RU2162509C2

RU2162509C2 - Downhole hydraulic pulsator

Info

Publication number: RU2162509C2
Application number: RU99100485/03A
Authority: RU
Inventors: А.М. Кочнев
Original assignee: Кочнев Анатолий Михайлович
Priority date: 1999-01-05
Filing date: 1999-01-05
Publication date: 2001-01-27

Abstract

FIELD: equipment for hydraulic pulse treatment of formations in wells. SUBSTANCE: downhole hydraulic pulsator has a drive unit including immovable stator and hollow movable rotor, and flow interrupter located on external surface of rotor. Stator includes upper and lower coaxial parts each has internal spiral teeth with different direction of threading in each part. Rotor has external spiral teeth of left and right direction for engagement with corresponding spiral teeth of stator. Number of rotor teeth is less than that of stator teeth by one unit. Rotor axis is displaced relative to stator axis through value of eccentricity equaling half of tooth height. Made between upper and lower parts of stator is radial hole for communication of pulsator internal cavity with well cavity. Flow interrupter is made on rotor external surface and located between rotor teeth of left and right direction in zone of holes for communication of pulsator internal cavity with well cavity. The plug is connected to stator lower part. Working fluid getting into pulsator upper part is separated into two flows. One flow entering stator upper part moves downward to give rotary motion to rotor upper part. The other flow passes through central hole and side holes of hollow rotor, enters stator lower part and rises to rotate rotor lower part. Hydraulic resistance to flow motion periodically varies to produce fluid pressure pulsation. EFFECT: higher oil recovery from producing formation in operating wells and improved injectivity of water injection wells. 5 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к технике гидроимпульсного воздействия на пласты в скважинах, которое применяется с целью повышения нефтеотдачи продуктивных пластов в эксплуатационных скважинах и улучшения приемистости в водонагнетательных скважинах. The invention relates to techniques for hydroimpulse effects on reservoirs in wells, which is used to increase oil recovery of productive reservoirs in production wells and improve injectivity in water injection wells.

Известен гидравлический скважинный пульсатор, выполненный в виде клапанного механизма - вибратора (см. книгу С.М. Гадиев "Использование вибрации в добыче нефти", М., Недра, 1977 г., с. 150, рис. 89), в котором подпружиненный рабочий орган (золотник) совершает возвратно-поступательное движение, периодически перекрывая проходное сечение потока, при этом создаются гидравлические импульсы давления и механические вибрации. Поскольку формирование гидравлических импульсов происходит внутри колонны насосно- компрессорных труб, эффективность гидроимпульсного воздействия на пласт недостаточна. Known hydraulic downhole pulsator, made in the form of a valve mechanism - a vibrator (see the book S. M. Gadiev "Using vibration in oil production", M., Nedra, 1977, p. 150, Fig. 89), in which the spring-loaded the working body (spool) makes a reciprocating movement, periodically blocking the flow cross section, while creating hydraulic pressure pulses and mechanical vibrations. Since the formation of hydraulic pulses occurs inside the tubing string, the effectiveness of the hydro-pulse stimulation of the formation is insufficient.

Известен также гидравлический скважинный пульсатор (патент N 2101459, М. кл.⁶, E 21 B 28/00, опубл. Бюл. изобретений N 1, 1998 г.), содержащий корпус с каналом для потока жидкости и запирающий элемент, периодически перекрывающий проходное сечение канала. В качестве запирающего элемента служит шар, перемещающийся внутри канала корпуса между сеткой, расположенной в нижней его части, и гнездом, имеющим переливные отверстия и расположенным в верхней его части.Also known is a hydraulic downhole pulsator (patent N 2101459, M. class ⁶ , E 21 B 28/00, publ. Bull. Inventions N 1, 1998), comprising a housing with a channel for fluid flow and a locking element periodically blocking the passage section of the channel. As a locking element, there is a ball moving inside the channel of the housing between the grid located in its lower part and the socket having overflow holes and located in its upper part.

Недостатком известного устройства является то, что возвратно-поступательное движение шара вызывает большую динамику работы, возникают ударные нагрузки, снижается надежность и долговечность устройства. Частота пульсаций, возникающая в известном устройстве, велика, следовательно, глубина проникновения импульсов в пласт незначительна. A disadvantage of the known device is that the reciprocating movement of the ball causes a large dynamics of work, shock loads occur, the reliability and durability of the device are reduced. The pulsation frequency that occurs in the known device is large, therefore, the depth of penetration of pulses into the reservoir is negligible.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является гидравлический скважинный пульсатор (см. книгу Гадиев С.М. "Использование вибраций в добыче нефти", М., Недра, 1977 г., с. 50, рис. 27). Известный гидравлический скважинный пульсатор содержит приводной узел, прерыватель потока и опорный узел. Приводной узел включает неподвижный статор и подвижный ротор. Присоединенный к нижнему концу колонны насосно- компрессорных труб статор выполнен цилиндрическим и имеет на боковой поверхности отверстия в виде продольных прорезей, выполненных наклонно по отношению к образующей цилиндрической поверхности. На статоре установлен в подшипниках опорного узла полый трубчатый ротор, также имеющий на боковой поверхности продольные прорези, наклоненные к образующей ротора в противоположном направлении по отношению к прорезям статора. В нижней части статора выполнено осевое отверстие для перепуска жидкости при нахождении ротора в "мертвом положении". При подаче промывочной жидкости в верхнюю часть пульсатора через колонну насосно-компрессорных труб (так называемая прямая промывка скважины) пара "ротор-статор" за счет противоположного направления прорезей выполняет роль гидродинамического приводного узла. Под действием потока жидкости ротор совершает вращательное движение относительно статора, при этом прорези статора периодически перекрываются внутренней поверхностью ротора, которая выполняет роль прерывателя потока. За счет перекрытия потока в жидкости возникают циклические колебания давления, которые передаются в затрубное пространство и воздействуют на пласт. The closest in technical essence to the claimed technical solution is a hydraulic downhole pulsator (see the book Gadiev S. M. "Use of vibrations in oil production", M., Nedra, 1977, p. 50, Fig. 27). Known hydraulic downhole pulsator contains a drive unit, a flow chopper and a support unit. The drive unit includes a fixed stator and a movable rotor. The stator attached to the lower end of the tubing string is cylindrical and has holes on the lateral surface in the form of longitudinal slots made obliquely with respect to the generatrix of the cylindrical surface. A hollow tubular rotor is installed on the stator in the bearings of the support unit, also having longitudinal slots on the side surface inclined to the rotor generatrix in the opposite direction with respect to the stator slots. In the lower part of the stator, an axial hole is made for bypassing the liquid when the rotor is in the "dead position". When flushing fluid is supplied to the upper part of the pulsator through a tubing string (the so-called direct flushing of the well), the rotor-stator pair acts as a hydrodynamic drive unit due to the opposite direction of the slots. Under the action of the fluid flow, the rotor rotates relative to the stator, while the stator slots periodically overlap the inner surface of the rotor, which acts as a flow interrupter. Due to the blockage of the flow in the fluid, cyclic pressure fluctuations occur, which are transmitted into the annulus and act on the formation.

