Устройство гидроакустического генератора

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к устройствам гидроакустического генератора, и может быть использовано для восстановления дебита добываемого продукта путем устранения естественных «закупорок» каналов в горных породах. Технический результат - интенсификация продвижения «закупорок» в полость забоя и высокая надежность работы устройства. Сущность изобретения: устройство состоит из корпуса в виде цилиндра, выполненного переходящим в днище. Последнее имеет кольцевую проточку, отверстие по центру для стяжного болта, заглушки, резьбы присоединения заглушки к корпусу. При этом по центру заглушки подвижно установлена напорная труба, в конце которой закреплена диафрагма, делящая внутреннюю полость корпуса на два объема - нижний и верхний. Под напорной трубой установлен отбойник в виде конического диска и закреплен к корпусу стяжным болтом. Объем между диафрагмой и отбойником является камерой «раскачки» давления рабочего тела. Зазор между отбойником и корпусом является кольцевым соплом, открывающимся в кольцевую камеру, объем которой соединен трубами с кольцевой камерой, закрытой коническим диском, опертым на распорную втулку. Зазор между корпусом и коническим диском образует кольцевое сопло, раскрывающееся в кольцевую камеру, образованную коническим диском, корпусом и распорной втулкой. Зазор между коническим диском и корпусом также является кольцевым соплом, раскрывающимся в кольцевую камеру, образованную заглушкой, в которой выполнены сопла, направляющие выброс рабочего тела в ствол скважины. 1 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится нефтегазодобывающей отрасли, в частности к устройствам гидроакустического генератора, и может быть использовано для восстановления дебита добываемого продукта путем устранения естественных «закупорок» каналов в горных породах.

Уровень техники

Известен скважинный гидродинамический генератор колебаний, включающий полый корпус, жестко связанную с ним верхнюю зажимную муфту и концентрично установленный в корпусе под верхней зажимной муфтой элемент, создающий колебательное движение, образующий с корпусом кольцевой канал, при этом он снабжен нижней зажимной муфтой, а элемент, создающий колебательное движение, выполнен в виде чередующихся по высоте патрубков с проницаемыми и непроницаемыми стенками, причем нижняя зажимная муфта жестко связана с корпусом, установлена под патрубками и выполнена с периферийными осевыми каналами, сообщающими кольцевой канал между корпусом и патрубками с полостью корпуса (см. пат. RU №2023147, кл. E21B 43/25, опубл. 15.11.1994 г.).

Недостатком данного генератора являются сложность его изготовления и низкая эффективность вследствие значительных потерь энергии.

Известно устройство многоступенчатого струйного гидроакустического генератора, содержащее корпус в виде двух цилиндрических (верхней и нижней) половинок, на противоположных концах которых расположены резьбы соединения, при этом верхняя и нижняя часть корпуса закрыты соответственно верхней и нижней заглушками (см. «Испытание нефтегазоразведочных скважин в колонне», авторы: Семенов Ю.В., Войтенко B.C. и др., с.220-225, Москва, Недра, 1983 г.).

Недостатками данного генератора являются: наличие вращающихся быстро изнашиваемых деталей, высокое рабочее давление, непроизводительно используемое для привода вращающихся деталей, короткая длина восстанавливаемых каналов в горных породах.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятое автором за прототип является устройство многоступенчатого струйного гидроакустического генератора, содержащее корпус в виде двух цилиндрических (верхней и нижней) половинок, на противоположных концах которых расположены резьбы присоединения, при этом верхняя и нижняя части корпуса закрыты соответственно верхней и нижней заглушками, при этом устройство снабжено коническими дисками с распорными трубами, отбойником, радиальными выпускными вставками с соплами со сменной шайбой, при этом к верхней заглушке стяжным болтом закреплены конические диски с распорными трубами, образующими между стенкой корпуса и коническими дисками кольцевые камеры, зазоры между коническими дисками и корпусом являются кольцевыми соплами, а под нижним коническим диском в корпусе выполнена конусная камера, переходящая в сопло с раструбом, при этом на заглушке нижней части корпуса установлен отбойник, образующий с корпусом над отбойником резонансную камеру, а под отбойником - кольцевую компенсационную камеру с кольцевым соплом, причем в нижней половине корпуса установлены радиальные выпускные вставки с соплами для изменения направления истекающей струи и сменной шайбой - заглушкой части сопел (см. пат. RU №2322566, кл. E21B 28/00, E21B 43/16, опубл. 20.04.2008 г.).

