устройство для создания гидравлических импульсов в скважине

Формула изобретения

1. Устройство для создания гидравлических импульсов в скважине, содержащее полую штангу с распределительными каналами, жестко связанную с верхней и нижней головками, одна из которых выполнена с камерой, установленный на штанге с возможностью осевого перемещения поршень-дебаланс с выхлопными каналами, выполненными в верхней и нижней частях с возможностью сообщения с распределительными каналами штанги и имеющими наклонные участки, обращенные к противоположным торцам поршня-дебаланса с углом наклона участка выхлопных каналов в верхней части поршня-дебаланса, большим угла наклона каналов в нижней его части, плашки, установленные в головках с возможностью радиального перемещения, установленный в камере одной из головок с возможностью осевого перемещения узел поддержки поршня дебаланса, выполненный в виде подпружиненного поршня с штоком и опорами, взаимодействующими с торцами поршня-дебаланса, и жестко связанный с нижней головкой переводник с каналами и установленным в нем стаканом, имеющим седло под запорный шар, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе устройства за счет отключения вибратора, оно снабжено полой втулкой с продольными пазами и радиальными каналами, сообщающимися с распределительными каналами штанги, с седлом на верхнем торце втулки под бросовый элемент, при этом втулка установлена в полости штанги с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с верхним торцом стакана.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено установленными в полости втулки опорной планкой с осью, при этом торцевые части оси размещены в продольных пазах втулки и жестко связаны с штангой, а балка установлена с возможностью взаимодействия с бросовым элементом в крайнем нижнем положении втулки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для интенсификации притока пластового флюида в скважину.

Целью предполагаемого изобретения является повышение надежности работы устройства за счет отключения вибратора.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для создания гидравлических импульсов в скважине, содержащее полую штангу с распределительными каналами, жестко связанную с верхней и нижней головками, установленный на штанге с возможностью осевого перемещения поршень-дебаланс с выхлопными каналами в верхней и нижней частях, наклонные участки которых обращены к противоположным торцам поршня-дебаланса, имеют разную длину и направлены под разными углами, при этом угол наклона участка выхлопных каналов в верхней части поршня-дебаланса больше угла наклона каналов в нижней его части, выдвижные плашки, установленные в головках с возможностью радиального перемещения, узел поддержки поршня-дебаланса, размещенный в камере одной из головок с возможностью осевого перемещения, при этом узел поддержки выполнен в виде подпружиненного поршня со штоком и опорами, взаимодействующими с торцами поршня-дебаланса, переводник со стаканом, согласно изобретению, дополнительно содержит полую втулку, размещенную во внутренней полости штанги, взаимодействующей в нижней части со стаканом переводника, при этом полая втулка выполнена в верхней части с седлом под бросовый элемент, радиальными каналами, взаимодействующими с распределительными каналами штанги и выдвижных плашек, а также продольными пазами.

Кроме того, во внутренней полости втулки установлена опорная балка, выполненная в виде оси и планки, при этом ось, взаимодействующая с продольными пазами втулки, жестко связана со штангой.

На чертеже показан продольный разрез устройства.

Устройство содержит верхнюю 1 и нижнюю 2 головки, обеспечивающие связь устройства со стенками обсадной колонны (на чертеже не показаны) с помощью расположенных в них выдвижных плашек 3. Головки 1,2 жестко закреплены на полой цилиндрической штанге 4, на которую надет поршень-дебаланс 5, образованный дебалансом и поршнями 6,7, жестко связанными с дебалансом. Конические поверхности торцов головок 1,2, обращенные к поршню-дебалансу, сопрягаемые с коническими поверхностями поршней 6,7, выполнены так, что направленные в сторону устья скважины зазоры, в которые открыты выхлопные каналы 8,9 поршней соответственно 6,7. Причем части выхлопных каналов, обращенные к противоположным торцам поршня-дебаланса, выполнены под разными углами к его продольной оси, имеют разную длину и расположены в разные стороны относительно осевой плоскости так, что обеспечивают вращение поршня-дебаланса в один полупериод по ходу часовой стрелки, а в другой против хода часовой стрелки. При этом угол наклона наклонных частей выхлопных каналов 8 верхнего поршня 6 больше угла наклона наклонных частей выхлопных каналов 9 нижнего поршня 7.

В полой цилиндрической штанге 4 выполнены распределительные каналы 10, 11, а сам вибровозбудитель содержит кожух 12, поддержку 13 и размещенный в нижней головке 2 шток 14, поршень 15, пружину 16, радиальные каналы 17,18.

