Автоматический пульсатор давления

 

Изобретение относится к устройствам нефтедобывающей промышленности, используемым для обработки призабойной зоны пласта для увеличения дебита скважины. Для повышения эффективности обработки в автоматическом режиме путем создания знакопеременных перепадов давления пульсатор снабжен жестко связанными с корпусом, установленными в его полости верхней и нижней корпусными втулками с продольными каналами. В полости верхней корпусной втулки установлен подпружиненный относительно нее поршень со штоком, имеющим в нижней части ряд кольцевых конусных проточек и образующим с верхней корпусной втулкой воздушную камеру На штоке смонтирована запорная втулка с проточкой. В проточках штока и втулки размещены шарики В нижней корпусной втулке расположен шариковый затвор с возможностью взаимодействия с запорной втулкой и кольцевым поршнем. Пульсатор снабжен также плавающим поршнем с радиальным каналом, образующим с нижней корпусной втулкой полость, сообщающуюся в крайнем нижнем положении кольцевого поршня через радиальные каналы нижней корпусной втулки и кольцевые поршни с радиальными каналами корпуса, а в крайнем верхнем положении плавающего поршня - с радиальными каналами глухой втулки. Кольцевой поршень подпружинен относительно верхней корпусной втулки и размещен между нижней корпусной втулкой и кс. - пусом. а его нижний торец образует с последними кольцевую камеру. Глухая втулка имеет дополнительные радиальные каналы и осевой периферкй™ ный канал, перекрытый обратным клапаном Плавающий поршень установлен с возможностью совместного перемещения с глухой втулкой и сообщения в крайнем положении последней полости колонны труб под пульсатором через дополнительный радиальный канал глухой втулки и осевой периферийный канал нижней корпусной втулки с кольцевой камерой под нижним торцом кольцевого поршня 5 ил. 3 С

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5015821/03 (22) 11.12.91

{46) 30.11.93 Бюл. Ия 43-44

{71) Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики (72) Золотов Б.В.; Ситдыков ГА (73) Научно-производственная фирма Геофизика"

{54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПУЛЬСАТОР ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к устройствам нефтедобывающей промышленности, используемым для обработки призабойной зоны пласта для увеличения дебита скважины. Для повышения эффективности обработки в автоматическом режиме путем создания знакопеременных перепадов давления пульсатор снабжен жестко связанными с корпусом, установленными в его полости верхней и нижней корпусными втулками с продольными каналами. В полости верхней корпусной втулки установлен подпружиненный относительно нее поршень со штоком, имеющим в нижней части ряд кольцевых конусных проточек и образующим с верхней корпусной втулкой воздушную камеру. На штоке смонтирована запорная втулка с проточкой. В проточках штока и втулки размещены шарики. В нижней корпусной (gy) RÖ (1ц 20ОЗ788 С1 (51) 5 Е 21 В 43 Ы втулке расположен шариковый затвор с возможностью взаимбдействия с запорной втулкой и кольцевым поршнем. Пупьсатор снабжен также плавающим поршнем с радиальным каналом, образующим с нижней корпусной втулкой полость, сообщающуюся в крайнем нижнем положении кольце.вого поршня через радиальные каналы нижней корпусной втулки и кольцевые поршни с радиальными каналами корпуса, а в крайнем верхнем положении плавающего поршня — с радиальными каналами глухой втулки Кольцевой поршень подпружинен относительно верхней корпусной втулки и размещен между нижней корпусной втулкой и кс— пусом, à его нижний торец образует с поспедниь и кольцевую камеру. Глухая втулка имеет дополнительные радигпьные каналы и осевой периферий-ный канал, перекрытый обратным клапаном. Плавающий поршень установлен с возможностью совместного перемещения с глухой втулкой и сообщения в крайнем положении последней полости колонны труб под пупьсатором через дополнительный радиальный канал глухой втулки и осевой периферийный.канал нижней корпусной втулки с кольцевой камерой под нижним торцом кольцевого поршня. 5 ил.

2003788

50

Изобретение относится к устройствам в нефтедобывающей промышленности, конкретно к обработке призабойной зоны пласта для увеличения дебита скважины.

Известные пульсаторы давления различных типов управляются с поверхности путем вращения инструмента для закачивания жидкости под давлением.

Известен пульсатор давления (авт,св.

