ИМПЛОЗИОННЫЙ ГИДРОГЕНЕРАТОР ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована для повышения нефтеотдачи добывающих и увеличения приемистости нагнетательных скважин, при многократном гидроимпульсном воздействии на пласт.
Известны устройства, обеспечивающие многократные гидроимпульсные воздействия на призабойную зону пласта [Попов А.А. «Имплозия в процессах нефтедобычи». М.: Недра. 1996 г. с. 106-108, 113-114].
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является имплозионный гидрогенератор давления многоразового действия по патенту №2303691, МПК Е21В 37/00, 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, муфту, рабочую камеру, состоящую из рабочего цилиндра с окнами и концентраторами давления, запорного клапана, штока, цилиндрической пружины сжатия, при этом рабочая камера снабжена гидравлическим амортизатором.
Принцип работы устройства заключается в том, что при поднятии плунжера в имплозионной камере создается разрежение, а при выходе его в расширенную часть переводника в имплозионную камеру обрушивается столб скважинной жидкости, создавая гидравлический удар в нижней части имплозионной камеры, открывая, при этом, запорный клапан. Созданный, таким образом, импульс давления в зоне выходных окон рабочей камеры передается в пласт через перфорационные окна в обсадной трубе.
Однако, указанное имплозионное устройство многократного воздействия на пласт, несмотря на всевозможные модификации, имеет в своем составе концентраторы давления, что неизбежно приводит к наличию радиальных зазоров между ними и внутренней поверхностью обсадной трубы, что многократно снижает эффективность действия всего устройства. Задачей полезной модели является повышение эффективности работы гидрогенератора.
Данный технический результат достигается тем, что в имплозионном гидрогенераторе давления, содержащем 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 с окнами и концентраторами давления, запорный клапан, на наружной цилиндрической поверхности концентраторов давления выполнена полость снабженная двумя упругими цилиндрическими мембранами внешней и внутренней, причем внешняя упругая цилиндрическая мембрана образует закрытую полость, разделенную внутренней упругой цилиндрической мембраной на две части: внутреннюю и внешнюю, внешняя образована двумя мембранами и корпусом концентратора, а внутрянняя - внутренней мембранной и корпусом концентратора давления, кроме того площадь внешней мембраны должна быть больше площади внутренней мембраны, при этом, внутренняя полость соединена каналом с зоной окон рабочей камеры.
На Фиг. 1 схематично изображен имплозионный гидрогенератор давления.
Имплозионный гидрогенератор давления состоит из заборного трубопровода 1 с отверстиями для подвода пластового давления скважинной жидкости, цилиндра имплозионной камеры 2, переводника 3, соединяющего заборный трубопровод 1 с цилиндром имплозионной камеры 2, плунжера 4, соединенного с насосной штангой 5, рабочей камеры 6, соединенной через клапан 7 с цилиндром имплозионной камеры 2. Рабочая камера 6 выполнена с окнами 8 и концентраторами давления 9. На наружной цилиндрической поверхности концентраторов давления 9 выполнена полость снабженная двумя упругими цилиндрическими мембранами внешней 10 и внутренней 12, причем внешняя упругая цилиндрическая мембрана 10 образует закрытую полость, разделенную внутренней упругой цилиндрической мембраной 12 на две части: внутреннюю 13 и внешнюю 11, внешняя часть полости 11 образована двумя мембранами 10 и 12 и корпусом концентратора давления 9, а внутренняя часть полости 13 - внутренней мембранной 12 и корпусом концентратора давления 9, кроме того площадь внешней мембраны 10 должна быть больше площади внутренней мембраны 12, а внутренняя полость 13 соединена каналом 14 с зоной окон рабочей камеры. Имплозионный гидрогенератор давления переводником 15 соединен с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ) 16, расположенных в обсадной трубе 17.
Имплозионный гидрогенератор давления работает следующим образом.
