ИМПЛОЗИОННЫЙ ГИДРОГЕНЕРАТОР ДАВЛЕНИЯ МНОГОКРАТНОГО ДЕЙСТВИЯ
IMPLOSION NON-EXPANDABLE PRESSURE HYDROGENERATOR

Изобретение относится к оборудованию для освоения и ремонта нефтяных и газо-конденсатных скважин и предназначено для повышения нефтеотдачи нефтяных и газо-конденсатных пластов при эксплуатации нефтедобывающих скважин путем создания глубоко проникающих репрессий в призабойной зоне скважины с помощью имплозионной камеры, спускаемой на колонне насосно-компрессорных труб в скважину с гидростатическим пластовым давлением и рабочей средой - загрязненная смесь: «нефть - пластовая вода», «нефть - газовый конденсат».
Известен генератор многократной имплозии типа ГМКИ, содержащий заборный трубопровод с отверстиями для подвода пластового давления скважинной жидкости, цилиндр имплозионной камеры, установленный беззазорно в корпус генератора и соединенный переводником с заборным трубопроводом, плунжер, соединенный с насосной штангой, рабочую камеру, состоящую из рабочего цилиндра с окнами и концентраторами давления, запорного клапана, штока и цилиндрической пружины сжатия, муфту запорного клапана, соединяющую цилиндр имплозионной камеры с рабочей камерой. (Попов А.А. «Теория и практика эффекта имплозии применительно к процессам нефтедобычи», Ухта, 2004 г. Приложение книги: Рис. 4.1. Генератор многократной имплозии).
Недостаток такой конструкции состоит в том, что цилиндр имплозионной камеры установлен беззазорно в корпус генератора, что увеличивает жесткость цилиндра имплозионной камеры, но не устраняет деформацию его сжатия под воздействием высокого пластового давления, кроме того, цилиндрическая пружина сжатия запорного клапана работает в условиях возможности жесткого соприкосновения витков в момент гидравлического удара, что приводит к поломке пружины и выходу из строя генератора многократной имплозии, запорный клапан выполнен с коническим запорным элементом, герметичность которого сложно обеспечить в условиях загрязненной рабочей среды призабойной зоны скважин.
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 с насосной штангой, рабочую камеру, состоящую из рабочего цилиндра с окнами и концентраторами давления, запорного клапана со штоком и муфтой запорного клапана, соединяющей цилиндр имплозионной камеры с рабочей камерой, снабженной гидравлическим амортизатором, состоящим из цилиндра с перепускными отверстиями, цилиндрической пружины сжатия, поршня, выполненного за одно со штоком запорного клапана и подпружиненного с помощью цилиндрической пружины сжатия, и гильзы с жестким подпружиненным упором, выполненным с возможностью взаимодействия со штоком запорного клапана. (Патент №2314410 С2, Кл. Е21В 37/00, F16F 5/00, 2005 г.).
По технической сущности данный имплозионный гидрогенератор давления многократного действия близок к предлагаемому и может быть принят в качестве прототипа.
Недостаток такой конструкции состоит в том, что цилиндр имплозионной камеры под воздействием высокого пластового давления в момент создания в нем разряжения близкого к вакууму подвергается деформации сжатия, что приводит к обжатию прецизионно установленного в нем плунжера и, как следствие, подклиниванию плунжера и повышенному износу рабочих поверхностей цилиндра имплозионной камеры и плунжера, а также возрастанию нагрузки на колонну насосных штанг, соединенную с плунжером, и подъемный механизм во время подъема плунжера при рабочем ходе.
Целью изобретения является повышение рабочего ресурса и эксплуатационной надежности имплозионного гидрогенератора давления многократного действия.
Поставленная цель достигается тем, что в имплозионном гидрогенераторе давления многократного действия, содержащем заборный трубопровод с отверстиями для подвода пластового давления скважинной жидкости, цилиндр имплозионной камеры, соединенный переводником с заборным трубопроводом, плунжер, соединенный с насосной штангой, рабочую камеру, состоящую из рабочего цилиндра с окнами и концентраторами давления, запорного клапана со штоком и муфтой запорного клапана, соединяющей цилиндр имплозионной камеры с рабочей камерой, соединенной с гидравлическим амортизатором, состоящим из цилиндра с перепускными отверстиями, цилиндрической пружины сжатия, поршня, выполненного за одно со штоком запорного клапана и подпружиненного с помощью цилиндрической пружины сжатия, гильзы с жестким подпружиненным упором, выполненным с возможностью взаимодействия со штоком запорного клапана, при этом имплозионный гидрогенератор давления многократного действия снабжен разгрузочной камерой с давлением воздуха внутри камеры равным атмосферному давлению, полость которой образована цилиндром имплозионной камеры и цилиндрическим корпусом, герметично установленым на муфте запорного клапана и переводнике заборного трубопровода, снабженных уплотнительными элементами.
Предлагаемое техническое решение позволяет устранить воздействие высокого пластового давления на цилиндр имплозионной камеры, так как деформация сжатия, которой подвергается цилиндрический корпус, за счет воздушной полости разгрузочной камеры, образованной цилиндром имплозионной камеры и цилиндрическим корпусом, герметично установленным на муфте запорного клапана и переводнике заборного трубопровода, снабженных уплотнительными элементами, не передается на цилиндр имплозионной камеры.
На фиг. 1 изображен имплозионный гидрогенератор давления многократного действия в осевом сечении; на фиг. 2 - имплозионная камера с разгрузочной камерой в осевом сечении, на фиг. 3 - схема работы имплозионного гидрогенератора давления многократного действия.