Известный гидравлический скважинный пульсатор имеет следующие недостатки. Known hydraulic downhole pulsator has the following disadvantages.

1. Высокая частота гидравлических пульсаций (300 - 500 Гц), что приводит к ограниченной глубине гидроимпульсного воздействия на пласт, величина которой обратно пропорциональна корню квадратному из частоты пульсаций. Высокая частота гидравлических пульсаций определяется частотой вращения ротора приводного узла, которая при четырех прорезях в роторе и статоре составляет соответственно 75 - 125 оборотов в секунду. При такой высокой частоте вращения вращающий момент на роторе очень мал, что делает пульсатор весьма чувствительным к потерям на трение в опорном узле и приводит к нерегулируемому изменению частоты вращения ротора при изменении момента трения в опорах и приводном узле или к остановкам ротора. 1. High frequency of hydraulic pulsations (300 - 500 Hz), which leads to a limited depth of hydroimpulse effects on the formation, the value of which is inversely proportional to the square root of the pulsation frequency. The high frequency of hydraulic pulsations is determined by the rotor speed of the drive unit, which, with four slots in the rotor and stator, is 75-125 revolutions per second, respectively. At such a high rotational speed, the rotational moment on the rotor is very small, which makes the pulsator very sensitive to friction losses in the support unit and leads to an uncontrolled change in the rotor speed when the friction moment in the bearings and the drive unit changes or the rotor stops.

2. Вследствие того что функции приводного узла и прерывателя потока выполняются одними и теми же элементами пульсатора (продольными прорезями на статоре и на роторе и внутренними стенками ротора), износ этих элементов при воздействии высоких скоростей движения жидкости и высоких значений перепадов пульсирующего давления проявляется в одновременном ухудшении энергетических характеристик приводного узла (неуправляемое снижение частоты вращения) и в снижении величины пульсаций давления, создаваемых прерывателем потока. 2. Due to the fact that the functions of the drive unit and the flow interrupter are performed by the same pulsator elements (longitudinal slots on the stator and on the rotor and the inner walls of the rotor), the wear of these elements when exposed to high fluid velocities and high fluctuation pressure fluctuations manifests itself in the simultaneous deterioration of the energy characteristics of the drive unit (uncontrolled decrease in speed) and a decrease in the magnitude of pressure pulsations created by the flow chopper.

3. Работа известного пульсатора возможна только на технически чистых жидкостях. При работе на жидкостях с абразивными примесями при высоких скоростях вращения происходит быстрый износ приводного узла с увеличением зазоров между ротором и статором, что приводит к нерегулируемому уменьшению величины импульсов давления, то есть к снижению эффективности воздействия на пласт, а также к снижению надежности и долговечности устройства. 3. The operation of the known pulsator is possible only on technically pure liquids. When working on liquids with abrasive impurities at high rotational speeds, the drive unit rapidly deteriorates with an increase in the gaps between the rotor and stator, which leads to an unregulated decrease in pressure pulses, that is, to a decrease in the effectiveness of the impact on the formation, as well as to a decrease in the reliability and durability of the device .

4. Внутри пульсатора имеет место существенное затухание гидравлического импульса вследствие того, что прерыватель потока, в котором создаются импульсы, размещен внутри корпуса, препятствующего прохождению импульсов давления в скважину. 4. Inside the pulsator there is a significant attenuation of the hydraulic impulse due to the fact that the flow chopper, in which the pulses are generated, is placed inside the housing, which prevents the passage of pressure pulses into the well.

Задачей настоящего изобретения является создание гидравлического скважинного пульсатора, в котором устранены указанные недостатки, и который обеспечивает повышение эффективности гидроимпульсного воздействия на пласт за счет создания импульсов давления пониженной частоты при высокой стабильности частоты пульсаций, снижения чувствительности к содержанию абразивных частиц в рабочей жидкости, повышения надежности и долговечности пульсатора, что, в конечном счете, способствует повышению эффективности гидроимпульсной обработки пласта. The present invention is the creation of a hydraulic downhole pulsator, which eliminates these drawbacks, and which improves the efficiency of hydro-pulse stimulation of the reservoir by creating pressure pulses of reduced frequency with high stability of the pulsation frequency, reducing sensitivity to the abrasive particles in the working fluid, increasing reliability and pulsator durability, which, ultimately, improves the efficiency of hydroimpulse treatment of the reservoir a.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном гидравлическом скважинном пульсаторе, содержащем приводной узел, включающий неподвижный статор и полый подвижный ротор, и прерыватель потока, размещенный на поверхности ротора, согласно изобретению статор включает верхнюю и нижнюю соосные части, каждая из которых содержит внутренние винтовые зубья, имеющие разные направления в каждой части, ротор имеет наружные винтовые зубья левого и правого направлений для взаимодействия с соответствующими внутренними винтовыми зубьями статора, число зубьев ротора выполнено на единицу меньше числа зубьев статора, ось ротора смещена относительно оси статора на величину эксцентриситета, равную половине высоты зуба, между верхней и нижней частями статора выполнено радиальное отверстие для сообщения внутренней полости пульсатора с полостью скважины, причем прерыватель потока выполнен на наружной поверхности ротора, расположенной между зубьями ротора левого и правого направлений в зоне отверстия для сообщения внутренней полости пульсатора с полостью скважины, а к нижней части статора присоединена заглушка. The problem is solved due to the fact that in the known hydraulic downhole pulsator containing a drive unit comprising a fixed stator and a hollow movable rotor, and a flow chopper located on the surface of the rotor, according to the invention, the stator includes upper and lower coaxial parts, each of which contains internal helical teeth having different directions in each part, the rotor has outer left and right helical teeth for interaction with corresponding internal helical teeth torus, the number of rotor teeth is made one less than the number of stator teeth, the rotor axis is offset relative to the stator axis by an eccentricity equal to half the height of the tooth, a radial hole is made between the upper and lower parts of the stator to communicate the inner cavity of the pulsator with the well cavity, and the flow interruptor is made on the outer surface of the rotor located between the teeth of the rotor of the left and right directions in the area of the hole for communication of the inner cavity of the pulsator with the cavity of the well, and to the bottom A stator is attached to the stator.

