Имплозионный гидрогенератор давления



Имплозионный гидрогенератор давления
Имплозионный гидрогенератор давления

 


Владельцы патента RU 2585299:

Кузик Леонид Владимирович (RU)

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в оборудовании для восстановления/увеличения продуктивности добывающих и нагнетательных скважин при многократном гидроимпульсном воздействии на призабойную зону пласта с использованием эффекта имплозии. Имплозионный гидрогенератор давления содержит заборный трубопровод, цилиндр имплозионной камеры, переводник, плунжер, рабочую камеру, концентратор давления и гидроамортизатор. Переводник соединяет заборный трубопровод с цилиндром имплозионной камеры. Плунжер соединен со штангой. Рабочая камера состоит из цилиндра с окнами. При этом в цилиндре имплозионной камеры установлен упор, разделяющий ее на две части, в верхней из которых расположен плунжер с встроенным обратным клапаном, а в нижней - поршень, жестко связанный штоком с гидроамортизатором. При этом заборный трубопровод выполнен «глухим» без отверстий для подвода давления скважинной жидкости. Техническим результатом является увеличение силы гидроудара и расширение функциональных возможностей устройства. 1 ил.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в оборудовании для восстановления/увеличения продуктивности добывающих и нагнетательных скважин при многократном гидроимпульсном воздействии на призабойную зону пласта с использованием эффекта имплозии.

Известны устройства, обеспечивающие многократные гидроимпульсные воздействия на призабойную зону пласта [Попов А.А. «Имплозия в процессах нефтедобычи». М.: Недра, 1996, с. 106-108, с. 113-114].

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является имплозионный гидрогенератор давления многоразового действия по патенту №2303691, МПК E21В 37/00, 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, муфту, рабочую камеру, состоящую из рабочего цилиндра с окнами и концентраторами давления, запорного клапана, представляющего собой седло клапана, внутри которого расположен шарик, цилиндрической пружины сжатия, при этом рабочая камера снабжена гидравлическим амортизатором.

Принцип работы имплозионного гидрогенератора давления многоразового действия по патенту №2303691 заключается в том, что при поднятии плунжера в цилиндре имплозионной камеры создается разряжение, а при выходе его в расширенную часть переводника, в имплозионную камеру обрушивается столб скважинной жидкости, как из колонны насосно-компрессионных труб (НКТ), на которых устройство опускается в скважину, так и из межтрубного пространства, расположенного между обсадной трубой и НКТ, создавая гидравлический удар в нижней части имплозионной камеры, открывая при этом запорный клапан. Созданный таким образом импульс давления в зоне выходных окон рабочей камеры передается в призабойную зону пласта через перфорационные окна в обсадной трубе.

Однако указанный имплозионный гидрогенератор давления, как впрочем и все подобные устройства, имеющие в своем составе запорный клапан, выполненный, например, в виде седла и подпружиненного шарика, конуса и т.п., имеют общие конструктивные недостатки, связанные с тем, что:

- при попадании посторонних предметов в зазор между седлом клапана и шариком запорного клапана (а это часто имеет место быть на практике в связи с загрязненностью скважинной жидкости) нарушается герметичность этого узла и при поднятии плунжера вверх не приводит к созданию разряжения в цилиндре имплозионной камеры, а следовательно, к нарушению работы всего устройства. Удаление этих предметов представляет определенные трудности и увеличивает время обработки скважин с применением этих устройств;

- открытие запорного клапана в момент гидроудара и прохождение скважинной жидкости из имплозионного цилиндра через этот узел представляет собой местное гидравлическое сопротивление, приводящее к снижению импульса давления далее, после клапана, т.е. и в зоне выходных окон и, следовательно, в зоне перфорационных окон в обсадной трубе;

- отсутствует возможность эффективной работы на скважинах с низким пластовым давлением, когда уровень скважинной жидкости в межтрубном пространстве, а следовательно, и в самой НКТ (т.к. они соединяются между собой через отверстия заборного трубопровода) значительно меньше глубины скважины, что в итоге приводит к уменьшению силы гидроудара, который непосредственно зависит от высоты и веса столба жидкости в межтрубном пространстве.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно: исключение влияния посторонних предметов, находящихся в скважинной жидкости, на создание разряжения в цилиндре имплозионной камеры и, как следствие, нарушение работоспособности всего устройства, увеличение силы гидроудара и расширение функциональных возможностей устройства для работы на скважинах с низким пластовым давлением.

