устройство для очистки призабойной зоны скважины

Формула изобретения

1. Устройство для очистки призабойной зоны скважины, содержащее источник энергии и подключенный к нему преобразователь энергии в виде мультипликаторного генератора импульсов, отличающееся тем, что преобразователь выполнен в виде предвключенного и основного кавитаторов, первый из которых выполнен в виде цилиндрической втулки, внешняя боковая поверхность которой имеет кольцевые выточки с возможностью образования с внутренней поверхностью обсадной трубы кольцевых трубок Вентури, а основной кавитатор имеет корпус, в котором размещены направляющая с хвостовиком, на которую надета кольцевая заглушка, втулка с конусным отверстием, блок тарельчатых пружин и средство их фиксации таким образом, чтобы заглушка была подпружинена к втулке с конусным отверстием, при этом направляющая образует с корпусом проходные каналы и закреплена в корпусе цилиндрической втулкой предвключенного кавитатора и втулкой с конусным отверстием, которая имеет возможность образования с подпружиненной кольцевой заглушкой на внешних боковых и смежных торцевых поверхностях конусного кольцевого канала для рабочей жидкости от источника энергии с возможностью формирования и направления кольцевой струи к внутренней поверхности обсадной трубы и поступления рабочей жидкости в кольцевые выточки цилиндрической втулки предвключенного кавитатора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренняя поверхность цилиндрической втулки по краям со стороны соединения с насосно-компрессорными трубами (НКТ) имеет в поперечном разрезе суженный срезанный конус, а со второго края - расширенный.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что направляющая имеет метрическую резьбу, выполненную в месте размещения тарельчатых пружин, а хвостовик - трубную резьбу

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что к трубной резьбе прикреплена труба с заглушкой, выполненная с возможностью размещения в ней глубинного скважинного манометра, а к метрической - средство фиксации тарельчатых пружин.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кольцевая заглушка на внутренней поверхности имеет уплотняющие кольца.

6. Устройство по п.1 или 5, отличающееся тем, что как средство фиксации использованы стаканоподобная контргайка, шайба и гайка, которые насажены на метрическую резьбу с возможностью регулирования упругости тарельчатых пружин.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что предвключенный кавитатор выполнен с возможностью соединения с переходником, который соединен с НКТ.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что соединения выполнены резьбовыми.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к устройствам для гидродинамического влияния на призабойную зону с целью интенсификации процессов восстановления эксплуатационных характеристик скважин, а именно для повышения нефтеотдачи пласта, очистки призабойной зоны от осадка, кольматирующих частиц породы и остатков бурового раствора, а также выпавших в пористой среде осадка солей и асфальтено-смоло-парафиновых отложений.

Так, известно устройство для воздействия на призабойную зону скважины, что представляет собой электролитический генератор гидродинамических импульсов, включающий электролизер. Электролизер выполнен в виде электродов, размещенных коаксиально и разделенных между собой токоизолирующей диафрагмой, и содержит взрывную камеру с инициатором зажигания (А.С. №977712).

Существенными недостатками известного электролитического генератора есть сложность, низкая ремонтоспособность и несовершенство конструкции, что приводит к значительному осложнению технологии его применения и ограничению эксплуатационных возможностей.

Известные и другие конструкции приспособлений для влияния на призабойную зону - Л.Х.Ибрагимов. "Теория и практика применения затопленных скоростных турбулентных струй и вскипающих адиабатных потоков воздействия на призабойные зоны скважин", М.:, 1997 г., с.46-74, которые конструктивно приближаются к заявляемому изобретению, но ближайшее к данному изобретению есть устройство для очистки призабойной зоны скважины (RU 2138617), что содержит источник энергии и подключенный к нему преобразователь энергии в виде мультипликаторного генератора импульсов и состыкованного с ним молекулярно-волнового кавитатора.