Так как статор включает верхнюю и нижнюю соосные части, каждая из которых содержит внутренние винтовые зубья, имеющие разные направления в каждой части, ротор имеет наружные винтовые зубья левого и правого направлений для взаимодействия с соответствующими внутренними винтовыми зубьями статора, число зубьев ротора выполнено на единицу меньше числа зубьев статора, ось ротора смещена относительно оси статора на величину эксцентриситета, равную половине высоты зуба, то приводной узел представляет собой двухпоточный винтовой героторный механизм, который позволяет получить значительно сниженную частоту вращения ротора, обеспечить жесткую зависимость частоты вращения ротора от расхода жидкости, мало изменяющуюся при износе рабочих поверхностей ротора и статора, а также при изменении момента трения в приводном узле. За счет выполнения статора и ротора с противоположным направлением винтовых зубьев в верхней и нижней частях приводного узла обеспечивается возможность восприятия осевых сил, возникающих на роторе. Это позволяет пульсатору работать при малых расходах жидкости без опорного узла. Благодаря тому, что ротор пульсатора выполнен полым, а к нижней части статора присоединена заглушка, происходит разделение общего расхода рабочей жидкости, подаваемой в пульсатор, на два противоположно направленных потока. Since the stator includes upper and lower coaxial parts, each of which contains internal helical teeth having different directions in each part, the rotor has external left and right helical teeth for interaction with the corresponding internal stator helical teeth, the number of rotor teeth is made by one less the number of stator teeth, the rotor axis is offset relative to the stator axis by an eccentricity equal to half the height of the tooth, then the drive unit is a two-line screw gerotor m nism which allows for a much reduced rotor speed, to provide a rigid rotor rotation rate dependence on the fluid flow varies little with wear of working surfaces of the rotor and stator, as well as changing the frictional moment in the drive assembly. Due to the implementation of the stator and rotor with the opposite direction of the helical teeth in the upper and lower parts of the drive unit, it is possible to perceive the axial forces arising on the rotor. This allows the pulsator to work at low flow rates without a support unit. Due to the fact that the rotor of the pulsator is hollow and a plug is connected to the lower part of the stator, the total flow rate of the working fluid supplied to the pulsator is divided into two oppositely directed flows.

Выполнение прерывателя потока на наружной поверхности ротора между зубьями ротора левого и правого направлений в зоне отверстия, выполненного между верхней и нижней частями статора, обеспечивает периодическое изменение гидравлического сопротивления движению жидкости через это отверстие и создание за счет этого пульсаций давления жидкости, частота которых пропорциональна частоте вращения ротора. Радиальное отверстие для сообщения внутренней полости пульсатора с полостью скважины, в котором генерируются пульсации давления жидкости, расположено в непосредственной близости к обрабатываемому пласту, за счет чего обеспечивается повышение эффективности гидроимпульсной обработки пласта. Поскольку рабочие поверхности элементов приводного узла (зубьев ротора и статора) и прерывателя потока (отверстие ротора и поверхность ротора между его зубьями) не совмещены между собой, как в прототипе, то износ одного из элементов не влияет на работоспособность другого, что способствует повышению его надежности и долговечности. Вследствие низкой скорости вращения ротора и, соответственно, пониженной скорости скольжения зубьев ротора и статора гидравлический скважинный пульсатор может работать на загрязненной абразивными частицами жидкости. The implementation of the flow breaker on the outer surface of the rotor between the teeth of the rotor of the left and right directions in the area of the hole made between the upper and lower parts of the stator, provides a periodic change in hydraulic resistance to the movement of fluid through this hole and due to this the creation of pulsations of fluid pressure, the frequency of which is proportional to the frequency of rotation rotor. The radial hole for communicating the inner cavity of the pulsator with the cavity of the well in which fluid pressure pulsations are generated is located in close proximity to the formation being treated, thereby increasing the efficiency of the hydro-pulse treatment of the formation. Since the working surfaces of the elements of the drive unit (the teeth of the rotor and the stator) and the flow chopper (the rotor hole and the surface of the rotor between its teeth) are not aligned with each other, as in the prototype, the wear of one of the elements does not affect the operability of the other, which increases its reliability and longevity. Due to the low rotational speed of the rotor and, accordingly, the reduced sliding speed of the teeth of the rotor and stator, the hydraulic well pulsator can operate on a fluid contaminated with abrasive particles.

Кроме того, преимуществом предлагаемого гидравлического скважинного пульсатора является то, что он может использоваться как при прямой, так и при обратной промывке скважины. In addition, the advantage of the proposed hydraulic downhole pulsator is that it can be used both for direct and reverse flushing of the well.

Другим отличием является то, что гидравлический скважинный пульсатор снабжен, по меньшей мере, одним ограничителем осевого перемещения ротора для взаимодействия с торцовой поверхностью ротора. Another difference is that the hydraulic downhole pulsator is equipped with at least one axial displacement limiter for the rotor to interact with the end surface of the rotor.

Выполнение гидравлического скважинного пульсатора с ограничителем осевого перемещения ротора для взаимодействия с торцовой поверхностью ротора позволяет предотвратить чрезмерное осевое перемещение ротора, которое может происходить при определенных условиях, например при необходимости закачивать в скважину большие объемы жидкости при большом расходе. В этом случае гидравлическое сопротивление, возникающее в центральном канале полого ротора, существенно возрастает, что приводит к появлению неуравновешенной осевой силы, направленной вниз. Под действием этой силы ротор стремится переместиться вниз, деформируя зубья статора, а введение ограничителя предотвращает это перемещение. The implementation of a hydraulic downhole pulsator with a limiter of axial displacement of the rotor for interacting with the end surface of the rotor helps prevent excessive axial displacement of the rotor, which can occur under certain conditions, for example, if necessary, large volumes of fluid are pumped into the well at high flow rates. In this case, the hydraulic resistance arising in the central channel of the hollow rotor increases significantly, which leads to the appearance of an unbalanced axial force directed downward. Under the influence of this force, the rotor tends to move down, deforming the stator teeth, and the introduction of a limiter prevents this movement.

Следующим отличием является то, что в гидравлическом скважинном пульсаторе торцовые поверхности ротора и ограничителя осевого перемещения ротора выполнены коническими, оси конических поверхностей совпадают с осями ротора и статора соответственно, а средние радиусы конических поверхностей ротора и ограничителя осевого перемещения ротора определяются из соотношения
a = E · Z₁,
b = E · Z₂,
где а - средний радиус торцовой конической поверхности ротора;
b - средний радиус конической поверхности ограничителя осевого перемещения ротора;
E - эксцентриситет ротора;
Z₁ - число зубьев ротора;
Z₂ - число зубьев статора.The next difference is that in the hydraulic borehole pulsator, the end surfaces of the rotor and the rotor axial limiter are conical, the axes of the conical surfaces coincide with the rotor and stator axes, respectively, and the average radii of the conical surfaces of the rotor and the rotor axial limiter are determined from the relation
a = E · Z ₁ ,
b = E · Z ₂ ,
where a is the average radius of the end conical surface of the rotor;
b is the average radius of the conical surface of the axial displacement of the rotor;
E is the eccentricity of the rotor;
Z ₁ - the number of teeth of the rotor;
Z ₂ is the number of stator teeth.

