UA147412U - Електрогідроімпульсний свердловинний пристрій - Google Patents

Abstract

Електрогідроімпульсний свердловинний пристрій, що містить наземну частину, яка включає джерело живлення і з'єднану з ним геофізичним кабелем занурювану частину, у вигляді порожнистого циліндричного корпусу, що складається з окремих, герметично з'єднаних одна з одною частин, в якому розміщений генератор імпульсних струмів та електродна система, центральний електрод якої розміщений в ізоляторі з дроселем, електрично з'єднаний з генератором імпульсних струмів, на циліндричному корпусі електродної системи закріплена кільцева мембрана, а порожнина між корпусом і кільцевою мембраною заповнена робочою рідиною. Корпус електродної системи складається з двох частин: верхньої та нижньої, які з'єднані між собою струмопровідними гнучкими тросиками діаметром від 4 до 5 мм з зовнішнім ізоляційним шаром, дросель виконано у вигляді металевої втулки, що надіта на ізолятор центрального електрода, причому нижня торцева частина центрального електрода має змінний анод, який з'єднаний з центральним електродом за допомогою конуса Морзе, а робоча частина анода виконана у вигляді зрізаного конуса, робочою речовиною є водний сольовий розчин з питомою електропровідністю від 0,04 до 0,31 См/м, а кільцева мембрана виконана з багатошарового гумотканинного матеріалу.

Description

Корисна модель належить до електрогідроїмпульсних пристроїв, які застосовуються для збільшення дебіту свердловин по видобутку нафти або газу, водяних свердловин, дегазаційних свердловин і підвищення приймальності нагнітальних свердловин, за рахунок очищення і підвищення проникності привибійних зон.

Відомий електрогідроїмпульсній свердловинний пристрій (авторське свідоцтво СРСР Мо 1457489, МПК Е21В 43/24, опубліковано 07.10.1991, Б.ИМ. Мо 37), який містить генератор імпульсних струмів і електрично пов'язану з ним електродну систему, які поміщені в герметичний, заповнений діелектричною рідиною корпус з вікнами, які перекриті еластичною мембраною, електродна система включає позитивний електрод, виконаний трубчастої форми з ерозійностійкого матеріалу, при цьому в корпусі виконані канали, розташовані у верхній частині порожнини, утвореної мембраною, і перекриті по зовнішній поверхні еластичним кільцем.

Ознаками, що збігаються з суттєвими ознаками корисної моделі є наступні: порожнистий циліндричний корпус, генератор імпульсних струмів, електрично з'єднаний з центральним електродом електродної системи; порожнина між корпусом і кільцевою мембраною заповнена робочою рідиною.

До причин, які перешкоджають отриманню необхідного технічного результату, слід віднести такі.

Наявність жорстких металевих неіїзольованих вікон з перемичками (ребрами) корпусу електродної системи впливає на поширення хвиль тиску в свердловині і сприяє утворенню "сліпих" зон при обробці - частин привибійної зони, що не піддаються обробці, а також призводить до неосьової орієнтації каналу розряду і не радіальному, а осьовому поширенню хвиль тиску, що спричиняє збільшення ударно-хвильового навантаження на елементи електродної системи з подальшим їх пошкодженням і руйнуванням.

Крім того, трубчастий електрод, виконаний у вигляді намотаної стрічки з ерозійностійкого матеріалу, з робочою частиною у вигляді кільцевої кромки схильний до деформації і руйнування через ударно-хвильову дію, викликану електричним розрядом у рідині і ерозійного зносу, а його конструкція не дозволяє провести швидку заміну. Робота пристрою з деформованим або зруйнованим анодом при заповненні електродної системи діелектричною рідиною позначається на ефективності і стабільності роботи за рахунок погіршення умов здійснення запалювання

Зо розряду і подальшого високовольтного пробою міжелектродного проміжку. Особливо це критично в умовах підвищених гідростатичних тисків. Одночасно з цим використання як матеріалу мембрани маслобензостійкої гуми не виключає можливість її розриву в процесі роботи або під час спуску-підйому пристрою.