В скважину, заполненную жидкостью, на насосно-компрессорных трубах 16 при помощи, например, подъемного агрегата А-50М, ЛТ-11КМ или других стандартных механизмов, спускают устройство (предварительно заполнив скважинной жидкостью внешнюю полость 11 и «заглушив» ее) так, чтобы окна 8 рабочей камеры 6 располагались на уровне заданного интервала перфорации обсадной трубы обсадной трубы 16, при этом, поскольку внешняя мембрана 10 не выходит за внешние габариты концентратора давления, исключается ее деформация и разрушение о внутреннюю поверхность обсадной трубы 17 при проведении спускоподъемной операции.
До спуска устройства проводится шаблонирование скважины или очистка внутренней поверхности обсадной трубы скрепером, рабером и т.д., а также обратная промывка водным раствором ПАВ или углеводородным растворителем. Затем, с помощью насосной штанги 5 плунжер 4 спускается вниз до упора в клапан 7. При подъеме штанги с плунжером со скоростью 0,7÷1 м/с в цилиндре имплозионной камеры 2, закрытом снизу запорным клапаном 7, создается разрежение. При выходе плунжера 4 из цилиндра имплозионной камеры 2 в расширенную часть переводника 3 заборного трубопровода 1 из колонны НКТ и затрубного пространства, устремляется скважинная жидкость со скоростью 120÷150 м/с через отверстия заборного трубопровода 1 в цилиндр имплозионной камеры 2. Создается гидравлический удар, потоком жидкости открывается клапан 7 и передается импульс давления в пласт через окна 8, рабочей камеры 6 и перфорационные отверстия в обсадной трубе 17. Во время возникновения импульса давления в зоне окон 8, давление жидкости по специальному каналу 14 передается во внутреннюю полость 13 и, действуя на внутреннюю мембрану 12, приводит к прижатию внешней упругой цилиндрической мембраны 10 к внутренней поверхности обсадной трубы в момент возникновения импульса давления в зоне окон рабочей камеры. Это происходит за счет разницы действия сил на внутреннюю и внешнюю мембраны (при одном и том же значении импульса давления) за счет разницы в их площадях и в силу того, что жидкость, находящаяся во внешней закрытой полости 11, выполняя роль жидкого, мало сжимаемого тела, мгновенно перемещает внешнюю мембрану 10 до упора ее во внутреннюю поверхность обсадной трубы 17.
После прекращения действия гидроудара, упругие цилиндрические мембраны 10 и 12 возвращаются в исходные состояния и устройство готово к следующему воздействию. Таким образом, происходит перекрытие радиального зазора между концентратором давления и обсадной трубой, что значительно повышает эффективность работы всего устройства.
Расчеты показывают, что, например, при обсадной трубе диаметром 146 мм и толщиной стенки 7,7 мм и, при принятом в практике минимальном радиальном зазоре (например, при прохождении скважины скрепером, рабером и даже шаблоном) в 3 мм радиальное удлинение внешней упругой мембраны 10 составит не более 5%, что является вполне допустимым для, например, резины или для другого соответствующего полимера, а наличие незначительных гофров на мембранах 10 и 12 без затруднений обеспечит необходимую их деформацию и перемещение.
Размещение в концентраторах давления закрытых полостей не представляет больших трудностей. Концентраторы давления фактически располагаются не между обсадной трубой 17 и НКТ 16, а ниже, т.е. между обсадной трубой 17 и наружным диаметром рабочей камеры 6, который значительно меньше диаметра НКТ, что позволяет без сложностей реализовать данное конструкторское решение и повысить эффективность работы гидрогенератора.
Возникновение импульса в зоне окон рабочей камеры, приводит к прижатию внешней упругой цилиндрической мембраны к внутренней поверхности обсадной трубы. Таким образом, происходит импульсная пакеровка, действующая только в момент возникновения импульса давления, что значительно повышает эффективность воздействия на пласт гидравлического удара имплозионного гидрогенератора.