RU2197598C2

RU2197598C2 - Hydraulic vibrator

Info

Publication number: RU2197598C2
Application number: RU2000110057A
Authority: RU
Inventors: Н.Г. Ибрагимов; М.Х. Салимов; Е.П. Жеребцов; К.М. Гарифов; А.Х. Кадыров
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть"
Priority date: 2000-04-20
Filing date: 2000-04-20
Publication date: 2003-01-27

Abstract

FIELD: devices for vibration treatment of oil wells. SUBSTANCE: hydraulic vibrator has body in which tension spring is secured with the help of bushing. Tension spring is closed by plug to form airtight cavity inside spring. Pressure built-up by fluid flow in cavity of tension spring, compressed in normal state to tight contact of it coils, overcomes its elasticity. Spring is stretched and spiral gap opens between spring coils for fluid outlet. Pressure in spring cavity drops and elastic force compresses spring back to initial position. Spring coils abruptly close up and fluid flow from coil cavity is discontinued. Abrupt ceasing of fluid flow results in hydraulic impact. Then pressure is built-up in spring cavity, and cycle is repeated. EFFECT: simplified design, reduced pressure losses in vibrator, higher reliability of operation in contaminated fluid. 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли, в частности к устройствам для виброобработки нефтяных скважин. The invention relates to the oil industry, in particular to devices for vibration processing of oil wells.

Известен вибратор по а.с. 832067, 1981г., который включает полый корпус, жестко связанный с наконечником, выполненный с осевым каналом, поршень и золотник, образующий с корпусом кольцевую камеру, причем поршень жестко связан с наконечником, соосно установлен внутри корпуса и образует с ним кольцевой канал, в котором размещен золотник. Недостатком известного устройства является сложность конструкции, что затрудняет его использование для виброобработки загрязненных нефтяных скважин. Known vibrator by A.S. 832067, 1981, which includes a hollow body rigidly connected to the tip made with an axial channel, a piston and a spool forming an annular chamber with the body, the piston being rigidly connected to the tip, coaxially mounted inside the body and form an annular channel with it spool placed. A disadvantage of the known device is the design complexity, which complicates its use for vibration processing of contaminated oil wells.

Наиболее близким устройством к предлагаемому изобретению, в котором частично устранен указанный недостаток, является гидравлический вибратор, в корпусе которого жестко закреплен стакан с щелевыми каналами для выхода жидкости. На стакане установлен свободно вращающийся золотник на двух подшипниках. [Э. А. Махмудбеков, А. И. Вольнов, Интенсификация добычи нефти, М, "Недра", 1975, с.217]. The closest device to the present invention, in which this drawback is partially eliminated, is a hydraulic vibrator, in the case of which a glass with slotted channels for liquid exit is rigidly fixed. A freely rotating spool with two bearings is installed on the glass. [E. A. Makhmudbekov, A. I. Volnov, Intensification of oil production, M, "Nedra", 1975, p.217].

Недостатком известного устройства является относительная сложность конструкции и низкое КПД (потеря давления в самом вибраторе), обусловленное необходимостью принудительного вращения золотника, на что тратится часть энергии потока жидкости. Кроме того, наличие вращающихся и притертых деталей (золотника и двух его подшипников) делает затруднительным использование известного устройства для промывки скважин при наличии твердых включений в жидкости. A disadvantage of the known device is the relative complexity of the design and low efficiency (pressure loss in the vibrator itself), due to the need for forced rotation of the spool, which consumes part of the energy of the fluid flow. In addition, the presence of rotating and ground parts (spool and its two bearings) makes it difficult to use the known device for washing wells in the presence of solid inclusions in the fluid.

Технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции и повышение КПД вибратора за счет снижения потерь давления в самом вибраторе, а также повышение надежности при работе в загрязненной жидкости. The technical task of the invention is to simplify the design and increase the efficiency of the vibrator by reducing pressure losses in the vibrator itself, as well as improving reliability when working in a contaminated liquid.

Задача решается за счет того, что в гидравлическом вибраторе, содержащем корпус с закрепленным стаканом, согласно изобретению, стакан выполнен в виде винтовой пружины с возможностью растяжения и открытия спирального зазора для выхода жидкости, причем пружина с одной стороны закрыта заглушкой. The problem is solved due to the fact that in a hydraulic vibrator comprising a housing with a fixed cup, according to the invention, the cup is made in the form of a helical spring with the possibility of stretching and opening a spiral gap for fluid exit, and the spring is closed by a plug on one side.