Выполнение торцовых поверхностей ротора и ограничителя осевого перемещения ротора коническими с совпадением осей этих поверхностей с осями соответственно ротора и статора позволяет обеспечить теоретически линейчатый контакт этих взаимодействующих поверхностей при передаче осевой нагрузки, а выполнение средних радиусов конических поверхностей в соответствии с указанными соотношениями равными радиусам рабочих центроид ротора и статора приводит к тому, что мгновенный центр вращения ротора, в котором скорость скольжения равна нулю, располагается в наиболее нагруженной зоне контакта, за счет чего уменьшается износ контактирующих поверхностей, и повышается долговечность пульсатора. The execution of the end surfaces of the rotor and the limiter of the axial displacement of the rotor conical with the coincidence of the axes of these surfaces with the axes of the rotor and stator, respectively, allows for theoretically linear contact of these interacting surfaces when transmitting axial load, and the execution of the average radii of the conical surfaces in accordance with the indicated ratios equal to the radii of the working centroid of the rotor and the stator leads to the fact that the instantaneous center of rotation of the rotor, in which the sliding speed is zero, aspolagaetsya in the most loaded area of contact, thereby reducing wear of the contacting surfaces, and increases the durability of the pulsator.

Следующим отличием является то, что гидравлический скважинный пульсатор содержит, по меньшей мере, одно дополнительное отверстие для сообщения внутренней полости пульсатора с полостью скважины и размещенный в зоне этого отверстия дополнительный прерыватель потока, связанный с ротором. Это позволяет обеспечить работу пульсатора при повышенных значениях расхода жидкости, особенно содержащей абразивные частицы, например жидкости для гидроразрыва пластов. В этом случае наибольшая часть расхода жидкости проходит через дополнительное отверстие для сообщения внутренней полости пульсатора с полостью скважины, не попадая в пару "ротор-статор", что повышает ее долговечность, а размещенный в зоне этого отверстия дополнительный прерыватель потока, связанный с ротором, создает пульсации жидкости наряду с основным прерывателем потока, размещенным между зубьями ротора. A further difference is that the hydraulic downhole pulsator contains at least one additional hole for communicating the internal cavity of the pulsator with the well cavity and an additional flow interrupt located in the area of this hole connected to the rotor. This allows the pulsator to operate at elevated flow rates, especially those containing abrasive particles, such as fracturing fluids. In this case, the largest part of the fluid flow passes through an additional hole for communication of the internal cavity of the pulsator with the cavity of the well, without falling into the rotor-stator pair, which increases its durability, and an additional flow interrupt connected to the rotor located in the area of this hole creates pulsating fluid along with the main flow interrupter located between the teeth of the rotor.

Еще одним отличием является то, что в гидравлическом скважинном пульсаторе в заглушке статора выполнено осевое отверстие с коническим седлом под сбрасываемый шар. Another difference is that in the hydraulic borehole pulsator in the stator plug an axial hole is made with a conical seat for the ball being dropped.

Дополнительное осевое отверстие в заглушке статора позволяет сбрасывать часть расхода рабочей жидкости непосредственно в скважину, минуя рабочие полости двухпоточного винтового героторного механизма, за счет чего дополнительно снижается частота вращения ротора пульсатора и соответственно уменьшается частота пульсаций давления жидкости. В случае необходимости повышения частоты пульсаций в пульсатор с поверхности сбрасывается шар, который садится в коническое седло и перекрывает отверстие в заглушке статора, при этом устраняется сброс жидкости в скважину и весь расход жидкости направляется в приводной узел пульсатора. Таким образом расширяются возможности регулирования частотных характеристик пульсатора. An additional axial hole in the stator plug allows you to discharge part of the flow rate of the working fluid directly into the well, bypassing the working cavities of the double-threaded screw gerotor mechanism, due to which the rotational speed of the pulsator rotor is further reduced and, accordingly, the pulsation frequency of the fluid pressure decreases. If it is necessary to increase the pulsation frequency, a ball is dropped from the surface to the pulsator, which sits in the conical seat and closes the hole in the stator plug, this eliminates the discharge of fluid into the well and the entire fluid flow is directed to the pulsator drive unit. Thus expanding the ability to control the frequency characteristics of the pulsator.

На фиг. 1 показан общий вид гидравлического скважинного пульсатора в продольном разрезе; на фиг. 2 изображено поперечное сечение приводного узла пульсатора по линии А-А в месте расположения статора и ротора; на фиг. 3 приведено поперечное сечение пульсатора по линии Б-Б в месте расположения прерывателя потока. На фиг. 4 показан продольный разрез пульсатора с ограничителем перемещения ротора в верхней и нижней частях, а на фиг. 5 изображен в частичном продольном разрезе ограничитель перемещения ротора в более крупном масштабе. На фиг. 6 показан в продольном разрезе пульсатор с дополнительными прерывателями потока. На фиг. 7 приведено поперечное сечение пульсатора по линии В-В в месте расположения дополнительного прерывателя потока. Фиг. 8 представляет вариант конструкции пульсатора с осевым отверстием в заглушке статора под сбрасываемый шар в увеличенном масштабе. In FIG. 1 shows a perspective view of a hydraulic borehole pulsator in longitudinal section; in FIG. 2 shows a cross section of the drive unit of the pulsator along the line AA in the location of the stator and rotor; in FIG. Figure 3 shows the cross-section of the pulsator along the BB line at the location of the flow breaker. In FIG. 4 shows a longitudinal section of a pulsator with a limiter for moving the rotor in the upper and lower parts, and in FIG. 5 is a partial longitudinal sectional view illustrating a rotor movement stopper on a larger scale. In FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a pulsator with additional flow interrupters. In FIG. 7 shows a cross-section of a pulsator along the line BB in the location of the additional flow chopper. FIG. 8 represents an embodiment of a pulsator with an axial bore in the stator plug for a reset ball on an enlarged scale.

Гидравлический скважинный пульсатор содержит верхний переводник 1, приводной узел 2, включающий неподвижный статор 3 и полый подвижный ротор 4, и прерыватель потока 5. Приводной узел 2 содержит неподвижный статор 3, который включает верхнюю 6 и нижнюю 7 части, каждая из которых содержит внутренние винтовые зубья 8, имеющие разные направления нарезки в каждой части. Верхняя часть 6 и нижняя часть 7 статора 3 соединены между собой переводником 9 с резьбами 10 и 11. В переводнике 9 выполнено радиальное отверстие 12 для сообщения внутренней полости пульсатора с полостью скважины (на фиг. скважина не показана). The hydraulic downhole pulsator comprises an upper sub 1, a drive unit 2, including a fixed stator 3 and a hollow movable rotor 4, and a flow chopper 5. The drive unit 2 contains a fixed stator 3, which includes an upper 6 and lower 7 part, each of which contains internal screw teeth 8 having different cutting directions in each part. The upper part 6 and the lower part 7 of the stator 3 are interconnected by a sub 9 with threads 10 and 11. In the sub 9 there is a radial hole 12 for communicating the inner cavity of the pulsator with the cavity of the well (the well is not shown in FIG.).