СССР М . 1456540, кл. Е 21 В 43/25), принятый за прототип, содержащий цилиндрический корпус с радиальными каналами, верхний и нижний переходники, установленные в корпусе подшипник и втулку, выполненную с кольцевыми канавками на наружной и внутренней поверхностях, гидравлически связанными между собой радиальными каналами, полый шток, установленный с зазором относительно корпуса с периодически сообщающимися между собой радиальными отверстиями, и механизм преобразования вращательного движения штока в возвратно-поступательное движение гильзы. При непрерывном вращении колонны труб этот пульсатор обеспечивает создание циклов воздействия на пласт попеременно депрессией и репрессией с наибольшей амплитудой колебания давления на забое без снятия пакера с места и повторных его установок.

Недостатком забойного пульсатора является то, что для создания циклов воздействия на пласт попеременно депрессией и репрессией с наибольшей амплитудой колебания давления на забое требуется непрерывное вращение колонны труб, т,е. необходимо проведение непрерывных контролируемых манипуляций оператором колонной труб с поверхности, В искривленных и наклонных скважинах непрерывное вращение колонны труб приводит, как правило, к нарушению герметичности резьбовых соединений, интенсивному износу труб и эксплуатационной колонны, что является причиной. некачественных или неудачных работ и связанных с этим повторных и дополнительных операций. Из этого следует необходимость создания конструкции автоматического пульсатора давления, который бы создавал на забое знакопеременные перепады давления (репрессии и депрессии) без вмешательства оператора на поверхности.

Целью изобретения является повышение эффективности барообработки призабойной зоны пласта в автоматическом режиме путем создания знакопеременных перепадов давления с гарантированными объемами притока и поглощения.

Для этого автоматический пульсатор давления, содержащий связанный с колонной труб корпус с радиальными каналами, телескопически установленную в полости корпуса глухую втулку с радиальными каналами для сообщения полости колонны труб над и под пульсатором, кольцевой поршень с радиальными каналами, установленный в корпусе с возможностью осевого перемещения и гидравлической связи через его радиальные каналы и радиальные каналы глухой втулки с радиальными каналами корпуса, снабжен жестко связанными с корпусом, установленными в его. полости верхней и нижней корпусными втулками с продольными каналами, размещенным в полости верхней корпусной втулки подпружиненным относительно нее поршнем со штоком, имеющим в нижней части ряд кольцевых конических проточек и образующим с верхней корпусной втулкой воздушную камеру, установленной на штоке запорной втулкой с проточкой, размещенными в проточках штока и запорной втулки шариками, шари- ковым затвором, расположенным в нижней корпусной втулке.с возможностью взаимодействия с запорной втулкой и кольцевым поршнем, плавающим поршнем с радиальным каналом, образующим с нижней корпусной втулкой полость, сообщающуюся в крайнем нижнем положении кольцевого поршня через. радиальные каналы нижней корпусной втулки и кольцевого поршня с радиальными каналами корпуса, а в крайнем верхнем положении плавающего поршня — с радиальными каналами глухой втулки, кол ьцево поршень подпружинен относительно верхней корпусной втулки и размещен между нижней корпусной втулкой и корпусом, а его нижний торец образует с последними кольцевую камеру, глухая втулка имеет дополнительные радиальные каналы и осевой периферийный канал, перекрытый обратным клапаном, при этом плавающий поршень установлен с возможностью совместного перемещения с глухой втулкой и сообщения в крайнем верхнем положении последней полости колонны труб под пульсатором через дополнительный радиальный канал глухой втулки и осевой периферийный канал нижней корпусной втулки с кольцевой камерой под нижнем торцом кольцевого поршня.

Такое исполнение автоматического пульсатора позволяет создавать депрессию на пласт с заранее заданным объемом притока и репрессию конечным периодом поглощения, На фиг,1 показан общий вид автоматического пульсатора давления; на фиг,2—

2003788 узел I на фиг.1; на фиг.3 — сечение А — А на фиг.1; на фиг,4 — сечение Б — Б на фиг.1; на фиг.5 — схема компоновки оборудования для барообработки призабойной зоны.

