устройство для создания гидравлических импульсов давления в скважине

Формула изобретения

Устройство для создания гидравлических импульсов давления в скважине, содержащее приводной узел, выполненный в виде винтового героторного механизма, статор которого имеет внутренние винтовые зубья, а ротор содержит наружные винтовые зубья для взаимодействия с внутренними винтовыми зубьями статора, прерыватель потока - заслонку, связанную с ротором, заглушку с отверстием для прохода жидкости и переводник для соединения устройства с колонной труб, отличающееся тем, что устройство снабжено соединенным с винтовым героторным механизмом дополнительным переводником, заглушка размещена в дополнительном переводнике и выполнена в виде установленного с возможностью осевого перемещения поршня, боковая часть которого имеет бочкообразную форму, причем дополнительный переводник и поршень выполнены с отверстиями для размещения ограничителей вращения поршня, при этом в переводнике для соединения устройства с колонной труб установлены обратные клапаны: боковой - для соединения полости упомянутого переводника с затрубным пространством и центральный - для соединения пространства винтового героторного механизма с полостью упомянутого переводника.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам, обеспечивающим повышение нефтеотдачи пластов в эксплуатационных скважинах за счет создания гидравлических импульсов давления в скважине.

Известно устройство для создания гидравлических импульсов давления в скважине (см.: Гадиев С.М. Использование вибрации в добыче нефти. М.: Недра, 1977 г., с. 50, рис. 27).

Известное устройство 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 продольные прорези, выполненные 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. При подаче промывочной 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 высокую частоту гидравлических пульсаций. Работа известного пульсатора возможна только на технически чистых жидкостях. Износ ротора и статора при воздействии высоких скоростей движения жидкости и высоких значений перепадов пульсирующего давления приводит к ухудшению энергетических характеристик приводного узла и к снижению величины пульсаций давления, создаваемых прерывателем потока.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является устройство для создания гидравлических импульсов давления в скважине (см. патент РФ №2151265, кл. Е 21 В 28/00 от 08.09.1998 г.).

Упомянутое устройство включает приводной узел, выполненный в виде винтового героторного механизма, статор которого имеет внутренние винтовые зубья, а ротор содержит наружные винтовые зубья для взаимодействия с внутренними винтовыми зубьями статора, прерыватель потока - заслонку, связанную с ротором, заглушку с отверстием для прохода жидкости и переводник для соединения устройства с колонной труб.

Однако это устройство имеет ряд недостатков.

1. В известном устройстве под действием гидравлического перекашивающего момента его ротор имеет непостоянную ориентацию в статоре. Верхняя часть ротора по направлению потока жидкости прижимается к обкладке статора в зоне полюса зацепления (область выпукло-вогнутого контакта зубьев), а нижняя часть ротора стремится отойти от обкладки статора в сторону выпукло-вогнутого контакта зубьев.

Под действием гидравлического перекашивающего момента его ротор имеет непостоянную ориентацию, следовательно, заслонка не может полностью перекрывать отверстие для прохода жидкости, если оно выполнено в торце заглушки. Между плоскостью заслонки и плоскостью заглушки будет сохраняться некоторый угол , т.е. зазор, через который часть жидкости будет проходить мимо заслонки.

Неполное перекрытие отверстия ведет к снижению величины гидроимпульса, который прямо пропорционален изменению скорости прохода жидкости.

2. Устройство не позволяет производить кислотные обработки, не прокачав кислоту через гидропульсатор, а это отрицательно отражается на его долговечности.

Задача изобретения - повышение эффективности гидроимпульсного воздействия на пласт, увеличение надежности и долговечности устройства.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для создания гидравлических импульсов давления в скважине, содержащее приводной узел, выполненный в виде винтового героторного механизма, статор которого имеет внутренние винтовые зубья, а ротор содержит наружные винтовые зубья для взаимодействия с внутренними винтовыми зубьями статора, прерыватель потока - заслонку, связанную с ротором, заглушку с отверстием для прохода жидкости и переводник для соединения устройства с колонной труб, снабжено соединенным с винтовым героторным механизмом дополнительным переводником, заглушка размещена в дополнительном переводнике и выполнена в виде установленного с возможностью осевого перемещения поршня, боковая часть которого имеет бочкообразную форму, причем дополнительный переводник и поршень выполнены с отверстиями для размещения ограничителей вращения поршня, при этом в переводнике для соединения устройства с колонной труб установлены обратные клапаны: боковой - для соединения полости упомянутого переводника с затрубным пространством и центральный - для соединения пространства винтового героторного механизма с полостью упомянутого переводника.

На чертеже показан общий вид устройства для создания гидравлических импульсов давления.