Данный технический результат достигается тем, что в имплозионном гидрогенераторе давления, содержащем заборный трубопровод, цилиндр имплозионной камеры, переводник, соединяющий заборный трубопровод с цилиндром имплозионной камеры, плунжер, соединенный со штангой, рабочую камеру с гидравлическим амортизатором, состоящую из рабочего цилиндра с окнами и концентратором давления и снабженную гидравлическим амортизатором, согласно заявляемому техническому решению в цилиндре имплозионной камеры выполнен упор, разделяющий его на две части: в верхней части расположен плунжер с встроенным обратным клапаном, а в нижней - поршень. Упор служит для ограничения перемещений плунжера и поршня и не позволяют плунжеру перемещаться ниже упора, а поршню - выше упора. Поршень жестко связан штоком с гидравлическим амортизатором и выполнен с возможностью перемещения вниз под действием гидроудара, который возникает в зоне упора под действием «рабочей» жидкости, находящейся исключительно во внутренней полости заборного трубопровода. В качестве «рабочей» жидкости может использоваться практически любая необходимая жидкость с любым удельным весом, в том числе и отфильтрованные скважинные жидкости, которые в процессе работы не перемешиваются со скважинной жидкостью, находящейся в межтрубном пространстве, т.к. заборный трубопровод выполнен без отверстий, «глухим», благодаря чему отсутствует гидравлическая связь между межтрубным пространством и внутренним объемом НКТ.

На чертеже схематично изображен имплозионный гидрогенератор давления в скважине.

Предложен имплозионный гидрогенератор давления, спускаемый в скважину на колонне НКТ 1 и содержащий трубопровод 2, переводник 3, соединяющий его с цилиндром имплозионной камеры 4, штангу 5, соединенную с плунжером 6, концентратор давления 7, рабочую камеру 8, состоящую из рабочего цилиндра с окнами, гидроамортизатор 9 (условно не показан), согласно предложенному техническому решению в плунжере 6 размещен обратный клапан 10, а в цилиндре имплозионной камеры установлен упор 11, разделяющий его на две части: в верхней части расположен плунжер 6 с встроенным обратным клапаном, а в нижней - поршень 12. Упор служит для ограничения перемещений плунжера и поршня и не позволяют плунжеру перемещаться ниже упора, а поршню - выше упора. Поршень 12 жестко связан штоком 13 с гидроамортизатором 9 и выполнен с возможностью перемещения вниз под действием гидроудара, возникающего в зоне упора под действием «рабочей» жидкости, находящейся исключительно во внутренней полости заборного трубопровода. В качестве «рабочей» жидкости может использоваться практически любая необходимая жидкость с любым удельным весом, в том числе и отфильтрованные скважинные жидкости, которые в процессе работы не перемешиваются со скважинной жидкостью, находящейся в межтрубном пространстве.

Заборный трубопровод выполнен без отверстий, «глухим», благодаря чему отсутствует гидравлическая связь между межтрубным пространством и внутренним объемом НКТ, а объема заборного трубопровода, даже при нахождении в нем плунжера, вполне достаточно для свободного заполнения цилиндра имплозионной камеры жидкостью из заборного трубопровода и из колонны НКТ, что обеспечивает устойчивую работу всего устройства и не создает затруднений для создания гидроударов.

Наличие «рабочей» жидкости в полностью заполненной ею НКТ (и соответственно заборного трубопровода) позволяет обрабатывать скважины с низким пластовым давлением и использовать жидкости с любым удельным весом, сохранять высокое качество используемой жидкости (в том числе и для стабильной работы обратного клапана, расположенного в плунжере), т.к. отсутствуют расход жидкости, находящейся внутри НКТ, и она не смешивается со скважинной жидкостью и ее состав всегда постоянен. Размещение обратного клапана в плунжере не представляет собой конструктивной сложности.

Рассмотрим работу имплозионного гидрогенератора давления.

На НКТ 1 имплозионный гидрогенератор давления опускают в скважину на нужную глубину. Затем внутренний объем НКТ 1 и соответственно заборного трубопровода 2 заполняют «рабочей» жидкостью (при необходимости - вплоть до самого устья скважины). Далее на штангах 5 опускают плунжер 6 до упора 11. При его опускании в цилиндре имплозионной камеры 4 обратный клапан 10, расположенный в плунжере, свободно пропускает через себя «рабочую» жидкость. В это время под действием пружин гидроамортизатора 9 и давления скважинной жидкости из межтрубного пространства поршень 12 находится в верхнем положении, упираясь в нижнюю часть упора 11.

