Струйная насадка для гидропескоструйного перфоратора

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к струйным насадкам для гидропескоструйного перфоратора, применяемого при вскрытии пластов для создания каналов и локальных щелей в скважинах с открытым забоем и обсаженных эксплуатационными колоннами. Струйная насадка содержит продольный канал переменного сечения, в выходной части которого выполнена вихревая камера, представляющая собой осесимметричную полость, охватывающую участок заданной длины. Обеспечивается снижение абразивного износа канала насадки и одновременное повышение эффективности истекающей струи. 1 ил.

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к струйным насадкам (далее по тексту - насадкам) для гидропескоструйного перфоратора, применяемого при вскрытии пластов для создания каналов и локальных щелей в скважинах с открытым забоем и обсаженных эксплуатационными колоннами и расширения забоев в необсаженных скважинах.

Известна струйная насадка для гидропескоструйного перфоратора, описанная в патенте RU №2247227, МПК Е21В 43/114, В05В 1/34, опубл. 27.02.2005 г., содержащая корпус и проточный коноидальный щелевой канал переменного сечения, выполненный винтовым с углом поворота его продольной оси в интервале 20-60 градусов с уменьшением площади сечения выходного щелевого отверстия по сравнению с входным в 1,5-3 раза. Недостатком данного технического решения является сложность его конструкции (винтообразный канал переменного сечения) и высокий абразивный износ канала насадки, поскольку абразивные частицы, в качестве которых обычно используется песок, под действием силы тяжести концентрируется вблизи нижней стенки канала, что при высокой скорости частиц (160-200 м/с) приводит к быстрому износу канала.

Известен гидропескоструйный перфоратор, описанный в патенте RU №2312979, МПК Е21В 43/114, опубл. 20.12.2007 г., содержащий полый корпус с коническими резьбовыми отверстиями для размещения форсунок (насадок), включающих корпус и твердосплавную струйную вставку с коническим отверстием. Корпус перфоратора имеет углубления для размещения форсунок, а в углублениях в определенном месте и под определенным углом закреплена сменная площадка отражения из твердосплавного материала. В этом техническом решении, как и в предыдущем, также происходит интенсивный износ стенок канала насадки, что требует ее замены, т.е. снижает долговечность работы перфоратора в целом.

Известна также гидромониторная насадка для гидромеханического перфоратора, описанная в патенте RU №2338056, МПК Е21В 43/114, опубл. 10.11.2008 г., имеющая канал для формирования струи жидкости, выполненной с коническим сходящимся соплом, образующим разгонную камеру и соединенным с цилиндрическим участком канала. При этом угол захода конического сопла составляет 13-14 градусов, а длина разгонной камеры составляет 1,3-1,7 диаметра канала. Недостатком данного технического решения является высокий абразивный износ канала насадки, поскольку под действием силы тяжести абразивные частицы концентрируются возле нижней стенки канала, что и является причиной его износа, а следовательно, снижает надежность и долговечность работы перфоратора.

Известна гидромониторная насадка для гидромеханического скважинного перфоратора, описанная в патенте RU №2230182, МПК Е21В 43/114, опубл. 10.06.2004 г., входная кромка которой выполнена с кривизной, радиус которой равен толщине ее стенки. Однако такой радиус захода не исключает возможности вихреобразования, т.е. турбулентный режим движения жидкости, в результате чего в насадке может возникать эффект кавитации, что приводит к ее преждевременному разрушению.

В качестве прототипа, как наиболее близкого по технической сути, выбрана форсунка гидропескоструйного перфоратора, описанная в патенте RU №2448241, МПК Е21В 43/114, опубл. 20.04.2012 г., содержащая корпус с приливом и твердосплавную струйную вставку с отверстием переменного сечения. При этом форсунка снабжена защитной гайкой, а на наружной части прилива корпуса выполнена резьба для соединения с защитной гайкой. Данное техническое решение позволяет предохранить от достаточно быстрого износа коническое отверстие в корпусе перфоратора под струйную насадку и поверхность вблизи него от воздействия отраженной реактивной струи, однако проблема износа канала струйной насадки остается открытой.

Задачей изобретения является создание такой конструкции струйной насадки для гидропескоструйного перфоратора, которая позволила бы существенно снизить износ ее канала и одновременно повысить эффективность (разрушающую способность) истекающей струи.

