гидравлический шаровой вибратор

Формула изобретения

Гидравлический шаровой вибратор, содержащий корпус с посадочным седлом и установленными в корпусе верхним ограничителем хода с отверстием и нижним ограничителем хода с опорным выступом и отверстиями, с цилиндром, расположенным между верхним и нижним ограничителями хода и имеющим сужающуюся книзу внутреннюю поверхность и шар внутри, отличающийся тем, что посадочное седло корпуса выполнено коническим, верхний ограничитель хода имеет дополнительные отверстия и снабжен наконечником и внутренним опорным выступом, а нижняя часть внутренней поверхности цилиндра выполнена с расширением книзу, нижний ограничитель хода имеет уплотнители.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для обработки призабойной зоны пласта.

Известен гидравлический шаровой вибратор, содержащий корпус, нижний ограничитель хода с отверстиями [1].

Наиболее близким по технической сущности является гидравлический шаровой вибратор, содержащий корпус с посадочным седлом и установленными в корпусе верхним ограничителем хода с отверстием и нижним ограничителем хода с опорным выступом и отверстиями, с цилиндром, расположенным между верхним и нижним ограничителями хода и имеющим сужающуюся книзу внутреннюю поверхность и шар внутри [2].

Недостатки вибратора заключаются в следующем.

Вибратор такого типа не позволяет создавать импульсы давления на забое скважины, так как шар колеблется в горизонтальной плоскости. Кроме того, данная конструкция не предусматривает спуск и подъем вибратора из скважины для осуществления повторных виброобработок без проведения трудоемких операций по свинчиванию - развинчиванию насосно-компрессорных труб (НКТ).

В предложенном изобретении решается задача расширения функциональных возможностей вибратора, снижения трудоемкости и повышения надежности работы вибратора.

Поставленная задача достигается тем, что в гидравлическом шаровом вибраторе, содержащем корпус с посадочным седлом и установленными в корпусе верхним ограничителем хода с отверстием и нижним ограничителем хода с опорным выступом и отверстиями с цилиндром, расположенным между верхним и нижним ограничителями хода и имеющим сужающуюся книзу внутреннюю поверхность и шар внутри, согласно изобретению посадочное седло корпуса выполнено коническим, верхний ограничитель хода имеет дополнительные отверстия и снабжен наконечником и внутренним опорным выступом, а нижняя часть внутренней поверхности цилиндра выполнена с расширением книзу, нижний ограничитель хода имеет уплотнители.

Существенными признаками изобретения являются:

1) корпус;

2) посадочное седло;

3) установленный в корпусе верхний ограничитель хода с отверстием;

4) установленный в корпусе нижний ограничитель хода с опорным выступом и отверстиями;

5) цилиндр, расположенный между верхним и нижним ограничителями хода;

6) цилиндр имеет сужающуюся книзу внутреннюю поверхность;

7) цилиндр имеет шар внутри;

8) верхний ограничитель хода имеет дополнительные отверстия;

9) верхний ограничитель хода снабжен наконечником и внутренним опорным выступом;

10) внутренняя поверхность цилиндра выполнена с расширением книзу;

11) нижний ограничитель хода имеет уплотнитель.

Признаки 1-7 являются общими с прототипом, признаки 8-11 являются существенными отличительными признаками изобретения.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Для проведения обработки призабойной зоны пласта необходимо создание импульсов давления на забое скважины и колебание шара вибратора в вертикальной плоскости, что и обеспечивает предложенное изобретение. Кроме того, изменяя скорость прокачки жидкости в трубах, добиваются регулирования частоты и амплитуды импульсов давления на пласт.

В прототипе, чтобы спустить вибратор в скважину, нужно каждый раз производить предварительно трудоемкую операцию по свинчиванию - развинчиванию НКТ. В изобретении эти операции устраняются, т.к. спуск-подъем вибратора осуществляется тросом со специальным захватом и наконечником вибратора. После этого вибратор плавно садится в коническое седло.

В ходе работы известного вибратора и колебания шара происходят постепенный износ опорного выступа и полное перекрытие проходного сечения вибратора. Как следствие - полное прекращение циркуляции жидкости и неконтролируемый рост давления в трубах.