Существенные признаки:
1. Гидравлический вибратор содержит корпус с закрепленным стаканом;
2. Стакан выполнен в виде пружины;
3. Пружина выполнена винтовой;
4. Пружина выполнена с возможностью растяжения и открытия спирального зазора для выхода жидкости, то есть в нормальном состоянии витки пружины прижаты друг к другу, зазор для выхода жидкости закрыт;
5. Пружина с одной стороны закрыта заглушкой.Salient features:
1. The hydraulic vibrator includes a housing with a fixed glass;
2. The glass is made in the form of a spring;
3. The spring is made screw;
4. The spring is made with the possibility of stretching and opening a spiral gap for liquid exit, that is, in the normal state, the spring turns are pressed against each other, the gap for liquid exit is closed;
5. The spring is closed by a plug on one side.

Первый признак является общим для известного и предлагаемого вибраторов. Остальные признаки (2-5) являются существенными отличительными признаками предлагаемого изобретения. The first feature is common to the known and proposed vibrators. The remaining features (2-5) are the salient features of the invention.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем: давление, создаваемое потоком жидкости в полости пружины растяжения (сжатой в нормальном состоянии до плотного соприкосновения витков), преодолевает ее упругость, то есть взаимодействует с пружиной. В результате пружина растягивается и между витками пружины открывается спиральный зазор для выхода жидкости. Давление в полости пружины падает и упругая сила пружины сжимает пружину обратно в исходное положение. Витки пружины резко смыкаются, при этом выход жидкости из полости пружины прекращается. Внезапное прекращение выхода жидкости приводит к возникновению гидроудара. В полости пружины снова начинает расти давление и цикл повторяется. The essence of the invention is as follows: the pressure created by the fluid flow in the cavity of the tensile spring (compressed in the normal state to the tight contact of the turns) overcomes its elasticity, that is, interacts with the spring. As a result, the spring is stretched and a spiral gap is opened between the spring coils for fluid to exit. The pressure in the cavity of the spring drops and the elastic force of the spring compresses the spring back to its original position. The coil of the spring abruptly closes, while the fluid exit from the spring cavity ceases. Sudden cessation of fluid output leads to the occurrence of water hammer. In the spring cavity, pressure begins to rise again and the cycle repeats.

На чертеже изображен вибратор в разрезе. The drawing shows a vibrator in section.

Гидравлический вибратор состоит из корпуса 1, в котором с помощью втулки 2 закреплена пружина растяжения 3. С одной стороны пружина 3 закрыта заглушкой 4 с образованием герметичной полости. The hydraulic vibrator consists of a housing 1, in which a tension spring 3 is fixed using a sleeve 2. On one side, the spring 3 is closed by a plug 4 to form an airtight cavity.

Гидравлический вибратор работает следующим образом: под избыточным давлением жидкости в полости пружины 3 происходит ее растяжение, в результате чего витки пружины 3 расходятся и открывается спиральный зазор для выхода жидкости. Циркулирующая жидкость устремляется из полости пружины 3 наружу, что приводит к выравниванию давления внутри и снаружи пружины. В этот момент растянутая пружина 3 резко сжимается и спиральный зазор между витками смыкается, резко перекрывая выход жидкости. В результате этого в вибраторе и столбе жидкости возникает гидравлический удар. Далее в полости пружины 3 снова начинает расти давление, и цикл повторяется. The hydraulic vibrator operates as follows: under excess pressure of the liquid in the cavity of the spring 3, it stretches, as a result of which the turns of the spring 3 diverge and a spiral gap opens for the liquid to exit. The circulating fluid rushes from the cavity of the spring 3 to the outside, which leads to equalization of pressure inside and outside the spring. At this moment, the extended spring 3 is sharply compressed and the spiral gap between the turns is closed, sharply blocking the fluid outlet. As a result of this, a hydraulic shock occurs in the vibrator and the liquid column. Further, in the cavity of the spring 3, pressure begins to rise again, and the cycle repeats.

