Устройство для воздействия на призабойную зону обсаженной скважины

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРИЗАБОЙНУЮ ЗОНУ ОБСАЖЕННОЙ СКВАЖИНЫ, содержащее подъемную трубу с закрепленными на ней полыми ударниками, имеющими поверхности контакта и соударения с обсадной колонной, горизонтальные эластичные элементы, расположенные перпендикулярно плоскости колебания ударников, отличающееся тем„ что, с целью увеличения мощности воздействия за счет уменьшения эффективного проходного сечения ударника, каждый ударник выполнен плоским с направляющими ребрами, на которых установлены продольные уплотнитель- hfcte элементы, а на торцовой поверхности со стороны входа рабочего агента ударник имеет фильтрующий элемент.2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что продольные уплотнительные элементы выполненыв виде уголков.3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности одновременной закачки и откачки обрабатывающего раствора, минуя ударное устройство, направляющие ребра ударника выполнены с продольными каналами, гид-- равлически связанными с полостью подъемной трубы и с полостью обсадной колонны ниже ударника.г(Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУЬЛИН. SU„„1079826 A

Зц1) Е 21 В 43/25

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ

4

j у:.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ11; .; "..., д

tC 4B TOPCHOMV НИ ЕСВ С (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРИЗАБОЙНУ10 ЗОНУ ОБСАЖЕННОЙ

СКВАЖИНЫ, содержащее подъемную трубу с закрепленными на ней полыми ударниками, имеющими поверхности контакта и соударения с обсадной колонной, горизонтальные эластичные элементы, расположенные перпендикулярР

° °

° °

{ 21 ) 3488809/22-03 (22) 07.09.82 (46) 15.03.84. Бюл. М 10 (72) В.И. Пинаков, В.H. Макаров, Е.И. Заец, В.М. Кунгуров, В.С. Головачев и Н.И. Морозов (71) Специальное конструкторское бюро гидроимпульсной техники СО

АН СССР и Новосибирский государственный университет (53) 622.245.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке 11 2651952/28, кл. В 06 В 1/18, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке и 2974966/03, кл. E 21 В 43/25, 1980 (прототип). но плоскости колебания ударников, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения мощности воздействия за счет уменьшения эффективного проходного сечения ударника, каждый ударник выполнен плоским с направляющими ребрами, на которых установлены продольные уплотнительные элементы, а на торцовой поверхности со стороны входа рабочего агента ударник имеет фильтрующий элемент.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что продольные уплотнительные элементы выполнены в виде уголков.

3. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения возможности одновременной закачки и откачки обрабатывающего раствора, минуя ударное устройство, направляющие ребра ударника выполнены с продольными каналами, гидравлически связанными с полостью подъемной трубы и с полостью обсадной колонны ниже ударника.

1 1079

Изобретение относится к разведке и добыче нефти и газа, в частности к устройствам, повышающим производительность скважин путем звуковой обработки призабойной зоны.

Известен аэро гидроди нами чес кий вибровозбудитель, содержащий соединенный с атмосферой полый корпус с каналами для подачи в него рабочей среды и размещенный в нем на гибкой связи ударник, имеющий на одном из концов поверхность соударения с боковой поверхностью корпуса, а на другом - поверхность контакта (1j .

Недостатком этого вибровозбудителя является низкий коэффициент полезного действия, ко(да скорость перемещения ударника много ниже скорости истечения рабочей среды, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для воздействия на призабойную зону обсаженной скважины, содержащее подъемную трубу с закрепленными на ней полыми ударниками, имеющими поверхности контакта и соударения с обсадной колонной, горизонтальные эластичные элементы, расположенные перпендикулярно плоскости колебания ударников t2) .

Недостатком устройства является низкая эффективность на малодебитных скважинах, в обработке которых прежде всего заинтересована промышленность, в частности геологоразведочные экспедиции.

Цель изобретения — увеличение мсицности воздействия за счет уменьшения эффективного проходного сече- 40 ния ударника, а также обеспечение возможности одновременной закачки и откачки обрабатывающего раствора, минуя ударное устройство.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для воздействия на призабойную зону обсаженной скважины, содержащем подъемную трубу с закрепленными на ней полыми ударниками, имеющими поверхности контакта и соударения с обсадной колонной, горизонтальные эластичные элементы, расположенные перпендикулярно плоскости колебания ударников, каждый ударник выполнен плоским с направляющими ребрами, на которых установлены продольные уплотнительные элементы, а на торцовой поверхности со стороны

826 2 входа рабочего агента ударник имеет фильтрующий элемент.

