ИМПУЛЬСНОЕ РОТОРНОЕ ГИДРОМОНИТОРНОЕ УСТРОЙСТВО "ИРГА"
PULSE ROTOR HYDRO-MONITOR INSTALLATION "IRGA"

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для гидроимпульсного воздействия на призабойную зону пласта (ПЗП), и может быть использовано с целью повышения ее проницаемости.
Известно устройство для проведения гидроударов на призабойную зону пласта «Импульс», которое содержит связанный с колонной труб корпус с пазами и радиальными каналами, подпружиненную втулку и стопор. Втулка выполнена в виде стакана с седлом шарикового клапана и радиальными окнами. На наружной поверхности стакана имеется проточка для шариков замка, а стопор выполнен в виде подпружиненного кольцевого поршня, установленного в корпусе и имеющего на внутренней поверхности кольцевую оторочку для шариков замка (А.с. СССР №1716108, МПК Е21В 43/25, опубл. 29.02.92 г.). Недостатком устройства является сложность и ненадежность конструкции, а также низкая эффективность.
Известно устройство для многократного гидроимпульсного воздействия на ПЗП, которое содержит прикрепленную к нижней части насосно-компрессорных труб имплозионную камеру с установленным в ней плунжером, выполненную с окнами в верхней расширенной ее части, соединенный с имплозионной камерой стакан с окнами и с установленным в нем подпружиненным клапаном, перекрывающим зону соединения имплозионной камеры и стакана. Для создания разряжения в имплозионной камере плунжер перемещают внутри нее посредством каната и лебедки, расположенной на устье скважины (патент РФ 2299306, МПК Е21В 28/00, опубл. 20.05.2007 г.).
Недостатком устройства является его низкая эффективность в связи с невозможностью создания частых гидроударов на ПЗП, а также низкая надежность ввиду наличия быстро изнашивающейся в эксплуатации пары клапан-седло.
Наиболее близким к предложенному является устройство для селективной очистки каналов перфорации и обработки призабойной зоны, включающее жестко закрепленный на насосно-компрессорной трубе - НКТ ствол, имеющий вид стакана с отверстиями в его стенках, выполненными под углом, корпус и ротор с отверстиями в его стенках, выполненный с возможностью вращения. Ротор оснащен жестко закрепленной в нем крыльчаткой (патент РФ 2304700, МПК Е21В 37/08, опубл. 20.08.2007 г.).
Однако известное устройство не обеспечивает эффективного воздействия на ПЗП ввиду слабой силы гидроудара и его зависимости от расхода технологической жидкости. В данном устройстве гидравлический удар может возникать только в случае больших расходов технологической жидкости, когда время прохождения сопла мимо перфорационного канала меньше времени, необходимого для возникновения гидравлического удара, и зависит от скорости вращения ротора. Скорость вращения ротора напрямую зависит от расхода технологической жидкости.
Задачей изобретения является повышение эффективности воздействия на ПЗП за счет увеличения мощности гидроударов.
Поставленная задача решается импульсным роторным гидромониторным устройством для воздействия на призабойную зону пласта, содержащим жестко закрепленный на насосно-компрессорной трубе - НКТ полый металлический корпус в виде стакана с отверстиями в его стенках и выполненный с возможностью вращения вокруг корпуса ротор с отверстиями, расположенными на одном уровне с отверстиями корпуса и снабженными гидромониторными насадками, причем в роторе жестко закреплена крыльчатка. В отличие от прототипа внутри корпуса в верхней его части расположено конфузорное сопло для одной части потока, образующее внешней стенкой с внутренней стенкой корпуса кольцевое пространство для другой - основной части потока, под конфузорным соплом жестко установлена на штоке подвижная преграда с упругим элементом и полусферической вогнутой поверхностью для разворачивания части потока из конфузорного сопла в сторону, противоположную основному потоку, и его запирания для обеспечения гидравлических ударов, мощность которых задана величиной кольцевого зазора, образованного внешней стенкой конфузорного сопла с внутренней стенкой корпуса, высотой подвижной преграды и давлением потока жидкости.
