установка для вибросейсмического воздействия на залежь

Формула изобретения

1. Установка для вибросейсмического воздействия на залежь, содержащая забойный снаряд для нанесения ударов, расположенное в стволе скважины подъемное устройство, связанное с забойным снарядом, и наковальню, связанную с пластом, причем подъемное устройство выполнено в виде корпуса, в котором находятся поршень с проходным каналом, клапан и верхний ограничитель подъема поршня, при этом клапан имеет угол конусности внешней поверхности, соединен с забойным снарядом и является нижним ограничителем падения поршня, а забойный снаряд с клапаном и соединительным элементом служат для передачи энергии ударов падающего поршня на наковальню, отличающаяся тем, что забойный снаряд размещен в установленном с опорой на наковальню контейнере, соединенном с корпусом подъемного устройства, причем контейнер снабжен отверстиями для прохода жидкости.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что дно контейнера является наковальней.

3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что клапан соединен с забойным снарядом посредством трубы.

4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что внутренняя полость трубы, соединяющей забойный снаряд с клапаном, заполнена веществом, имеющим плотность выше, чем плотность скважинной жидкости.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что клапан снабжен сепаратором с шариками и толкателем, а нижняя часть поршня является седлом клапана.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при вибросейсмическом ударном воздействии для повышения нефтеотдачи пластов.

Известна установка, содержащая забойный снаряд для нанесения ударов, расположенное в стволе скважины подъемное устройство, связанное с забойным снарядом, и наковальню, причем подъемное устройство выполнено в виде корпуса, в котором находятся поршень с проходным каналом, клапан и верхний ограничитель подъема поршня, при этом пространство между внешней поверхностью корпуса подъемного устройства и внутренней поверхностью скважины перекрыто пакером, а пространство над поршнем подъемного устройства имеет гидравлическую связь с всасывающей линией скважинного насоса (патент РФ №2164287, кл. Е 21 В 28/00, 43/25, 2001). Известное устройство, как показали экспериментальные стендовые испытания, имеет низкую надежность и ограниченные функциональные возможности.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является установка для вибросейсмического воздействия, содержащая забойный снаряд для нанесения ударов, расположенное в стволе скважины подъемное устройство, связанное с забойным снарядом, и наковальню, причем подъемное устройство выполнено в виде корпуса, в котором находятся поршень с проходным каналом, клапан и верхний ограничитель подъема поршня, при этом клапан соединен с забойным снарядом посредством штока и является нижним ограничителем падения поршня, а забойный снаряд со штоком и клапаном служат для передачи энергии ударов падающего поршня на наковальню (патент РФ №2206729, кл. Е 21 В 43/25, 28/00, 2003). Известное устройство имеет низкую эффективность из-за ограничений при монтаже установки в скважине, связанных с большими габаритами штока и, соединенного с ним забойного снаряда. Как показали экспериментальные исследования, данное устройство имеет низкую эффективность из-за того, что клапан, имеющий угол конусности внешней поверхности, рычаги для создания дополнительного усилия, расцепляется с поршнем при повышенном усилии.

Задачей изобретения является повышение эффективности воздействия на залежь путем совершенствования устройства, которое позволит повысить работоспособность и межремонтный период.

Повышение эффективности в установке для вибросейсмического воздействия на залежь достигается тем, что забойный снаряд размещен в установленном с опорой на наковальню контейнере, соединенном с корпусом подъемного устройства, причем контейнер снабжен отверстиями для прохода жидкости, а дно контейнера является наковальней в одном из вариантов.

В варианте выполнения установки клапан соединен с забойным снарядом посредством трубы, причем внутренняя полость трубы может быть заполнена веществом, имеющим плотность выше, чем плотность скважинной жидкости. Это условие позволяет при ударах предотвратить изгибы и разрушения в элементах соединения забойного снаряда с клапаном и обеспечивает эффективную передачу энергии воздействия на пласт.

В другом варианте выполнения установки клапан снабжен сепаратором с шариками и толкателем, а нижняя часть поршня является седлом клапана. Это условие позволяет осуществить надежное сцепление и расцепление поршня с клапаном, при различных усилиях и противодавлениях, создаваемых на устройство в скважинных условиях.

Указанная совокупность отличительных признаков заявляемого изобретения дает возможность существенно увеличить работоспособность и межремонтный период устройства, что повышает эффективность воздействия.

На фиг.1 представлена схема установки для вибросейсмического воздействия на залежь контейнерного типа, на фиг.2 - вариант установки контейнерного типа с соединением клапана и забойного снаряда посредством трубы, на фиг.3 - вариант установки контейнерного типа с соединением клапана и забойного снаряда посредством трубы, заполненной веществом, имеющим плотность выше, чем плотность скважинной жидкости, на фиг.4 - схема захвата клапана и поршня установки.

Установка для вибросейсмического воздействия на залежь контейнерного типа (см. фиг.1) содержит забойный снаряд 1 для нанесения ударов, расположенное в стволе скважины 2 подъемное устройство 3, связанное с забойным снарядом 1, и наковальню 4. Подъемное устройство 3 выполнено в виде корпуса 5, в котором находятся поршень 6 с проходным каналом 7, клапан 8 и верхний ограничитель 9 подъема поршня 6. Корпус 5 подъемного устройства 3 соединен с контейнером 13, который снабжен отверстиями 17 для прохода жидкости. Клапан 8 соединен с забойным снарядом 1 посредством штока 10 и является нижним ограничителем падения поршня 6, а забойный снаряд 1 со штоком 10 и клапаном 8 служат для передачи энергии ударов падающего поршня 6 на наковальню 4. Наковальня 4 является дном контейнера 13 и соединена с помощью элемента 11 (например, цементного моста) с пластом 12. Пространство между внешней поверхностью корпуса 5 подъемного устройства 3 и внутренней поверхностью скважины 2 перекрыто пакером 14. В скважине 2 над подъемным устройством 3 расположен погружной насос 16.