Кроме того во внутренней полости штанги 4 размещена с возможностью осевого перемещения полая цилиндрическая втулка 19, выполненная с радиальными каналами 20,21, взаимодействующими соответственно с распределительными каналами 10,11 штанги и нижних выдвижных плашек 3, седлом под бросовый элемент, например, шар 22, продольными пазами 23, установлена опорная балка, выполненная в виде оси 24 и плашки 25. При этом ось 24, взаимодействующая с продольными пазами 23, жестко связана со штангой 4.

Детали 13-16, образующие поддерживающий механизм, обеспечивают поршню-дебалансу 5 исходное верхнее крайнее положение, когда коническая поверхность поршня-дебаланса, обращенная к верхней головке 1 совпадает с конической поверхностью верхней головки.

К нижней головке 2 присоединен переводник 26, снабженный радиальным 27 и аксиальным 28 каналами, стаканом 29 с осевым каналом 30, срезным элементом 31 и запорным шаром 32. При этом стакан 29 взаимодействует с полой цилиндрической втулкой 19.

Устройство работает следующим образом.

После достижения требуемой глубины спуска в колонну НКТ закачивают рабочий агент, например техническую воду. Под действием давления закачиваемого рабочего агента выдвижные плашки 3 верхней 1 и нижней 2 головок прижимаются к стенкам обсадной колонны, обеспечивая связь вибровозбудителя с последней. Кроме того, рабочий агент по каналу 17 попадает на поршень 15, жестко связанный со штоком 14 и поддержкой 18. Возникающее при этом усилие, преодолевая сопротивление пружин 16, опускает поддержку, свободно пригелающую в исходном состоянии к поршню 7, в крайнее нижнее положение, в котором она остается до конца прокачивания рабочего агента (работы вибровозбудителя), создавая тем самым возможное перемещение поршню-дебалансу в осевом направлении.

Одновременно с этим рабочий агент, двигаясь по радиальному каналу 20 полой цилиндрической втулки 19, распределительному каналу 10 полой цилиндрической штанги 4 и наклонным частям выхлопных каналов 8, выходит в зазор, образуемый сопрягаемыми коническими поверхностями поршня 6 и головки 1, опуская и вращая по ходу часовой стрелки поршень-дебаланс 5 за счет реакции вытекающей струи, а затем из него в затрубное пространство кольцевое, образуемое обсадной колонной и вибровозбудителем.

При дальнейшем сложном движении вниз поршня-дебаланса распределительный канал 10 перекрывается поршнем 6. В это время выхлопные каналы 9 поршня 7 совпадают с распределительными каналом 11 и рабочий агент, попадая в наклонные части выхлопных каналов 9, начинает входить в зазор, образованный коническими поверхностями поршня 7 и головки 2, а из него в затрубное пространство, производя сначала торможение, а затем остановку поршня-дебаланса 5.

После остановки за счет реакции вытекающей струи рабочего агента поршень-дебаланс начинает подниматься вверх и одновременно вращаться против хода часовой стрелки. При дальнейшем сложном движении поршня-дебаланса радиальный канал 11 перекрывается поршнем 7. В это время выхлопные каналы 8 поршня 6 совпадают с радиальными каналом 10 и рабочий агент, выходя из наклонных частей выхлопных каналов 8 производит сначала торможение, а затем остановку поршня-дебаланса. В дальнейшем цикл работы вибровозбудителя повторяется.

После возбуждения пласта вибровозбудителем приступают к испытанию скважины по известной технологии. Поступление пластового флюида во внутреннюю полость колонны НКТ происходит через радиальный канал 27 переводника 26 осевой канал 30 стакана 29. По окончании испытания в колонну НКТ бросают запорный шар 22, который в конце своего падения перекрывает осевой канал полой цилиндрической втулки 19. Затем в колонну НКТ вновь закачивают рабочий агент. В результате этого в колонне НКТ возникает давление, под действием усилия которого полая цилиндрическая втулка 19, опускаясь вниз, разрушает срезной элемент 31, установленный в переводнике 26, перекрывает распределительные каналы 10, 11 штанги 4, отключая тем самым вибровозбудитель, открывает аксиальный канал 28 переводника 26.

При дальнейшем движении вниз втулки 19 запорный шар 22 садится на планку 25 опорной балки, которая остается неподвижной, поскольку ее ось 24 жестко связана со штангой 4, открывая проходное сечение в виде кольцевого зазора, по которому поток рабочего агента устремляется в аксиальный канал 28, обеспечивая срабатывание герметизирующего элемента (на чертеже не показан) с целью установки разделительного моста.

После этого устройство отсоединяют от герметизирующего элемента и поднимают на поверхность.

Применение предполагаемого изобретения позволит повысить надежность работы устройства за счет отключения вибратора.