УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ СКВАЖИНЫ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности: области освоения нефтяных и газовых скважин, в частности к устройствам для очистки призабойной зоны скважины мгновенными импульсами давления.
3
Известно "Устройство для обработки призабойной зоны скважины" (см. авт. св. №794199, МКИ Е21В 43/18,26.12.78 г.) включающее корпус с каналами, концентрично размещенные в нем дифференциальную втулку и подпружиненные дифференциальный поршень и обратный клапан. Однако для осуществления обработки призабойной зоны скважины с использованием данного устройства необходима компрессорная установка высокого давления, что снижает эффективность обработки, увеличивает ее время и трудозатраты.
Известно "Устройство для обработки призабойной зоны скважины" (патент №2162145 Е21В 43/25, 28/00 опубл. Бюлл. №2 от 20.01.2001 г.) содержащее полый корпус с выхлопными каналами, подпружиненную втулку, подпружиненный тарельчатый обратный клапан с осевым каналом, толкатель. Недостатками данного устройства является сложность конструкции: наличие отдельной пружины для перемещения втулки вниз, применение специального штифта для ограничения перемещения втулки вниз, и, как следствие пониженная износостойкость и надежность устройства в целом.
Наиболее близкой к предлагаемой конструкции является "Устройство для обработки призабойной зоны скважины" (патент РФ №119795 Е21В 21/00, опубл. Бюлл. №24 от 27.08.2012 г.) содержащее полый корпус с нижним кольцевым выступом и конической посадочной поверхностью, втулку и соединенную с ней поперечину с осевым каналом, тарельчатый клапан с осевым каналом, толкатель цилиндрической поверхностью меньшего диаметра размещен в осевом канале поперечины и цилиндрической поверхностью большего диаметра в осевом канале тарельчатого клапана. Следует отметить, что поверхности движущихся деталей устройства выполнены гладкими, что не позволяет удерживаться смазке, выталкивает ее и приводит к преждевременному износу и потере работоспособности движущихся деталей и устройства в целом.
Решаемой задачей и ожидаемым техническим результатом является совершенствование конструкции устройства: защита поверхностей движущихся деталей устройства от износа сохранением смазки и, как следствие, увеличение износостойкости и надежности устройства.
Поставленная задача решается тем, что устройство для обработки призабойной зоны скважины, содержащее полый корпус с нижним кольцевым выступом, втулку, снабженную поперечиной с осевым каналом, тарельчатый клапан с осевым каналом, толкатель с верхним кольцевым выступом и цилиндрическими поверхностями меньшего и большего диаметров, размещенными соответственно в осевом канале поперечины и в осевом канале тарельчатого клапана, отличается тем, что на поверхность втулки и толкателя перпендикулярно их оси и равномерно по длине нанесены волнообразные замкнутые канавки и наплывы.
Конструкция устройства показана на чертежах:
Фиг.1. Устройство для обработки призабойной зоны скважины
1 - полый корпус
2 - цилиндрическая поверхность
3 - верхняя перегородка
4 - нижняя перегородка
5 - кольцевой выступ
6 - кольцевой выступ
7 - осевой канал
8 - сливные окна
9 - втулка
10 - поперечина
11 - осевой канал
12 - цилиндрическая поверхность
13 - канавки
14 - наплывы
15 - толкатель
16 - верхний кольцевой выступ
17 - цилиндрическая поверхность меньшего диаметра
18 - цилиндрическая поверхность большего диаметра
19 - верхний кольцевой упор
20 - нижний кольцевой упор
21 - тарельчатый клапан
22 - пружина
Буквой А на Фиг.1 показан разрез, увеличенный и приведенный на Фиг.2
Фиг.2. Поверхность оснащенная канавками и наплывами
13 - канавки
14 - наплывы
Устройство для обработки призабойной зоны скважины содержит полый корпус 1 со внутренней цилиндрической поверхностью 2 между верхней 3 и нижней 4 перегородками. В верхней перегородке 3 выполнен кольцевой выступ 5. В нижней перегородке 4 выполнен кольцевой выступ 6 и осевой канал 7. В полом корпусе 1, выполнены радиальные сливные окна 8. Между перегородками 3 и 4 с возможностью продольного перемещения размещена втулка 9, снабженная поперечиной 10 с осевым каналом 11, цилиндрической поверхностью 12. На цилиндрической поверхности 12 втулки 9 перпендикулярно ее оси выполнены волнообразные замкнутые канавки 13 и наплывы 14, размещенные равномерно по ее длине, причем высота наплывов 14 ограничена зазором, предусмотренным сопряжением втулки 9 и полого корпуса 1. Нанесение канавок 13 и наплывов 14 на цилиндрическую поверхность 12 движущейся втулки 9 позволяет удерживать смазку в процессе эксплуатации устройства, что увеличивает износостойкость движущихся деталей и повышает надежность устройства в целом. В осевом канале 11 поперечины 10 с возможностью продольного перемещения размещен толкатель 15, с верхним кольцевым выступом 16 и цилиндрическими поверхностями меньшего 17 и, большего 18 диаметров, верхним 19 и нижним 20 кольцевыми упорами. Цилиндрические поверхности меньшего 17 и большего диаметров 18 толкателя 15 снабжены волнообразными замкнутыми канавками 13 и наплывами 14, размещенными равномерно по длине, перпендикулярно оси толкателя 15, причем высота наплывов 14 ограничена зазором, предусмотренным сопряжением толкателя 15 и поперечины 10. Канавки 13 и наплывы 14, выполненные на поверхностях меньшего 17 и большего 18 диаметров, движущегося в процессе эксплуатации толкателя 15 препятствуют выдавливанию смазки из зазора между движущимся толкателем 15 и поперечиной 10, что увеличивает срок их службы и повышает надежность устройства в целом. Между тарельчатым клапаном 21 и нижним кольцевым упором 20 толкателя 15 размещена пружина 22.