Ротор 4 с центральным каналом 13 имеет наружные винтовые зубья 14 левого и правого направлений для взаимодействия с соответствующими внутренними винтовыми зубьями 8 статора 3. Число Z₁ наружных винтовых зубьев 14 ротора 4 выполнено на единицу меньше числа Z₂ внутренних винтовых зубьев 8 статора 3. Ось O₁O₁ ротора 4 смещена относительно оси O₂O₂ статора 3 на величину эксцентриситета "E", равную половине высоты "H" зубьев 14 и 8 ротора 4 и статора 3. Неподвижный статор 3 с внутренними винтовыми зубьями 8, имеющими разные направления нарезки, и полый подвижный ротор 4 с наружными винтовыми зубьями 14 образуют двухпоточный винтовой героторный механизм. Для обеспечения необходимой долговечности пары "ротор-статор" при работе на загрязненных жидкостях целесообразно выполнять внутренние винтовые зубья 8 статора 3 из упругоэластичного материала, например из резины или полиуретана.The rotor 4 with the Central channel 13 has external helical teeth 14 of the left and right directions for interaction with the corresponding internal helical teeth 8 of the stator 3. The number Z _{1 of the} external helical teeth 14 of the rotor 4 is made one less than the number Z _{2 of the} internal helical teeth 8 of the stator 3. Axis O ₁ O _{1 of the} rotor 4 is offset relative to the axis O ₂ O _{2 of the} stator 3 by an eccentricity value "E" equal to half the height "H" of the teeth 14 and 8 of the rotor 4 and the stator 3. Fixed stator 3 with internal helical teeth 8 having different directions slicing, and hollow movable st rotor 4 with external helical teeth 14 form a double-flow screw gerotor mechanism. To ensure the necessary durability of the rotor-stator pair when working on contaminated liquids, it is advisable to make the internal helical teeth 8 of the stator 3 from an elastic material, for example, rubber or polyurethane.

Прерыватель потока 5 выполнен на наружной цилиндрической поверхности 15 (фиг. 5) ротора 4, расположенной между зубьями 14 ротора 4 в зоне отверстия 12 для сообщения внутренней полости пульсатора с полостью скважины. К нижней части статора 3 присоединена заглушка 16. The flow breaker 5 is made on the outer cylindrical surface 15 (Fig. 5) of the rotor 4 located between the teeth 14 of the rotor 4 in the area of the hole 12 for communicating the inner cavity of the pulsator with the cavity of the well. A plug 16 is attached to the bottom of the stator 3.

Для восприятия неуравновешенной осевой силы, появляющейся на роторе 4, пульсатор снабжен ограничителем 17 осевого перемещения ротора 4, размещенным между нижней частью 7 статора 3 и заглушкой 16 и имеющим возможность взаимодействия своей верхней торцовой поверхностью 18 с нижней торцовой поверхностью 19 ротора 4 (фиг. 5). Для прохода жидкости из центрального канала 13 ротора 4 в нижнюю часть 7 статора 3 в роторе 4 выполнены отверстия 20. To perceive the unbalanced axial force appearing on the rotor 4, the pulsator is equipped with a limiter 17 of the axial movement of the rotor 4, located between the lower part 7 of the stator 3 and the plug 16 and having the ability to interact with its upper end surface 18 with the lower end surface 19 of the rotor 4 (Fig. 5 ) For the passage of fluid from the Central channel 13 of the rotor 4 to the lower part 7 of the stator 3 in the rotor 4 holes 20 are made.

Ограничитель 17 осевого перемещения ротора 4, установленный под ротором 4, ограничивает осевое перемещение ротора 4 под действием неуравновешенной осевой силы, направленной сверху вниз, возникающей при работе в режиме прямой промывки, когда большой расход рабочей жидкости подается с поверхности внутрь пульсатора по колонне насосно-компрессорных труб (на фиг. не показаны). Если используется режим обратной промывки, когда рабочая жидкость подается с поверхности к пульсатору в зазор между стенкой скважины и наружной поверхностью колонны насосно-компрессорных труб, направление действия неуравновешенной осевой силы изменяется на противоположное, и становится необходимым ограничивать осевое перемещение ротора 4 в направлении снизу вверх. Эту задачу решает установленный в верхней части пульсатора дополнительный ограничитель 21 осевого перемещения ротора 4, который, в отличие от ограничителя 17 осевого перемещения ротора 4, имеет осевые отверстия 22 и 23, обеспечивающие проход рабочей жидкости из пульсатора в колонну насосно-компрессорных труб. The limiter 17 of the axial movement of the rotor 4, mounted under the rotor 4, limits the axial movement of the rotor 4 under the action of an unbalanced axial force directed from top to bottom, which occurs when operating in direct flushing mode, when a large flow rate of the working fluid is supplied from the surface into the pulsator along the tubing string pipes (not shown in FIG.). If the backwash mode is used, when the working fluid is supplied from the surface to the pulsator to the gap between the borehole wall and the outer surface of the tubing string, the direction of unbalanced axial force is reversed, and it becomes necessary to limit the axial movement of the rotor 4 in the direction from the bottom up. This problem is solved by the additional limiter 21 of the axial movement of the rotor 4 installed in the upper part of the pulsator, which, unlike the limiter 17 of the axial movement of the rotor 4, has axial openings 22 and 23, which allow the passage of the working fluid from the pulsator to the tubing string.

В зависимости от направления движения жидкости в пульсаторе (прямая или обратная промывка) возможна установка в нижней части пульсатора ограничителя 17 осевого перемещения ротора 4 или дополнительного ограничителя 21 в верхней части пульсатора, или, если направление движения жидкости не задано предварительно, то возможна одновременная установка ограничителей 17 и 21, как показано на фиг. 4. Depending on the direction of fluid movement in the pulsator (direct or reverse flushing), it is possible to install in the lower part of the pulsator a limiter 17 for axial movement of the rotor 4 or an additional limiter 21 in the upper part of the pulsator, or, if the direction of movement of the liquid is not predetermined, it is possible to set the limiters simultaneously 17 and 21, as shown in FIG. 4.

