Кавитирующее устройство для стимуляции нефтеотдачи пластов скважин
CAVITATION DEVICE FOR STIMULATION OF OIL RECOVERY OF FORMATIONS

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для решения задач по восстановлению коллекторских свойств прискважинной зоны продуктивных пластов добывающих нефтегазовых скважин и вовлечения в разработку трудноизвлекаемых и нерентабельных запасов углеводородов, а также может быть использовано для декольматажа фильтров и прифильтровых зон гидрогеологических скважин.
Известно кавитирующее устройство для стимуляции нефтеотдачи пластов скважин со струйным аппаратом тангенциального типа, которое, для повышения надежности попадания струй в перфорационные отверстия эксплуатационной обсадной колонны, выполнено двухкаскадным в виде механически соединенных между собой основного и расположенного под ним дополнительного кавитационно-волновых генераторов, гидравлическая связь между вихревыми кольцевыми камерами которых осуществлена через осевой канал в конусном обтекателе основного генератора (см. книгу Ибрагимова Л.Х., Мищенко И.Г., Челоянца Д.К. «Интенсификация добычи нефти» - М., Наука, 2000 - с. 414, с. 142-172). Это устройство из-за малого количества выбросных и дополнительных потерь давления, возникающих в упомянутом осевом канале, не обладает требуемой эффективностью воздействия на призабойную зону скважин (ПЗС). Кроме того, вследствие объединения двух корпусов генераторов в единый корпус, данное кавитирующее устройство имеет большой осевой габарит, повышенную металлоемкость и сложную конструкцию, вследствие наличия удвоенного количества одинаковых узлов и деталей.
Указанные недостатки устранены в кавитирующих устройствах для повышения нефтеотдачи пластов скважин со струйным аппаратом радиального типа, описанных в патентах РФ №2448242 опубл. 20.04.2012 и №2493360 опубл. 20.09.2013).
Из этих кавитирующих устройств для стимуляции нефтеотдачи пластов скважин наиболее близким по технической сущности является устройство, описанное в патенте РФ №2493360. Это устройство содержит центратор, полый корпус и днище с наружными фланцами, скрепленными между собой винтами, входное цилиндрическое отверстие для нагнетания в него через фильтр-разделитель рабочей жидкости, размещенные в корпусе турбулизатор потока, кольцевую вихревую камеру с кольцевым конфузором, а также многоканальный струйный аппарат в виде двух соосно жестко установленных между фланцами круговых плоских колец, основное из которых имеет на встречной по отношению к вспомогательному кольцу торцовой поверхности выполненные по окружности с заданным шагом дуговые канавки для сообщения вихревой кольцевой камеры с расположенным на периферии между фланцами кольцевым диффузором.
Данное устройство по эффективности воздействия на ПЗС выгодно отличается от устройств со струйным аппаратом тангенциального типа, так как при одном наружном диаметре корпуса оно обеспечивает возможность формирования как минимум вдвое большего количества выбросных каналов. Однако и в этом устройстве с уменьшением наружного диаметра корпуса по конструктивно-технологическим причинам возникает необходимость уменьшения количества выбросных каналов струйного аппарата. Это приводит к уменьшению зоны гидровоздействия на перфорационные отверстия обсадных труб вследствие увеличения углов между радиальными направлениями струй. Решение этой проблемы за счет создания двухкаскадной конструкции, как это осуществлено в кавитирующем устройстве со струйным аппаратом тангенциального типа, по вышеуказанным причинам не является оптимальным.
Изобретение направлено на устранение отмеченных недостатков.
