СКВАЖИННАЯ ЗАДВИЖКА С ПНЕВМОПРИВОДОМ

Полезная модель относится к области нефтедобычи, в частности, к запорным устройствам, используемым при проведении ремонтных работ эксплуатационных скважин и скважин нагнетательного фонда, дебит либо приемистость которых понизился вследствие кольматации призабойной зоны пласта асфальтосмолопарафиновыми отложениями и мехпримесями.
Известна электроприводная задвижка, содержащая корпус; дисковый шибер с наружным зубчатым венцом; приводной механизм, взаимодействующий с зубчатым венцом дискового шибера; электродвигатель, вал которого кинематически сообщен с шестерней приводного механизма, взаимодействующей с зубчатым венцом шибера (патент РФ №70332, МПК F16K 3/06, опубл. 20.01.2008 г.).
Известная задвижка характеризуется более высокой скоростью открывания и закрывания шибера, чем задвижка с ручным приводным механизмом, однако и этой скорости недостаточно для проведения работ по технологии ударно-волновой обработки скважины.
Известна шиберная задвижка, содержащая корпус, расположенный внутри корпуса шибер, пневмопривод перемещения шибера в положение «открыто» или «закрыто», выполненный в виде взаимодействующих с шибером поршней пневмоцилинда (патент РФ №55915, МПК F16K 3/02F, опубл. 28.08.2006 г.).
Известная задвижка не позволяет использовать технологию ударно-волновой обработки скважины, поскольку не обеспечивает резонансной раскачки столба скважинной жидкости и не создает в скважине ударные волны давления и разрежения, достаточные для проведения работ с использованием указанной технологии.
Наиболее близким аналогом к настоящей полезной модели является скважинная задвижка с пневмоприводом, содержащая корпус; шибер, расположенный внутри корпуса; ресивер с запасом сжатого воздуха; уплотнительный элемент шибера; привод перемещения шибера в положение «открыто» или «закрыто», выполненный в виде взаимодействующего с шибером поршня пневмоцилиндра (см. патент на ПМ №74680, МПК 10.07.2008).
Недостатками известного устройства являются недостаточно высокая надежность и производительность.
Задачей настоящей полезной модели является устранение вышеуказанных недостатков.
Технический результат заключается в повышении надежности устройства, обусловленной необходимостью проведения ремонтных работ эксплуатационных скважин.
Технический результат обеспечивается тем, что устройство с пневмоприводом содержит корпус, шибер, расположенный внутри корпуса, привод перемещения шибера в положение «открыто» или «закрыто», выполненный в виде взаимодействующего с шибером штока пневмоцилиндра и ресивер с запасом сжатого воздуха. Кроме того, она дополнительно содержит пневмораспределитель, соединенный последовательно с пневмоцилиндром через обратный клапан, а пневмоцилиндр имеет сальниковый узел для герметичного соединения с корпусом задвижки.
В соответствии с частными случаями выполнения устройство с пневмоприводом может иметь следующие конструктивные особенности.
В качестве шибера использован или дисковый, или плоскопараллельный, или клиновый шибер.
Шибер может иметь расточку, выполненную под углом 45°.
Сущность настоящей полезной модели поясняется иллюстрацией, на которой отображено устройство в схематичном виде.
На иллюстрации отображены следующие конструктивные элементы:
1 Пневмоцилиндр;
2 Шибер;
3 Фланцевое соединение;
4 Манометр;
5 Шток;
6 Клапан;
7 Пневмораспределитель;
8 Средство управления;
9 Ресивер;
10 Источник давления;
11 Сальниковый узел;
12 Корпус.
Устройство функционирует следующим образом.
На устье скважины с помощью фланцевого соединения 3 устанавливают устройство с пневмоприводом, которое соединяет полость насосно-компрессорной трубы со сливной емкостью, например, желобной емкостью или автоцистерной. Между насосно-компрессорной станцией и задвижкой установлен ресивер 9 сжатого воздуха. Пневмораспределитель 7 с помощью средства управления переключает поток сжатого воздуха на открывание или закрывание задвижки с помощью пневмоцилиндра 1, снабженного током для перемещения поршня и сальниковым узлом, обеспечивающим поддержание рабочего давления в полости пневмоцилиндра 1. Наличие шарового клапана 6 между пневмораспределителем 7 и пневмоцилиндром 1 увеличивает надежность устройства и исключает самопроизвольное снижение давления. В скважину закачивают жидкость до технологически допустимого давления. Контроль давления осуществляют с помощью манометра 4. При высоком давление на устье скважины жидкость прижимает шибер 2 к корпусу 12 задвижки, поэтому необходимо повышенное усилие для его перемещения. Рабочий диаметр пневмоцилиндра 1 выбирают по геолого-литологическим и технологическим характеристикам скважины, а также давления сжатого газа, применяемого для пневмопривода. Так, например, при устьевом давлении нефтяных скважин в 70-150 атм., оптимальный диаметр рабочего пневмоцилиндра составит диапазон 120-180 мм. Давление воздуха пневмопривода выбирают по параметрам оптимального быстродействия и безопасности ведения работ. В момент открывания задвижки скважинная жидкость начинает изливаться в сливную емкость. Поскольку устройство открывается быстро, давление жидкости на устье резко падает до атмосферного, формируется волна разрежения, которая перемещается от устья к забою скважины и формирует в призабойной зоне импульс депрессии. При закрытии вентиля слива жидкости и прерывании движущегося потока жидкости на устье формируется область высокого давления, которая перемещается от устья к забою скважины и формирует в призабойной зоне импульс репрессии. Периодическое открывание и закрывание вентиля слива приводит к регулярному прохождению волн давления и разрежения по полости насосно-компрессорной трубы. Волны давления и разрежения, перемещаясь по полости скважины от устья к забою и обратно, создают удары, в том числе в призабойной зоне и способствует отрыву адсорбционных отложений от стенок поровых каналов и трещин, разрушению скелета пласта. Периодическое чередование импульсов низкого и высокого давления способствует расшатыванию и выкрашиванию низкопроницаемых фрагментов пласта. Оторванные фрагменты скелета пласта и кольматанты выносятся из скважины в периоды излива. Амплитуда и длительность импульсов деперссии и репрессии зависят от частоты по времени, открывания задвижки и закрывания.