Причем продольные уплотнительные элементы выполнены в виде уголков.

Кроме тоro, направляющие ребра ударника выполнены с продольными каналами, гидравлически связанными с полостью подъемной трубы и с полостью обсадной колонны ниже ударника.

На фиг. 1 изображена одна секция (остальные аналогичны) устройства; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2 (ударник отклонился от вертикальной оси); на фиг. 4 - ; на фиг.gсечение В-В на фиг. 4; на фиг. 6 сечение Г-Г на фиг. 4; на фиг, 7 вариант устройства (фрагмент); на фиг. 8 — то же, вид сбоку; на фиг. 9 — сечение Д-Д на фиг. 8.

Устройство для воздействия на призабойную зону обсаженной скважины состоит из одинаковых секций, соединенных друг с другом последовательно посредством резьбовых муфт 1.

С помощью такой же муфты устройство, при размещении его в эксплуатационной колонне 2 скважины, крепится к насосно-компрессорным трубам 3. Количество секций выбирается в зависимости от мощности продуктивного пласта. Каждая секция состоит из жестко связанных между собой направляющих ребер 4, снабженных по торцам патрубками 5 и 6 с фланцами.

Направляющие ребра 4 образуют щелевой канал, в котором с гарантированным зазором для свободного движения подвешен ударник 7. Подвеска ударника осуществлена на тяге 8, шарнирно закрепленной на ударнике и в патрубке 5, имеющем форму сжатого с боков усеченного конуса, Ударник 7 выполнен в виде плиты с выступами, образующими поверхности соударения

9 и контакта 10. На боковых плоскостях ударника выполнены продольные пазы, а в торце со стороны поступления текучей среды сообщенные с ними каналы, снабженные фильтрующей сеткой 11.

Направляющие ребра 4 снабжены уплотнением, состоящем из четырех продольных эластичных уголковых элементов 12 и двух поперечных эластичных элементов 13. При размещении секции ударного устройства в эксплуатационной колонне скважины она т ° K VI% = с re M,3

J то r

4 34. m гам для ударника сложной конфигурации

Z3; А Km, р„

С 1 uhh ) где 1 с, — собственный момент инерции i-ой части ударника;

m; r .и; - переносной момент инерции i-ой части ударника.55

На фиг. 7-9 изображен вариант вы- полнения секции ударного устройства, в котором направляющие выполнены

3 10798 образует со стенками колонны три полосами а, 5 и Е.

Полость образована направляющей 4, уголковым уплотнительным we- ментом 12 и стенкой колонны 2. Полость 6 образует уголковый элемент 12 со стенкой колонны 2. Для уравнивания давления в полостях Р и б .в уголковом» уплотнительном элементе 12 имеются окна b, расположенные над 10 ударником. В полости 2 размещен ударник 7 — щелевой канал для движения ударника.

Конфигурация ударника 7 такова, что его центр удара расположен дальwe по направлению потока поднимающегося газа, чем поверхность соуда. рения 9.

Положение центра удара r „ определяется из равенства момента коли- 20 чества движения нулю относительно центра удара, т.е. !

ЬчА. L мч.м. ц.чд От где L — момент количества движе- 25 ния относительно горизонтальной оси вращения, лежащей на поверхности контакта 10;

m — масса ударника; 30

V ц, — скорость центра масс ударника, 1=2 и, где 1 - момент инерции;

43 — угловая скорость.

Таким образом, преобразуя первое уравнение, имеем

Ди m Чцм r„„„

3. ы

"М м

26 4 в виде двух сегментов 14, закрепленных на трубах 3 и стянутых между собой шпильками 15 с проставочными втулками 16, обеспечивающими щелевой канал для колебаний ударника 7. Трубы 3 до и после ударника 7 жестко связаны с НКТ с помощью переходников (не показаны) так, что их внутренние полости гидравлически сообщены с внутренней полостью НКТ. Ударник 7 с помощью шарнирной тяги 8 крепится на трубах 3 и имеет отверстия 19 для пропуска втулок 16 и шпилек 15, скрепляющих сегменты 14. Уплотнение сегментов 14 относительно стенки эксплуатационной колонны 2, а также уплотнение ударника 7 с сегментами

14 выполнено поперечными и продольны" ми эластичными элементами 17 и 18 соответственно.