Оптимальным является выполнение торцовой поверхности 18 ограничителя 17 осевого перемещения ротора 4 и торцовой поверхности 19 ротора 4 коническими (фиг. 5), причем оси этих конических поверхностей 18 и 19 совпадают с осью O₂O₂ статора 3 и с осью O₁O₁ ротора 4 соответственно, и выполнение среднего радиуса "а" конической поверхности 19 ротора 4 и среднего радиуса "b" конической поверхности 18 ограничителя осевого перемещения 17 ротора 4 равными
а = E · Z₁,
b = E · Z₂,
где a - средний радиус конической поверхности ротора;
b - средний радиус конической поверхности ограничителя осевого перемещения ротора;
E - эксцентриситет ротора;
Z₁ - число зубьев ротора;
Z₂ - число зубьев статора.It is optimal to make the end surface 18 of the stopper 17 of the axial movement of the rotor 4 and the end surface 19 of the rotor 4 conical (Fig. 5), and the axes of these conical surfaces 18 and 19 coincide with the axis O ₂ O _{2 of the} stator 3 and with the axis O ₁ O _{1 of the} rotor 4, respectively, and the execution of the average radius "a" of the conical surface 19 of the rotor 4 and the average radius "b" of the conical surface 18 of the axial movement limiter 17 of the rotor 4 equal
a = E · Z ₁ ,
b = E · Z ₂ ,
where a is the average radius of the conical surface of the rotor;
b is the average radius of the conical surface of the axial displacement of the rotor;
E is the eccentricity of the rotor;
Z ₁ - the number of teeth of the rotor;
Z ₂ is the number of stator teeth.

Для работы при больших расходах жидкости и при необходимости получения низких значений частоты пульсаций давления используется вариант конструкции пульсатора, который имеет, по меньшей мере, одно дополнительное отверстие 24 для сообщения внутренней полости пульсатора с полостью скважины и размещенный в зоне этого отверстия 24 дополнительный прерыватель потока 25, связанный с ротором 4. На фиг. 6 показана установка дополнительных прерывателей потока 25 и 27 в верхней и нижней частях ротора 4 и соответственно выполнение дополнительных отверстий 24 и 26 для сообщения внутренней полости пульсатора с полостью скважины. Целесообразно выполнять дополнительные отверстия 24 и 26 так, чтобы их оси находились в одной плоскости с осью O₁O₁ ротора 4 и осью O₂O₂ статора 3.To work at high fluid flow rates and, if necessary, to obtain low values of the pressure pulsation frequency, a pulsator design option is used, which has at least one additional hole 24 for communicating the internal pulsator cavity with the well cavity and an additional flow breaker 25 located in the area of this hole 24 associated with rotor 4. In FIG. 6 shows the installation of additional flow breakers 25 and 27 in the upper and lower parts of the rotor 4 and, accordingly, the implementation of additional holes 24 and 26 for communicating the internal cavity of the pulsator with the cavity of the well. It is advisable to make additional holes 24 and 26 so that their axes are in the same plane with the axis O ₁ O _{1 of the} rotor 4 and the axis O ₂ O _{2 of the} stator 3.

Для регулирования частоты пульсаций в заглушке 16 статора 4 может быть выполнено еще одно дополнительное осевое отверстие 28 с коническим седлом 29 под сбрасываемый шар 30 (на фиг. 8 показан пунктирными линиями). To control the pulsation frequency in the plug 16 of the stator 4, another additional axial hole 28 with a tapered seat 29 can be made for the ball 30 to be reset (shown in dashed lines in Fig. 8).

Гидравлический скважинный пульсатор работает следующим образом. При прямой промывке скважины рабочая жидкость подается по колонне насосно-компрессорных труб через переводник 1 в верхнюю часть пульсатора и разделяется здесь на два потока: один поток поступает в верхнюю часть 6 статора 3 и движется вниз, приводя во вращение верхнюю часть ротора 4, а другой поток, пройдя через центральное отверстие 13 и боковые отверстия 20 полого ротора 4 в нижнюю часть пульсатора, поступает в нижнюю часть 7 статора 3 и поднимается вверх, также приводя во вращение нижнюю часть ротора 4. При этом, поскольку верхняя часть 6 статора 3 и нижняя часть 7 статора 3 имеют противоположные направления нарезки в каждой части, при взаимодействии с ротором 4 встречное движение двух частей потока жидкости обеспечивает синхронное планетарное движение ротора 4 в верхней 6 и нижней 7 частях статора 3. Зубья 14 ротора 4 обкатываются по зубьям 8 статора 3, при этом ось O₁O₁ ротора 4 совершает вращение относительно оси O₂O₂ статора 3 в одном направлении, например против часовой стрелки при виде сверху, а сам ротор 4 поворачивается относительно своей оси O₁O₁ в противоположном направлении, то есть по часовой стрелке. Кинематически движение ротора 4 можно представить в виде качения связанной с ротором центроиды радиусом а = E · Z₁ по неподвижной центроиде статора 3 радиусом b = E · Z₂ (фиг. 2). Точка P касания центроид "a" и "b" является мгновенным центром вращения ротора 4, в которой скорость относительного движения ротора 4 равна нулю.Hydraulic downhole pulsator operates as follows. During direct flushing of the well, the working fluid is supplied through the tubing string through an adapter 1 to the upper part of the pulsator and is divided into two flows here: one stream enters the upper part 6 of the stator 3 and moves downward, bringing the upper part of the rotor 4 into rotation, and the other the flow, passing through the Central hole 13 and the side holes 20 of the hollow rotor 4 to the lower part of the pulsator, enters the lower part 7 of the stator 3 and rises, also bringing the lower part of the rotor 4 into rotation. Moreover, since the upper part 6 of the stator 3 and the lower part 7 of the stator 3 have opposite cutting directions in each part, when interacting with the rotor 4, the oncoming movement of the two parts of the fluid flow provides synchronous planetary movement of the rotor 4 in the upper 6 and lower 7 parts of the stator 3. The teeth 14 of the rotor 4 are rolled around the teeth 8 stator 3, while the axis O ₁ O _{1 of the} rotor 4 rotates about the axis O ₂ O _{2 of the} stator 3 in one direction, for example, counterclockwise when viewed from above, and the rotor 4 rotates about its axis O ₁ O ₁ in the opposite direction, then eu clockwise. Kinematically, the movement of the rotor 4 can be represented in the form of rolling centroids connected with the rotor of radius a = E · Z ₁ along the stationary centroid of stator 3 with radius b = E · Z ₂ (Fig. 2). The tangent point P of the centroid "a" and "b" is the instantaneous center of rotation of the rotor 4, in which the relative velocity of the rotor 4 is zero.