Автоматический пульсатор давления содержит верхний переходник 1, корпус 2, нижнюю 3 и верхнюю 4 корпусные втулки с продольными каналами, установленные в полости верхней корпусной втулки поршень

5 и жестко связанный с ним шток 6, цилиндр

7, пружину 8. Шток 6 имеет в нижней части ряд кольцевых конических проточек (фиг.2) и образует с верхней корпусной втулкой воздушную камеру. Рабочий ход поршня Н соответствует тому уровню накопленной жидкости в трубах, на который оттарирована пружина 8. Для опытного образца пульсатора Н = 150 мм, что соответствует 1000 мм вод. ст. На штоке 6 установлена запорная втулка 9 с проточкой, в проточках штока и запорной втулки размещены шарики 10, а в перпендикулярной плоскости жестко связанные пальцы 11, В нижней корпусной втулке с возможностью взаимодействия с запорной втулкой 9 расположен шариковый затвор 12, который запирает поршень 13 от осевого перемещения вниз. Кольцевой поршень подпружинен относительно верхней корпусной втулки пружиной 14, размещен между нижней корпусной втулкой и корпусом и образует с ними кольцевую камеру.

Кольцевой поршень имеет радиальные каналы а и уплотнен по наружной поверхности скорпусом,,а по внутренней — с нижней корпусной втулкой, в которых имеются радиальные каналы б и в соответственно. Кроме того, корпусная втулка 3 имеет осевой канал д и образует с плавающим поршнем

15, имеющим радиальный канал r и пружину

16, полость которая сообщается в крайнем нижнем положении кольцевого поршня 13 через его радиальные каналы а и каналы в корпусной втулки с радиальными каналами б корпуса. В плавающем поршне установлена глухая втулка 17 с осевым каналом и радиальными каналами е, ж и к с возможностью совместного их перемещения. В нижней части глухая втулка содержит гидравлический тормоз, состоящий из порUJHA 18 и шарикового клапана 19 в корпусе переходника 20.

На фиг.1 показано исходное положение пульсатора, когда подпакерное пространство под пульсатором через осевой канал глухой втулки 17 и радиальный канал е сообщается с внутритрубным над пульсатором. Спуск в скважину осуществляется при закрытом клапане в испытателе, расположенном ниже пульсатора (фиг.5). После достижения проектной глубины, пакерования

55 и открытия впускного клапана испытателя жидкость поступает в трубы. За счет возрастающего столба жидкости поршень 5 вместе со штоком 6 смещается вниз, вместе с ними перемещается запорная втулка 9 до совпадения кольцевой конусной проточки с шариковым затвором 12, который перемещается в кольцевую про очку втулки и освобождает кольцевой поршень 13, Под действием пружины 14 он перемещается вниз до упора, в крайнем нижнем положении канала а кольцевого поршня совмещается с каналами б и в в корпусе и нижней корпусной втулке, сообщая затрубное пространство с кольцевой камерой, За счет скважинного давления плавающий поршень 15 смещается вверх, сжимая пружину

16 и перекрывая канал е. Одновременно канал r перемещается в зону кольцевой камеры и совмещается с нижним каналом ж в глухой втулке, сообщая затрубное пространство с подпакерным. С этого момента начинается процесс нагнетания жидкости из скважины s пласт. На глухую втулку 17 снизу действует затрубное давление, а сверху внутритрубное. Этот перепад давлений стремится сместить втулку вверх, но этому препятствует гидравлический тормоз 18.

Благодаря гидравлическому сопротивлению в поршневой паре втулка 17 смещается вверх за конечный промежуток времени, который определяет период поглощения. Рабочий ход втулки 17 меньше рабочего хода плавающего поршня 15, поэтому в крайнем верхнем положении втулки 17 канал е остается перекрытым, канал ж смещается относительно канала r в плавающем поршне, таким образом отсекается затрубное пространство от подпакерного. Одновременно нижний канал к перемещается в зону под плавающим поршнем 15, где сохраняется до данного момента внутритрубное давление. Под действием давления в подпакерном пространстве через осевой канал д жидкость давит на кольцевой поршень 13 снизу вверх. при этом канал а в поршне смещается относительно каналов б и в в корпусе, отсекая затрубное пространство от кольцевой камеры. Через нижний радиальный канал в корпусной втулке и осевой канал д кольцевая камера сообщается с подпакерным пространством. В крайнем верхнем положении кольцевого поршня осевой канал сообщает кольцевую камеру с трубным пространством, в результате чего давление над и под плавающим поршнем 15 выравнивается, под действием пружины 16 он смещается вниз. канал а в глухой втулке

17 выходят из поршня и сообщает трубное пространство с подпакерным. Дальнейшее

2003788

30 движение плавающего поршня вниз происходит вместе с глухой втулкой 17. Благодаря наличию в гидравлическом затворе шарикового клапана 19 это перемещение происходит без изменения сопротивления.

