УСТРОЙСТВО ГИДРОИМПУЛЬСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТ

Полезная модель относится к устройствам, применяющимся в нефтегазодобывающей промышленности, преимущественно для многократного импульсного воздействия на призабойную зону для повышения нефтеотдачи пласта.
Известно устройство многократных импульсов депрессий и ударных волн в обрабатываемом интервале пласта (см. «Ударные воздействия на призабойную зону скважин», автор А.А.Попов, М., Недра, 1990 г. с.106), состоящее из имплозионной камеры с верхней расширенной частью и концентратами давления, плунжера, жестко закрепленного на канате и подпружиненного клапана, установленного в нижней части устройства.
Недостатком устройства является низкая эффективность его работы для получения необходимого результата после гидроударного воздействия на призабойную зону пласта. Это связано с тем, что привод плунжера в виде лебедки трактора-подъемника не обеспечивает достаточно быстрой скорости подъема плунжера и, соответственно, мгновенного открытия проходного сечения между нижним концом плунжера во время его подъема и нижней расширенной части имплозионной камеры, которое является необходимым условием для получения достаточной силы гидроудара.
Известно устройство гидроимпульсного воздействия на пласт, принятый за прототип (см. патент РФ №2147336, 10.04.2000 г.), которое содержит колонну насосно-компрессорных труб, имплозионную камеру с концентратами давления и прорезными окнами, плунжер с приводом, подпружиненный клапан, верхний и нижний переводники с отводными каналами, закрепленными соответственно на колонне насосно-компрессорных труб и имплозионной камере, при этом плунжер снабжен прорезями, седлом и распределительным механизмом. Привод плунжера выполнен в виде, по меньшей мере, одного гидроцилиндра с полым штоком и жестко закрепленным на штоке поршнем с реверсивным переключателем. Распределительный механизм выполнен в виде подпружиненного золотника и подпружиненного запорного элемента с дросселирующим отверстием, образующего с нижней частью плунжера переходную полость.
К недостаткам устройства относятся сложность конструкции, возможность отказа работы реверсивного переключателя и распределительного механизма при проникновении в их гидравлические полости пластового песка.
Заявляемое устройство решает задачу увеличения эффективности многократного воздействия на призабойную зону пласта.
Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве гидроимпульсного воздействия на пласт, содержащее составной корпус, присоединенный к колонне насосно-компрессорных труб и с размещенными в нем концентратором давления, шаровым клапаном с седлом, прорезными окнами, подпружиненным запорным элементом, имеющим вид поршня и распределительным механизмом, в отличие от прототипа, концентратор давления, шаровый клапан с седлом, прорезные окна и подпружиненный запорный поршень размещены в верхней части корпуса, причем запорный поршень - с возможностью взаимодействия своим верхним горцем с шаровым клапаном, служащим, в свою очередь, для гидравлического разделения межтрубной полости скважины через прорезные окна от рабочей полости насосно-компрессорных труб, а распределительный механизм расположен в нижней части корпуса и состоит из поршня-толкателя и подпружиненного клапана с седлом, служащим для гидравлического разделения полости клапана от полости под поршнем-толкателем, при этом полости под запорным поршнем, над поршнем-толкателем и клапана распределительного механизма имеют гидравлическую связь с рабочей полостью насосно-компрессорных труб, а полость под поршнем-толкателем гидравлически связана с межтрубной полостью, диаметр запорного поршня больше посадочного диаметра шарового клапана на седле, а так же диаметр поршня-толкателя больше посадочного диаметра клапана распределительного механизма на своем седле, соответственно, на расчетные величины.
На фиг. представлено устройство гидроимпульсного воздействия на пласт в исходном положении.
