УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЛНОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРОДУКТИВНЫЙ ПЛАСТ

Предлагаемая полезная модель относится к добыче нефти и может быть использована на добычных, а также выведенных из эксплуатации и малодебетных скважинах.
Известно устройство по патенту РФ №2075596 (МПК 6 Е 21 В 43/25, 28/00, 43/16, опубл. 20.03.1997), включающее подъемный механизм в виде станка-качалки, колонну насосно-компрессорных труб, цилиндр с посадочным седлом, установленным на конце насосно-компрессорных труб, плунжер, установленный в цилиндре с возможностью осевого перемещения и выхода из цилиндра в крайнем верхнем положении, центратор, установленный между колонной насосно-компрессорных труб и цилиндром, подзарядное устройство, емкость и штанги со штоком, один конец которых связан со станком-качалкой, а другой - с плунжером.
Существенным недостатком указанного устройства является возникновение в момент нанесения удара отраженной ударной волны, приводящей к появлению ударно-динамических нагрузок на тягу и привод. Наличие ударно-динамических нагрузок приводит к разрушению тяги и нарушению работоспособности привода. На практике это вынуждает снижать энергетический потенциал волновых воздействий.
Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является установка для импульсного воздействия на залежь по патенту РФ №2140533 (МПК 6 Е 21 В 43/25, опубл. 27.10.1999), включающая установленную в скважине колонну насосно-компрессорных труб с цилиндром, размещенный в цилиндре плунжер с обратным клапаном, связанный через тягу с плунжером станок-качалку. На цилиндре или в его полости установлена с возможностью возвратно-поступательного
движения заглушка, выполненная, например, в виде стакана.
Недостатком известного устройства так же, как и устройства по патенту РФ №2075596, является ограниченная конструктивная прочность вследствие возникновения ударно-динамических нагрузок на тягу и привод.
Техническая задача, решаемая в предлагаемой полезной модели, заключается в повышении надежности и долговечности устройства при увеличении уровня энергетических параметров волнового воздействия.
Поставленная задача решается тем, что устройство для волнового воздействия на продуктивный пласт, включающее установленный в скважине цилиндр и размещенный внутри цилиндра с возможностью осевого перемещения плунжер, дополнительно снабжено закрытым снизу кожухом, установленным на нижней части цилиндра с образованием замкнутой всасывающей камеры. Цилиндр снабжен установленным в нижней части всасывающим клапаном, а на его боковой поверхности выполнены разнесенные по оси радиальные окна. Плунжер выполнен ступенчатым со сквозным внутренним каналом и снабжен нагнетательным клапаном, причем, диаметр средней ступени плунжера меньше диаметров его верхних ступеней. При этом нижние окна цилиндра расположены выше верхней кромки нижней ступени плунжера при крайнем нижнем положении плунжера.
Снабжение устройства закрытым снизу кожухом, установленным на нижней части цилиндра с образованием замкнутой всасывающей камеры, в сочетании с разнесенными по си радиальными окнами на боковой поверхности цилиндра, всасывающим клапаном в нижней части цилиндра и ступенчатым плунжером с внутренним радиальным каналом и нагнетательным клапаном обеспечивает разрежение полости всасывающей камеры при ходе плунжера вверх, что позволяет существенно повысить мощность волнового воздействия на продуктивный пласт за счет впуска при ходе плунжера вниз, то есть когда усилие в тяге минимально, а нагрузка на привод вообще отсутствует, а затем
произвести откачку пластовой жидкости на поверхность. При этом исключается динамическое воздействие на тяги и привод, что приводит к повышению надежности и долговечности устройства.
Целесообразно среднюю часть плунжера выполнить эластичной, например, в виде ниппеля. Это позволит уменьшить вероятность заклинивания плунжера при его перемещении внутри цилиндра и тем самым повысить надежность устройства в целом.
Целесообразно также выполнить цилиндр в виде двух частей, соединенных муфтой, а верхние радиальные окна выполнить в соединительной муфте. Такое выполнение технологически проще и, следовательно, позволяет повысить качество обработки деталей цилиндра и тем самым повысить надежность и долговечность устройства в целом.
Предлагаемая полезная модель поясняется представленным на фиг.1 чертежом общего вида устройства, продольный разрез.