В начале рабочего цикла, когда штанга 5 поднимает плунжер 6 из крайнего нижнего положения, клапан 10 «закрывается» (т.е. в это время «рабочая» жидкость через обратный клапан не проходит), что позволяет создавать в цилиндре имплозионной камеры разряжение.

В момент, когда плунжер 6 при подъеме вверх выходит из цилиндра имплозионной камеры 4 в расширенную часть переводника 3, из заборного трубопровода 2 обрушивается столб «рабочей» жидкости в цилиндр 4, создавая гидроудар в зоне упора 11, в нижнюю часть которого упирается поршень 12.

Для создания гидроудара используют «рабочую» жидкость, поступающую только из внутренней полости заборного трубопровода (выше которого расположена колонна НКТ, также заполненная «рабочей» жидкостью, при необходимости - вплоть до самого устья скважины), для создания максимально возможного гидроудара независимо от высоты столба жидкости в межтрубном пространстве. Гидроудар, возникающий в зоне упора, в результате обрушения «рабочей» жидкости из заборного трубопровода в цилиндр имплозионной камеры, в момент, когда плунжер при своем движении вверх выходит в расширенную часть переводника, воздействует на поршень, который практически без потерь передает импульс давления далее в зону окон рабочей камеры и далее в пласт.

Созданный импульс давления передается поршнем 12 через скважинную жидкость, находящуюся ниже него, практически без потерь в зону выходных окон рабочей камеры 8 и далее в пласт.

После этого рабочего цикла поршень под действием пружин гидроамортизатора 9 и давления скважинной жидкости из межтрубного пространства поднимается вверх до упора, а плунжер 6 под действием штанг 5 опускается вниз до упора 11 (обратный клапан 10 в это время «открывается» и свободно пропускает через себя нужный объем рабочей жидкости).

Затем процесс повторяется.

Преимущество заявляемого технического решения заключается в том, что в предлагаемой конструкции исключено влияние посторонних предметов на создание разряжения в цилиндре имплозионной камеры и на работоспособность всего устройства. Кроме того, предложенный имплозионный гидрогенератор давления позволяет работать на различных «рабочих» жидкостях, расположенных внутри НКТ, не перемешивая их со скважинной засоренной жидкостью из межтрубного пространства, работать на скважинах с низким пластовым давлением и соответственно с неполным уровнем скважинной жидкости, находящейся в межтрубном пространстве, обеспечивая при этом высокие значения величины гидроударов и эффективно передавая импульсы давления (с минимальными потерями) в призабойную зону пласта. Основным из достоинств предложенного имплозионного гидрогенератора давления является то, что он позволяет работать с наличием в скважинной жидкости, находящейся в межтрубном пространстве, посторонних предметов, а в качестве «рабочей» жидкости, используемой для обеспечения работы устройства и находящейся только внутри НКТ, использовать практически любые жидкости, в том числе и отфильтрованные скважинные жидкости, которые в процессе обработке скважины не перемешиваются со скважинной жидкостью из межтрубного пространства.

Имплозионный гидрогенератор давления, содержащий заборный трубопровод, цилиндр имплозионной камеры, переводник, соединяющий заборный трубопровод с цилиндром имплозионной камеры, плунжер, соединенный со штангой, рабочую камеру, состоящую из цилиндра с окнами, концентраторами давления и гидроамортизатор, отличающийся тем, что в цилиндре имплозионной камеры установлен упор, разделяющий ее на две части, в верхней из которых расположен плунжер с встроенным обратным клапаном, а в нижней - поршень, жестко связанный штоком с гидроамортизатором, при этом заборный трубопровод выполнен «глухим» без отверстий для подвода давления скважинной жидкости.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для воздействия на призабойную зону пласта и освоения скважин. Технический результат - упрощение устройства, повышение надежности его работы и повышение качества освоения скважины.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при разработке нефтяных месторождений для импульсного воздействия на призабойную зону для повышения нефтеотдачи пласта.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть использована для волнового воздействия на залежь с целью увеличения притока полезного ископаемого, например нефти, к скважине.

Изобретение относится к оборудованию, используемому в нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для обработки призабойной зоны пласта различными агентами и освоения скважины.