Мультипликаторный генератор состоит из полого корпуса и размещенного в нем трубчатого штока с поршнем и клапаном, которые установлены на штоке с возможностью осевого перемещения. Корпус выполнен с днищем, которое имеет центральное отверстие и два периферийных, в которых размещены - в одном дроссель, а в другом - обратный клапан.

В боковой стенке центральной части корпуса выполнены радиальные каналы.

Шток установлен в центральном отверстии днища корпуса и имеет торцовую крышку с противоположной стороны, которая перекрывает его внутренний канал и образует с корпусом и торцом клапана камеру нагнетания, подключенную к источнику энергии и к внутреннему каналу штока.

Камера нагнетания подключена к каналу с помощью радиальных отверстий в ее боковой стенке, расположенных с возможностью их перекрытия стенкой клапана при его рабочем движении. Клапан с помощью пружины, размещенной в пустоте, образованной между стенками клапана и корпуса и подключенной к камере нагнетания, прижатый к торцу поршня с образованием в зоне контакта пустоты, подключенной с помощью кольцевой внутренней проточки и радиальных отверстий в стенке поршня к радиальным каналам боковой стенки корпуса.

Молекулярно-волновой кавитатор выполнен в виде стакана, который прикреплен открытым торцом к корпусу генератора импульсов по периферии его днища. В боковой стенке стакана выполнены радиальные каналы с объединяющей периферийной кольцевой канавкой, а внутренняя пустота стакана соединена с помощью дросселя и обратного клапана с камерой мультипликации генератора импульсов, образованной между торцом поршня и днищем его корпуса.

Как видно из ранее описанного, генератор импульсов имеет сложную и неремонтнопригодную конструкцию, кроме того, для его работы необходимы значительные энергозатраты.

Существенным недостатком указанного устройства есть невысокая интенсивность кавитационного поля, так как конструкция кавитатора не позволяет максимально использовать энергию потока и не обеспечивает его равномерного перераспределения по всему объему в обсадной трубе в зоне устройства. Поэтому процесс обработки осуществляется недостаточно эффективно.

В основу изобретения поставлена задача повысить производительность, например, нефтяных скважин за счет более качественной очистки призабойной зоны скважины при уменьшении энергозатрат, за счет увеличения интенсивности кавитационного поля, интенсифицирующего процесс очистки призабойной зоны.

Указанная задача решается путем усовершенствования известного устройства, которое имеет источник энергии и подключенный к нему преобразователь энергии в виде мультипликативного генератора импульсов и состыкованного с ним молекулярно-волнового кавитатора, в соответствии с изобретением преобразователь выполнен в виде предвключеного и основного кавитаторов.

Основной кавитатор имеет корпус, который одним боком соединен с предвключенным кавитатором, а второй с цилиндрической втулкой, в корпусе размещена направляющая с хвостовиком, на которую одета кольцевая заглушка, блок тарельчатых пружин и средство их фиксации таким образом, чтобы заглушка была подпружинена к втулке.

Предвключенный кавитатор выполнен в виде цилиндрической втулки и имеет на внешней боковой поверхности кольцевые выточки. Кольцевые выточки образовывают кольцевые трубки Вентури с внутренней поверхностью обсадных труб. Для соединения предвключеного кавитатора с НКТ он имеет переходник.

Приведенная совокупность существенных признаков разрешает нам достичь указанный ранее технический результат за счет создания кавитационного поля в призабойной зоне пласта путем истечения затопленной скоростной пульсирующей плоской турбулентной кольцевой струи и образования зоны вторичной кавитации с генерацией молекулярно-волновых колебаний.

Заявленная совокупность существенных признаков есть новой, промышленно применимой из-за отсутствия одного из них, технический результат не может быть достигнут.

Для понятия сути изобретения приведем перечень фигур с изображением заявляемого устройства:

На фиг.1 - продольный разрез устройства для очищения призабойной зоны буровой скважины;

фиг.2 - показан разрез А-А устройства.