Имплозионный гидрогенератор давления состоит из заборного трубопровода 1 с отверстиями для подвода пластового давления скважинной жидкости, цилиндра имплозионной камеры 2, соединенных переводником 3, цилиндрического корпуса 4, герметично установленного на цилиндр имплозионной камеры 2 и образующего разгрузочную камеру 5, уплотнительных элементов 6, плунжера 7, соединенного с насосной штангой 8, ограничительной втулки 9, установленной в нижней части цилиндра имплозионной камеры 2, рабочей камеры 10, соединенной муфтой запорного клапана 11 с цилиндром имплозионной камеры 2. Переводник 3 и муфта запорного клапана 11 оснащены уплотнительными элементами 6, обеспечивающими герметичность разгрузочной камеры 5, полость которой заполнена воздухом под атмосферным давлением. Рабочая камера 10 состоит из рабочего цилиндра 12, выполненного с окнами 13 и концентраторами давления 14, шарика 15 запорного клапана 11, гидравлического амортизатора 16 с перепускными отверстиями 17, соединенного с рабочим цилиндром 12, штока 18, выполненного за одно с поршнем 19, цилиндрической пружины сжатия 20, гильзы 21 с жестким подпружиненным упором 22, соединенной с цилиндром гидравлического амортизатора 16. Имплозионный гидрогенератор давления переводником 23 соединен с колонной насосно-компрессорных труб 24.
Имплозионный гидрогенератор давления многократного действия работает следующим образом.
Исходное положение: плунжер 7, соединенный с насосной штангой 8, находится в цилиндре имплозионной камеры 2 в крайнем нижнем положении с упором в ограничительную втулку 9, а шарик 15 муфты запорного клапана 11 рабочей камеры 10 посредством штока 18 и цилиндрической пружины сжатия 20 прижат к седлу муфты запорного клапана 11. Поршень 19 гидравлического амортизатора 16 находится в верхней части цилиндра гидравлического амортизатора 16, а жесткий подпружиненный упор 22, состоящий из подпятника и комплекта тарельчатых пружин, находится в предварительно поджатом состоянии с заданной величиной рабочего хода. Имплозионный гидрогенератор давления, спускаемый на колонне насосно-компрессорных труб 24 в призабойную зону скважины, находится под пластовым давлением скважинной жидкости.
При подъеме плунжера 7 насосной штангой 8 в цилиндре имплозионной камеры 2, герметично закрытом снизу шариком 15, прижатом к седлу муфты запорного клапана 11 посредством штока 18 и цилиндрической пружиной сжатия 20, и дополнительно прижимаемым при этом пластовым давлением, создается разряжение близкое к вакууму. Деформация сжатия под воздействием высокого пластового давления воспринимается цилиндрическим корпусом 4, герметично установленным на цилиндр имплозионной камеры 2 и, благодаря воздушной полости разгрузочной камеры 5, не передается на цилиндр имплозионной камеры 2. При выходе плунжера 7 из цилиндра имплозионной камеры 2 в расширенную часть заборного трубопровода 1 скважинная жидкость под пластовым давлением из колонны НКТ и из затрубного пространства через отверстия заборного трубопровода 1 с высокой скоростью устремляется в нижнюю часть цилиндра имплозионной камеры 2 к шарику 15 запорного клапана 11, создавая в призабойной зоне сначала импульс депрессии, а затем гидравлический удар с давлением значительно превышающим пластовое давление. В момент возникновения гидравлического удара под давлением потока жидкости шарик запорного клапана 15 отжимается от седла муфты запорного клапана 11, раскрывая цилиндр имплозионной камеры 2. Шарик запорного клапана 15 со штоком 18 и поршнем 19 гидравлического амортизатора 16 перемещается вниз, открывая окна 13 рабочего цилиндра 12. До момента открытия окон 13 жидкость из-под перемещающегося поршня 19 гидравлического амортизатора 16 выдавливается через перепускные отверстия 17 цилиндра гидравлического амортизатора 16 в затрубное пространство, поглащая незначительную часть энергии гидравлического удара, а основная энергия гидравлического удара через окна 13 рабочего цилиндра 12 передается на пласт, создавая новые и расширяя имеющиеся трещины, увеличивая тем самым приток нефти в призабойную зону скважины. После прохождения поршнем 19 перепускных отверстий 17 цилиндра гидравлического амортизатора 16 сопротивление перемещению поршня 19 значительно возрастает, в результате чего происходит поглощение энергии осевой составляющей гидравлического удара, остатки которой воспринимаются жестким подпружиненным упором 22, при этом цилиндрическая пружина 20 сжимается до состояния, не являющегося для нее критическим. После прохождения ударной волны шарик запорного клапана 15 со штоком 18 и поршнем 19 гидравлического амортизатора 16 с помощью цилиндрической пружины сжатия 20 возвращается в исходное положение. После этого плунжер 7 с насосной штангой 8 перемещается вниз и входит в цилиндр имплозионной камеры 2 до ограничительной втулки 9, вытесняя находящуюся в нем скважинную жидкость через открывающийся при этом шарик запорного клапана 15 в окна 13 рабочего цилиндра 12, после чего шарик запорного клапана 15 под воздействием цилиндрической пружины сжатия 20 вновь занимает исходное положение.
Имплозионный генератор давления многократного действия подготовлен к новому циклу работы.