Недостатком данного устройства является то, что, преобразуя рабочее тело в пенную массу и разряжаясь в забой, устройство тем самым резко изолирует прохождение волн и сокращает свое воздействие на закупоренные каналы горных пород, а создавая повышенное давление в забое, выпуском рабочего тела в забой препятствует выходу «закупорок» в забой.

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является разработка надежного устройства гидроакустического генератора, с помощью которого происходит воздействие генерируемых звуковых волн через плотное тело, находящееся в забое, на «закупорки» каналов в горных породах, переводя путем колебания эти «закупорки» в более пластичное текучее состояние, способствующее протечки «закупорок» в забой, а выброс плотного тела, находящегося в забое, посредством эжекции, создает некое «разрежение» в забое, что будет способствовать более интенсивному продвижению «закупорок» в полость забоя.

Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к интенсификации продвижения «закупорок» в полость забоя и высокой надежности работы устройства.

Технический результат достигается с помощью устройства гидроакустического генератора, содержащего корпус в виде цилиндра, выполненный переходящим в днище, последнее имеет кольцевую проточку, отверстие по центру для стяжного болта и резьбу присоединения заглушки, отбойник, конические диски, распорные втулки, кольцевые камеры, причем зазоры между корпусом и коническими дисками образуют кольцевые сопла, при этом оно снабжено напорной трубой, подвижно установленной в центре заглушки, а в конце напорной трубы закреплена диафрагма, делящая внутреннюю полость корпуса на два объема: нижний с отбойником, который закреплен стяжным болтом к корпусу, и верхний с коническими дисками, распорными втулками, запирающиеся заглушкой, в которой выполнены сопла, направляющие выброс рабочего тела в ствол скважины, а объемы внутренней полости корпуса соединены трубами, установленными в отбойнике и диафрагме для прохода рабочего тела из нижней кольцевой камеры, расположенной под отбойником, в кольцевую камеру, расположенную над диафрагмой.

Краткое описание чертежей

На чертеже дано устройство гидроакустического генератора, общий вид.

Осуществление изобретения

Устройство гидроакустического генератора состоит из корпуса 1 в виде цилиндра, выполненного переходящим в днище (не обозначено), последнее имеет кольцевую проточку (не обозначено), отверстие по центру (не обозначено) для стяжного болта 2, заглушки 3, резьбы 4 присоединения заглушки 3 к корпусу 1, при этом по центру заглушки 3 подвижно установлена напорная труба 5, в конце которой закреплена диафрагма 6, делящая внутреннюю полость корпуса 1 на два объема, нижний и верхний, под напорной трубой 5 установлен отбойник 7 в виде конического диска и закреплен к корпусу 1 стяжным болтом 2, а объем между диафрагмой 6 и отбойником 7 является камерой 8 «раскачки» давления рабочего тела, зазор между отбойником 7 и корпусом 1 является кольцевым соплом 9, открывающимся в кольцевую камеру 10, объем которой соединен трубами 11 с кольцевой камерой 12, закрытой коническим диском 13, опертым на распорную втулку 14, а зазор между корпусом 1 и коническим диском 13 образует кольцевое сопло 15, раскрывающееся в кольцевую камеру 16, образованную коническим диском 17, корпусом 1 и распорной втулкой 18, а зазор между коническим диском 17 и корпусом 1 также является кольцевым соплом 19, раскрывающимся в кольцевую камеру 20, образованную заглушкой 3, а в заглушке 3 выполнены сопла 21, направляющие выброс рабочего тела в ствол скважины (не показана).