Найбільш близьким за сукупністю ознак корисної моделі є електрогідроїмпульсний свердловинний пристрій (патент України Мо 27436 МПК б6Е21В 43/112, опублікований 15.09.2000, бюлетень Мо 4), який містить порожнистий корпус, виконаний з вікнами, перекритими кільцевої мембраною, і з вихідним каналом, центральний електрод з ізолятором, котрі розміщені у корпусі, генератор імпульсних струмів, який електрично пов'язаний з центральним електродом, порожнину, утворену корпусом і кільцевою мембраною, яка заповнена діелектричної рідиною; дросель, який виконано у вигляді кільцевих канавок на зовнішній бічній поверхні ізолятора, що сполучається з порожнистим корпусом; зворотний клапан, який виконано у вигляді стакана з радіальним отвором у дні.

Ознаками, що збігаються з суттєвими ознаками заявленої корисної моделі, є наступні: містить наземну частину, яка включає джерело живлення і з'єднану з ним геофізичним кабелем заглибну частину, у вигляді порожнистого циліндричного корпусу, що складається з окремих, герметично з'єднаних одна з одною частин, в якому розміщений генератор імпульсних струмів та електродна система, центральний електрод якої розміщений в ізоляторі з дроселем, електрично з'єднаний з генератором імпульсних струмів, на циліндричному корпусі електродної системи закріплена кільцева мембрана, а порожнина між корпусом і кільцевою мембраною заповнена робочою рідиною.

До причин, які перешкоджають отриманню необхідного технічного результату, слід віднести те, що наявність жорстких металевих неіїзольованих перемичок (ребер) вікон корпусу електродної системи призводить до неосьової орієнтації каналу розряду і не радіальному, а осьовому поширенню хвиль тиску, що спричиняє збільшення ударно-хвильової навантаження на елементи електродної системи з подальшим їх пошкодженням і руйнуванням. Одночасно з цим, для забезпечення міцності конструкції площа перерізу одного ребра повинна становити не менше 150 105 ме, в іншому випадку можливе їх руйнування у результаті комплексного ударно- хвильового і електроерозійного впливу. Це значно знижує обсяг рідини всередині корпусу і негативно позначається на ресурсі і ефективності роботи пристрою. Також наявність ребер бо впливає на поширення хвиль тиску у свердловині і сприяє утворенню "сліпих" зон при обробці -

частин привибійної зони, що не піддаються обробці. Окрім цього, використання кільцевої еластичної мембрани не виключає можливість її розриву в процесі роботи або під час спуску- підйому пристрою.

Одночасно з цим, електрод, що використовується в пристрої, схильний до деформації і руйнування за рахунок ударно-хвильової дії, викликаної електричним розрядом у рідині, та ерозійного зносу. Його конструкція не дозволяє провести швидку заміну, а робота пристрою з деформованим або зруйнованим електродом при заповненні електродної системи діелектричної рідиною супроводжується зменшенням ефективності і стабільності його роботи за рахунок погіршення умов здійснення запалювання розряду і подальшого високовольтного пробою міжелектродного проміжку. Особливо це критично в умовах підвищених гідростатичних тисків.

Дросель, виконаний у вигляді нарізки на корпусі ізолятора з полімерного діелектричного матеріалу, під дією імпульсного тиску деформується та руйнується, внаслідок чого не може виконувати свою функцію - забезпечувати переміщення, з втратою кінетичної енергії, газоподібних продуктів електричного розряду до зворотного клапана для подальшого виведення в навколишнє середовище.