Устройство для волнового воздействия на продуктивный пласт включает в себя установленный в скважине цилиндр 1 и размещенный внутри цилиндра с возможностью осевого перемещения плунжер 2. В нижней части цилиндра 1 установлен с образованием замкнутой всасывающей камеры 3 закрытый снизу кожух 4. В нижней части цилиндра 1 установлен всасывающий клапан 5, а на его боковой поверхности выполнены разнесенные по оси радиальные окна 6 и 7. Плунжер 2 выполнен ступенчатым со сквозным внутренним каналом 8 и снабжен нагнетательным клапаном 9, причем, диаметр средней ступени 10 плунжера 2 меньше диаметров его нижней 11 и верхней 12 ступеней, а нижние окна 6 цилиндра расположены выше верхней кромки нижней ступени 11 плунжера 2 при крайнем нижнем положении плунжера 2. При этом длина средней ступени 10 плунжера 2 превышает осевое расстояние между нижними 6 и верхними 7 окнами цилиндра 1.
В целях повышения технологичности изготовления такой габаритной детали, как цилиндр 1, целесообразно последний выполнить в виде верхней 13 и нижней 14 частей, соединенных посредством муфты 15. В этом случае верхние окна 7 выполнены в муфте 15.
Средняя ступень 10 плунжера 2 может быть выполнена эластичной, например, в виде ниппеля, соединяющего нижнюю 11 и верхнюю 12 ступени плунжера 2.
При конкретной реализации предлагаемого устройства в нижней части кожуха 4 через упругую прокладку 16 может быть установлен переходник 17 для передачи импульса на продуктивный пласт, в верхней части цилиндра 1 установлена муфта 18 для присоединения к колонне насосно-компрессорных труб, а плунжер соединен с приводом в виде станка-качалки через став насосных штанг посредством муфты 19.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Устройство размещают в обсаженной скважине на насосно-компрессорных трубах (НКТ). Плунжер 2 соединяют с приводом. В исходном состоянии плунжер 2 находится в крайнем нижнем положении. При этом всасывающая камера 3, образованная кожухом 4 и цилиндром 1 через нижние окна 6 цилиндра 1 сообщена с полостью цилиндра 1, а полость цилиндра 1 через верхние окна 7 - с межтрубным пространством. Скважину заполняют жидкостью. При движении плунжера 2 под действием привода жидкость из межтрубного пространства через окна 7, 6, всасывающую камеру 3 и всасывающий клапан 5 поступает в подплунжерное пространство 20. При дальнейшем движении плунжера 2 вверх его нижняя ступень 11 перекрывает окна 6 цилиндра 1. При этом происходит понижение давления во всасывающей камере 3 за счет разрежения и вытеснение жидкости из надплунжерного пространства 21 в выкидную магистраль или межтрубное пространство. После достижения плунжером 2 крайнего верхнего положения начинается его движение вниз. В момент открытия
окон 6 жидкость из межтрубного пространства поступает во всасывающую камеру 3, давление в которой понижено при ходе плунжера вверх. В камере 3 возникает импульсное повышение давления, которое передается на пласт, вызывая в нем упругие колебания. При дальнейшем движении плунжера 2 вниз жидкость из подплунжерного пространства 20 через нагнетательный клапан 9 и внутренний канал 8 плунжера 2 вытесняется в надплунжерное пространство 21. После достижения плунжером 2 крайнего нижнего положения цикл повторяется.
Предлагаемое устройство обеспечивает высокоэнергетическое импульсное воздействие на продуктивный пласт за счет подачи жидкости из межтрубного пространства во всасывающую камеру 3 с пониженным давлением, а затем - вытеснение жидкости из надплунжерного пространства 21 в выкидную магистраль или перелив в межтрубное пространство. То есть за один цикл предлагаемое устройство обеспечивает и волновое воздействие на продуктивный пласт и откачку пластовой жидкости на поверхность. При этом ударно-динамическое воздействие на оборудование отсутствует, что позволяет повысить надежность и долговечность устройства и максимально увеличить мощность волнового воздействия на продуктивный пласт.
Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет:
- существенно повысить энергетику воздействия, используя весь гидродинамический потенциал столба жидкости в скважине;
- исключить определяющую роль динамических нагрузок от отраженной волны на прочность и долговечность элементов привода возвратно-поступательного движения плунжера;
- обеспечить различные технологические режимы воздействия на пласт: просто откачка жидкости; откачка с волновым воздействием; только волновое, причем, гидравлическое, сейсмическое или совмещенное воздействие; депрессионное воздействие.