Согласно изобретению в устройстве в качестве упругого элемента может быть использована пружина, или сильфон, или резиновый цилиндр (втулка).
Согласно изобретению внутренняя поверхность конфузорного сопла и полусферическая вогнутая поверхность подвижной преграды могут быть выполнены с направляющими спиралевидной формы.
В предлагаемом изобретении гидроудар возникает за счет резкого торможения и ускорения потока жидкости в насосно-компрессорной трубе и не зависит от скорости вращения ротора. Ротор с гидромониторными насадками в нашем случае используется, в основном, как канал для направления гидроудара к перфорационным отверстиям в стенке скважины.
Величина кольцевого зазора, высота подвижной преграды и жесткость упругого элемента подбираются в процессе изготовления устройства таким образом, чтобы гидроудары возникали при расходах технологической жидкости, которые могут быть обеспечены работой насосной техники на устье скважины. Мощность же гидроударов регулируется за счет изменения расхода жидкости на конкретном устьевом насосе.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где показана конструкция устройства.
На чертеже обозначено: корпус 1 с отверстиями 2 в его стенках, ротор 3 с отверстиями, оснащенными гидромониторными насадками 4, конфузорное сопло 5, подвижная преграда 6, закрепленная на штоке 7, упругий элемент в виде пружины 8, крыльчатка 9.
Устройство работает следующим образом.
На насосно-компрессорных трубах аппарат спускают в скважину. После этого с устья насосным агрегатом через него прокачивают рабочую жидкость. При этом поток жидкости делится на две части, одна из которых попадает в конфузорное сопло 5, а другая обтекает сопло по кольцевому пространству, образованному внешней стенкой сопла и внутренней стенкой корпуса 1. Жидкость, истекающая из сопла 5, попадает на верхнюю полусферическую вогнутую поверхность подвижной преграды 6 и разворачивается в сторону, противоположную основному потоку жидкости. В результате встречи двух противоположно направленных потоков давление в сечении В-В, а следовательно, и в сечении А-А повышается. Одновременно с этим подвижная преграда 6 за счет давления струи, вытекающей из сопла 5, перемещается вниз, сжимая пружину 8. После остановки подвижной преграды 6 жидкость, находящаяся между сечениями А-А и В-В, резко устремляется вниз, в результате чего возникает неполный гидравлический удар. Давления в сечениях А-А, В-В, С-С выравниваются, и подвижная преграда 6 за счет энергии сжатой пружины 8 перемещается вверх. Цикл повторяется.
Пульсирующий поток жидкости, прошедший сечение С-С, попадает через отверстия 2 на рабочие лопатки ротора 3 и через гидромониторные насадки 4 истекает в ствол скважины. Для стабилизации потока, истекающего из сопла 5, он может быть закручен за счет придания внутренней поверхности сопла и полусферической поверхности подвижной преграды 6 спиралевидной формы. Амплитуда развиваемых импульсов, т.е. мощность гидроударов, регулируется посредством изменения величины кольцевого зазора L, высоты подвижной преграды 6 и давлением рабочей жидкости, обеспечиваемым устьевым насосом. Частота импульсов регулируется длиной хода подвижной преграды 6 и жесткостью пружины 8.
В отличие от известных устройств, обеспечивающих гидроударное воздействие на призабойную зону пласта, в предложенном техническом решении запирающим элементом является не клапан, а часть потока жидкости, отраженная от поверхности подвижной преграды. Это обеспечивает повышение надежности устройства и эффективности воздействия на ПЗП за счет увеличения мощности образуемых гидроударов. Кроме того, предложенная конструкция устройства позволяет управлять в процессе эксплуатации мощностью и частотой гидроударов и подобрать оптимальные режимы обработки ПЗП.
Таким образом, заявленное изобретение обеспечивает эффективное воздействие на призабойную зону пласта благодаря мощным гидроударам и оптимальному режиму обработки.