В изобретении за счет выполнения нижней части внутренней поверхности цилиндра с расширением книзу, образуется зазор между шаром и цилиндром и проходное сечение вибратора перекрывается неполностью, что исключает полное прекращение циркуляции жидкости и неконтролируемый рост давления в трубах, делая работу вибратора надежной.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показан гидравлический шаровой вибратор в продольном разрезе.

Гидравлический шаровой вибратор включает корпус 1 с посадочным коническим седлом 2, верхний ограничитель хода 3 с отверстиями 4, наконечником 5 и внутренним опорным выступом 6, нижний ограничитель хода 7 с опорным выступом 8, отверстиями 9 и уплотнителями 10, цилиндр 11 с шаром 12 внутри.

Верхний 3 и нижний 7 ограничители хода установлены в корпусе 1.

Цилиндр 11 имеет сужающуюся книзу внутреннюю поверхность 13, а нижняя часть 14 внутренней поверхности цилиндра 11 выполнена с расширением книзу.

Гидравлический шаровой вибратор работает следующим образом.

Цилиндр 11 с навинченным на него верхним 3 и нижним 7 ограничителями хода и шаром 12 вставляется в посадочное седло 2. Затем вибратор в составе колонны НКТ (на чертеже не показаны) спускается в нагнетательную скважину на заданную глубину. В колонне НКТ вибратор устанавливается сразу после фильтра (на чертеже не показан). Фильтр башмака НКТ располагается в скважине в интервале перфорации продуктивного горизонта. После спуска вибратора скважина подключается к насосному агрегату, если производится единовременная обработка призабойной зоны пласта, или к водоводу, если виброобработка производится в процессе закачки воды для поддержания пластового давления длительное время. Закачиваемая по трубам жидкость поступает внутрь вибратора по отверстиям 4. Под действием нисходящего потока шар 12 падает вниз и практически полностью перекрывает проходное сечение вибратора. В результате происходят резкая остановка течения жидкости и скачок давления в трубах над шаром. Давление на забое, наоборот, падает. Постепенно за счет перетока жидкости через зазор между шаром 12 и стенками цилиндра 11, давление выравнивается. При этом жидкость движется в зазоре с большой скоростью. После прохождения сечения А-А, где начинается расширение нижней части 13 внутренней поверхности цилиндра 11, скорость жидкости падает и увеличивается давление над шаром 12. Через некоторое время давление под шаром 12 становится больше, чем над ним и шар 12 выталкивается вверх до ограничителя хода 3. Проходное сечение вибратора открывается и жидкость из труб вновь устремляется на забой скважины. В результате давление на забое скважины увеличивается. Таким образом, благодаря тому, что цилиндр 3 имеет сужающуюся книзу внутреннюю поверхность 13, а ее нижняя часть 14 выполнена с расширением книзу, шар 12 совершает колебания в вертикальной плоскости, что позволяет создать импульсы давления на забое скважины при прокачке жидкости через вибратор и более глубокое проникновение жидкости в пласт. Благодаря зазору между шаром 12 и цилиндром 11 проходное сечение вибратора перекрывается не полностью, что исключает полное прекращение циркуляции жидкости и неконтролируемый рост давления в трубах.

После осуществления воздействия на призабойную зону пласта или после истечения ресурса работы вибратора (в случае, когда вибровоздействие производится в процессе закачки воды для поддержания пластового давления) вибратор необходимо извлечь на поверхность. Для этого в скважину спускается трос со специальным захватом (на чертеже не показаны) и с помощью наконечника 5 вибратор поднимается. При возникновении необходимости повторной виброобработки замена вибратора осуществляется спуском и установкой его в посадочное седло 2 на тросе.

Частота и амплитуда импульсов давления, создаваемых гидравлическим шаровым вибратором, зависят от скорости прокачки рабочей жидкости. В нашем примере она составляет 250-400 м³/сут, а частота и амплитуда импульсов давления составляют 10 - 20 Гц и 1,0-1,5 МПа соответственно. Сечение, где начинается расширение нижней части 13 внутренней поверхности цилиндра 13, выбрано на расстоянии 2/3 высоты цилиндра 13 от его верха.

Источники информации принятые во внимание при составлении заявки

1. Авторское свидетельство СССР N 953183, кл. E 21 B 23/00, 16.09.80.

2. Авторское свидетельство СССР N 1286721, кл. E 21 B 4/14, 30.01.87 (прототип).