Достигается это тем, что в известной струйной насадке для гидропескоструйного перфоратора, содержащей продольный канал переменного сечения, выполненный в насадке, согласно изобретению:

- в выходной части канала выполнена вихревая камера, представляющая собой осесимметричную полость, охватывающую участок заданной длины в выходной части канала.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1, на которой в разрезе представлена заявляемая струйная насадка, установленная в корпусе гидропескоструйного перфоратора (вариант исполнения). В коническом отверстии 1 корпуса перфоратора расположена струйная насадка 2, выполненная из твердосплавного материала. Прилив корпуса 1 посредством резьбы служит для соединения с защитной гайкой 3, наружная поверхность которой срезана от внутреннего диаметра к наружному для создания обтекаемой формы, снижающей воздействие от реактивной струи. Насадка 2 содержит продольный канал 4 переменного сечения, имеющий на входе, например, скругленные края 5, а на выходе выполненный в виде цилиндра 6. В выходной части канала 4 выполнена вихревая камера 7, представляющая собой осесимметричную полость, охватывающую участок заданной длины в выходной части канала 4. Направление движения жидкости, истекающей из насадки, показано стрелкой. Данные о форме вихревой камеры 7 и ее геометрических размерах являются «ноу-хау» заявителя.

Работа заявляемого технического решения происходит следующим образом. Гидропескоструйный перфоратор с установленными струйными насадками, прикрепленный к колонне напорных труб, опускают в скважину и подают под давлением гидроабразивную смесь, представляющую собой смесь воды и песка в заданном соотношении, истекающую через канал 4 насадки 2. При прохождении гидроабразивной смеси через канал 4 в вихревой камере 7 образуются вихревые потоки. В результате воздействия вихревых потоков происходит значительное дифференцирование вектора скорости гидроабразивной смеси в продольной плоскости сечения насадки 2 с увеличением скорости ближе к продольной оси и ее уменьшению к периферии, что приводит к увеличению полезной длины истекающей струи, а следовательно, к повышению ее эффективности (разрушающей способности). Направление движения абразивных частиц благодаря реализующимся в вихревой камере вихревым потокам смещается к центру потока (к продольной оси канала 4), а скорость их движения на выходе из канала 4 увеличивается. При этом концентрация абразивных частиц и их скорость у стенок канала 4 снижается, что снижает его абразивный износ. Воздействие абразивных частиц на вихревую камеру 7 также отсутствует благодаря инерции приданного им направления движения. Таким образом, применение насадки предлагаемой конструкции позволяет увеличить эффективность и срок службы насадок гидропескоструйных перфораторов. Заявителем проведены расчеты поля скорости жидкости, протекающей внутри канала и траектории движения абразивных частиц при наличии вихревой камеры и без нее, которые позволили выбрать оптимальную форму вихревой камеры, ее размеры и положение относительно канала 4 насадки 2.

Приводимые в формуле изобретения отличительные признаки являются новыми по сравнению с прототипом, в связи с чем изобретение соответствует критерию «новизна».

Патентные исследования показали, что в изученном уровне техники отсутствуют аналогичные технические решения, т.е. заявляемое техническое решение не следует явным образом из изученного уровня техники и, таким образом, соответствует критерию «изобретательский уровень».

Данное техническое решение может быть воспроизведено промышленным способом, следовательно, оно соответствует критерию «промышленная применимость».

Учитывая изложенное, заявитель считает, что заявленное техническое решение может быть защищено патентом на изобретение.

Струйная насадка для гидропескоструйного перфоратора, содержащая продольный канал переменного сечения, выполненный в насадке, отличающаяся тем, что в выходной части канала выполнена вихревая камера, представляющая собой осесимметричную полость, охватывающую участок заданной длины в выходной части канала.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к восстановлению продуктивности и приемистости простаивающих нагнетательных, нефтяных и газовых скважин после ремонтных работ.

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации скважин, а именно к конструкции устройств для вскрытия продуктивных пластов путем гидромеханической щелевой перфорации и прорезки продольных перфорационных щелей в обсадной колоне, цементном камне и горной породе.

