Имплозионный гидрогенератор давления многократного действия

Изобретение относится к оборудованию для освоения и ремонта нефтяных и газоконденсатных скважин и предназначено для повышения нефтеотдачи нефтяных и газоконденсатных пластов при эксплуатации нефтедобывающих скважин путем создания глубоко проникающих репрессий в призабойной зоне скважины с помощью имплозионной камеры, спускаемой на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) в скважину с гидростатическим пластовым давлением и рабочей средой - загрязненная смесь: нефть - пластовая вода, нефть - газовый конденсат. Обеспечивает повышение надежности работы генератора многократной имплозии. Сущность изобретения: устройство содержит заборный трубопровод с отверстиями для подвода пластового давления скважинной жидкости, цилиндр имплозионной камеры, переводник, соединяющий заборный трубопровод с цилиндром имплозионной камеры, плунжер, соединенный со штангой, цилиндр имплозионной камеры, муфту, рабочую камеру, состоящую из рабочего цилиндра с окнами и концентраторами давления, запорного клапана, штока, цилиндрической пружиной сжатия и жесткого упора, муфту запорного клапана, соединяющую цилиндр имплозионной камеры с рабочей камерой. Согласно изобретению рабочая камера снабжена гидравлическим амортизатором, состоящим из цилиндра и поршня, выполненного плавающим относительно штока. Шток снабжен кольцевым буртом, выполненным за одно со штоком и имеет возможность взаимодействия с плавающим поршнем после открытия окон рабочего цилиндра для поглощения энергии осевой составляющей гидравлического удара. Цилиндрическая пружина выполнена с возможностью сжатия до состояния, не являющегося для нее критическим, при прохождении ударной волны. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к оборудованию для освоения и ремонта нефтяных и газоконденсатных скважин и предназначено для повышения нефтеотдачи нефтяных и газоконденсатных пластов при эксплуатации нефтедобывающих скважин путем создания глубоко проникающих репрессий в призабойной зоне скважины с помощью имплозионной камеры, спускаемой на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) в скважину с гидростатическим пластовым давлением и рабочей средой - загрязненная смесь: нефть - пластовая вода, нефть - газовый конденсат.

Известен генератор многократной имплозии типа ГМКИ, содержащий заборный трубопровод с отверстиями для подвода пластового давления скважинной жидкости, цилиндр имплозионной камеры, переводник, соединяющий заборный трубопровод с цилиндром имплозионной камеры, плунжер, соединенный с насосной штангой, рабочую камеру, состоящую из рабочего цилиндра с окнами и концентраторами давления, запорного клапана, штока, цилиндрической пружины сжатия и жесткого упора, муфту запорного клапана, соединяющую цилиндр имплозионной камеры с рабочей камерой (Попов А.А. Теория и практика эффекта имплозии применительно к процессам нефтедобычи. Ухта, 2004 г. Приложение книги: Рис.4.1. Генератор многократной имплозии.).

По технической сущности данный генератор многократной имплозии близок к предлагаемому и может быть принят в качестве прототипа.

Недостаток такой конструкции состоит в том, что цилиндрическая пружина сжатия запорного клапана работает в условиях возможности жесткого соприкосновения витков в момент гидравлического удара, что приводит к поломке пружины и выходу из строя генератора многократной имплозии.

Целью изобретения является повышение надежности работы генератора многократной имплозии.

Поставленная цель достигается тем, что в имплозионном гидрогенераторе давления многократного действия, содержащем заборный трубопровод с отверстиями для подвода пластового давления скважинной жидкости, цилиндр имплозионной камеры, переводник, соединяющий заборный трубопровод с цилиндром имплозионной камеры, плунжер, соединенный с насосной штангой, рабочую камеру, состоящую из рабочего цилиндра с окнами и концентраторами давления, запорного клапана, штока, цилиндрической пружиной сжатия и жесткого упора, муфту запорного клапана, соединяющую цилиндр имплозионной камеры с рабочей камерой, рабочая камера снабжена гидравлическим амортизатором, состоящим из цилиндра и поршня, выполненного плавающим относительно штока, шток снабжен кольцевым буртом, выполненным заодно со штоком и взаимодействующим с плавающим поршнем, а жесткий упор рабочей камеры снабжен гильзой, выполнен подпружиненным и взаимодействующим со штоком, а гильза присоединена к цилиндру гидравлического амортизатора.

Предлагаемое техническое решение позволяет погасить осевую составляющую гидравлического удара с помощью гидравлического амортизатора в комплекте с жестким подпружиненным упором на основе тарельчатых пружин, в то время как цилиндрическая пружина сжатия используется для возврата штока запорного клапана в исходное положение. Критическая деформация цилиндрической пружины сжатия до соприкосновения витков при этом исключается.

На фиг.1 изображен имплозионный гидрогенератор давления многократного действия в осевом сечении; на фиг.2 - рабочая камера в осевом сечении.

Имплозионный гидрогенератор давления состоит из заборного трубопровода 1 с отверстиями для подвода пластового давления скважинной жидкости, цилиндра имплозионной камеры 2, переводника 3, соединяющего заборный трубопровод 1 с цилиндром имплозионной камеры 2, плунжера 4, соединенного с насосной штангой 5, ограничительной втулки 6, установленной в нижней части цилиндра имплозионной камеры 2, рабочей камеры 7, соединенной клапанной муфтой 8 с цилиндром имплозионной камеры 2. Рабочая камера 7 состоит из рабочего цилиндра 9, выполненного с окнами 10 и концентраторами давления 11, запорного клапана 12, цилиндра гидравлического амортизатора 13, соединенного с рабочим цилиндром 9, штока 14 с кольцевым буртом 15 и кольцевым уступом 16, плавающего поршня 17, шайбы 18, цилиндрической пружины сжатия 19, гильзы 20 с жестким подпружиненным упором 21, соединенной с цилиндром гидравлического амортизатора 13. Имплозионный гидрогенератор давления переводником 22 соединен с колонной насосно-компрессорных труб 23.