Устройство содержит перепускной узел, состоящий из переводника 1 с боковым 2 и центральным 3 обратными клапанами, приводной узел, состоящий из статора 4 и ротора 5, пяты 6 и шара 7, прерыватель потока - заслонку 8, соединенную с ротором 5, и расположенную внутри дополнительного переводника 9 заглушку, выполненную в виде поршня 10. Поршень имеет бочкообразную форму, причем поршень и дополнительный переводник 9 выполнены с отверстиями 11 для размещения в них ограничителей вращения поршня 12. Поршень имеет манжету 13 и отверстия 14 для прохождения потока жидкости, а снизу его размещена пружина 15.

Устройство для создания гидравлических импульсов работает следующим образом. При кислотной обработке продуктивного пласта кислота подается через насосно-компрессорные трубы НКТ к устройству, спущенному к подошве обрабатываемого пласта. Кислота продавливается в скважину. Она проходит через боковой обратный клапан 2. После ее продавливания в затрубное пространство устройство поднимается выше уровня закачанной кислоты в обсадной колонне.

Создается обратная циркуляция жидкости через затрубное пространство, устройство, насосно-компрессорные трубы к устью скважины.

Устройство выполнено таким образом, что кислота не проходит через винтовую пару - героторный механизм и не наносит ему вреда, воздействуя на полированную поверхность ротора, что существенно удлиняет срок его службы.

При обратной промывке скважины рабочая жидкость поступает в дополнительный переводник 9, затем через отверстие 14 попадает в приводной узел, состоящий из статора 4 и ротора 5, приводит во вращение ротор 5 и выходит через центральный клапан 3 в насосно-компрессорные трубы. Прерыватель потока - заслонка 8 периодически перекрывает отверстие 14 в поршне 10, вызывает появление гидравлических импульсов в скважине. Так как заслонка 8 описывает планетарную траекторию из-за изменения угла наклона оси ротора 5 при его вращении, поршень 10 следует изменению угла наклона оси ротора 5 и его продолжению - прерывателю потока 8.

Поршень 10 своей плоскостью контактирует с плоскостью прерывателя потока - заслонки 8 под действием пружины 15 и перепада давления, который возникает при прохождении потока жидкости через отверстие 14.

Контакт плоскости заслонки 8 с плоскостью поршня 10 обеспечивается за счет бочкообразной формы поршня 10, который наклоняется и следует за наклоном плоскости заслонки 8 при вращении ротора 5.

Возможный угол наклона поршня 10 в дополнительном переводнике 9 больше угла наклона ротора 5 при его вращении.

Практически по этой же схеме проводятся работы с устройством при дренаже приствольной части в нагнетательных скважинах или при изоляции проницаемых пластов с помощью тампонажных составов, например глинистого раствора. Глиноматериал как тампонажный состав наиболее стойкий к коррозии и воздействию различных минерализованных сред.

При проведении работ по дренированию перфорированного интервала в нагнетательных скважинах обычно используется пластовая вода. В скважину спускается устройство для создания импульсов давления к кровле перфорированного интервала. Создается обратная циркуляция. При этом определяются следующие параметры режима закачки пластовой воды: производительность закачки, м³/ч, давление на устье скважины, Р.

Повторные замеры режима закачки производятся через 2 часа. В случаях, если приемистость скважины за время обработки не изменилась, то рекомендуется увеличить производительность закачки жидкости в 1,5 раза с фиксированием результатов также через 2 часа.

Усиление воздействия на перфорированный интервал нагнетательной скважины может достигаться дополнительно за счет частичного перекрытия выхода жидкости на поверхность из НКТ. При этом гидроимпульсы создаются с прежней частотой и величиной давления, но при повышенном общем давлении в скважине. При наличии сомкнутых трещин эта дополнительная операция приносит эффект по их дренажу.

Устройство для создания гидравлических импульсов давления рекомендуется применять при изоляционных работах, например, при использовании глинистого раствора в качестве тампонажного материала. Применение глинистого раствора (глины) эффективно при изоляции пластов, насыщенных сероводородом, или при необходимости проведения ликвидации притока жидкости в обсадные колонны в сложных условиях, как то: высокие температуры, большая глубина скважин.

Изоляционные работы с применением глинистого раствора производятся по следующей схеме.

В скважину спускается устройство до подошвы перфорированного интервала. Через НКТ закачивается запланированный объем глинистого раствора и продавливается на равновесие столбов раствора в НКТ и в затрубном пространстве.

Затем устройство поднимается выше верхней границы закачанного в обсадную колонну глинистого раствора и восстанавливается обратная циркуляция. При этом ниже устройства возникают импульсы из-за перекрытия проходного отверстия во время вращения ротора винтового двигателя.

Работа устройства продолжается до тех пор, пока при круговой циркуляции в обсадную колонну не войдет объем циркулирующей жидкости, равный объему глинистого раствора. После этого круговая циркуляция прекращается. Операция считается законченной.

Преимуществом заявляемого устройства по сравнению с известным является значительное повышение нефтеотдачи пласта за счет усиления гидроимпульсного воздействия на него, кроме того, устройство долговечно и надежно в работе, т.к. исключается контакт кислоты с поверхностью героторного механизма.