В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення електрогідроїмпульсного свердловинного пристрою шляхом зміни конструкцій корпусу електродної системи, центрального електрода та дроселя та використання нових робочої речовини і матеріалу мембрани, що дозволить забезпечити надійну герметизацію корпусу електродної системи, зменшити площу "сліпих" зон - частин привибійної зони свердловини, які не піддаються обробці, виключити неосьову орієнтацію каналу розряду та стабілізувати процес запалювання електричного розряду в умовах високих гідростатичних тисків і температур, забезпечити безперебійне виведення газоподібних продуктів електричного розряду в навколишнє середовище, і за рахунок цього підвищити ефективність роботи пристрою, його надійність та стабільність при обробці свердловин. Крім того, зменшується маса пристрою, полегшується процес його виготовлення, спрощується та прискорюється процедури заміни аноду, підвищується ресурсу роботи пристрою.

Суть корисної моделі полягає в тому, що електрогідроїмпульсний свердловинний пристрій,

Зо що містить наземну частину, яка включає джерело живлення і з'єднану з ним геофізичним кабелем занурювану частину, у вигляді порожнистого циліндричного корпусу, що складається з окремих, герметично з'єднаних одна з одною частин, в якому розміщений генератор імпульсних струмів та електродна система, центральний електрод якої розміщений в ізоляторі з дроселем, електрично з'єднаний з генератором імпульсних струмів, на циліндричному корпусі електродної системи закріплена кільцева мембрана, а порожнина між корпусом і кільцевою мембраною заповнена робочою рідиною, згідно з корисною моделлю, корпус електродної системи складається з двох частин: верхньої та нижньої, які з'єднані між собою струмопровідними гнучкими тросиками діаметром від 4 до 5 мм з зовнішнім ізоляційним шаром, дросель виконано у вигляді металевої втулки, що надіта на ізолятор центрального електрода, причому нижня торцева частина центрального електрода має змінний анод, який з'єднаний з центральним електродом за допомогою конуса Морзе, а робоча частина анода виконана у вигляді зрізаного конуса, робочою речовиною є водний сольовий розчин з питомою електропровідністю від 0,04 до 0,31 См/м, а кільцева мембрана виконана з багатошарового гумотканинного матеріалу.

Розкриваючи причинно-наслідковий зв'язок між суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, і технічним результатом, слід зазначити наступне.

Ознака "корпус електродної системи складається з двох частин: верхньої та нижньої, які з'єднані між собою струмопровідними гнучкими тросиками діаметром від 4 до 5 мм з зовнішнім ізоляційним шаром" дозволяє: зменшити площу "сліпих" зон при обробці - частин привибійної зони, що не піддаються обробці, виключити неосьову орієнтацію каналу розряду за рахунок наявності зовнішнього ізоляційного шару на тросиках і, відповідно, знизити ударно-хвильове навантаження на елементи конструкції електродної системи; виключить можливість виходу з ладу пристрою внаслідок руйнування ребер в результаті комплексного ударно-хвильового і електроерозійного впливу. Крім того, зменшується маса пристрою та збільшується обсяг рідини, яка заповнює порожнину корпусу.

Ознака "дросель виконано у вигляді металевої втулки, що надіта на ізолятор центрального електрода" забезпечує цілісність конструкції дроселя в умовах імпульсної ударно-хвильової дії, що дозволяє забезпечити безперебійне переміщення газоподібних продуктів електричного розряду до зворотного клапана з втратою кінетичної енергії для подальшого їх виведення в навколишнє середовище.

Ознака "нижня торцева частина центрального електрода має змінний анод, який з'єднаний з центральним електродом за допомогою конуса Морзе, а робоча частина анода виконана у вигляді зрізаного конуса" дозволяє: спростити і прискорити процедуру заміни змінного анода, збільшити ресурс роботи анода і стабілізувати процес запалювання розряду за рахунок збільшення напруженості електричного поля на його вістрі.

Ознака "робочою речовиною є водний сольовий розчин з питомою електропровідністю від 0,04 до 0,31 См/м дозволяє забезпечити стабільне запалювання електричного розряду, і, відповідно, ефективність обробки в умовах високих гідростатичних тисків і температур за рахунок заповнення порожнини рідиною з певною питомою електропровідністю.

