РОТАЦИОННЫЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ВИБРАТОР
ROTARY HYDRAULIC VIBRATOR

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, но может использоваться и в других отраслях для импульсно-ударного воздействия в скважине на продуктивные пласты с целью интенсификации отбора нефти, газа артезианской воды или увеличения приемистости нагнетательных скважин.
Известен скважинный гидравлический вибратор (Патент РФ №21611237). Скважинный гидравлический вибратор содержит корпус и установленный в корпусе ствол с центральным осевым каналом, выполненным в виде расширяющегося диффузорного сопла, и щелевыми прорезями. Коаксиально стволу установлен золотник с щелевыми прорезями, выполненными под углом к образующей, но в противоположном направлении щелевым прорезям. Технической задачей, на решение которой направлен известный вибратор, является повышение амплитуды импульсов, возникающих в трубах в процессе работы вибратора. Выполнение центрального осевого канала 3 в форме диффузора обеспечивает при расходе рабочей жидкости от 5 до 10 л/с частоту импульсов от 10 до 150 Гц и амплитуду давлений от 1 до 4,5 МПа.
Недостатком известного вибратора является то, что зачастую используемое наземное оборудование при капитальном ремонте скважин не обеспечивает расход промывочной жидкости от 5 л/с, поэтому необходимы технические решения, обеспечивающие требуемую частоту импульсов от 10 до 150 Гц при расходах рабочей жидкости до 5 л/с.
Известен скважинный гидравлический вибратор (патент РФ №68052). Скважинный гидравлический вибратор содержит корпус и установленный в корпусе ствол с осевым каналом и щелевыми прорезями. Коаксиально стволу установлен золотник с щелевыми прорезями. Золотник имеет форму наружной поверхности в виде винта. В осевом канале установлен вращающийся насадок с проходным каналом и с профилирующими лопатками и лопастями. Ниже вращающегося насадка расположены радиальные каналы для всасывания пластовой жидкости, а в радиальных отверстиях, предназначенных для выхода смешанной жидкости, установлены гидромониторные сопла.
Осуществление данного изобретения обеспечивает повышение качества очистки интервала перфорации пласта и увеличение проницаемости горных пород в интервале перфорации. Однако при его осуществлении взаимодействует большое количество узлов и деталей, что снижает надежность оборудования в целом. Кроме того, проточная часть вибратора подвержена интенсивному износу от механических примесей, попадающих в очищенную рабочую жидкость уже в скважине
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в обеспечении условий по интенсификации притока нефти и газа, при упрощении конструкции скважинного вибратора, снижении материалоемкости и, как следствие, повышении надежности.
Технический результат изобретения заключается в повышении качества очистки интервала перфорации пласта и увеличении проницаемости горных пород в интервале перфорации (или фильтровой зоны) скважины, за счет обеспечения эффективных параметров ударно-импульсного воздействия при упрощении конструкции используемого оборудования и снижения энергоемкости наземного насосного оборудования.
Указанный технический результат достигается за счет того, что ротационный гидравлический вибратор включает полый корпус с установленным коаксиально ему золотником, при этом корпус содержит осевой цилиндрический канал с расположенными в нем технологическими отверстиями, сопряженными каналами с отверстиями золотника, причем корпус выполнен заглушенным снизу, золотник установлен на опоре, коаксиальной к корпусу, а в осевом цилиндрическом канале технологические отверстия выполнены по четыре в два ряда, при этом они являются радиальными и попарно взаимоперпендикулярными; сопряженные с ними отверстия золотника, расположенные в верхнем ряду, выполнены радиальными, а расположенные в нижнем ряду и сопряженные путем проточки выполнены смещенными тангенциально, при этом в отверстиях золотника установлены гидромониторные сопла.
Отверстия золотника выполнены с возможностью установки в них сменных гидромониторных сопел различного диаметра и конфигурации.
Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлен ротационный гидравлический вибратор, на фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1, на фиг.3 - сечение по Б-Б на фиг.1.