Узел управления работает следующим образом.

В конце рабочего хода кольцевого поршня 13 вверх он своим торцом захватывает палец 11, входящий в проточку верхней части кольцевого поршня и жестко сопряженный с запорной втулкой 9, и смещает его на величину h, при этом кольцевая проточка во втулке и шариковый затвор также перемещаются на величину h вверх относительно штока 6. Перемещение запорной втулки вверх возможно благодаря тому, что кольцевой поршень 13 к этому моменту занимает положение, при котором кольцевая коническая проточка на внутренней поверхности поршня оказывается выше шарикового затвора 12. После окончательного выравнивания давлений кольцевой поршень под действием пружины 14 смещается вниз до посадки конической поверхности кольцевой проточки на шарик 12. С этого момента начинается открытый период, По мере притока жидкости в трубы поршень 5 и шток 6

Формула изобретения

АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПУЛЬСАТОР ДАВЛЕНИЯ, содержащий связанный с колонной труб корпус с радиальными каналами, телескопически установленную в полости корпуса глухую втулку с радиальными каналами для сообщения полости колонны труб над и под пульсатором, кольцевой поршень с радиальными каналами, установленный в корпусе с возможностью осевого перемещения и гидравлической связи через его радиальные каналы радиальных каналов глухой втулки с радиальными каналами корпуса, отличающийся тем, что оН снабжен жестко связанными с корпусом установленными в его полости верхней и нижней корпусными втулками с продольными каналами, установленными в полости верхней корпусной втулки подпружиненными относительно нее поршнем со штоком, имеющим в нижней части ряд кольцевых конических проточек и образующим с верхней корпусной втулкой воздушную камеру, установленной на штоке запорной втулкой с проточкой и размещенными в проточках штока и запорной втулки шариками, шариковым затвором, размещенным в нижней корпусной втулке

5.10

20

55 движутся вниз на величину П, которая равна расстоянию между соседними конусными проточками на штоке (фиг,2). Величина хода штока h соответствует определенному объему приточной жидкости. Вместе со штоком вниз перемещается запорная втулка 9 до совмещения кольцевой конусной проточки на ее наружной поверхности с шариковым затвором 12, последний освобождает кольцевой поршень 13, который под действием пружины 14 смещается вниз, Таким образом цикл повторяется.

Из описания конструкции и работы предлагаемого автоматического пульсатора давления видно, что по сравнению с прототипом он обеспечивает дренирование пласта за период притока вполне определенного обьема жидкости и поглощение скважинной жидкости в пласт в течение конечного отрезка времени, Таким образом, предлагаемый автоматический пульсатор давления отвечает условиям барообработки призабойной зоны пласта с конечными объемами извлекаемой и закачиваемой жидкостей, (56) Авторское свидетельство СССР

М 1456540, кл. Е 21 В 43/25, 1989. с возможностью взаимодействия с запорной втулкой и кольцевым поршнем, плавающим поршнем с радиальным каналом, образующим с нижней корпусной втулкой полость. сообщающуюся в крайнем нижнем положении кольцевого поршня через радиальные каналы нижней корпусной втулки и кольцевого поршня с радиальными каналами корпуса и в крайнем верхнем положении плавающего поршня с радиальными каналами глухой втулки, кольцевой поршень подпружинен относительно верхней корпусной втулки и размещен между нижней корпусной втулкой и корпусом и

его нижний торец образует с последними кольцевую камеру, глухая втулка имеет дополнительные радиальные каналы и осевой периферийный канал, перекрытый обратным клапаном, при этом плавающий поршень установлен с возможностью совместного перемещения с глухой втулкой и сообщения в крайнем верхнем положении последней полости колонны труб под пульсатором через дополнительный радиальный канал глухой втулки и осевой пеоиферийный канал нижней корпусной втулки с кольцевой камерой под нижним торцом кольцевого поршня.

2003788

2003788

Трусцу 8тоиатичеслий лульсагиос с ЩлЮиУ

® лю сг,м гю ллагжИ

5-b

Составитель В. Костина

Редактор М, Стрельникова Техред М.Моргентал Корректор М. Ткач

Заказ, 3314

Тираж .. Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина. 101