Ударно-депрессионная желонка

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для очистки скважин, отбора проб скважинной жидкости и для интенсификации ударно-волнового воздействия на углеводородсодержащий пласт за счет депрессионного эффекта. Ударно-депрессионная желонка включает полый цилиндр с верхней и нижней направляющими. В направляющих расположен с возможностью продольного фиксированного перемещения боек. Нижняя направляющая имеет ограничительный упор. Боек имеет привод, замок, взаимодействующий с нажимными фиксаторами режима работы, нижний торец бойка выполнен плоским, имеет площадь поперечного сечения больше площади поперечного сечения верхней части. Боек на нижнем конце имеет клапан, выполненный поршневым. Верхняя направляющая выполнена в виде демпфирующей камеры, нижняя направляющая - в виде гильзы с боковыми окнам. Замок выполнен в виде направленных вершинами в противоположные стороны конусов, соединенных эксцентриком друг с другом. Повышается эффективность ударно-волнового воздействия, более надежным является механизм фиксации бойка. 2 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для очистки скважин, отбора проб скважинной жидкости и для ударно-волнового воздействия на углеводородсодержащий пласт для повышения дебита нефтяных и нагнетательных скважин.

В обыденном понимании желонка представляет собой емкость, опускаемую в скважину для отбора проб скважинной жидкости при исследовании и испытании скважин - см. описание а.с. СССР N 1559102, E 21 В 27/00, которое принято за аналог.

Желонка-аналог состоит из емкости с двойными стенками и дном. В дно емкости вмонтирована гильза с седлом под клапан, продольно перемещающийся на штоке. При контакте со скважинной жидкостью клапан открывается пластовым давлением, жидкость заполняет центральную полость желонки, далее давление в емкости желонки и скважине выравнивается, клапан под действием веса закрывается, герметизируя пробу скважинной жидкости в емкости. Желонку поднимают на поверхность и опорожняют.

Ни обыденная желонка-аналог, ни ее усовершенствованные варианты - см., например, а.с. СССР N 1645449, N 1819981 не удовлетворяют современным потребностям нефтедобывающей промышленности. Проблемой является то, что продуктивность скважин снижается во времени из-за закупоривания пор, трещин и перфорационных каналов продуктами разрушения горных пород, разбуханием глины, отложением солей и парафина, повышением вязкости нефти и образованием в пласте водонефтяных эмульсий.

Это ведет к снижению дебита и приемистости скважин. Указанную проблему решают путем воздействия на призабойную зону пласта химической и термокислотной обработкой, пенокислотной обработкой, используют гидравлический разрыв пласта, электропрогрев, термогазохимическое воздействие, прокачку горячей нефти и паропрогрев, ударно-волновое воздействие.

Наиболее близким техническим решением является ударно-депрессионная желонка (US 5462115, опубл. 1995), включающая полый цилиндр с верхней и нижней, имеющей ограничительный упор, направляющими, расположенный в упомянутых направляющих с возможностью продольного фиксированного перемещения боек, имеющий привод, замок, взаимодействующий с нажимным фиксатором режима работы, нижний торец с площадью поперечного сечения больше площади поперечного сечения верхней части, и на нижнем конце клапан.

Недостатком прототипа является недостаточная эффективность ударно-волнового метода, ненадежность механизмов фиксации бойка.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности ударно-волнового метода воздействия, надежности механизмов фиксации бойка.

Поставленная задача достигается тем, что в ударно-депрессионной желонке (УДЖ), включающей полый цилиндр с верхней и нижней, имеющей ограничительный упор, направляющими, расположенный в упомянутых направляющих с возможностью продольного фиксированного перемещения боек, имеющий привод, замок, взаимодействующий с нажимным фиксатором режима работы, нижний торец с площадью поперечного сечения больше поперечного сечения верхней части, а на нижнем конце клапан, согласно изобретению верхняя направляющая выполнена в виде демпфирующей камеры, нижняя - в виде гильзы с боковыми окнами, замок выполнен в виде направленных вершинами в противоположные стороны конусов, соединенных эксцентриком друг с другом, нижний торец бойка выполнен плоским, а клапан - поршневым.

Применение настоящего изобретения обеспечивает достижение поставленной задачи.

Фиг. 1 - УДЖ в рабочем режиме: режим заполнения желонки скважинной жидкостью.

Фиг. 2 - УДЖ в режиме готовности к работе: клапан закрыт, боек "сидит" на ограничительном упоре.

