имплозионный гидрогенератор давления многократного действия

Формула изобретения

Имплозионный гидрогенератор давления многократного действия, содержащий заборный трубопровод с отверстиями для подвода пластового давления скважинной жидкости, цилиндр имплозионной камеры, соединенный переводником с заборным трубопроводом, плунжер, соединенный с насосной штангой, рабочую камеру, состоящую из рабочего цилиндра с окнами и концентраторами давления, запорного клапана, штока, цилиндрической пружиной сжатия и гильзы с жестким подружиненным упором, муфту запорного клапана, соединяющую цилиндр имплозионной камеры с рабочей камерой, отличающийся тем, что плунжер соединен с насосной штангой с помощью муфты, состоящей из корпуса и верхней и нижней полумуфт, при этом верхняя полумуфта жестко соединена с насосной штангой и корпусом, нижняя полумуфта жестко соединена с плунжером, а с корпусом соединена с возможностью углового смещения и выполнена с радиальными зазорами относительно корпуса, контактные поверхности нижней полумуфты и корпуса выполнены в виде сферического подпятника, а между торцами верхней и нижней полумуфт установлена амортизационная прокладка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию для освоения и ремонта нефтяных и газоконденсатных скважин и предназначено для повышения ресурса работы плунжерных пар имплозионных гидрогенераторов давления многократного действия при эксплуатации в наклонных и горизонтальных нефтедобывающих скважинах в условиях загрязненной рабочей среды.

Известен генератор многократной имплозии типа ГМКИ, содержащий заборный трубопровод с отверстиями для подвода пластового давления скважинной жидкости, цилиндр имплозионной камеры, соединенный переводником с заборным трубопроводом, плунжер, соединенный с насосной штангой, рабочую камеру, состоящую из рабочего цилиндра с окнами и концентраторами давления, запорного клапана, штока и цилиндрической пружины сжатия, муфту запорного клапана, соединяющую цилиндр имплозионной камеры с рабочей камерой (Попов А.А. Теория и практика эффекта имплозии применительно к процессам нефтедобычи. Ухта, 2004. Приложение книги: Рис.4.1. Генератор многократной имплозии).

По технической сущности данный генератор многократной имплозии может быть принят в качестве прототипа.

Недостаток такой конструкции состоит в том, что при работе генератора многократной имплозии в наклонных и горизонтальных скважинах во время подъема и спуска жестко соединенного с насосной штангой плунжера возникает смещение оси насосной штанги с плунжером относительно оси цилиндра имплозионной камеры, что приводит к одностороннему износу рабочих уплотнительных поверхностей плунжера и внутренней рабочей поверхности цилиндра, снижению герметичности плунжерной пары и, как следствие, сокращению рабочего ресурса генератора многократной имплозии.

Целью изобретения является повышение рабочего ресурса имплозионного гидрогенератора давления многократного действия.

Поставленная цель достигается тем, что имплозионный гидрогенератор давления многократного действия, содержащий заборный трубопровод с отверстиями для подвода пластового давления скважинной жидкости, цилиндр имплозионной камеры, соединенный переводником с заборным трубопроводом, плунжер, соединенный с насосной штангой, рабочую камеру, состоящую из рабочего цилиндра с окнами и концентраторами давления, запорного клапана, штока и цилиндрической пружиной сжатия, муфту запорного клапана, соединяющую цилиндр имплозионной камеры с рабочей камерой, снабжен муфтой, соединяющей плунжер с насосной штангой, состоящей из корпуса и верхней и нижней полумуфт, при этом верхняя полумуфта жестко соединена с насосной штангой и корпусом, нижняя полумуфта жестко соединена с плунжером, а с корпусом соединена с возможностью углового смещения и выполнена с радиальными зазорами относительно корпуса, контактные поверхности нижней полумуфты и корпуса выполнены в виде сферического подпятника, а между торцами верхней и нижней полумуфт установлена амортизационная прокладка.

Предлагаемое техническое решение позволяет улучшить условия эксплуатации плунжерной пары за счет снижения изгибающей нагрузки на плунжерную пару со стороны насосной штанги во время подъема и спуска соединенного с насосной штангой плунжера, способствует сохранению герметичности плунжерной пары и, следовательно, увеличивает рабочий ресурс имплозионного гидрогенератора давления многократного действия.

На фиг.1 изображен имплозионный гидрогенератор давления многократного действия в осевом сечении; на фиг.2 - муфта в осевом сечении, соединяющая плунжер с насосной штангой.

Имплозионный гидрогенератор давления состоит из заборного трубопровода 1 с отверстиями для подвода пластового давления скважинной жидкости, цилиндра имплозионной камеры 2, соединенного переводником 3 с заборным трубопроводом 1, плунжера 4, соединенного с насосной штангой 5 муфтой 6, ограничительной втулки 7, установленной в нижней части цилиндра имплозионной камеры 2, рабочей камеры 8, соединенной клапанной муфтой 9 с цилиндром имплозионной камеры 2. Рабочая камера 8 состоит из рабочего цилиндра 10, выполненного с окнами 11 и концентраторами давления 12, запорного клапана 13, штока 14, цилиндрической пружины сжатия 15, гильзы 16 с жестким подпружиненным упором 17, соединенной с рабочим цилиндром 10. Муфта 6 состоит из верхней полумуфты 18, жестко соединенной с насосной штангой 5 и корпусом 19, нижней полумуфты 20, жестко соединенной с плунжером 4, и амортизационной прокладки 21. Нижняя полумуфта 20 имеет возможность углового смещения относительно оси корпуса 19 и верхней полумуфты 18 за счет сферического подпятника 22 и радиальных зазоров 23 между корпусом 19 и нижней полумуфтой 20. Имплозионный гидрогенератор давления переводником 24 соединен с колонной насосно-компрессорных труб 25.