На фиг.2 представлена схема установки контейнерного типа с соединением клапана и забойного снаряда посредством трубы 15, которая может быть заполнена веществом, имеющим плотность выше, чем плотность скважинной жидкости (см. фиг.3).

На фиг.4 представлена схема захвата клапана 8 и поршня 6. Нижняя часть поршня 6 состоит из проставка 18, в котором встроены седло 19 и узел манжетного уплотнения 20. Клапан 8 состоит из корпуса 21, в котором при помощи наконечника 6 и пружин 23, 24 установлены сепаратор 25 с тремя шариками 26 и толкатель 27.

Установка для вибросейсмического воздействия на залежь работает следующим образом.

Подъем забойного снаряда 1 осуществляется путем использования скважинной среды, добываемой из скважины 2 на поверхность при помощи погружного насоса 16. Скважинная среда поступает в установку через отверстия 17 контейнера 13 (см. фиг.1, 2, 3).

Так как пространство между внешней поверхностью корпуса 5 подъемного устройства 3 и внутренней поверхностью скважины 2 перекрыто пакером 14, то над поршнем 6, имеющем гидравлическую связь со всасывающей линией погружного насоса 16, создается разрежение. Клапан 8 прижимается давлением скважинной жидкости к поршню 6 и перекрывает проходной канал 7. Поршень 6 с клапаном 8 под воздействием скважинной среды начинает двигаться вверх и поднимает забойный снаряд 1, соединенный с клапаном 8 через шток 10 (см. фиг.1) или через трубу 15 (см. фиг.2, 3).

При подъеме поршня 6 с забойным снарядом 1 до крайнего верхнего положения происходит расцепление захвата поршня 6 с клапаном 8 из-за того, что толкатель 27 упирается в верхний ограничитель 9 и в момент достижения усилия 30-35 кГс, толкатель 27 сжимается, преодолевая усилие пружины 24. При перемещении толкателя 27 относительно сепаратора 25, расстоянием 10 мм, что соответствует усилию 40-55 кГс, шарики 26 проваливаются в верхнюю канавку толкателя 27 (см. фиг.4), освобождая клапан 8 от поршня 6 и происходит падение забойного снаряда 1 на наковальню 4. Поршень 6 падает вниз вслед за компоновкой, включающей в себя забойный снаряд 1, шток 10 или, в зависимости от варианта установки, трубу 15 и клапан 8. В этот момент седло 19 заходит на шарики 26 и отжимает сепаратор 25, преодолевая усилие пружины 23 (8-14 кГс). Шарики проваливаются в нижнюю канавку толкателя 27, обеспечивая посадку манжеты 20 на уплотнительный поясок корпуса 21, а сепаратор под действием усилия пружины 23 возвращает шарики 26 в исходное положение (см. фиг.4). Скважинная продукция при этом свободно протекает через проходной канал 7 вверх. После нанесения удара по наковальне 4 и пласту 12 забойным снарядом 1 поршень 6 падает на клапан 8. При этом поршень наносит дополнительный удар по пласту 12 через клапан 8, шток 10 или в зависимости от варианта установки трубу 15, забойный снаряд 1, наковальню 4, являющейся дном контейнера 13 и жестко связанный с пластом элемент 11. Проходной канал 7 при этом перекрывается. Затем под давлением скважинной жидкости поршень 6 и клапан 8 движутся вверх, поднимая за шток 10 или, в зависимости от варианта установки трубу 15, забойный снаряд 1 до крайнего верхнего положения и т.д.

Такие повторяющиеся циклы подъема, падения и нанесения ударов забойным снарядом 1 и поршнем 6 позволяют поддерживать в пласте 12 высокие частоту и энергию ударов за счет высокой скорости падения забойного снаряда 1. Колебательные процессы в пласте способствуют снижению обводненности добываемой нефти и повышению конечной нефтеотдачи. При этом добыча нефти из скважины 2 во время осуществления воздействия на залежь не прекращается.

Установка с размещением забойного снаряда 1 в контейнере 13 (см. фиг.1) позволяет упростить монтаж установки в скважину.

В варианте установки, в которой клапан соединен с забойным снарядом посредством трубы 15, которая может быть заполнена веществом, имеющим плотность выше, чем плотность скважинной жидкости (см. фиг.3), позволяет при ударах предотвратить изгибы и разрушения в элементах соединения забойного снаряда с клапаном и обеспечивает эффективную передачу энергии воздействия на пласт.

В варианте выполнения установки, в которой клапан 8 снабжен сепаратором 25 с шариками 26 и толкателем 27, а нижняя часть поршня 6 является седлом клапана 8. Это условие позволяет осуществить надежное сцепление и расцепление поршня 6 с клапаном 8, при различных усилиях и противодавлениях, создаваемых на устройство в скважинных условиях.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет существенно повысить надежность и расширить функциональные возможности вибросейсмического воздействия на залежь по сравнению с известными изобретениями.