Ознака "кільцева мембрана виконана з багатошарового гумотканинного матеріалу" дозволяє забезпечити герметизацію корпусу за рахунок виключення розриву еластичної мембрани внаслідок ударно-хвильової дії і в процесі підйому або опускання пристрою, завдяки підвищеній міцності конструкції багатошарового гумотканинного матеріалу.

Корисна модель пояснюється кресленнями, де на Фіг. 1 наведено схему загального вигляду електрогідроїмпульсного свердловинного пристрою; на Фіг. 2 - креслення закритої електродної системи; на Фіг. З - переріз по Б-Б; на Фіг. 4 - креслення знімного змінного анода.

Електрогідроїмпульсний свердловинний пристрій містить (Фіг. 1) наземне джерело живлення 1 ї з'єднану з ним за допомогою геофізичного кабелю 2 занурювану частину 3, в нижній частині якої розташована електродна система 4. Занурювана частина пристрою З виконана у вигляді порожнього циліндричного корпусу, що складається з окремих герметично з'єднаних одна з одною частин, в яких поміщено генератор імпульсних струмів (на Фіг. не показаний), який електрично пов'язаний з центральним електродом 5 (Фіг. 2), який розташовано в електродній системі 4.

Електродна система (Фіг. 2, Фіг. 3) містить перехідник б і корпус, який виконаний з двох частин: верхньої частини корпусу 7 і нижньої - 8. Верхня частина корпусу 7 з'єднана з нижньою частиною 8 струмопровідними гнучкими тросиками 9 діаметром від 4 до 5 мм, що мають зовнішній ізолюючий шар. На нижній 8 та верхній 7 частинах корпусу електродної системи за допомогою хомутів 10 і болтів 11 закріплена еластична кільцева мембрана 12. Порожнина 13 між корпусом електродної системи і кільцевою мембраною 12 заповнена робочою рідиною - водним сольовим розчином з питомою електропровідністю від 0,04 до 0,31 См/м. Еластична кільцева мембрана 12 виконана з багатошарового гумотканинного матеріалу.

У верхній частині корпусу 7 розміщено зворотний клапан 14.

Центральний електрод 5 розміщений в ізоляторі 15. Торцева частина електрода 5 містить знімний змінний анод 16. Анод 16 з'єднаний з електродом 5 за допомогою конуса Морзе 17 (Фіг. 4). Робоча частина анода 18 виконана у вигляді зрізаного конуса. Центральна частина анода і частина поверхні робочої частини анода 18 розміщені в іззолюючому наконечнику 19 (фіг. 2). На ізолятор 15 надіта металева втулка-дросель 20.

Центральний електрод 5, знімний анод 16, ізолятор 15 та ізолюючий наконечник 19 зібрані разом та вставлені в перехідник 6.

Електрогідроїмпульсний свердловинний пристрій працює таким чином:

Перед зануренням в свердловину порожнина 13 (Фіг. 2) заповнюється водним сольовим розчином з питомою електропровідністю від 0,04 до 0,31 См/м. Це забезпечує стабільний пробій міжелектродного проміжку в умовах високих гідростатичного тиску і температури. Змінний анод 16 (Фіг. 2) монтується з електродом 5 (фіг. 2) за допомогою конуса Морзе 17 (Фіг. 4). Подібне з'єднання забезпечує високу точність центрування і надійність кріплення. Потім верхня частина корпусу 7 (Фіг. 2) з'єднується з перехідником 6 (Фіг. 2). Після чого закрита електродна система 4 (Фіг. 1) монтується з іншими елементами занурюваної частини пристрою (окремо інші елементи занурюваної частини на Фіг. не відображені).