Изобретение относится к способам гидравлического разрыва пласта, сложенного карбонатными породами. Способ включает вскрытие пласта вертикальной скважиной, спуск в скважину на колонне труб гидромониторного инструмента с четным количеством струйных насадок и размещение его в заданном интервале пласта, закачку рабочей жидкости через струйные насадки гидромониторного инструмента для образования каверн в пласте, последующий разрыв пласта из каверн за счет давления торможения в них струи.

Изобретение относится к способам гидравлического разрыва в открытых стволах горизонтальных скважин. Способ включает бурение горизонтального ствола скважины в нефтенасыщенной части продуктивного пласта скважины, спуск колонны труб в скважину, формирование перфорационных каналов и трещин с помощью гидроразрыва пласта в стволе горизонтальной скважины последовательно, начиная с конца дальнего от оси вертикального ствола скважины.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к восстановлению простаивающих нефтяных и газовых скважин с низкими фильтрационно-емкостными свойствами и близко расположенными водонефтяным или газоводяным контактами.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к области вторичного вскрытия пласта созданием перфорационных каналов в скважине. Устройство для создания перфорационных каналов в скважине, устанавливаемое на колонне насосно-компрессорных труб, включает корпус, клин с пазом, гидроцилиндр и, по меньшей мере, один рабочий орган с гидромониторным каналом, размещенным в пазу опоры и клина с возможностью радиального возвратно-поступательного перемещения.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к области вторичного вскрытия пласта созданием перфорационных каналов в скважине. .

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам, используемым при вторичном вскрытии продуктовых пластов. .

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности для вскрытия продуктивных пластов в скважинах с открытым забоем и с обсадными колоннами. .

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности для вскрытия продуктивных пластов в скважинах с открытым забоем и с обсадными колоннами. .

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов.

Изобретение относится к области санитарной техники и может быть использовано в туалетных комнатах жилых, общественных и производственных помещений. Боковые и передние стенки писсуара обрамлены моющей трубкой, прикрепленной к источнику воды.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к дождевальным установкам или опрыскивателям, и может быть использовано для орошения сельскохозяйственных культур, а также для полива газонов или клумб.

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей и растворов и может применяться в двигателестроении, химической и пищевой промышленности. Центробежная форсунка с активным распылителем содержит корпус, в который запрессован шнек, и штуцер для подвода жидкости, корпус состоит из двух соосных, связанных между собой, цилиндрических втулок: втулки большего диаметра и втулки меньшего диаметра, при этом внутри втулки меньшего диаметра, соосно ей, расположен шнек, жестко связанный с ее внутренней поверхностью, например запрессованный в нее, причем внешняя поверхность шнека представляет собой винтовую канавку, а внутри шнека выполнено отверстие с винтовой нарезкой, а во втулке большего диаметра, соосно ей, расположен штуцер, жестко закрепленный в ней, например, посредством резьбового соединения, через герметизирующую прокладку, при этом внутри штуцера соосно выполнено цилиндрическое отверстие, переходящее в осесимметрично расположенный диффузор, который соединен с цилиндрической камерой, образованной внутренней поверхностью втулки меньшего диаметра, и торцевой поверхностью шнека, а к торцевой поверхности втулки меньшего диаметра прикреплен активный распылитель стержневого типа с лопастями, который выполнен в виде усеченного тетраэдра, закрепленного к торцевой поверхности втулки меньшего диаметра, ребрами которого являются стержни с закрепленными на них лопастями с упорами таким образом, чтобы была возможность их вращения от вихревых потоков, исходящих из шнека форсунки, при этом ребра основания тетраэдра также соединены стержнями с закрепленными на них лопастями и упорами.

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей и растворов и может применяться в двигателестроении, химической и пищевой промышленности. В вихревой форсунке шнек выполнен сплошным, состоящим из жестко соединенных и соосных между собой двух частей, выполненных в виде тел вращения.

Изобретение относится к механическим устройствам для распыления жидкостей, для создания в помещениях тумана, для увлажнения воздуха в ткацких цехах, в теплицах, для обеззараживания медицинских помещений с помощью бактерицидных растворов.

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей, растворов. Центробежная широкофакельная форсунка содержит корпус с камерой завихрения, при этом корпус выполнен со впускным патрубком, имеющим отверстие, сопловый вкладыш, входную цилиндрическую камеру, камеру завихрения, расположенную коаксиально по отношению к входной камере и выполненную в виде цилиндрического стакана, имеющего на боковой поверхности, по крайней мере, три тангенциально расположенных отверстия, оси которых расположены касательно по отношению к камере завихрения, т.е.