Имплозионный гидрогенератор давления многократного действия работает следующим образом.

В исходном положении плунжер 4 соединен с насосной штангой 5 муфтой 6, которая верхней полумуфтой 18 и корпусом 19 жестко соединена с насосной штангой 5, под собственным весом прилегающей к нижней стенке наклонно или горизонтально расположенной колонны насосно-компрессорных труб, а нижней полумуфтой 20 жестко соединена с плунжером 4. Корпус 19 соединен с нижней полумуфтой 20 с возможностью углового смещения за счет радиальных зазоров 23 между корпусом 19 и нижней полумуфтой 20, а амортизационная прокладка 21 создает возможность компенсации углового смещения торца верхней полумуфты 18 относительно торца нижней полумуфты 20. Плунжер 4 с насосной штангой 5 находится в цилиндре имплозионной камеры 2 в крайнем нижнем положении с упором в ограничительную втулку 7, а запорный клапан 13 рабочей камеры 8 посредством штока 14 и цилиндрической пружины сжатия 15 прижат к седлу клапанной муфты 9, соединяющей цилиндр имплозионной камеры 2 с рабочим цилиндром 10, который соединен с гильзой 16, в нижней части которой расположен жесткий подпружиненный упор 17, состоящий из подпятника и комплекта тарельчатых пружин в предварительно поджатом состоянии с заданной величиной рабочего хода. Имплозионный гидрогенератор давления, спускаемый на колонне насосно-компрессорных труб 25 в призабойную зону скважины, находится под пластовым давлением скважинной жидкости.

При подъеме плунжера 4 насосной штангой 5 в цилиндре имплозионной камеры 2, герметично закрытом снизу запорным клапаном 13 с помощью цилиндрической пружины сжатия 15 и дополнительно прижимаемом пластовым давлением, создается разряжение. Муфта 6 работает при этом следующим образом: во время подъема плунжера 4 изменяется пространственное положение насосной штанги 5 относительно оси цилиндра имплозионной камеры 2, причем возникающее угловое смещение компенсируется муфтой 6 за счет перераспределения радиальных зазоров 23 между корпусом 19 и нижней полумуфтой 20, а осевая рабочая нагрузка воспринимается сферическим подпятником 22. При выходе плунжера 4 из цилиндра имплозионной камеры 2 в расширенную часть заборного трубопровода 1 скважинная жидкость под пластовым давлением из колонны насосно-компрессорных труб 25 и затрубного пространства через отверстия заборного трубопровода 1 с высокой скоростью устремляется в нижнюю часть цилиндра имплозионной камеры 2 к запорному клапану 13, создавая в призабойной зоне сначала импульс депрессии, а затем гидравлический удар с давлением, значительно превышающим пластовое давление. В момент возникновения гидравлического удара под давлением потока жидкости запорный клапан 13 отжимается от седла клапанной муфты 9, раскрывая цилиндр имплозионной камеры 2. Запорный клапан 13 со штоком 14 перемещается вниз, открывая окна 11 рабочей камеры 8 и сжимая цилиндрическую пружину сжатия 15, а шток 14 в конце хода упирается в жесткий подпружиненный упор 17. Основная энергия гидравлического удара через окна 11 рабочей камеры 8 передается на пласт, а осевая составляющая гидравлического удара воспринимается цилиндрической пружиной сжатия 15 и жестким подпружиненным упором 17. После прохождения ударной волны запорный клапан 13 со штоком 14 с помощью цилиндрической пружины сжатия 15 возвращается в исходное положение. После этого плунжер 4 насосной штангой 5 снова опускается в цилиндр имплозионной камеры 2. Муфта 6 при этом работает следующим образом: во время спуска плунжера 4 вновь изменяется пространственное положение насосной штанги 5 относительно оси цилиндра имплозионной камеры 2, причем угловое смещение между корпусом 19 и нижней полумуфтой 20 вновь компенсируется за счет перераспределения радиальных зазоров 23, а осевая нагрузка воспринимается муфтой 6 через торцы верхней полумуфты 18, нижней полумуфты 20 и амортизационную прокладку 21, которая компенсирует угловое смещение торца верхней полумуфты 18 относительно торца нижней полумуфты 20. Плунжер 4 входит в цилиндр имплозионной камеры 2 до ограничительной втулки 7, вытесняя находящуюся в нем скважинную жидкость через открывающийся при этом запорный клапан 13 в окна 11 рабочего цилиндра 8, после чего запорный клапан 13 под воздействием цилиндрической пружины сжатия 15 вновь занимает исходное положение.

Имплозионный гидрогенератор давления подготовлен к новому циклу работы.