Пример конкретного исполнения. Винтовая пружина растяжения гидравлического вибратора выполнена по ГОСТ 13771-68. Пружина может быть цилиндрической или конической. Корпус изготовлен из муфты. С помощью корпуса вибратор прикрепляют к насосно-компрессорным трубам (НКТ) и спускают на забой скважины. При закачке жидкости в межтрубное пространство (с отбором по НКТ) гидроудары возникают в межтрубном пространстве. И, наоборот, при закачке жидкости по НКТ (с отбором по межтрубному пространству) гидроудары происходят в НКТ и передаются в межтрубное пространство. Оптимальный расход жидкости, необходимый для создания максимальной амплитуды гидроудара (1,8-2,5 МПа) в предлагаемом вибраторе, составляет 6-8 л/с. В известном вибраторе при расходе жидкости 25 л/с и более, то есть при работе двух насосных агрегатов амплитуда гидроударов в НКТ равна 5,0-7,0 МПа, а в межтрубном пространстве амплитуда снижается до 2,4 МПа. Потери давления обусловлены сложностью конструкции и низким КПД известного вибратора. An example of a specific implementation. The helical tension spring of the hydraulic vibrator is made in accordance with GOST 13771-68. The spring may be cylindrical or conical. The housing is made of a coupling. Using the housing, the vibrator is attached to the tubing and lowered to the bottom of the well. When liquid is pumped into the annulus (with selection by tubing), water hammer occurs in the annulus. And, on the contrary, when fluid is pumped through the tubing (with selection along the annulus), water hammers occur in the tubing and are transmitted into the annulus. The optimal fluid flow rate necessary to create the maximum amplitude of hydroblow (1.8-2.5 MPa) in the proposed vibrator is 6-8 l / s. In a known vibrator with a fluid flow rate of 25 l / s or more, that is, when two pump units are in operation, the amplitude of hydraulic shock in the tubing is 5.0-7.0 MPa, and in the annulus the amplitude decreases to 2.4 MPa. Pressure losses due to the complexity of the design and low efficiency of the known vibrator.

Предлагаемое устройство используют при следующих видах виброобработки:
а) виброобработка при циркуляции жидкости (нефти, воды и др.) с последующей прямой или обратной промывкой скважины;
б) виброобработка скважины при циркуляции жидкости с последующей закачкой ее через вибратор в продуктивный пласт;
в) виброобработка скважины при непрерывной закачке жидкости через вибратор в продуктивный пласт. Ее разновидностью является виброобработка при непрерывной закачке кислоты или кислоты с ПАВ через вибратор в продуктивный пласт.The proposed device is used for the following types of vibration processing:
a) vibration processing during the circulation of the fluid (oil, water, etc.) with subsequent direct or reverse flushing of the well;
b) vibration processing of the well during fluid circulation with its subsequent injection through the vibrator into the reservoir;
c) vibration processing of the well during continuous injection of fluid through a vibrator into the reservoir. Its variety is vibration processing with continuous injection of acid or acid with a surfactant through a vibrator into the reservoir.

Предельная простота конструкции позволяет изготовить вибратор в условиях минимально оборудованных мастерских, отсутствие плотно притертых движущихся деталей повышает надежность работы вибратора (через устройство выносятся продукты коррозии весом до 1,5 г). Он на длительное время (2-3 года) может быть оставлен в зоне перфорации для последующего периодического импульсного излива без привлечения бригады подземного ремонта. Вибратор может быть применен как для импульсного излива, так и для закачки жидкости при непрерывно действующих гидроударах в призабойной зоне. Одним из преимуществ его является также то, что при виброобработке скважины применяется нагнетаемая по водоводу жидкость. Extreme simplicity of design allows manufacturing a vibrator in conditions of minimally equipped workshops, the absence of tightly ground moving parts increases the reliability of the vibrator (corrosion products weighing up to 1.5 g are carried out through the device). It can be left for a long time (2-3 years) in the perforation zone for the subsequent periodic pulse outflow without the involvement of the underground repair team. The vibrator can be used both for pulsed spout and for pumping fluid with continuously operating water hammer in the bottomhole zone. One of its advantages is also that when vibrating the well, a fluid injected through a water conduit is used.

Claims

A hydraulic vibrator comprising a housing with a fixed cup, characterized in that the cup is made in the form of a helical spring, closed on one side with a plug to form a sealed cavity and having the possibility of stretching under the action of pressure of the fluid flow and opening between the turns of the spiral gap for fluid exit.