Ротационный гидравлический вибратор содержит полый корпус 1 с осевым цилиндрическим каналом 2 с расположенными в нем радиально в два ряда технологическими отверстиями 3, как минимум по четыре отверстия вверху корпуса (фиг.2) и по четыре отверстия в нижней части корпуса (фиг.3) в одной плоскости. Коаксиально к полому корпусу 1 установлен золотник 6 с радиальными и попарно взаимоперпендикулярными расположенными отверстиями в верхней части 7 и смещенными эксцентрично отверстиями в нижней части 8, их количество составляет, как минимум четыре отверстия. В отверстиях 7 и 8 установлены гидромониторные сопла 5. Они сменные, поэтому могут выполняться различного диаметра и конфигурации. При сопряжении смещенных эксцентрично отверстий в нижней части 8 золотника 6 с полым корпусом 1 имеется проточка 9. Имеется опора 11, установленная коаксиально полому корпусу 1 и поддерживающая вращение золотника 6. Внизу корпуса 1 размещена заглушка 10.
Ротационный гидравлический вибратор включают в компоновку насосно-компрессорной колонны и спускают в скважину на глубину интервала перфорации (или фильтровой зоны) продуктивного пласта. При подаче в насосно-компрессорную колонну рабочей жидкости она подается в осевой цилиндрический канал 2 и разделяется на отверстия 3 в верхней и нижней части полого корпуса 1.
Рабочая жидкость полностью заполняет проточку 9 в золотнике 6 и поступает к тангенциально расположенным отверстиям 8 с гидромониторными соплами 5 в его нижней части. Именно тангенциальный ввод поступающей рабочей жидкости из отверстий 3 полого корпуса 1 задает вращение золотнику 6. Взаимоперпендикулярное расположение отверстий 8 обеспечивает коаксиальное расположение золотника 6 относительно полого корпуса 1, а также снижение трения между золотником 6 и полым корпусом 1, за счет осуществления равномерного вращения золотника 6. Золотник 6 вращается относительно полого корпуса 1, в нижней его части его поддерживает опора 11. И благодаря периодическому перекрытию и открытию цилиндрических отверстий 3 полого корпуса 1 генерируются волны давления, передающиеся в продуктивный пласт.
Внизу полый корпус 1 ротационного гидравлического вибратора выполнен заглушенным, поз.10. В нижней части корпус 1 может быть снабжен узлом для присоединения глубинных приборов.
При осуществлении изобретения реализуется два вида воздействия на продуктивный пласт одновременно:
Первый вид воздействия: гидромониторный эффект - благодаря проточке 9, непрерывная струя рабочей жидкости, обладающая большой кинетической энергией поступает из отверстий 3 нижней части полого корпуса 1 через проточку 9 и тангенциально расположенные отверстия 8 золотника 6. Для управления гидромониторным эффектом (значением кинетической энергии струи рабочей жидкости), а также скоростью вращения золотника 6 относительно полого корпуса 1 применяются сменные гидромониторные сопла 5, установленные в отверстиях 8 нижней части золотника 6, конфигурация и диаметр которых изменяются в широком диапазоне.
Второй вид воздействия: импульсное воздействие - при вращении золотника 6 относительно полого корпуса 1 происходит периодическое перекрытие отверстий 3 в верхней части полого корпуса 1. При перекрытии цилиндрических отверстий 3 не происходит истечения жидкости, при открытии образуется импульсное истечение жидкости в обсадную колонну. Изменяемые диаметр и конфигурация гидромониторных сопел 5, установленных в отверстиях 7 верхней части золотника 6, позволяют обеспечивать работоспособность устройства, а именно создание импульсов частотой от 10 до 150 Гц при расходе рабочей жидкости 0,5 л/с до 1,25 л/с и перепаде давления от 4 до 40 МПа.
Таким образом, интервал перфорации нефтяной, газовой, нагнетательной скважины или фильтровой зоны артезианской скважины подвергается обработке гидромониторным эффектом и импульсами гидродинамического давления, что способствует интенсифицированию фильтрации жидкости и обеспечивает вынос из призабойной зоны кольматирующего материала, в результате чего очищаются естественные поровые каналы и увеличивается гидропроводность.
Изобретение позволяет повысить эффективность обработок скважин за счет упрощения конструкции увеличения и, как следствие, повышения надежности применяемого устройства, регулировать диаметром и конфигурацией гидромониторных сопел оптимальные условия запуска и работы ротационного гидравлического вибратора при сохранении низкого расхода промывочной жидкости от 0,5 л/с до 1,25 л/с.