Основной кавитатор имеет корпус 1, направляющую 2, втулку 3 с конусным отверстием и кольцевую заглушку 4, подпружиненную тарельчатыми пружинами 5.

Предвключенный кавитатор выполнен в виде цилиндрической втулки 6, которая для соединения с НКТ имеет переходник 7. Втулка 3 с подпружиненной кольцевой заглушкой 4 на внешних боковых и смежных торцевых поверхностях образовывает кольцевой конусный канал "без гидравлической связи между собой". Направляющая 2 с корпусом 1 образовывает проходные каналы и закреплена в корпусе 1 цилиндрической втулкой 6 и втулкой 3 с конусным отверстием.

Подпружиненная кольцевая заглушка 4 с направляющей 2 выполнена с возможностью перемещения. Направляющая 2 имеет метрическую резьбу, выполненную по месту размещения тарельчатых пружин 5, и снабжена хвостовиком 8 с трубной резьбой. К трубной резьбе подвешивают трубу с заглушкой, внутри которой размещается глубинный скважинный манометр, а на направляющей 2 прикрепляют средство фиксации 10, например стаканоподобную контргайку, шайбу и гайку, которые надеты на метрическую резьбу, с возможностью регулирования упругостью тарельчатых пружин.

Цилиндрическая втулка 6 предвключенного кавитатора, установленная по ходу потока перед основным кавитатором, имеет на внешней боковой поверхности кольцевые выточки 9, что образуют кольцевые трубки Вентури с внутренней поверхностью обсадных труб.

Необходимо отметить, что кольцевая заглушка 4 на внутренней поверхности имеет, например, уплотняющие кольца 11, а внутренняя поверхность цилиндрической втулки 6 по краям со стороны соединения с НКТ имеет в поперечном разрезе суженный срезанный конус 12, а со второго края, наоборот, расширенный 13.

Устройство для очищения призабойной зоны скважины работает следующим образом.

Рабочая жидкость от источника энергии, например насоса (на фиг. не показанный) подается, например, по колонне насосно-компрессорных труб (НКТ, на фиг. не показанная) через внутреннюю пустоту переходника 7, цилиндрическую втулку 6, проходные каналы, которые образованы корпусом 1 и направляющей 2, и поступает в пустоту, образованную конусным отверстием втулки 3 и кольцевой заглушкой 4, подпружиненной тарельчатыми пружинами 5. Через усилие, которое создают пружины 5, в этой пустоте повышается давление и кольцевая заглушка 4 начинает перемещаться, в результате образуется гидравлическая связь между кольцевыми конусными каналами.

Таким образом формируется высокоскоростная пульсирующая турбулентная кольцевая струя, направленная перпендикулярно внутренней поверхности обсадной трубы, которая создает ударные импульсы в призабойной зоне пласта. В результате истечения свободно пульсирующей затопленной струи и ее взаимодействия с поверхностью происходит возникновение паровых пустот и пузырьков газовой фазы (кавитационные пустоты) разного размера вследствие разрывов сплошности потока жидкости.

При изменении скоростного напора в газожидкостной среде происходит захлопывание кавитационных пустот, которое сопровождается образованием направленных струек жидкости, обладающих значительной кинетической энергией, при этом возникают многочисленные гидравлические удары, происходит местное повышение давления в затрубном пространстве, в результате этого кольцевая заглушка 4 возвращается в начальное положение, дальше цикл работы устройства повторяется.

При дальнейшем движении рабочей жидкости в затрубном пространстве жидкость поступает в кольцевые выточки 9 цилиндрической втулки 6 предвключенного кавитатора. Кольцевые выточки 9 образуют с внутренней поверхностью обсадной трубы кольцевые трубки Вентури, в результате происходит образование дополнительных паровых пустот и пузырьков газовой фазы по всей его длине, что оказывает дополнительное воздействие на призабойную зону пласта.