

Description

Техническое решение относится к вибротехнике, а именно к погружному сейсмооборудованию для виброволнового воздействия на нефтяную залежь с целью увеличения притока нефти к скважинам в нефтедобывающей отрасли.

Известна установка для импульсного воздействия на продуктивный пласт по патенту РФ №2490422, опубл. в БИ №23 от 20.08.2013 г., включающая колонну насосно-компрессорных труб (далее - НКТ) с присоединенным к ней цилиндром и размещенный в цилиндре плунжер со сквозным внутренним каналом и установленным на нижнем конце нагнетательным клапаном, при этом в стенках цилиндра выполнены радиальные окна с возможностью открытия в верхней точке хода плунжера, при этом установка снабжена установленным внизу цилиндра излучателем с возможностью возвратно-поступательного движения и соединенным с механическим волноводом, а радиальные окна выполнены на расстоянии от нижнего торца цилиндра меньшем, чем длина плунжера.

Установка функционирует в связке с насосом-качалкой, существенным недостатком которого является высокая металлоемкость и ограниченная глубина погружения плунжерного насоса из-за деформации растяжения штанг, обусловливающей аварии. К другому недостатку установки следует отнести то, что в ней передача силового импульса возможна только в направлении оси скважины, т.е. преимущественно на забой, а не на стенки, ориентированные нормально залежи. Это значительно снижает эффективность вибровоздействия на залежь.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и совокупности существенных признаков является скважинный сейсмический вибратор по патенту РФ №147788 на полезную модель, опубл. 20.11.2014 г. в БИ №32, содержащий корпуса с дебалансными вибровозбудителями. При этом корпуса жестко соединены торцами с механическими якорными устройствами, снабженными 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.

Фиксирование скважинного сейсмического вибратора (далее - вибратор) в скважине для воздействия через обсадную трубу на нефтесодержищий пласт осуществляется поворотом с поверхности колонны НКТ с вибратором. При повороте должны одновременно расфиксироваться шпонки кареток всех механических якорных устройств, после чего эти каретки останутся прижатыми к внутренней поверхности обсадной трубы только подпружиненными центраторами с гладкими рабочими поверхностями. Последующее за поворотом кратковременное опускание колонны НКТ с вибратором обеспечивает нажатие распорных конусов на зажимные клинья механических якорных устройств и, таким образом, фиксирование вибратора в обсадной трубе.

Существенным недостатком известного вибратора является низкая надежность его крепления в обсадной трубе, что приводит к снижению эффективности передачи виброимпульсов в нефтесодержащий пласт и, следовательно, к снижению эффективности вибровоздействия. Указанный недостаток обусловлен тем, что поворот с поверхности колонны НКТ для одновременного приведения в действие двух и более механических якорных устройств, реализованных в известном вибраторе, как правило, не гарантирует расфиксирование шпонок всех механических якорных устройств. Это вызвано неоднородными условиями прижатия рабочих поверхностей центраторов к обсадной трубе, которые удерживают каретки от вращения только силами трения и могут проворачиваться относительно обсадной трубы при повороте колонны НКТ. При этом контролировать несрабатывание отдельного механического якорного устройства с поверхности не представляется возможным. Запуск вибратора в случае несрабатывания хотя бы одного механического якорного устройства резко снижает эффективность передачи энергии вибрации на обсадную трубу и одновременно усиливает колебания корпусов дебалансных вибровозбудителей и соединяющего их механического якорного устройства, оставшегося невключенным. На околорезонансных частотах не исключена реализация высоких амплитуд колебаний указанных элементов, что может вызвать соударение корпусов дебалансных вибровозбудителей с внутренней поверхностью обсадной трубы, разрушение резьбовых соединений механических якорных устройств с корпусами. Снижается эффективность и эксплуатационная надежность вибратора.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эксплуатационной надежности и эффективности скважинного сейсмоисточника (далее - сейсмоисточник) за счет упрощения конструкции, обеспечения надежности срабатывания механических якорных устройств и устойчивости энергопередачи виброимпульсов на обсадную трубу.

Поставленная задача решается тем, что сейсмоисточник, содержащий корпуса с дебалансными вибровозбудителями, при этом корпуса жестко соединены торцами с механическими якорными устройствами, снабженными конусами, взаимодействующими с зажимными клиньями, а валы дебалансных вибровозбудителей, выполненные со шлицевыми концами, соединены между собой посредством смонтированных внутри механических якорных устройств промежуточных валов со шлицевыми втулками, причем вал верхнего из них соединен со штангой внутри НКТ, имеющей вращательный привод на поверхности, согласно техническому решению оборудован внешним корпусом, в радиальных отверстиях которого на направляющих смонтированы указанные зажимные клинья с возвратными пружинами, при этом верхний торец внешнего корпуса снабжен скользящей втулкой, взаимодействующей с буртиком на корпусе верхнего механического якорного устройства, а конус нижнего механического якорного устройства оперт на возвратную пружину, установленную на днище внешнего корпуса, снабженном упором.

Указанная совокупность признаков помимо упрощения собственно конструкции механических якорных устройств устраняет необходимость применения описанной выше сложной технологии заякоривания сейсмоисточника, которая не гарантирует одновременного срабатывания всех механических якорных устройств. Заякоривание сейсмоисточника реализуется автоматически тотчас по достижению упором забоя скважины. Стабильно жесткий контакт корпусов сейсмоисточника с обсадной трубой на весь период вибровоздействия обеспечивает устойчиво высокий уровень энергопередачи виброимпульсов на стенки обсадной трубы и далее в нефтесодержащий пласт.

