СКВАЖИННАЯ ЗАДВИЖКА С ПНЕВМОПРИВОДОМ

Полезная модель относится к области нефтяного машиностроения, а именно к запорным органам, устанавливаемым на трубопроводах.
Полезная модель может быть использована в качестве регулирующего и запорного устройства на нефтепроводах и в устьевой арматуре скважин при добыче нефти, в том числе для освоения и ремонта эксплуатационных скважин, дебит которых понизился вследствие кольматации призабойной зоны асфальтосмолопарафиновыми образованиями и мехпримесями.
Известна задвижка, содержащая корпус, во внутренней полости которого размещен дисковый шибер; вал-шестерню, обеспечивающий с помощью ключа поворот дискового шибера в положение «открыто» или «закрыто» (патент РФ №2246653 на изобретение «Задвижка», МПК 7 F16K3/06 F16K47/08, опубл. 20.02.2005 г.) Известная задвижка характеризуется невысокой скоростью закрывания и открывания шибера, что не позволяет ее использовать для создания в скважине ударных волн давления и разрежения.
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 на полезную модель «Электроприводная задвижка», МПК F16K3/06, 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 наиболее близкая к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и выбранная в качестве прототипа 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 на полезную модель «Шиберная задвижка», МПК F16K3/02F, 16 К 3/314, опубл. 28.08.2006 г.). Использование пневмопривода в качестве исполнительного механизма для перемещения шибера в положение «открыто» и «закрыто» повышает скорость движения шибера. Однако 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.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание надежной конструкции шиберной задвижки, пригодной для технологии ударно-волновой обработки скважины, используемой для освоения и ремонта эксплуатационных скважин, дебит которых понизился вследствие кольматации призабойной зоны асфальтосмолопарафиновыми образованиями и мехпримесями.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении заявляемой полезной модели, заключается в:
- обеспечении резонансной раскачки столба скважинной жидкости и создании ударных волн давления и разрежения;
- обеспечении герметичности работы задвижки.
Достигаемый технический результат обеспечивается тем, что скважинная задвижка, содержащая корпус, шибер, расположенный внутри корпуса, и пневмопривод перемещения шибера в положение «открыто» или «закрыто», выполненный в виде взаимодействующего с шибером поршня пневмоцилиндра, дополнительно содержит ресивер с запасом сжатого воздуха и уплотнительный элемент шибера.
В отдельных случаях выполнения в качестве шибера может быть использован или дисковый, или плоскопараллельный, или клиновый шибер.
Наличие ресивера с запасом сжатого воздуха позволяет открывать и закрывать задвижку с высокой скоростью, обеспечивая резонансную раскачку столба скважинной жидкости и создание в скважине ударных волн давления и разрежения. Наличие уплотнительного элемента шибера повышает надежность конструкции, обеспечивая герметичность работы задвижки и позволяя выдерживать высокое давление жидкости.
Сопоставительный анализ заявляемой полезной модели с прототипом показал, что во всех случаях выполнения она отличается от известного, наиболее близкого технического решения:
- наличием ресивера с запасом сжатого воздуха;
- наличием уплотнительного элемента шибера.
В отдельных случаях выполнения заявляемая полезная модель отличается от известного, наиболее близкого, указанного выше технического решения
использованием в качестве шибера или дискового, или плоскопараллельного, или клинового шибера.
Предлагаемая шиберная задвижка поясняется схематичным чертежом, представленным на фиг.1.
Скважинная задвижка содержит корпус 1 внутри которого расположен шибер (на чертеже не показан); привод 2 перемещения шибера в положение «открыто» или «закрыто», выполненный в виде взаимодействующего с шибером поршня 3 пневмоцилиндра 4; ресивер 5 с запасом сжатого воздуха. Шибер содержит уплотнительный элемент (на чертеже не показан). В отдельных случаях выполнения в качестве шибера может быть использован или дисковый, или плоскопараллельный, или клиновый шибер.
Скважинная задвижка работает следующим образом.
На устье скважины устанавливают задвижку с пневмоприводом, которая соединяет полость насосно-компрессорной трубы со сливной емкостью, например, желобной емкостью или автоцистерной. Между насосно-компрессорной станцией и задвижкой установлен ресивер 5 сжатого воздуха. Распределитель воздуха 6 автоматически или по команде оператора переключает поток сжатого воздуха на открывание или закрывание задвижки. Чем ближе находится ресивер с запасом сжатого воздуха к задвижке, и чем больше сечение соединяющих их шлангов, тем быстрее будет наполняться пневмоцилиндр и быстрее будет двигаться шибер. В скважину закачивают жидкость до технологически допустимого давления. При высоком давление на устье скважины жидкость прижимает шибер к корпусу задвижки, поэтому необходимо повышенное усилие для его перемещения. Рабочий диаметр пневмоцилиндра выбирают по величине устьевого давления 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 задвижка 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 крутизны открывания задвижки.