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. Обеспечивает повышение надежности работы гидрогенератора. Гидрогенератор содержит 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 со штоком и муфтой запорного клапана, соединяющей цилиндр имплозионной камеры с рабочей камерой, цилиндрической пружины сжатия. Рабочая камера снабжена гидравлическим амортизатором. Он состоит из цилиндра с перепускными отверстиями, поршня, выполненного за одно со штоком запорного клапана и подпружиненного с помощью цилиндрической пружины сжатия, и гильзы с жестким подпружиненным упором. Упор выполнен с возможностью взаимодействия со штоком запорного клапана для предотвращения критической деформации цилиндрической пружины сжатия. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к оборудованию для освоения и ремонта нефтяных и га-зоконденсатных 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 и цилиндрической пружины сжатия, 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, кроме того запорный клапан выполнен с коническим запорным элементом, герметичность которого сложно обеспечить в условиях загрязненной рабочей среды призабойной зоны скважин.

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 со штоком и муфтой запорного клапана, соединяющей цилиндр имплозионной камеры с рабочей камерой, цилиндрической пружины сжатия, рабочая камера снабжена гидравлическим амортизатором, состоящим из цилиндра с перепускными отверстиями, поршня, выполненного за одно со штоком запорного клапана и подпружиненного с помощью цилиндрической пружины сжатия, и гильзы с жестким подпружиненным упором, выполненным с возможностью взаимодействия со штоком запорного клапана для предотвращения критической деформации цилиндрической пружины сжатия, а запорный клапан выполнен с шариковым запорным элементом.

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 пружины до соприкосновения витков при этом исключается, а применение шарикового запорного элемента, имеющего линейную контактную поверхность с седлом клапана, позволяет улучшить герметичность запорного клапана в условиях загрязненной рабочей среды.

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, соединенных переводником 3, плунжера 4, соединенного с насосной штангой 5, ограничительной втулки 6, установленной в нижней части цилиндра имплозионной камеры 2, рабочей камеры 7, соединенной муфтой запорного клапана 8 с цилиндром имплозионной камеры 2. Рабочая камера 7 состоит из рабочего цилиндра 9, выполненного с окнами 10 и концентраторами давления 11, шарика запорного клапана 12, цилиндра гидравлического амортизатора 13 с перепускными отверстиями 14, соединенного с рабочим цилиндром 9, штока 15, выполненного за одно с поршнем 16, цилиндрической пружины сжатия 17, гильзы 18 с жестким подпружиненным упором 19, соединенной с цилиндром гидравлического амортизатора 13. Имплозионный гидрогенератор давления переводником 20 соединен с колонной насосно-компрессорных труб 21.

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 шарик запорного клапана 12 рабочей камеры 7 посредством штока 15 и цилиндрической пружины сжатия 17 прижат к седлу муфты запорного клапана 8. Поршень 16 гидравлического амортизатора 13 находится в верхней части цилиндра гидравлического амортизатора 13, а жесткий подпружиненный упор 19, 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 21 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 шариком запорного клапана 12, прижатом к седлу муфты запорного клапана 8 цилиндрической пружиной сжатия 17 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 из затрубного пространства через отверстия заборного трубопровода 1 с высокой скоростью устремляется в нижнюю часть цилиндра имплозионной камеры 2 к шарику 12 запорного клапана, 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 шарик запорного клапана 12 отжимается от седла муфты запорного клапана 8, раскрывая цилиндр имплозионной камеры 2. Шарик запорного клапана 12 со штоком 15 и поршнем 16 гидравлического амортизатора 13 перемещается вниз, открывая окна 10 рабочего цилиндра 9. До момента открытия окон 10 жидкость из-под перемещающегося поршня 16 гидравлического амортизатора 13 выдавливается через перепускные отверстия 14 цилиндра гидравлического амортизатора 13 в затрубное пространство, поглащая незначительную часть энергии гидравлического удара, а основная энергия гидравлического удара через окна 10 рабочего цилиндра 9 передается на пласт. После прохождения поршнем 16 перепускных отверстий 14 цилиндра гидравлического амортизатора 13 сопротивление перемещению поршня 16 значительно возрастает, в результате чего происходит поглощение энергии осевой составляющей гидравлического удара, остатки которой воспринимаются жестким подпружиненным упором 19, при этом цилиндрическая пружина 17 сжимается до состояния, не являющегося для нее критическим. После прохождения ударной волны шарик запорного клапана 12 со штоком 15 и поршнем 16 гидравлического амортизатора 13 с помощью цилиндрической пружины сжатия 17 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 шарик запорного клапана 12 в окна 10 рабочего цилиндра 9, после чего шарик запорного клапана 12 под воздействием цилиндрической пружины сжатия 17 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 с насосной штангой, рабочую камеру, состоящую из рабочего цилиндра с окнами и концентраторами давления, запорного клапана со штоком и муфтой запорного клапана, соединяющей цилиндр имплозионной камеры с рабочей камерой, цилиндрической пружины сжатия, отличающийся тем, что рабочая камера снабжена гидравлическим амортизатором, состоящим из цилиндра с перепускными отверстиями, поршня, выполненного заодно со штоком запорного клапана и подпружиненного с помощью цилиндрической пружины сжатия, и гильзы с жестким подпружиненным упором, выполненным с возможностью взаимодействия со штоком запорного клапана для предотвращения критической деформации цилиндрической пружины сжатия.

2. Имплозионный гидрогенератор давления по п.1, отличающийся тем, что запорный клапан рабочей камеры выполнен с шариковым запорным элементом.