Скважинный пульсатор

Полезная модель   относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам которые используются  при  гидроимпульсном  воздействии  на пласты в скважинах.
Известен пневматический пульсатор, содержащий корпус с каналами для подвода и отвода сжатого воздуха, сердечник, упругий элемент, образующий постоянно соединенную с источником сжатого воздуха и периодически с атмосферой основную камеру, эластичную камеру, сообщенную с источником сжатого воздуха и потребителем и расположенную между сердечником и нижней частью корпуса, при этом пульсатор снабжен дополнительной эластичной камерой, сообщённой с источником сжатого воздуха и потребителем, в корпусе дополнительно установлена пластина, делящая его на две части, а сердечник выполнен в виде двух пластин, связанных тягами, причем пластина корпуса расположена между пластинами сердечника, а основная камера установлена между пластиной корпуса и одной из пластин сердечника (А.С.СССР № 966334).
Известен также ряд технических решений по этой теме, например, патент на изобретение RU № 2231620, патент на изобретение RU № 2047729.  В результате патентных исследований выявлены следующие технические решения в этой области техники: US 20100326733, CN 106014316, EP 30444404, CN 103132940, CN 20558849.
После проведения анализа технический решений в данной области техники заявитель считает целесообразным принять в качестве прототипа по общей совокупности признаков гидравлический скважинный пульсатор, содержащий  корпус,  выполненный в виде трубчатого статора c каналами входа и выхода текучей среды  и установленный в статоре  подвижный ротор,    (патент на изобретение RU № 2162509, опубл. 27.01.2001г.).
Известный скважинный пульсатор имеет невысокую эффективность в процессе эксплуатации, а также отсутствует возможность регулирования величины пульсации.
Известный скважинный пульсатор имеет невысокую эффективность в процессе эксплуатации, а также отсутствует возможность регулирования величины пульсации.
Технической задачей  заявляемой полезной модели   является повышение эффективности пульсатора  за счет обеспечения возможности регулирования пульсации путем задания величины давления рабочей жидкости.
Технический результат – обеспечение зависимости частоты создаваемой пульсации от давления рабочей жидкости для регулирования пульсации посредством задания величины давления рабочей жидкости.
Техническая задача решается тем, что скважинный   пульсатор содержит  корпус,  выполненный в виде трубчатого статора  c патрубками для входа и выхода текучей среды  и установленный в статоре  подвижный ротор,  отличающийся тем, что  в подвижном роторе выполнены сквозные каналы с углом наклона к вертикальной оси 3-45º, причем фронтальные проекции каналов пересекаются, в корпусе, перпендикулярно вертикальной оси, жестко закреплена заслонка, по вертикальной оси которой выполнен упор, на упоре с зазором относительно заслонки установлен ротор, выполненный с возможностью вращения, в периферийной зоне заслонки  выполнены отверстия, причем центры  выходных отверстий сквозных каналов ротора и центры отверстий заслонки находятся на одной окружности.
Сравнение заявляемой полезной модели с прототипом показывает, что оно отличается следующими признаками:
- в роторе выполнены  сквозные каналы;
- сквозные каналы имеют угол наклона к вертикальной оси 3-45 º;
- фронтальные проекции сквозных каналов  пересекаются;
- в корпусе перпендикулярно вертикальной оси жестко закреплена заслонка;
- по вертикальной оси заслонки выполнен упор;
- на упор с зазором относительно заслонки установлен ротор с возможностью вращения  относительно заслонки;
- в периферийной зоне  заслонки выполнены отверстия;
- центры  выходных отверстий сквозных каналов ротора и центры  отверстий заслонки находятся на одной окружности.
Поэтому можно предположить, что заявляемая полезная модель  соответствует критерию «новизна».
Полезная модель может быть изготовлена на стандартном оборудовании известными средствами, поэтому она соответствует критерию «промышленная применимость».
В подвижном роторе заявляемого скважинного пульсатора предпочтительно выполнены  два сквозных канала под углом к вертикальной оси (3-45º), причем фронтальные проекции осей сквозных каналов пересекаются, т.е. сквозные каналы разнонаправлены. Величина угла наклона сквозных каналов выбрана исходя из того что, если угол будет меньше  3º или угол будет больше 45 º, то не  будет достигнуто вращение ротора. Кроме того, следует отметить, что отверстия заслонки расположены на периферийной зоне, а их центры находятся на одной окружности с центрами выходных отверстий сквозных каналов ротора, поэтому разнонаправленность сквозных каналов и их расположение в периферийной зоне  позволяет достичь максимального момента для обеспечения вращательного движения ротора.
Пульсация жидкости достигается попеременным перекрытием отверстий заслонки, при этом частота пульсации зависит от величины давления текучей среды на входном патрубке.
На рисунке схематично показан скважинный пульсатор в статике и   разрезам  А-А.
Скважинный пульсатор состоит из корпуса 1 в виде  статора  с входным патрубком 2 и выходным патрубком 3 для  подвода и отвода рабочей жидкости (текучая среда), подвижного ротора 4 со сквозными каналами 5, 6, размещенными под углом 3-45º, т.е. выполненные с наклоном к вертикальной оси. Перпендикулярно оси корпуса 1 жестко закреплена заслонка 7 с упором 8, выполненным в виде подшипника скольжения, на который установлен  ротор 4  с возможностью  вращения  относительно заслонки 7. В периферийной зоне заслонки 7 выполнены отверстия 9, причем центры отверстий 9 заслонки 7 находятся  на одной окружности  с центрами  выходных отверстий сквозных каналов 5,6  подвижного ротора 4, который  установлен на заслонку 7 с зазором h. Данный зазор необходим для гидрокомпенсации, чтобы при перекрытии выходных отверстий сквозных каналов 5,6 избежать гидравлического удара, т.е. обеспечивает работоспособность заявляемого устройства при регулировании пульсации посредством задания величины давления рабочей жидкости.
Устройство работает следующим образом.
При поступлении рабочей жидкости (текучей среды) через входной патрубок 2 в корпус 1 происходит воздействие её на подвижный ротор 4, т.к. рабочая жидкость начинает далее двигаться вниз через наклонные сквозные каналы 5,6, возникает крутящий момент, который приводит во вращение ротор 4.  Поскольку центры выходных отверстий  сквозных каналов 5,6 находятся на одной окружности с центрами отверстий 9 заслонки 7, постольку при совпадении этих отверстий происходит короткий  переток жидкости из ротора в нижнюю часть пульсатора, т.е жидкость из патрубка 3 выходит порцией, затем происходит перекрытие отверстий 9 заслонки 7, при этом жидкость поступает в зазор  h, предотвращая гидравлический удар. При последующем совпадении отверстий, снова происходит  переток жидкости, т.е создается пульсация.  В заявляемом устройстве чем выше давление жидкости, тем быстрее происходит вращение ротора.
Испытания заявляемого устройства показали наличие устойчивой зависимости величины пульсации от величины давления рабочей жидкости.
Таким образом, заявляемая полезная модель   позволяет повысить эффективность пульсатора, обеспечив возможность регулирования пульсации путем задания величины давления рабочей жидкости.