Устройство содержит составной корпус 1, в верхней части которого расположены компенсатор давления 2, шаровый клапан 3 с седлом 4, подпружиненный запорный поршень 5, взаимодействующий своим верхним торцем с шаровым клапаном 3, и выполненные в корпусе 1 прорезные окна 6. Прорезные окна 6 служат для гидравлического разделения межтрубной полости скважины от рабочей полости насосно-компрессорных труб. В нижней части корпуса 1 расположен распределительный механизм, состоящий из поршня-толкателя 7 и подпружиненного клапана 8 с седлом 9, которые служат для гидравлического разделения полости 10 клапана 8 от полости 11 под поршнем-толкателем 7. Полость 12 под запорным поршнем, полость 13 над поршнем-толкателем 7 и полость 10 клапана 8 имеют гидравлическую связь с рабочей полостью насосно-компрессорных труб посредством выполненного в теле корпуса 1 канала 14, а полость 11 под поршнем-толкателем 7 гидравлически связана с межтрубной полостью скважины через канал 15. Кроме этого, диаметр запорного поршня 5 больше посадочного диаметра шарового клапана 3 на седло 4, а так же диаметр поршня-толкателя 7 больше посадочного диаметра клапана 8 на седло 9, соответственно, на расчетные величины. Устройство связано с насосно-компрессорными трубами 16.
Устройство работает следующим образом.
На колонне насосно-компрессорных труб 16 устройство спускают в скважину до уровня верхних отверстий интервала перфорации обсадной колонны. Затем в колонну труб подают под давлением рабочую жидкость, которая поступает по каналу 14 в полости 12, 13 и 10, одновременно воздействуя снизу на запорный поршень 5, сверху - на поршень-толкатель 7, снизу - на клапан 8, а так же сверху - на поверхность шарового клапана 3, ограниченной диаметром посадки на седле 4. Усилия от давления передаются снизу через запорный клапан 5 на шаровый клапан 3 и сверху через поршень-толкатель 7 на клапан 8 распределительного механизма. Ввиду того, что из-за разности диаметров запорного поршня 5 и посадочного диаметра шарового клапана 3 на седло 4 и, соответственно, разности их площадей, разность усилий от воздействия давления жидкости всегда будет направлена снизу вверх в сумме с усилием пружины. При этом клапан 3 всегда будет находиться в закрытом положении при любой величине давлении. Аналогично из-за разности площадей поршня-толкателя 7 и посадочного диаметра клапана 8 на седло 9 разность усилий от воздействия давления жидкости будет направлена сверху вниз. В этом случае клапан 8 будет находиться в закрытом положении, когда эта разность усилий не будет превышать усилие пружины клапана, рассчитанный в данном случае для открытия клапана на определенное расчетное давление. При повышении давления жидкости в насосно-компрессорных трубах до величины, превышающее расчетное давление, увеличится, в свою очередь, и разность усилий на поршне-штоке 7 до величины, превышающей усилие пружины клапана 8, после чего поршень-шток 7 перемещаясь вниз открывает клапан 8. В результате этого поток жидкости устремляется через открытый клапан, полость 11 и канал 16 в межтрубное пространство одновременно из полости насосно-компрессорных труб и полости 12, в которой происходит сброс давления до величины, при которой усилие от воздействия давления на шаровой клапан 3 сверху превысит усилие, действующее снизу. В этот момент происходит мгновенное открытие шарового клапана 3, одновременно обеспечивая быстрое вытеснение жидкости из полости 12 в межтрубное пространство через открытый клапан 8 и так же быстрый переток жидкости из полости насосно-компрессорных труб через прорезные окна 6 в межтрубное пространство и далее через перфорационные отверстия скважины в призабойную зону пласта. После сброса давления циклы для воздействия на пласт повторяют необходимое количество раз.
Таким образом, заявляемое устройство позволяет улучшить эффективность воздействия призабойной зоны пласта для его разрыва.
Источники информации:
1. Ударные воздействия на призабойную зону скважин. А.А.Попов, М., Недра, с.106.
2. Патент РФ №2147336, 10.04.2000 г.