Работа устройства при закачке промывочной жидкости в полость труб. Устройство спускается в затрубное пространство скважины, т.е. в пространство, образованное обсадной колонной и насосно-компрессорными трубами. Промывочная жидкость из полости труб поступает в полый корпус 1. В исходном положении сливные окна 8 полого корпуса 1 перекрыты цилиндрической поверхностью 12 втулки 9, осевой канал 7 в нижней перегородке 4 закрыт усилием пружины 22. При отсутствии выхода жидкости в затрубное пространство скважины из-за перекрытия сливных окон 8 осевого канала 7 в полом корпусе 1 давление жидкости возрастает, преодолевает силу пружины 22 и поток жидкости из полого корпуса 1 устремляется в затрубное пространство. Давление в полом корпусе 1 уменьшается и пружина 22 возвращается в исходное положение. При продолжении закачки промывочной жидкости циклы повышения давления и сброса жидкости повторяются с определенной периодичностью.
Принцип работы устройства при закачке промывочной жидкости в затрубное пространство.
Сливные окна 8 полого корпуса 1 перекрыты цилиндрической поверхностью 12 втулки 9, осевой канал 7 нижней перегородки 4 закрыт. Закачка промывочной жидкости в затрубное пространство и невозможность ее выхода через полый корпус 1 в трубы способствует росту давления жидкости в затрубном пространстве. Давлением промывочной жидкости клапан 21 прижимается к поверхности полого корпуса 1 с силой пропорциональной ее величине. Подпружиненный толкатель 15 имеет возможность продольного перемещения вверх в клапане 21 и осевом канале 11 поперечины 10, но удерживается в нижнем положении силой пружины 22. При определенном значении избыточного давления сила действующая на нижнюю торцовую поверхность толкателя 15, перемещает его, причем поверхности толкателя 15 меньшего 17 и большего 18 диаметров снабжены волнообразными замкнутыми канавками 13 и наплывами 14, размещенными равномерно по длине, перпендикулярно оси толкателя 15, что препятствует выдавливанию смазки из зазора между движущимся толкателем 15 и поперечиной 10, а значит увеличивает срок их службы и повышает надежность устройства в целом. Верхний кольцевой упор 16 перемещается вверх от поперечины 10 втулки 9. Одиночное движение толкателя 15 вверх продолжается до контакта толкателя 15 с нижней частью поперечины 10 втулки 9. Дальнейшее движение толкателя 15 вверх происходит вместе со втулкой 9, которая перемещается вдоль сливных окон 8 полого корпуса 1. Движение втулки 9 вдоль сливных окон 8 вверх происходит медленно пропорционально росту давлению промывочной жидкости в затрубном пространстве до тех пор, пока нижняя часть цилиндрической поверхности 12 втулки 9 на мгновение не приоткроют при перемещении сливные окна 8 полого корпуса 1. Цилиндрическая поверхность 12, перемещающейся в процессе эксплуатации, втулки 9 оснащена канавками 13 и наплывами 14, что сохраняет смазку в пазухах канавок, снижает трение и повышает плавность хода. Промывочная жидкость из затрубного пространства устремляется в полый корпус 1 и трубы, резко снижая давление в затрубном пространстве. После снижения давления в затрубном пространстве усилием пружины 22 толкатель 15 перемещает втулку 9 вниз до упора в кольцевой выступ 6. При этом перекрываются сливные окна 8 полого корпуса 1. При продолжении закачки промывочной жидкости циклы повышения давления и сброса жидкости повторяются с определенной периодичностью.
Таким образом, предложенная конструкция устройства для обработки призабойной зоны скважины обеспечивает защиту от износа поверхностей движущихся деталей устройства, сохраняет смазку в пазухах канавок, и как следствие, снижает трение, повышает плавность хода и надежность устройства.