универсальный импульсный электрогидравлический ударник для скважин

Формула изобретения

1. Универсальный импульсный электрогидравлический ударник для скважин, содержащий корпус, рабочие камеры, заполненные жидкостью, в которых выполнены окна, и приводной узел, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде гильзы с цилиндрическими стенками и днищем, рабочие камеры представляют собой лунки, две из которых выполнены симметрично с двух сторон в наружных стенках гильзы, а третья лунка выполнена в центральной части внешней поверхности днища, в лунках установлены пары электродов, разделенные промежутком и подключенные к нижним концам высоковольтного кабеля, а приводной узел представляет собой источник высоковольтных импульсов с коммутатором, обеспечивающим очередность подачи высоковольтных импульсов, к которому подключены верхние концы высоковольтного кабеля.

2. Универсальный импульсный электрогидравлический ударник по п.1, отличающийся тем, что лунка на внешней поверхности днища соединена с лунками, выполненными в наружных стенках гильзы, сквозными каналами для свободного протока жидкости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике гидроимпульсного воздействия на пласты в скважинах, применяемой с целью повышения продуктивности пластов в нефтегазодобывающей промышленности, при разработке пресных и минеральных вод и может быть применено, в частности, при очистке скважин от застрявших в них предметов.

Известен импульсный гидравлический ударник для скважин, предназначенный для воздействия гидравлическими ударами на стенки скважин и содержащий корпус, рабочие камеры, заполненные жидкостью, в которых выполнены окна, и приводной узел. См., например, патент РФ №2184207 МПК Е21В 28/00 «Скважинный импульсный источник для воздействия на стенки скважин», опубл. 27.06.2002 г., в Б.И. №18.

Гидравлическое давление в нем происходит благодаря использованию шариковых затворных устройств, которые по сигналам оператора воздействуют на газ, имеющийся в рабочих камерах. В результате взаимодействия газа с окружающей ударник жидкостью возникает ударная гидравлическая волна, приходящаяся на стенки скважины.

Недостаток известного импульсного ударника заключается в том, что для повторного воздействия на стенки скважины его необходимо поднимать и снова заряжать газом. Кроме того он имеет сложную конструкцию и не надежен в работе.

Наиболее близким и принятым за прототип является импульсный гидравлический ударник для воздействия на стенки скважины, содержащий корпус, рабочие камеры, заполненные жидкостью, в которых выполнены окна, и приводной узел. См., например, патент РФ №2151265, МПК Е21В 28/00 «Устройство для создания гидравлических импульсов давления в скважине», опубл. 20.06.2000 г. в Б.И.№17.

Работа устройства происходит за счет подачи рабочей жидкости с поверхности, поток которой прерывается специальной заслонкой.

Недостаток известного импульсного гидравлического ударника заключается в том, что для его работы необходимо подавать рабочую жидкость с поверхности. Кроме того, само устройство достаточно сложно в изготовлении и развивает относительно небольшие давления. А благодаря большому числу трущихся между собой деталей он не надежен в эксплуатации.

Задачей изобретения является упрощение конструкции, расширение диапазона применения, повышение силы воздействия на стенки скважин и повышение надежности работы.

Указанная задача решается за счет того, что в универсальном импульсном электрогидравлическом ударнике для скважин, содержащем корпус, рабочие камеры, заполненные жидкостью, в которых выполнены окна и приводной узел, согласно изобретению корпус выполнен в виде гильзы с цилиндрическими стенками и днищем, рабочие камеры представляют собой лунки, две из которых выполнены симметрично с двух сторон в наружных стенках гильзы, и третью лунку, выполненную в центральной части внешней поверхности днища, в лунках установлены пары электродов, разделенные промежутком и подключенные к нижним концам высоковольтного кабеля, а приводной узел представляет собой источник высоковольтных импульсов с коммутатором, обеспечивающим очередность подачи высоковольтных импульсов, к которому подключены верхние концы высоковольтного кабеля.

В варианте технического решения лунка внешней поверхности днища соединена с лунками, выполненными в наружных стенках гильзы, сквозными каналами для свободного протока жидкости.