Таким образом, достигается повышение эксплуатационной надежности и эффективности сейсмоисточника.

Сущность предлагаемого технического решения пояснена примером конкретного исполнения сейсмоисточника и чертежом, на котором показано его принципиальное устройство.

Сейсмоисточник включает погруженный в обсадную трубу 1 внешний корпус 2, внутри которого размещены корпуса 3 с дебалансными вибровозбудителями, выполненными каждый в виде опертого на подшипники 4 и снабженного шлицевыми концами 5 вала 6 с дебалансом 7. Корпуса 3 своими торцами жестко присоединены к оборудованным конусами 8 корпусам 9, 10, 11 механических якорных устройств (далее - якорные устройства). Корпус 11 нижнего якорного устройства закрыт торцевой заглушкой 12. Корпус 9 верхнего якорного устройства выполнен с буртиком 13 и соединен с колонной 14 НКТ, внутри которой смонтирована штанга 15, имеющая вращательный привод на поверхности. Штанга 15 соединена с валом 6 верхнего дебалансного вибровозбудителя, а валы 6 дебалансных вибровозбудителей соединены между собой посредством промежуточных валов 16 со шлицевыми втулками 17.

Взаимодействующие с конусами 8 зажимные клинья 18 якорных устройств смонтированы в радиальных отверстиях внешнего корпуса 2 на направляющих 19. Зажимные клинья 18 снабжены возвратными пружинами 20, которые удерживают зажимные клинья 18 внутри внешнего корпуса 2 в период, когда якорные устройства не действуют. Верхний торец внешнего корпуса 2 выполнен со скользящей втулкой 21, установленной на корпусе 9 верхнего якорного устройства. Внутри внешнего корпуса 2 между его днищем 22 и конусом 8 нижнего якорного устройства смонтирована возвратная пружина 23. Снизу к днищу 22 посредством резьбы 24 присоединен упор 25.

Сейсмоисточник работает следующим образом. При опускании его в обсадную трубу 1 скважины на колонне 14 НКТ внешний корпус 2 с упором 25 находится в нижнем положении. Скользящая втулка 21 внешнего корпуса 2 оперта на буртик 13 корпуса 9 верхнего якорного устройства. Зажимные клинья 18 якорных устройств не контактируют с конусами 8 и вдвинуты возвратными пружинами 20 внутрь внешнего корпуса 2. При достижении упором 25 забоя скважины внешний корпус 2 остановится, а колонна 14 НКТ с корпусами 3 и конусами 8 якорных устройств продолжит опускание. При этом скользящая втулка 21 отрывается от буртика 13 и происходит сжатие возвратной пружины 23. Конуса 8 якорных устройств входят в силовой контакт с зажимными клиньями 18, которые перемещаясь по направляющим 19 сожмут возвратные пружины 20 и своими рабочими гранями выйдут за пределы внешнего корпуса 2, плотно зафиксировав сейсмоисточник на внутренней поверхности обсадной трубы 1. После этого опускание колонны 14 НКТ прекратится. Сейсмическая обработка продуктивных пластов на уровне погружения сейсмоисточника осуществляется запуском привода штанги 15, размещенным на поверхности. Благодаря наличию промежуточных валов 16 реализуется синхронный запуск дебалансных вибровозбудителей в корпусах 3.

Жесткое фиксирование корпусов 3 на внутренней поверхности обсадной трубы 1 в непосредственной близости от подшипников 4 дебалансных вибровозбудителей снижает потери энергии на колебания собственно корпусов 3 и соединяющих их корпусов 9, 10, 11 якорных устройств, что повышает эффективность виброизлучения в продуктивный пласт.

По завершению работы и выключению привода штанги 15 сейсмоисточник с колонной 14 НКТ извлекается из обсадной трубы 1 скважины. В начальный момент подъема внешний корпус 2 с упором 25 за счет действия сил тяжести и возвратной пружины 23 остаются на месте, пока буртик 13 не достигнет скользящей втулки 21. При этом конуса 8 якорных устройств, перемещаясь вверх вместе с корпусами 3, корпусами 9, 10, 11 и колонной 14 НКТ, выходят из контакта с зажимными клиньями 18, которые под действием возвратных пружин 20 вдвигаются по направляющим 19 внутрь внешнего корпуса 2. Таким образом, обеспечивается свободное перемещение сейсмоисточника внутри обсадной трубы 1 при подъеме.

Claims (1)

1. Скважинный сейсмоисточник, содержащий корпуса с дебалансными вибровозбудителями, причем корпуса жестко соединены торцами с механическими якорными устройствами, снабженными конусами, взаимодействующими с зажимными клиньями, а валы дебалансных вибровозбудителей, выполненные со шлицевыми концами, соединены между собой посредством смонтированных внутри механических якорных устройств промежуточных валов со шлицевыми втулками, причем вал верхнего из них соединен со штангой внутри насосно-компрессорных труб, имеющей вращательный привод на поверхности, отличающийся тем, что он оборудован внешним корпусом, в радиальных отверстиях которого на направляющих смонтированы указанные зажимные клинья с возвратными пружинами, при этом верхний торец внешнего корпуса снабжен скользящей втулкой, взаимодействующей с буртиком на корпусе верхнего механического якорного устройства, а конус нижнего механического якорного устройства оперт на возвратную пружину, установленную на днище внешнего корпуса, снабженном упором.

   

Images