ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ПУЛЬСАТОР ДАВЛЕНИЯ
PRESSURE HYDRODINAMIC PULSER

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для воздействия на продуктивные пласты, может быть использовано для очистки призабойной зоны пласта и увеличения производительности скважин.
Известно устройство для импульсной обработки призабойной зоны пласта (а.с. СССР №1692195, кл. Е21В 43/25, опубл. 20.11.1996), содержащее корпус с окнами, установленную в корпусе перегородку с осевым каналом, которая образует с корпусом верхнюю рабочую камеру и выхлопную камеру. В осевом канале перегородки подвижно размещен золотник. В стакане, соединенном с корпусом, подвижно размещен поршень, который образует с ним нижнюю рабочую камеру. Устройство имеет также крышку с осевым каналом, полые заглушку и хвостовик с отверстиями. Хвостовик соединен с золотником и подвижно размещен в осевом канале крышки. Заглушка соединена с крышкой и образует буферную полость, в которой дополнительно размещены винтовая цилиндрическая пружина с возможностью воздействия на хвостовик и узел регулирования усилия пружины. Последний состоит из ввернутой в заглушку резьбовой втулки и опорной шайбы. При этом винтовая цилиндрическая пружина состоит из имеющих разные направления навивки двух частей.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является гидродинамический пульсатор давления (пат. РФ №2212513, кл. Е21В 28/00, опубл. 20.09.2003), содержащий корпус с окнами, подпружиненного и перекрывающего окна корпуса элемента, установленного с возможностью перемещения и разделяющего области постоянного и пульсирующего давлений. Имеются седло и запорный орган. Подпружиненный перекрывающий элемент выполнен в виде втулки, установленной с возможностью контакта с седлом, запорный орган выполнен в виде подпружиненного поршня, размещенного внутри втулки. Корпус снабжен нижней крышкой. Надпоршневая полость поршня сообщена с областью постоянного давления. Подпоршневая полость сообщена с областью пульсирующего давления через размещенные в нижней крышке корпуса демпфирующее отверстие и подпружиненный перепускной клапан, установленный с возможностью регулирования гидравлического сопротивления. Жесткость пружины втулки выше жесткости пружины поршня. Внутренний диаметр седла выполнен меньше внутреннего диаметра втулки. Конструкция устройства обеспечивает возможность регулирования частоты и амплитуды пульсации давления путем варьирования силы сопротивления продольному перемещению клапана, что наряду с наличием аккумулятора энергии позволяет увеличить гидродинамическое давление и соответственно глубину проникновения волнового поля в пласт, обеспечивает универсальность и эффективность использования пульсатора в породах с различными коллекторскими свойствами.
Недостаток этих устройств заключается в том, что для изменения режима обработки призабойной зоны пласта, то есть для изменения амплитуды и частоты импульсов, необходим подъем устройства на поверхность.
Задачей предлагаемого технического решения является устранение отмеченного недостатка, а именно обеспечение возможности дистанционного регулирования амплитуды и частоты гидродинамического воздействия на призабойную зону пласта, находящегося в скважине, без подъема его на поверхность, что позволяет сократить временные и трудовые затраты, связанные с настройкой и работой устройства на забое.
Поставленная задача решается тем, что в гидродинамическом пульсаторе давления, включающим корпус с окнами, снабженным нижней крышкой, подпружиненный и перекрывающий окна элемент, выполненный в виде втулки, установленный с возможностью перемещения и разделяющий области постоянного и пульсирующего давлений, седло и запорный орган, выполненный в виде подпружиненного поршня, при этом надпоршневая полость сообщена с областью постоянного давления, а подпоршневая полость сообщена с областью пульсирующего давления через размещенное в нижней части корпуса отверстие, согласно изобретению в корпусе, снабженным верхним переводником и ступицей, крепящейся к корпусу, в которую вставлен вал посредством подшипников и закреплен нижней крышкой, установлена регулировочная гайка, которая подпирает пружину поршня, подпирающего втулку, которая имеет фиксатор, а жесткость пружины поршня выше жесткости пружины втулки.
Существенное отличие предлагаемого устройства от прототипа заключается в наличии вала, вставленного в ступицу посредством подшипников и закрепленного нижней крышкой, на котором вращается пульсатор. При вращении пульсатора происходит изменение положения регулировочной гайки, которая регулирует натяг пружины поршня. Это позволяет дистанционно, без подъема оборудования из скважины производить регулировку амплитуды и частоты пульсации обрабатываемого пласта.
На чертеже изображен гидродинамический пульсатор давления.
Гидродинамический пульсатор давления состоит из корпуса 1 с перепускными окнами 2, втулки 6 (клапана) с фиксатором 8, седла 5 и пружины 3 сжатия. В верхней части корпуса 1 имеется верхний переводник 4 для подсоединения к трубам с постоянным давлением жидкости. Наружное пространство области пульсирующего давления сообщается с полостью под поршнем 7 с помощью отверстия 15. Имеется ступица 12 в которую посредством подшипников 13 установлен вал 14, закрепленный нижней крышкой 10. Рабочий натяг пружины 9 сжатия устанавливается регулировочной гайкой 11.
Устройство работает следующим образом.
Перед установкой пульсатора в скважину при выбранном положении регулировочной гайки 11 выставляют рабочий натяг пружины 9. Поскольку жесткость пружины 9 выше жесткости пружины 3, то в исходном положении поршень 7 подпирает втулку 6 и, как следствие, устройство находится в закрытом состоянии.
При мере поступления потока жидкости по насосно-компрессорным трубам в корпус 1 через верхний переводник 4 во внутреннюю полость пульсатора вследствие инерционности протекающего столба потока жидкости кинетическая энергия его движения будет преобразовываться, накапливаясь в потенциальную энергию деформации пружин 3 и 9. Во внутренней полости пульсатора происходит рост давления, под действием которого поршень 7 и втулка 6 с нарастающей с скоростью перемещаются вниз (по ходу движения).
В конце рабочего хода втулка 6 останавливается усилием сжатой пружины 3, между ней и поршнем 7 образуется щель, приводящая к гидравлическому импульсу, жидкость поступает через перепускные окна 2 корпуса 1 в наружную полость, т.е. полость пульсирующего давления. Давление в пульсаторе падает, втулка 6 и поршень 7 под действием сжатых при рабочем ходе пружин 3 и 9 возвращаются в исходное положение.
Дистанционное изменение режима обработки пласта осуществляется посредством вращения пульсатора через колонну насосно-компрессорных труб, в результате которого происходит изменение положения регулировочной гайки 11, которая регулирует натяг пружины 9, при условии прекращения подач жидкости и спуска пульсатора до уровня твердого контакта головки вала 14 с дном забоя скважины. Например, если увеличить натяг пружины 9 посредством регулировочной гайки 11, то соответственно уменьшается ход поршня 7, что приводит к увеличению амплитуды и снижению частоты пульсации.