гидравлический вибратор для скважин

Формула изобретения

1. Гидравлический вибратор для скважин, состоящий из насоса, подающей трубы и металлического стакана с отверстиями, перекрытого эластичной мембраной для образования полости, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и уменьшения габаритов, отверстия выполнены на боковой поверхности стакана, их общая проходная площадь меньше проходного сечения подающей трубы, на которой, в свою очередь, герметично крепится мембрана, а насос сообщается с полостью через отсечной клапан.

2. Гидравлический вибратор для скважин по п.1. отличающийся тем, что, с целью управления характеристиками пульсации, на входе в насос установлен дроссель, между клапаном и мембраной установлены два ориентированных по оси скважины и размещенных один в другом цилиндра, при этом наружный цилиндр полый, снабжен крышкой, посредством которой крепится к подающей трубе, и разделен поперек на полости как минимум одной перегородкой, внутренний цилиндр установлен на мембране с возможностью перемещения по оси трубы и снабжен кольцевым буртиком с возможностью перекрытия отверстий в перегородках.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к скважинным вибрационным устройствам для осуществления вибросейсмического воздействия на нефтяные и газовые пласты.

Известно устройство для возбуждения упругих колебаний в воде по патенту Российской Федерации №2012017, G01V 1/02, 01.03.1994, которое состоит из корпуса с пневмоизлучателем и выхлопным окном. Устройство предусматривает подачу сжатого воздуха к выхлопному окну пневмоизлучателя и формирование расширяющейся тороидальной газовой полости на глубине погружения источника. При этом на нижней и верхней кромках выхлопного окна создают разность скоростей истечения газа, обеспечивающую вихревое вращение газа вокруг оси тороидальной газовой полосы и присоединенного к ней слоя водной среды толщиной до 5 см. Рабочая камера источника выполнена в виде тора и соединена с каналом выхода воздуха так, что образует улитообразную структуру с монотонно уменьшающимся к выхлопному окну внутренним диаметром. Система управления содержит электромагнитную катушку, связанную с источником тока и установленную в верхней части корпуса, выполненного из магнитного материала, и подвижной элемент, выполненный из магнитного материала и установленный соосно с катушкой со смещением центра магнитной массы относительно полюсов катушки. Основными недостатками такого источника являются большие габариты, невысокая акустическая мощность и невозможность его работы в условиях стесненного скважинного пространства.

Известен также скважинный источник для осуществления вибросейсмического воздействия на нефтяные и газовые пласты по патенту Российской Федерации №2240581, МКИ G01V 1/133, 20.11.2004, который содержит корпус с выхлопными окнами, подвижный шток с поршнями, две рабочие и две управляющие камеры, пневмомагистраль и пневмоклапан. Рабочие камеры разнесены в противоположные оконечности корпуса и расположены симметрично относительно выхлопной полости, снабженной перегородкой, закрепленной в корпусе. Между первой рабочей и первой управляющей камерами размещена дополнительная управляющая камера, соединяющая их между собой кольцевыми зазорами. Объем дополнительной камеры больше объема первой рабочей камеры. Перегородка выполнена в виде кольца. Основным недостатком этого устройства является малая акустическая мощность.

Наиболее близким к заявляемому устройству является скважинный гидравлический вибратор, приведенный в справочнике «Вибрации в технике», т.4, стр.290, рис.5, М., «Машиностроением, 1981, который взят нами за прототип.

Данный вибратор состоит из цилиндрического стакана с отверстиями, перекрытого эластичной мембраной для образования полости, насоса, питающей и сливной магистралей, плунжерного золотника с приводом. К недостаткам данного устройства следует отнести его большие габариты, сложность устройства и управления.

Целью изобретения является упрощение устройства, уменьшение габаритов и расширение возможностей управления пульсацией.

Это достигается тем, что отверстия выполнены на боковой поверхности стакана, их общая проходная площадь меньше проходного сечения подающей трубы, на которой герметично крепится мембрана, а насос сообщается с полостью через отсечной клапан, на входе в насос установлен дроссель, между клапаном и мембраной установлены два ориентированных по оси скважины и размещенных один в другом цилиндра, при этом наружный цилиндр полый и снабжен крышкой, посредством которой крепится к подающей трубе, разделен поперек как минимум одной перегородкой, внутренний цилиндр установлен на мембране с возможностью перемещения по оси трубы и снабжен буртиком с возможностью перекрытия отверстий в перегородках.

Совокупность существенных признаков заявляемого изобретения позволяет создать вибратор, работающий в глубоких нефтяных скважинах, и подвергать вибросейсмическому воздействию глубокозалегающие пласты.

Техническая сущность изобретения поясняется чертежом, где 1 - забой скважины; 2 - стальной стакан; 3 - отверстия в стакане; 4 - эластичная мембрана; 5 - подающая труба; 6 - наружный цилиндр; 7 - перегородка; 8 - внутренний цилиндр; 9 - буртик; 10 - крышка наружного цилиндра; 11 - отсечной клапан; 12 - насос; 13 - дроссель.

На забое скважины 1 установлен стальной стакан 2 с отверстиями 3, стакан перекрыт эластичной мембраной 4 так, что она образует со стаканом полость, сообщающуюся через отверстия 3 со скважиной, в полость концом входит подающая труба 5, полый цилиндр 6 имеет кольцевую перегородку 7 и при помощи крышки 10 крепится к подающей трубе. Внутрь цилиндра 6 с опорой на мембрану помещен цилиндр 8 с буртиком 9, на трубе 5 установлены запорный клапан 11, насос 12 и дроссель 13.

Скважинный гидравлический вибратор работает следующим образом. При закрытом отсечном клапане 11 ниже его, в полости и подающей трубе 5, устанавливается давление, равное давлению заполняющей скважину жидкости в забое, после включения насоса 12 достигается определенный перепад давления, при котором клапан открывается и происходит циркуляция жидкости в скважине, благодаря тому, что суммарное проходное сечение отверстий 3 на боковой поверхности стакана 2 меньше, чем проходное сечение подающей трубы, а также благодаря эластичности мембраны 4 циркуляция жидкости в скважине сопровождается пульсациями давления, что приводит к распространению в пласте сейсмических волн. Мембрана в процессе работы вибратора изменяет осевое положение цилиндра 8 внутри неподвижного наружного цилиндра 6, который периодически открывает и закрывает буртиком 9 крышку 7 и тем самым приводит к перетеканию жидкости через щели, что по совокупности с изменениями расхода через дроссель 13 и жесткости мембраны позволяет управлять пульсациями жидкости и, как следствие, акустической мощностью воздействия на пласт. Данный гидравлический вибратор может быть настроен на работу как в резонансном, так и в автоколебательном режиме возбуждения пульсаций скважинной жидкости, что позволит получать достаточно мощное сейсмическое воздействие на пласт.