Пройдя через винтовые верхнюю и нижнюю части двухпоточного винтового героторного механизма, оба потока сливаются во внутренней полости переводника 9 и выходят через отверстие 12 в полость скважины (на фигурах не показана). Расположенный между зубьями 14 ротора 4 прерыватель потока 5 движется вместе с ротором 4 планетарно, при этом он периодически приближается к отверстию 12 на минимальное расстояние "К ", когда ось ротора находится в положении O₁ и удаляется от него на максимальное расстояние, равное "(K+2E)", когда ось ротора 4 находится в положении O'₁ (поверхность прерывателя потока в этом положении показана пунктирной линией 15'). В результате изменения расстояния от кромки отверстия 12 до поверхности 15 прерывателя потока 5 периодически изменяется гидравлическое сопротивление движению потока жидкости на входе в отверстие 12 от минимального значения при максимальном удалении "(К+2E)" до максимального значения при минимальном расстоянии "K", то есть создаются пульсации давления жидкости. Эти пульсации давления передаются в полость скважины и оказывают воздействие на пласты горной породы. Выходящая из пульсатора через отверстие 12 рабочая жидкость поднимается к устью скважины по зазору между стенкой скважины и наружной поверхностью насосно-компрессорных труб (на чертеже не показаны).Having passed through the screw upper and lower parts of the double-threaded screw gerotor mechanism, both flows merge in the internal cavity of the sub 9 and exit through the hole 12 into the well cavity (not shown in the figures). Located between the teeth 14 of the rotor 4, the flow breaker 5 moves with the rotor 4 planetary, while it periodically approaches the hole 12 by the minimum distance "K" when the axis of the rotor is in position O ₁ and is removed from it by a maximum distance equal to "( K + 2E) ", when the axis of the rotor 4 is in position O ' ₁ (the surface of the flow chopper in this position is shown by the dashed line 15'). As a result of changing the distance from the edge of the hole 12 to the surface 15 of the flow stop 5, the hydraulic resistance to the movement of the fluid flow at the inlet to the hole 12 periodically changes from the minimum value at the maximum distance "(K + 2E)" to the maximum value at the minimum distance "K", then there are fluid pressure pulsations created. These pressure pulsations are transmitted into the well cavity and affect the rock formations. The working fluid emerging from the pulsator through the hole 12 rises to the wellhead along the gap between the well wall and the outer surface of the tubing (not shown).

При обратной промывке скважины рабочая жидкость подается в скважину по зазору между колонной насосно-компрессорных труб и стенкой скважины и, поступая во внутреннюю полость пульсатора через отверстие 12, разделяется на два потока, идущих соответственно в верхнюю 6 и в нижнюю 7 части статора 3, где они приводят во вращение ротор 4. Прошедшая через нижнюю 7 часть статора 3 жидкость поднимается через центральное отверстие 13 ротора 4 в верхнюю часть пульсатора и соединяется здесь со второй частью потока, прошедшей через верхнюю 6 часть статора 3, далее жидкость проходит внутри колонны насосно-компрессорных труб к устью скважины. Пульсации давления жидкости создаются в этом случае как результат изменения гидравлического сопротивления на входе в пульсатор через отверстие 12 вследствие изменения расстояния между прерывателем потока 5 и кромкой отверстия 12. During backwash of the well, the working fluid is fed into the well by the gap between the tubing string and the wall of the well and, entering the inner cavity of the pulsator through hole 12, is divided into two flows going to the upper 6 and lower 7 of the stator 3, where they rotate the rotor 4. The liquid passing through the lower 7 part of the stator 3 rises through the central hole 13 of the rotor 4 to the upper part of the pulsator and is connected here to the second part of the flow passing through the upper 6 part of the stator 3, yes Further, the fluid flows inside the tubing string to the wellhead. Fluid pressure pulsations are created in this case as a result of a change in the hydraulic resistance at the pulsator inlet through the hole 12 due to a change in the distance between the flow breaker 5 and the edge of the hole 12.

В некоторых случаях, например при подаче в пульсатор больших объемов жидкости, появляется необходимость ограничивать возникающее под действием неуравновешенных осевых сил осевое перемещение ротора вниз. Эта задача выполняется при помощи ограничителя 17 осевого перемещения ротора 4, размещенного между нижней частью 7 статора 3 и заглушкой 16. Нижний торец 19 ротора 4 опирается на верхнюю торцовую поверхность 18 ограничителя 17 осевого перемещения ротора 4 и обкатывается по ней при планетарном движении ротора 4, передавая неуравновешенную часть осевой нагрузки, действующей на ротор 4 в направлении сверху вниз. За счет того, что площадка контакта (теоретически - линия контакта) взаимодействующих конических поверхностей 18 и 19 находится в зоне центра мгновенного вращения ротора 4, совпадающего с точкой касания окружностей "a" и "b", минимизируются скорости скольжения поверхностей 18 и 19, что способствует повышению износостойкости и надежности работы пульсатора. При смене направления промывки на обратное и необходимости ограничения перемещения ротора 4 вверх вступает в работу дополнительный ограничитель 21 осевого перемещения ротора 4. In some cases, for example, when large volumes of liquid are supplied to the pulsator, it becomes necessary to limit the axial movement of the rotor downward due to unbalanced axial forces. This task is performed using the limiter 17 of the axial movement of the rotor 4, located between the lower part 7 of the stator 3 and the plug 16. The bottom end 19 of the rotor 4 is based on the upper end surface 18 of the limiter 17 of the axial movement of the rotor 4 and is rolled around with planetary movement of the rotor 4, transmitting the unbalanced part of the axial load acting on the rotor 4 in the direction from top to bottom. Due to the fact that the contact area (theoretically, the contact line) of the interacting conical surfaces 18 and 19 is located in the zone of the center of instant rotation of the rotor 4, which coincides with the contact point of the circles "a" and "b", the sliding speeds of surfaces 18 and 19 are minimized, which contributes to increased durability and reliability of the pulsator. When changing the washing direction to the opposite and the need to limit the movement of the rotor 4 up, an additional limiter 21 of the axial movement of the rotor 4 comes into operation.