Универсальный импульсный электрогидравлический ударник для скважин иллюстрируется фиг.1-3.

На фиг.1 показан ударник в продольном разрезе.

На фиг.2 изображена принципиальная схема пульта управления.

На фиг.3 представлена принципиальная схема включения пар электродов.

Универсальный импульсный электрогидравлический ударник для скважин устроен следующим образом. Корпус ударника выполнен в виде гильзы с толстыми цилиндрическими стенками 1 (фиг.1) и массивным днищем 2. Верхняя часть корпуса снабжена наружной резьбой 3 для соединения, с колонной труб (не показана). В стенках гильзы снаружи выполнены две рабочие камеры 4, 5, которые представляют собой сферические лунки. Лунки 4 и 5 расположены симметрично с двух сторон. В центральной части внешней поверхности днища 2 выполнена третья сферическая лунка 6. Внешняя поверхность всех лунок имеет изоляционный слой, соответственно 7, 8 и 9, выполненный из металлокерамики или эластомерного материала, например из полиуретана или резины.

В варианте технического решения лунка днища 6 соединена с боковыми лунками 4 и 5 сквозными каналами 10 и 11 для свободного протока жидкости.

В лунках установлены пары электродов, соответственно 12, 13 и 14, представляющие собой толстые стальные штыри, разделенные промежутками (не обозначены). Электроды подключены к нижним концам высоковольтного кабеля 15, при этом один из электродов каждой пары может быть соединен с одной и той же жилой многожильного кабеля. Верхние концы высоковольтного кабеля 15 подключены к источнику высоковольтных импульсов 16 (фиг.2, 3), выполняющего функции приводного узла. Источник высоковольтных импульсов 16 соединен с внешним источником переменного тока и содержит коммутатор (не обозначен), обеспечивающий очередность подачи высоковольтных импульсов. При выборе пары электродов, которые должны получить импульс(ы) высокого напряжения, в коммутаторе имеются кнопки 17, 18, 19 и 20. При включении кнопок 17-19 происходит включение соответствующих коммутирующих элементов 21, 22 и 23. подготавливающих выбранные пары электродов к подаче высокого напряжения. При нажатии кнопки 20 включается силовой контакт 24, соединяющий электроды с генератором высоковольтных импульсов.

Универсальный импульсный электрогидравлический ударник для скважин действует следующим образом. После опускания ударника на требуемую глубину лунки 4-6 заполняются жидкостью, которая всегда имеется в скважинах. Оператор с помощью кнопок 17-19 выбирает пару(ы) электродов, на которые должен(ны) поступать высоковольтные импульсы напряжения. Момент подачи импульсов на электроды определяется нажатием кнопки 20. При этом на выбранные электроды поступают импульсы высокого напряжения (порядка 40-80 кВ) и происходит пробой межэлектродных промежутков, окруженных жидкостью. Возникает электрогидравлический удар, энергия которого оценивается в 10-20 кДж и более, что эквивалентно взрыву 0,834-1,7 г и более тринитротолуола. Сферические поверхности 7-9 формируют кумулятивный эффект, направляя энергию удара либо в стороны (лунки 4 и 5) либо вниз (лунка 6). Жидкость воздействует на стенки скважины, смывая образовавшиеся наслоения. Гидроудар от нижних электродов 14 воздействует на пласт, способствуя повышению дебета жидкого сырья.

Практика показывает, что сила воздействия на стенки скважины такова, что для полной их очистки достаточно будет одного, двух импульсов. Между импульсами необходимо создавать небольшую выдержку времени с расчетом на то, что жидкость, всегда находящаяся на глубине любой скважины, снова заполнит межэлектродное пространство.

Предлагаемый импульсный электрогидравлический ударник имеет простую конструкцию, обладает высокой прочностью и надежностью. Его применение позволяет снизить затраты на проведение работ по очистке скважин, повысить эффективность гидроимпульсного воздействия на пласт и значительно сократить сроки проведения работ. Универсальность ударника определяется тем, что с его помощью можно в широких пределах регулировать силу воздействия на стенки и по желанию оператора направлять энергию удара в разные стороны.

Ударник также может быть полезен при высвобождении заклиненных при бурении скважин инструментов.