Для достижения этого технического результата, предлагаемое кавитирующее устройство для стимуляции нефтеотдачи пластов скважин содержащее центратор, полый корпус и днище с наружными фланцами, скрепленными между собой винтами, входное цилиндрическое отверстие для нагнетания в него через фильтр-разделитель рабочей жидкости, размещенные в корпусе турбулизатор потока, кольцевую вихревую камеру с кольцевым конфузором, а также многоканальный струйный аппарат в виде двух, соосно жестко установленных между фланцами, круговых плоских колец, основное из которых имеет на встречной, по отношению к вспомогательному кольцу, торцовой поверхности, выполненные по окружности с заданным шагом дуговые канавки для сообщения вихревой кольцевой камеры с расположенным на периферии между фланцами кольцевым диффузором, вспомогательное кольцо, выполненное идентично основному, и имеет с ним встречно расположенные и одинаково ориентированные дуговые канавки, при этом струйный аппарат снабжен кольцевой прокладкой, перекрывающей дуговые канавки и образующей двухрядные выбросные каналы с критическим сечением выходных отверстий, смещенных в одном ряду относительно другого на половину шага, при этом кольцевая прокладка выполнена с клиновыми боковинами, разделяющими конфузор и диффузор на две, сопряженные между собой, кольцевые секции.
Отличительными признаками предлагаемого кавитирующего устройства для повышения нефтеотдачи пластов скважин от указанного выше известного, наиболее близкого к нему устройства, являются:
вспомогательное кольцо, выполненное идентично основному и имеющее с ним встречно расположенные и одинаково ориентированные дуговые канавки;
снабжение струйного аппарата кольцевой прокладкой, перекрывающей дуговые канавки и образующей двухрядные выбросные каналы с критическим сечением выходных отверстий, смещенных в одном ряду относительно другого на половину шага;
кольцевая прокладка, выполненная с клинообразными боковинами, разделяющими конфузор и диффузор на две сопряженные между собой секции.
Предлагаемое кавитирующее устройство для стимуляции нефтеотдачи пластов скважин поясняется чертежами, представленными на фиг. 1 и 2.
На фиг. 1 показан фрагмент общего вида кавитирующего устройства с частичным продольным разрезом.
На фиг. 2 изображена схема двухрядного расположения выбросных каналов при виде сверху.
Кавитирующее устройство (фиг. 1) содержит центратор (на чертеже не показан), корпус 1 и днище 2 с наружными фланцами 3 и 4, входное цилиндрическое отверстие 5 для нагнетания в него через фильтр-разделитель рабочей жидкости (на чертеже не изображен, а направления потоков показаны стрелками). Внутри корпуса 1 размещен турбулизатор потока в виде механизма приведения жидкости во вращательное движение с помощью напорного шнека 6 с направляющим конусным элементом 7, а также кольцевая вихревая камера 8 с кольцевым диффузором. Устройство включает в себя многоканальный струйный аппарат в виде двух, соосно жестко установленных между фланцами 3 и 4, круговых плоских колец 9 и 10, на встречных торцовых поверхностях которых, по окружности с заданным шагом а, выполнены одинаково ориентированные дуговые канавки для сообщения кольцевой вихревой камеры 8 с расположенным на периферии, между фланцами 3 и 4, кольцевым диффузором. Каждое из колец 9 и 10 с уплотнением размещено в ложементах, предусмотренных в теле фланцев 3 и 4.
Между кольцами 9 и 10 установлена стальная кольцевая прокладка 11, перекрывающая дуговые канавки и образующая таким образом двухрядные выбросные каналы с преимущественно прямоугольным критическим сечением выходных отверстий. Упомянутые выходные отверстия каналов 12 верхнего ряда и отверстия каналов 13 нижнего ряда (фиг. 2) смещены относительно друг друга на половину указанного выше шага, т.е. на α/2. При этом кольцевая прокладка 11 выполнена с клиновыми боковинами, разделяющими конфузор и диффузор на две сопряженные между собой кольцевые секции. Для надежной герметизации встречных поверхностей колец 9, 10 и 11, они имеют высокую чистоту обработки и с необходимым усилием прижаты друг к другу с помощью винтов 14.
Работа описанного кавитирующего устройства аналогична работе известных устройств. Однако это устройство, благодаря предложенным техническим решениям, позволит при минимальных весогабаритных характеристиках повысить надежность попадания высокоскоростных турбулентных струй рабочей жидкости в перфорационные каналы и, как следствие, обеспечить более высокую эффективность кавитационно-волновой обработки ПЗС.