Сеткой, в случае необходимости, могут быть оборудованы ударники только в первом варианте, когда поверхности направляющих, контактирующие с поверхностями ударника выполнены жесткими. Во втором варианте условий для заклинивания ударника нет вследствие значительного зазора между ударником и сегментными направляю" щими.

Достоинством этого варианта является то, что устройство работает при выходе газа через затрубное пространство. Это позволяет производить закачку и откачку промывочного раствора, минуя ударное устройство.

Ударное устройство работает следующим образом.

Текучая среда, например газ, из призабойной зоны через перфорационные отверстия поступает в эксплуата- ционную колонну 2 скважины и попадает в полости g, 0 и L . Поскольку скважина заглушена и выход газа идет только через НКТ, поток газа по полости С1 движется вниз и через последнюю, нижнюю секцию устройства поступает в полость g - щелевой канал, сообщенный с полостью насоснокомпрессорных труб.

Под действием поднимающегося по полости Я газа ударник 7 вследствие несимметричности потока газа слева и справа от него отклоняется от вертикали и поворачивается, например, против часовой стрелки до контакта со стенкой эксплуатационной колонны 2 с одной стороны поверх1079826 ностью контакта 10, а с другой поверхностью соударения 9 При этом ударник 7 занимает наклонное положение, запирает щелевой канал <полость ) и перекрывает поток газа, образуя камеру, в которой накапливается газ. По мере накопления давление газа в камере возрастает и действует на ударник, поворачивая его (уже в противоположную сторону) вокруг горизонтальной оси, лежащей на поверхности контакта 10. Нанеся удар по колонне 2 поверхностью соударения 9, ударник продолжает вращение вокруг горизонтальной оси, лежащей на этой поверхности, до соприкосновения со стенкой эксплуатационной колонны поверхностью контакта 10.

Так, контактируя со стенкой эксплуатационной колонны с одной стороны поверхностью соударения, а с другой — поверхностью контакта, ударник 7 вновь запирает полость 2, перекрывая поток поднимающегося газа только уже другой своей стороной, т.е. занимает положение, симметричное предыдущему. Дальнейшее движение ударника аналогично описанному.

Вращение ударника после соударения происходит вследствие того, что поверхность соударения 9 отнесена от центра удара ударника, а именно расположена между ним и поверхностью контакта 10, поэтому после соударения со стенкой колонны поверхностью 9 ударник 7 сохраняет вращательный импульс и направление вращения.

В процессе работы часть очищенного газа, проходя через фильтровальную сетку 11 и каналы, поступает в продольные пазы и омывает плоскости ударника, препятствуя засорению зазора между направляющими элементами

t5

40 и ударником, Полость под сеткой не засоряется, так как при каждом ударе сетка встряхивается и часть загрязнений г роскакивает в боковой канал между ударником и стенкой эксплуатационной колонны. Тем самым полость под сеткой самоочищается. Остальные ударники работают аналогично.

Удары, наносимые ударником по эксплуатационной колонне, возбуждают в ней колебания звуковой частоты, которые передаются в зону продуктивного пласта, увеличивая его проницаемость и тем самым отдачу.

Вариант устройства (фиг. 7-9) работает как и предыдущий с той только разницей, что газ поднимается не по насосно-компрессорным трубам, а по затрубному пространству эксплуатационной колонны 2, проходя через щелевой канал, образованный двумя сегментами 14.

Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет максимально использовать поток газа, исходящий из

s скважины, что достигается уменьшением проходного сечения скважины в зоне действия ударника до размеров щелевого канала, в котором размещен последний. Забойное давление при этом растет незначительно, так при дебите

50 тыс.м /сут перепад давления на уцарнике составляет около 10 Па, что

5 практически не влияет на параметры процесса, так как забойное давление составляет 3-5 ИПа.

Использование изобретения дает возможность проводить эффективную обработку скважин с дебитом ниже

30 тыс.м /сут и ставить на государственный баланс месторождения газа, разработка которых в настоящее время считает нерентабельной.

1079826

3079826

1079826 д-В

Фиг.Х

Г-Г

jul. Б

19

f7

1079826