УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРИЗАБОЙНУЮ ЗОНУ СКВАЖИНЫ

Полезная модель относится к области нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована при освоения нефтяных или газовых скважин и для интенсификации притока в действующих скважинах.
Известен имплозионный гидрогенератор давления многократного действия, содержащий заборный трубопровод с отверстиями для подвода пластового давления скважинной жидкости, цилиндр имплозионной камеры, переводник, соединяющий заборный трубопровод с цилиндром имплозионной камеры, плунжер, соединенный со штангой, рабочую камеру, состоящую из рабочего цилиндра с окнами и концентраторами давления, запорного клапана, штока, цилиндрической пружины сжатия и жесткого упора, и муфту запорного клапана, соединяющую цилиндр имплозионной камеры с рабочей камерой (см. патент RU №2303691, кл. F16F 5/00, 27.07.2007).
Однако данный имплозионный гидрогенератор давления имеет сложную конструкцию, что сужает область его использования.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является устройство для воздействия на призабойную зону скважины, содержащее колонну насосно-компрессорных труб, имплозионную камеру, плунжер, соединенный с колонной штанг, рабочую камеру с горизонтальными выходными каналами и запорный клапан, установленный между имплозионной камерой и рабочей камерой (см. патент на полезную модель RU №117493, кл. E21B 28/00, 27.06.2012).
Однако данное устройство выполнено с концентраторами давления, на наружной цилиндрической поверхности которых выполнена полость, снабженная двумя упругими цилиндрическими мембранами, что позволило повысить эффективность работы, но привело к усложнению конструкции устройства и, как результат, к снижению надежности его работы в условиях, когда мембраны испытывают воздействие импульсов давления.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является устранение указанных выше недостатков.
Технический результат заключается в том, что достигается возможность повысить надежность устройства за счет упрощения его конструкции путем исключения из нее каких-либо других подвижных конструкционных элементов, кроме запорного клапана и плунжера, которые испытывают воздействие импульсов давления, предотвращения попадания пластовой жидкости с механическими примесями в проточную часть устройства и герметичного отделения зоны воздействия гидравлического удара на пласт от пространства скважины выше пакера с одновременным усилением за счет этого силы гидравлического удара на пласт.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что устройство для воздействия на призабойную зону скважины содержит колонну насосно-компрессорных труб, имплозионную камеру, плунжер, соединенный с колонной штанг, рабочую камеру с горизонтальными выходными каналами и запорный клапан, установленный между имплозионной камерой и рабочей камерой, при этом имплозионная камера образована вертикальной трубой и выполненным в корпусе рабочей камеры каналом, причем канал в корпусе рабочей камеры выполнен U-образно изогнутым в нижней его части перед запорным клапаном, корпус рабочей камеры в верхней его части снабжен соединенным в колонной насосно-компрессорных труб пакером, плунжер выполнен в виде штока, заостренного со стороны нижнего конца, а верхний участок вертикальной трубы уплотнен относительно наружной поверхности плунжера посредством механического уплотнения, при этом в корпусе механического уплотнения выполнены перепускные каналы, а над вертикальной трубой установлена направляющая воронка, в стенке которой над механическим уплотнением выполнено, по меньшей мере, одно отверстие, соединяющее полость насосно-компрессорных труб с имплозионной камерой.
Пакер, предпочтительно, выполнен с размещенными в кольцевых канавках резиновыми уплотнительными манжетами, а кольцевые канавки посредством перепускных отверстий сообщены с внутренним пространством колонны насосно-компрессорных труб.
В ходе проведенной работы удалось создать конструкцию устройства, состоящую из небольшого набора конструктивно простых элементов: рабочей камеры, конструктивно простого пакера с резиновыми манжетами, вертикальной трубы с механическим уплотнением плунжена в виде цилиндрического штока и направляющей воронки, что уже само по себе позволило повысить надежность конструкции устройства. Кроме того, предотвращено попадание пластовой жидкости, содержащей механические примеси, в проточную часть устройства, что резко снижает износ элементов конструкции устройства, а герметичное отделение зоны воздействия гидравлического удара, как правило расположенной в нижней части скважины, от выше расположенного пространства скважины с одной стороны усиливает эффект воздействия гидроудара на пласт, а с другой стороны предотвращает засорение скважины механическими примесями, приводящими к эрозионному износу устройства, а при использовании рабочей жидкости с веществами, которые усиливают ее воздействие на пласт, например с кислотой, обеспечивает более полное поступление рабочей жидкости в пласт.