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей и растворов и может применяться в двигателестроении, химической и пищевой промышленности. Форсунка содержит цилиндрический корпус со штуцером, жестко связанным с корпусом, и соосно расположенным в верхней части корпуса, и имеющим цилиндрическое отверстие для подвода жидкости, соединенное с диффузором, осесимметричным корпусу и штуцеру, к корпусу, в его нижней части, посредством по крайней мере трех спиц подсоединен распылитель, расположенный перпендикулярно оси корпуса и выполненный в виде сплошного диска, в цилиндрическом отверстии для подвода жидкости, соосно ему, расположен элемент крутки потока, который фиксируется стопорными шайбами и выполнен в виде винтовой цилиндрической пружины, витки которой имеют прямоугольное сечение, причем большая сторона прямоугольника расположена перпендикулярно оси отверстия.

Изобретение относится к области гидротехнических мелиораций и может использоваться на мобильных дождевальных машинах для получения дождя с размерами капель, допустимыми для орошения широкого спектра возделываемых сельскохозяйственных культур.

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей, растворов. Центробежная вихревая форсунка содержит корпус с камерой завихрения и сопло, корпус которого выполнен в виде подводящего штуцера с отверстием для подвода жидкости из магистрали, и соосно соединенной с ним цилиндрической гильзой с внешней резьбой, при этом соосно корпусу, в его нижней части подсоединено посредством гильзы с внутренней резьбой сопло, выполненное в виде центробежного завихрителя потока жидкости в виде глухой цилиндрической вставки с, по крайней мере, тремя тангенциальными вводами в виде цилиндрических отверстий, при этом гильза является частью сопла и установлена коаксиально и соосно по отношению к центробежному завихрителю, а в торцевой поверхности центробежного завихрителя выполнено коническое отверстие, соосное глухой цилиндрической вставке завихрителя, который установлен в цилиндрической камере корпуса с образованием кольцевой цилиндрической камеры для подвода жидкости к тангенциальным вводам центробежного завихрителя, причем тангенциальные вводы выполнены в виде каналов, тангенциально расположенных к внутренней поверхности глухой цилиндрической вставки, а в центробежном завихрителе установлен интенсификатор крутки потока жидкости, который выполнен в виде штока, один конец которого закреплен на глухой круглой поверхности цилиндрической вставки завихрителя с помощью винта, а на другом конце которого смонтирован второй завихритель потока, выполненный в виде втулки с винтовой внешней нарезкой с крупным шагом трапецеидального профиля, и закрепленный посредством внутренней резьбы на штоке с обтекателем конической формы, соосно корпусу сопла, к его срезу в нижней части, жестко прикреплен конфузор, имеющий на внутренней поверхности винтовую нарезку с крупным шагом трапецеидального профиля, и имеющую направление, противоположное интенсификатору крутки потока жидкости, а соосно к конфузору прикреплен перфорированный распылитель, выполненный в виде диффузора.

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей и растворов. В центробежной форсунке шнек запрессован в корпус с образованием цилиндрической камеры, расположенной над шнеком соосно диффузору и соединенной с ним последовательно. Шнек выполнен с центральным дроссельным отверстием. Внешняя поверхность шнека представляет собой по крайней мере однозаходную винтовую канавку и расположена внутри корпуса. Выход винтовой канавки соединен с выходной конической камерой, к торцу которой прикреплен пластинчатый распылитель. На сплошной пластине распылителя в варианте ее плоского исполнения выполнена нарезка в виде спирали Архимеда. На сплошной пластине в варианте ее исполнения выпуклой на поверхности усеченного конуса выполнена винтовая нарезка. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности распыления. 2 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к струйным насадкам для гидропескоструйного перфоратора, применяемого при вскрытии пластов для создания каналов и локальных щелей в скважинах с открытым забоем и обсаженных эксплуатационными колоннами. Струйная насадка содержит продольный канал переменного сечения, в выходной части которого выполнена вихревая камера, представляющая собой осесимметричную полость, охватывающую участок заданной длины. Обеспечивается снижение абразивного износа канала насадки и одновременное повышение эффективности истекающей струи. 1 ил.

Наверх