Гидравлический скважинный пульсатор позволяет работать при больших значениях расхода жидкости, пропуская основную ее часть через выполненное в боковой поверхности верхнего переводника 1 дополнительное отверстие 24 для сообщения внутренней полости пульсатора с полостью скважины, причем эта часть жидкости не проходит через приводной узел 2, за счет чего достигается повышение долговечности работы пульсатора. Размещенный в зоне этого дополнительного отверстия 24 дополнительный прерыватель потока 25, связанный с ротором 4 и размещенный на его верхнем конце, создает пульсации давления жидкости за счет кинематики движения ротора 4. При этом, если основное отверстие 12 и дополнительное отверстие 24 выполнены в одной плоскости, проходящей через оси O₁O₁ ротора 4 и O₂O₂ статора 3, и лежат по одну сторону от этих осей, то пульсации давления, создаваемые основным 5 и дополнительным 25 прерывателями потока, совпадают по фазе и имеют максимальную для данного расхода величину при пониженной частоте, поскольку частота пульсаций определяется скоростью вращения ротора 4 приводного узла 2, которая в этом случае уменьшается за счет того, что через приводной узел 2 проходит не вся поступающая в пульсатор жидкость, а только ее некоторая часть. Если основное отверстие 12 и дополнительное отверстие 24 не лежат в одной плоскости, то пульсации давления, генерируемые основным 5 и дополнительным 25 прерывателями потока, имеют уменьшенную амплитуду и не совпадают по фазе, то есть результирующая частота пульсаций увеличивается вдвое.The hydraulic downhole pulsator allows you to work at high fluid flow rates, passing the main part through an additional hole 24 made in the lateral surface of the upper sub 1 to communicate the inner cavity of the pulsator with the cavity of the well, and this part of the fluid does not pass through the drive unit 2, whereby increase the durability of the pulsator. Placed in the area of this additional hole 24, an additional flow interrupter 25, connected to the rotor 4 and placed at its upper end, creates fluid pressure pulsations due to the kinematics of the rotor 4. In addition, if the main hole 12 and the additional hole 24 are made in the same plane, passing through the axis O ₁ O _{1 of the} rotor 4 and O ₂ O _{2 of the} stator 3, and lie on one side of these axes, then the pressure pulsations created by the main 5 and an additional 25 flow breakers are in phase and have the maximum flow It is an ode to a value at a reduced frequency, since the ripple frequency is determined by the rotational speed of the rotor 4 of the drive unit 2, which in this case decreases due to the fact that not all of the liquid entering the pulsator passes through the drive unit 2, but only some of it. If the main hole 12 and the additional hole 24 do not lie in the same plane, then the pressure pulsations generated by the main 5 and additional 25 flow breakers have a reduced amplitude and do not coincide in phase, that is, the resulting ripple frequency doubles.

При необходимости пульсатор может быть оснащен вторым дополнительным прерывателем потока 27, размещенным на нижнем конце ротора 4 в зоне второго дополнительного отверстия 26 для сообщения внутренней полости пульсатора с полостью скважины, которое выполнено в боковой поверхности заглушки статора 16. Действие второго дополнительного прерывателя потока 27 аналогично вышеописанному для прерывателя 25, а его применение позволяет еще больше понизить частоту пульсаций за счет увеличения доли жидкости, которая пропускается в скважину, минуя приводной узел 2, но совершает при этом полезную работу по созданию пульсаций давления. If necessary, the pulsator can be equipped with a second additional flow chopper 27 located on the lower end of the rotor 4 in the area of the second additional hole 26 for communicating the inner cavity of the pulsator with the well cavity, which is made in the side surface of the stator plug 16. The action of the second additional flow chopper 27 is similar to that described above for the breaker 25, and its use allows to further reduce the frequency of pulsations by increasing the proportion of fluid that is passed into the well, bypassing one node 2, but it does a useful job of creating pressure pulsations.

Дополнительная возможность регулирования частотно-амплитудных характеристик пульсатора может быть получена при выполнении в заглушке 16 осевого отверстия 28 с коническим седлом 29 под сбрасываемый шар 30. При работе пульсатора через осевое отверстие 28 постоянно перепускается в скважину часть жидкости, за счет чего уменьшается доля жидкости, проходящей через приводной узел 2, и соответственно снижаются частота вращения ротора 4, частота и амплитуда генеририруемых пульсаций. При необходимости увеличения частоты пульсаций с поверхности в колонну насосно-компрессорных труб сбрасывается шар 30 (фиг. 8), который садится в коническое седло 29, перекрывая отверстие 28 и прекращая истечение жидкости через него, в результате чего увеличивается расход жидкости через приводной узел 2, повышается частота вращения ротора 4 и частота пульсаций давления жидкости. An additional possibility of regulating the frequency-amplitude characteristics of the pulsator can be obtained by performing in the plug 16 an axial hole 28 with a tapered seat 29 for a reset ball 30. When the pulsator is working through the axial hole 28, a part of the fluid is constantly transferred to the well, thereby reducing the proportion of fluid passing through the drive unit 2, and accordingly, the rotational speed of the rotor 4, the frequency and amplitude of the generated pulsations are reduced. If it is necessary to increase the pulsation frequency from the surface, the ball 30 (Fig. 8) is dropped into the tubing string, which sits in the conical seat 29, blocking the hole 28 and stopping the flow of fluid through it, resulting in an increase in fluid flow through the drive unit 2, the rotor 4 rotational speed and the fluid pressure pulsation frequency increase.

Гидравлический скважинный пульсатор может быть использован также для повышения эффективности процесса гидроразрыва пласта путем создания пульсирующей составляющей давления гидроразрыва, для улучшения качества цементирования обсадной колонны и в других случаях, когда требуется иметь пульсирующее давление рабочей жидкости в скважине. A hydraulic wellbore pulsator can also be used to increase the efficiency of the hydraulic fracturing process by creating a pulsating component of the hydraulic fracturing pressure, to improve the quality of casing cementing, and in other cases when it is necessary to have a pulsating pressure of the working fluid in the well.

Claims

1. A hydraulic downhole pulsator comprising a drive unit including a fixed stator and a hollow movable rotor, and a flow chopper located on the surface of the rotor, characterized in that the stator includes upper and lower coaxial parts, each of which contains internal helical teeth having different directions cutting in each part, the rotor has external helical teeth of the left and right directions for interaction with the corresponding internal helical teeth of the stator, the number of teeth of the rotor is made per unit of men Before the number of stator teeth, the rotor axis is offset relative to the stator axis by an eccentricity equal to half the height of the tooth, a radial hole is made between the upper and lower parts of the stator to communicate the inner cavity of the pulsator with the cavity of the well, and the flow chopper is made on the outer surface of the rotor located between the teeth left and right rotor in the area of the hole for messages of the inner cavity of the pulsator with the cavity of the well, and a plug is attached to the bottom of the stator.

2. The hydraulic downhole pulsator according to claim 1, characterized in that it is provided with at least one axial displacement limiter for the rotor to interact with the end surface of the rotor.

3. The hydraulic downhole pulsator according to claim 2, characterized in that the end surfaces of the rotor and the rotor axial limiter are conical, the axes of the conical surfaces coincide with the rotor and stator axes, respectively, and the average radii of the conical surfaces of the rotor and the rotor axial limiter are determined from the relation
a = E x Z ₁ ,
b = E x Z ₂ ,
where a is the average radius of the conical surface of the rotor;
b is the average radius of the conical surface of the axial displacement of the rotor;
E is the eccentricity of the rotor;
Z ₁ - the number of teeth of the rotor;
Z ₂ is the number of stator teeth.

4. The hydraulic downhole pulsator according to one of claims 1 to 3, characterized in that it contains at least one additional hole for communicating the internal cavity of the pulsator with the cavity of the well and an additional flow interrupt located in the area of this hole connected to the rotor.

5. The hydraulic downhole pulsator according to one of claims 1 to 4, characterized in that an axial hole with a tapered seat for the ball being dropped is made in the stator plug.