Имплозионный гидрогенератор давления многократного действия работает следующим образом.

Исходное положение: плунжер 4, соединенный с насосной штангой 5, находится в цилиндре имплозионной камеры 2 в крайнем нижнем положении с упором в ограничительную втулку 6, а запорный клапан 12 рабочей камеры 7 посредством штока 14, кольцевого уступа 16, шайбы 18 и цилиндрической пружины сжатия 19 опирается на шайбу 18, прижатую к уступу 16 штока 14 цилиндрической пружиной сжатия 19, в средней части цилиндра гидравлического амортизатора 13, а жесткий подпружиненный упор 21, состоящий из подпятника и комплекта тарельчатых пружин, находится в предварительно поджатом состоянии с заданной величиной рабочего хода. Имплозионный гидрогенератор давления, спускаемый на колонне насосно-компрессорных труб 23 в призабойную зону скважины, находится под пластовым давлением скважинной жидкости.

При подъеме насосной штанги 5 с плунжером 4 в цилиндре имплозионной камеры 2, герметично закрытом снизу запорным клапаном 12 и дополнительно прижимаемым при этом пластовым давлением, создается разрежение. При выходе плунжера 4 из цилиндра имплозионной камеры 2 в расширенную часть заборного трубопровода 1 скважинная жидкость под пластовым давлением из колонны НКТ и затрубного пространства через отверстия заборного трубопровода 1 с высокой скоростью устремляется в нижнюю часть цилиндра имплозионной камеры 2 к запорному клапану 12, создавая в призабойной зоне сначала импульс депрессии, а затем гидравлический удар с давлением, значительно превышающим пластовое давление. В момент возникновения гидравлического удара под давлением потока жидкости запорный клапан 12 отжимается от седла клапанной муфты 8, раскрывая цилиндр имплозионной камеры 2. Запорный клапан 12 со штоком 14, кольцевым буртом 15, кольцевым уступом 16 и шайбой 18 перемещается вниз, открывая окна 10 рабочего цилиндра 9, а плавающий поршень 17 остается в исходном положении. До момента открытия окон 10 шток 14 с кольцевым буртом 15 перемещается в цилиндре гидравлического амортизатора 13, преодолевая сопротивление цилиндрической пружины сжатия 19 и поглощая незначительную часть энергии гидравлического удара, а основная энергия гидравлического удара через окна 10 рабочего цилиндра 9 передается на пласт. После прохождения окон 10 рабочего цилиндра 9 шток 14 кольцевым буртом 15 вступает во взаимодействие с плавающим поршнем 17 гидравлического амортизатора 13, при этом гидравлическое сопротивление перемещению поршня 17 значительно возрастает, в результате чего происходит поглощение энергии осевой составляющей гидравлического удара, остатки которой воспринимаются жестким подпружиненным упором 21, при этом цилиндрическая пружина сжатия 19 сжимается до состояния, не являющегося для нее критическим. После прохождения ударной волны запорный клапан 12 со штоком 14, кольцевым буртом 15, кольцевым уступом 16, шайбой 18 и поршнем 17 гидравлического амортизатора 13 с помощью цилиндрической пружиной сжатия 19 возвращается в исходное положение. После этого плунжер 4 с насосной штангой 5 перемещается вниз и входит в цилиндр имплозионной камеры 2 до ограничительной втулки 6, вытесняя находящуюся в нем скважинную жидкость через открывающийся при этом запорный клапан 12 в окна 10 рабочего цилиндра 9, после чего запорный клапан 12 под воздействием цилиндрической пружины сжатия 19 вновь занимает исходное положение.

Имплозионный гидрогенератор давления подготовлен к новому циклу работы.

1. Имплозионный гидрогенератор давления многократного действия, содержащий заборный трубопровод с отверстиями для подвода пластового давления скважинной жидкости, цилиндр имплозионной камеры, переводник, соединяющий заборный трубопровод с цилиндром имплозионной камеры, плунжер, соединенный со штангой, цилиндр имплозионной камеры, муфту, рабочую камеру, состоящую из рабочего цилиндра с окнами и концентраторами давления, запорного клапана, штока, цилиндрической пружины сжатия и жесткого упора, муфту запорного клапана, соединяющую цилиндр имплозионной камеры с рабочей камерой, отличающийся тем, что рабочая камера снабжена гидравлическим амортизатором, состоящим из цилиндра и поршня, выполненного плавающим относительно штока, шток снабжен кольцевым буртом, выполненным заодно со штоком, и имеет возможность взаимодействия с плавающим поршнем после открытия окон рабочего цилиндра для поглощения энергии осевой составляющей гидравлического удара, при этом цилиндрическая пружина выполнена с возможностью сжатия до состояния, не являющегося для нее критическим, при прохождении ударной волны.

2. Гидрогенератор давления по п.1, отличающийся тем, что жесткий упор рабочей камеры снабжен гильзой, выполнен подпружиненным и взаимодействующим со штоком, а гильза присоединена к цилиндру гидравлического амортизатора.