гидравлический скважинный пульсатор

Формула изобретения

1. Гидравлический скважинный пульсатор, содержащий приводной узел, включающий неподвижный статор и полый подвижный ротор, и прерыватель потока, размещенный на поверхности ротора, отличающийся тем, что статор включает верхнюю и нижнюю соосные части, каждая из которых содержит внутренние винтовые зубья, имеющие разные направления нарезки 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 сообщений внутренней полости пульсатора с полостью скважины, а к нижней части статора присоединена заглушка.

2. Гидравлический скважинный пульсатор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен, по меньшей мере одним ограничителем осевого перемещения ротора для взаимодействия с торцовой поверхностью ротора.

3. Гидравлический скважинный пульсатор по п.2, отличающийся тем, что 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 x Z₁,

b = E x Z₂,

где a - средний радиус конической поверхности ротора;

b - средний радиус конической поверхности ограничителя осевого перемещения ротора;

Е - эксцентриситет ротора;

Z₁ - число зубьев ротора;

Z₂ - число зубьев статора.

4. Гидравлический скважинный пульсатор по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что он 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.

5. Гидравлический скважинный пульсатор по одному из пп.1 - 4, отличающийся тем, что в заглушке статора выполнено осевое отверстие с коническим седлом под сбрасываемый шар.

Описание изобретения к патенту

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.

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.

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.

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.

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.

Известный гидравлический скважинный пульсатор имеет следующие недостатки.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Кроме того, преимуществом предлагаемого гидравлического скважинного пульсатора является то, что он может использоваться как при прямой, так и при обратной промывке скважины.

Другим отличием является то, что гидравлический скважинный пульсатор снабжен, по меньшей мере, одним ограничителем осевого перемещения ротора для взаимодействия с торцовой поверхностью ротора.

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.

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.

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.

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.

Еще одним отличием является то, что в гидравлическом скважинном пульсаторе в заглушке статора выполнено осевое отверстие с коническим седлом под сбрасываемый шар.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.