Занурювана частина пристрою З (Фіг. 1) опускається в свердловину на геофізичному кабелі 2 (Фіг. 1) до зони обробки. Наземна частина пристрою 1 (Фіг. 1) забезпечує електроживлення занурюваної частини пристрою. У занурюваній частині відбувається перетворення напруги живлення в високовольтну напругу. Після подачі високої напруги на центральний електрод 5 (Фіг. 2) відбувається високовольтний пробій міжелектродного проміжку між знімним анодом 16 (Фіг. 2) і нижньою частиною корпусу електродної системи 8 (Фіг. 2). Форма кінцевої частини анода у вигляді зрізаного конуса 18 (Фіг. 4) має стійкість до ударно-хвильовому впливу, який генерований електричним розрядом в рідині, а також більший, в порівнянні з циліндричним або кільцевим анодом, термін служби. Крім того, подібна форма кінцевої частини анода дозволяє стабілізувати процес запалювання розряду за рахунок збільшення напруженості електричного поля на його вістрі.

Виникаючі при електричному розряді в порожнині гідропотоки і високий імпульсний тиск під час проходу крізь канали знімного дроселя-втулки 20 (Фіг. 2) втрачають основну частину своєї енергії, що виключає імпульсні навантаження на зворотний клапан 14 (Фіг. 2). Знімний дросель- втулка 20 виконано металевим, що виключає можливість його деформації і руйнування під впливом імпульсно-хвильового навантаження. Газоподібні продукти, які утворюються при електричному розряді в рідині, після проходу каналами дроселя-втулки 20 (Фіг. 2), через зворотний клапан 14 (Фіг. 2) стравлюються в свердловинну рідину.

Внаслідок пробою міжелектродного проміжку генерується хвиля тиску, яка поширюється в рідині, що заповнює порожнину 13 (Фіг. 2), проходить крізь еластичну мембрану 12 (Фіг. 2) в свердловинну рідину і діє на привибійну зону свердловини. Еластична мембрана 12 виконана з багатошарового гумовотканинного матеріалу, що забезпечує герметизацію корпусу і виключає її розрив в результаті ударно-хвильової дії і в процесі підйому або опускання пристрою, а також не робить істотного впливу на поширення хвилі тиску і супутніх гідродинамічних явищ.

Еластична мембрана забезпечує вплив хвиль тиску і гідропотоків на привибійну зону свердловини, тим самим збільшуючи її проникність і додатковий приплив рідини в свердловину.

Таким чином, використання електрогідроїмпульсного свердловинного пристрою дозволить забезпечити надійну герметизації корпусу електродної системи, зменшити площу "сліпих" зон при обробці, виключити неосьову орієнтацію каналу розряду та стабілізувати процес запалювання електричного розряду в умовах високих гідростатичних тисків і температур, і за рахунок цього підвищити ефективність роботи пристрою, його надійність та стабільність при обробці свердловин. Крім того, зменшується маса пристрою, полегшується процес його виготовлення; спрощується та прискорюється процедури заміни анода, підвищується ресурсу роботи пристрою.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Електрогідроммпульсний свердловинний пристрій, що містить наземну частину, яка містить джерело живлення і з'єднану з ним геофізичним кабелем занурювану частину, у вигляді порожнистого циліндричного корпусу, що складається з окремих, герметично з'єднаних одна з Зо одною частин, в якому розміщений генератор імпульсних струмів та електродна система, центральний електрод якої розміщений в ізоляторі з дроселем, електрично з'єднаний з генератором імпульсних струмів, на циліндричному корпусі електродної системи закріплена кільцева мембрана, а порожнина між корпусом і кільцевою мембраною заповнена робочою рідиною, який відрізняється тим, що корпус електродної системи складається з двох частин: верхньої та нижньої, які з'єднані між собою струмопровідними гнучкими тросиками діаметром від 4 до 5 мм з зовнішнім ізоляційним шаром, дросель виконано у вигляді металевої втулки, що надіта на ізолятор центрального електрода, причому нижня торцева частина центрального електрода має змінний анод, який з'єднаний з центральним електродом за допомогою конуса Морзе, а робоча частина анода виконана у вигляді зрізаного конуса, робочою речовиною є водний сольовий розчин з питомою електропровідністю від 0,04 до 0,31 См/м, а кільцева мембрана виконана з багатошарового гумотканинного матеріалу.