Устройство гидроакустического генератора работает следующим образом.

Устройство с помощью напорной трубы 5 присоединяют к напорно-компрессорной трубе (не показана) и опускают в забой скважины (не показана) конусной частью заглушки 3, и устанавливают под обрез обсадной трубы (не показана) скважины. По напорно-компрессорной трубе в устройство нагнетают рабочее тело (вода, нефть) - жидкость, которая из напорной трубы 5 истекает в камеру 8, что сопровождается падением давления рабочего тела на изливе из напорной трубы 5, а удар рабочего тела об отбойник 7 и разбрызгивание веером в объеме камеры 8 создает эффект «запора» и возрастание давления в камере 8, при котором веер срывается и рабочее тело под напором через кольцевое сопло 9 устремляется в кольцевую камеру 10, в результате чего давление в камере 8 снижается и цикл повторяется. Рабочее тело, истекая из кольцевого сопла 9 в кольцевую камеру 10, после отрыва от сопла 9 попадает в расширенный объем кольцевой камеры 10 и при мгновенном сбросе давления «закипает», образуя эффект кавитации - зарождение и взрыв газовых пузырьков в рабочем теле. Явление кавитации пропорционально росту давления в камере 8, а следовательно, скорости истечения рабочего тела через сопло 9, однако наступает момент, когда взрывы пузырьков создают импульс противодавления, которым «запирается» сопло 9, и пульсирующее давление выбрасывает рабочее тело из кольцевой камеры 10 через трубы 11 в кольцевую камеру 12, где процесс повторяется.

Усиление гидроакустических колебаний происходит при истечении рабочего тела из кольцевой камеры 16 через кольцевое сопло 19 в кольцевую камеру 20. Увеличивая колебательную мощность при прохождении каждой ступени, устройство гидроакустического генератора воздействует на закупорки каналов горных пород и путем резонанса колебаний переводит эти «закупорки» в более пластичное состояние, тем самым способствуя их протечки в забой. А рабочее тело через сопла 21, выполненные в заглушке 3, истекает в виде газожидкостной эмульсии в скважину, эжектируя массу, находящуюся в забое.

Выброс забойной массы создает некое разрежение в забое, что способствует продвижению закупорок по каналам горных пород к забою и раскрытию этих каналов для продвижения добываемого продукта.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными технологическими решениями имеет следующие преимущества:

- увеличение зоны воздействия на горные породы генерируемых колебаний путем сохранения в забое плотной массы, хорошо проводящей генерируемые колебания;

- создание в забое эффекта разрежения путем удаления эжекцией в скважину масс, находящихся в забое, что способствует протечки «закупорок» в полость забоя;

- упрощение конструкции;

- повышение надежности работы устройства.

Устройство гидроакустического генератора, содержащее корпус в виде цилиндра, выполненный переходящим в днище, последнее имеет кольцевую проточку, отверстие по центру для стяжного болта и резьбу присоединения заглушки, отбойник, конические диски, распорные втулки, кольцевые камеры, при этом зазоры между корпусом и коническими дисками образуют кольцевые сопла, отличающееся тем, что оно снабжено напорной трубой, подвижно установленной в центре заглушки, а в конце напорной трубы закреплена диафрагма, делящая внутреннюю полость корпуса на два объема: нижний с отбойником, который закреплен стяжным болтом к корпусу, и верхний с коническими дисками, распорными втулками, запирающиеся заглушкой, в которой выполнены сопла, направляющие выброс рабочего тела в ствол скважины, а объемы внутренней полости корпуса соединены трубами, установленными в отбойнике и диафрагме для прохода рабочего тела из нижней кольцевой камеры, расположенной под отбойником, в кольцевую камеру, расположенную над диафрагмой.