Ударно-депрессионная желонка (УДЖ) состоит из полого цилиндра 1 с верхней и нижней направляющими. Верхняя направляющая выполнена в виде демпфирующей камеры 5. Нижняя - в виде гильзы 2 с боковыми окнами 3 и ограничительным упором 4. В направляющих расположен боек 6 с возможностью продольного фиксированного перемещения и поворота на 180^o при помощи привода 7. Боек 6 с плоским нижним торцом имеет на нижнем конце клапан 8, выполненный в виде поршня, и нижний торец с площадью поперечного сечения больше площади поперечного сечения верхней части, в средней части - замок 9, выполненный в виде направленных вершинами в противоположные стороны конусов 10, соединенных эксцентриком 11 друг с другом и взаимодействующих с нажимными фиксаторами 12 режима работы. УДЖ снабжена геофизическим кабелем 13 и датчиком 14. Ударно-волновой эффект возникает в полости желонки при практически мгновенном торможении высоко-скоростного потока жидкости в ней. При этом возникает гидравлический удар, сопровождающийся резким повышением давления.

Депрессионный эффект возникает при практически мгновенном отборе из ствола скважины некоторого объема жидкости с мгновенным снижением гидростатического давления на этой глубине. При этом возникает "вакуумный удар", называемый депрессионным эффектом.

Ударно-депрессионная желонка работает следующим образом.

УДЖ спускается в скважину в положении (см. фиг. 2) на геофизическом кабеле 13. Управление желонкой обеспечивается приводом 7. Для понижения давления в поднятой из скважины желонке предусмотрена пробка 15.

На глубине, где необходимо произвести работу, посредством привода 7 поворачивается боек 6 на 180^o. При этом эксцентрик 11 взаимодействует с нажимным фиксатором 12, который выходит из фиксирующей прорези замка 9.

Клапан 8 с бойком 6 быстро, практически мгновенно, перемещается вверх, из ствола скважины жидкость устремляется в полость желонки 16, в которой находится воздух под атмосферным давлением (см. фиг. 1).

В момент открытия клапана 8 под желонкой гидростатическое давление снижается и под действием перепада давления полость 16 желонки быстро заполняется жидкостью, а волна разряжения со скоростью звука в жидкости распространяется по стволу скважины.

Практически мгновенное заполнение полости 16 и резкое торможение жидкости в ней вызывает ударное возрастание давления, значительно превышающее гидростатическое давление, бывшее до открытия клапана, боек 6, двигаясь вверх, тормозится в демпфирующей камере 5 трением в шлицах привода 7 и обратным торцом клапана 8 и жидкостью в полости 16. Это обеспечивает плавное отжатие конусами 10 замка 9 верхнего нажимного фиксатора 12 и застопоривание его и бойка 6 в пазе, образованном эксцентриком 11.

В полости 16 желонки и скважине возникает колеблющийся столб жидкости с затухающей интенсивностью.

В процессе изменения давления из перфорационных каналов и пласта извлекаются жидкие и твердые частицы. Фильтрационные каналы очищаются, открывая путь для свободного притока пластового флюида в скважину.

Процесс гидродинамических изменений контролируется и регистрируется оператором по показаниям датчика 14. После установления гидростатического давления повторным включением привода 7 боек 6 с клапаном 8 и замком 9 поворачивается на 180^o. При этом нажимной фиксатор 12 выходит из паза, образованного эксцентриком 11, и боек 6 под действием своего веса опускается вниз и садится на ограничительный упор 4. Клапан 8 перекрывает окна 3 в гильзе 2 (см. фиг. 2). Желонку поднимают из скважины и опорожняют.

Использование данного изобретения позволяет осуществлять: - очистку фильтрационных каналов; - удаление из пласта перфорационных каналов песка, частиц горной породы; - освобождение от заиливания и твердого осадка призабойных интервалов; - поднятие с заданных интервалов проб воды и нефти; - задействование для работы наземного промыслово-геофизического оборудования, т.е. типового подъемника и станции.

Изобретение соответствует критерию "промышленная применимость" и может быть использовано при эксплуатации скважин для повышения нефтеотдачи.

Формула изобретения

Ударно-депрессионная желонка, включающая полый цилиндр с верхней и нижней, имеющей ограничительный упор, направляющими, расположенный в упомянутых направляющих с возможностью продольного фиксированного перемещения боек, имеющий привод, замок, взаимодействующий с нажимными фиксаторами режима работы, нижний торец с площадью поперечного сечения больше площади поперечного сечения верхней части, и на нижнем конце - клапан, отличающаяся тем, что верхняя направляющая выполнена в виде демпфирующей камеры, нижняя - в виде гильзы с боковыми окнами, замок выполнен в виде направленных вершинами в противоположные стороны конусов, соединенных эксцентриком друг с другом, нижний торец бойка выполнен плоским, а клапан - поршневым.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2