На чертеже представлено схематическое изображение устройства для воздействия на призабойную зону скважины.
Устройство для воздействия на призабойную зону скважины содержит колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) 1, имплозионную камеру 2, плунжер 3, соединенный с колонной штанг 4, рабочую камеру 5 с горизонтальными выходными каналами 6 и запорный клапан 7, установленный между имплозионной камерой 2 и рабочей камерой 5.
Имплозионная камера 2 образована вертикальной трубой 8 и выполненным в корпусе 9 рабочей камеры 5 каналом 10, причем канал 10 в корпусе 9 рабочей камеры 5 выполнен U-образно изогнутым 11 в нижней его части перед запорным клапаном 7.
Корпус 9 рабочей камеры 5 в верхней его части снабжен соединенным в колонной насосно-компрессорных труб 1 пакером 12, который выполнен с размещенными в кольцевых канавках резиновыми уплотнительными манжетами, а кольцевые канавки посредством перепускных отверстий сообщены с внутренним пространством колонны насосно-компрессорных труб 1 (на чертеже не показано).
Плунжер 3 выполнен в виде штока, заостренного со стороны нижнего конца, а верхний участок вертикальной трубы 8 уплотнен относительно наружной поверхности плунжера 4 в момент, когда он расположен в имплозионной камере 2, посредством механического уплотнения 13, при этом в корпусе 14 механического уплотнения 13 выполнены перепускные каналы 15, а над вертикальной трубой 8 в колонне насосно-компрессорных труб 1 установлена направляющая воронка 17, в стенке которой над механическим уплотнением 16 выполнено, по меньшей мере, одно отверстие 16, при этом направляющая воронка 17 выполнена с, по меньшей мере, одним отверстием 18.
Устройство работает следующим образом.
После того, как на НКТ 1 в скважину спущена имплозионная камера 2 вместе с запорным клапаном 7 и пакером 12, в скважину на колонне штанг 4 через направляющую воронку 17 спускают плунжер 3 до начала U-образного участка 11 канала 10. Затем в НКТ 1 закачивают рабочую жидкость, причем НКТ 1 заполняют до уровня устья скважины.
При подъеме плунжера 3 вверх в имплозионной камере 2 создается глубокий вакуум, обеспеченный работой механического уплотнения 13 и запорного клапана 7, перекрывающего концевой участок канала 10 имплозионной камеры 2. Седло запорного клапана 7 может иметь резиновую вставку для надежной герметизации, а запорный элемент запорного клапана 7 может быть выполнен в виде шара, изготовленного из твердого сплава, что позволяет повысить надежность работы клапана и одновременно увеличить его вес, что дополнительно увеличивает надежность его работы.
При выходе плунжера 3 из имплозионной камеры 2 и, соответственно, из механического уплотнения 13, в полости, прилегающей к имплозионной камере 2, создается сначала депрессия, а затем жидкость из НКТ 1 устремляется в имплозионную камеру 2 с огромной скоростью.
Эффект создания депрессии усиливается за счет того, что выход плунжера 3 из механического уплотнения 13 происходит практически мгновенно, что обеспечивает возможность создания и поддержания более глубокой депрессии до момента, когда жидкость устремляется в имплозионную камеру 2.
Волна депрессии не оказывает воздействия на продуктовый пласт и гасится в НКТ 1. При этом не происходит засорение имплозионной камеры 2 продуктами колматации.
За депрессией в результате резкого торможения потока рабочей жидкости в U-образно изогнутом 11 в нижней его части канале 10 перед запорным клапаном 7 формируется гидравлический удар. Под действием гидроудара запорный клапан 7 открывается и пропускает волну давления через горизонтальные выходные каналы 6 в зону перфорации пласта. Под действием этого гидравлического удара потока рабочей жидкости в пласте формируются щели, что приводит к увеличению притока пластовой жидкости. Наличие пакера 12 увеличивает эффект действия гидроудара в сторону пласта.
Затем плунжер 3 опять опускают в имплозионную камеру 2. Рабочая жидкость, находящаяся в имплозионной камере 2, будет при этом выдавливаться в зону перфорации и далее в пласт.
Во время операции необходимо следить за уровнем рабочей жидкости в НКТ 1 и по мере необходимости добавлять рабочую жидкость с помощью насосного агрегата.
Далее, при необходимости описанный выше цикл повторяется.