Изобретение относится к области разработки нефтяных пластов с неколлекторской зоной путем вытеснения нефти с помощью нефтедобывающих и нагнетательных скважин. Технический результат - повышение эффективности разработки.

Группа изобретений относится к нефтегазовой промышленности и может быть использована при добыче нефти, в том числе и на поздних стадиях эксплуатации, для увеличения коэффициента извлечения нефти, повышения нефтеотдачи пласта и уменьшения отложений асфальтосмолопарафиновых веществ.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для очистки от твердых отложений стенок обсадных труб и отверстий перфорации, декольматации призабойной зоны пласта и увеличения подвижности пластовых флюидов.

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для применения волновой технологии совмещенного воздействия на продуктивные пласты для повышения извлечения углеводородов.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для скважин с низким пластовым давлением, а именно для очистки от твердых отложений стенок обсадных труб и отверстий перфорации, декольматации призабойной зоны пласта и увеличения подвижности пластовых флюидов за счет генерации колебаний давления в подпакерной области при извлечении нефти струйным насосом.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей промышленности, а также к технике генерации упругих колебаний. Скважинное оборудование для поличастотной волновой обработки призабойной зоны продуктивного пласта включает струйный насос с сопловой камерой, клапан-реле, генератор колебаний расхода под пакером на колонне труб на уровне интервала перфорации, гидромеханический излучатель упругих колебаний, установленный в интервале пласта выше входных каналов генератора.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при разработке нефтяных месторождений для импульсного воздействия на призабойную зону для повышения нефтеотдачи пласта.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть использована для волнового воздействия на залежь с целью увеличения притока полезного ископаемого, например нефти, к скважине.

Изобретение относится к оборудованию, используемому в нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для обработки призабойной зоны пласта различными агентами и освоения скважины.

Группа изобретений относится к нефтегазовой промышленности и может быть использована при добыче нефти, в том числе и на поздних стадиях эксплуатации, для увеличения коэффициента извлечения нефти, повышения нефтеотдачи пласта и уменьшения отложений асфальтосмолопарафиновых веществ.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для очистки от твердых отложений стенок обсадных труб и отверстий перфорации, декольматации призабойной зоны пласта и увеличения подвижности пластовых флюидов.

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для применения волновой технологии совмещенного воздействия на продуктивные пласты для повышения извлечения углеводородов.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для скважин с низким пластовым давлением, а именно для очистки от твердых отложений стенок обсадных труб и отверстий перфорации, декольматации призабойной зоны пласта и увеличения подвижности пластовых флюидов за счет генерации колебаний давления в подпакерной области при извлечении нефти струйным насосом.

Группа изобретений относится к топливно-энергетическому комплексу и может быть использована для добычи нефти и газа при разработке сланцевых нефтегазоносных залежей (плев).

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей промышленности, а также к технике генерации упругих колебаний. Скважинное оборудование для поличастотной волновой обработки призабойной зоны продуктивного пласта включает струйный насос с сопловой камерой, клапан-реле, генератор колебаний расхода под пакером на колонне труб на уровне интервала перфорации, гидромеханический излучатель упругих колебаний, установленный в интервале пласта выше входных каналов генератора.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для разработки и обработки продуктивного пласта скважины. Устройство для разработки и импульсной обработки продуктивного пласта скважины включает заглушенный в нижней торцевой части цилиндрический корпус с боковыми отверстиями и установленный в нем с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер с клапаном, хвостовик, дополнительный клапан и пакер, штанги, соединенные с плунжером и выполненные с возможностью регулирования длины.

Группа изобретений относится к области бурения. Устройство для работы в качестве генератора механического усилия с близким к синусоидальному выходом мощности, или в качестве средства механического возбуждения с близким к синусоидальному выходом мощности, имеет продольную ось и содержит: удлиненный внутренний элемент, аксиально выставленный по продольной оси; массу, установленную вокруг внутреннего элемента и выполненную с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно него в продольном направлении; наружный элемент вокруг массы и вокруг внутреннего элемента и относительно которого масса может перемещаться аксиально в продольном направлении и удерживаться от любого существенного вращения относительно наружного элемента вокруг продольной оси; вращающийся элемент, выполненный с возможностью вращения вокруг продольной оси и при вращении обеспечивать аксиальное возвратно-поступательное перемещение массы относительно наружного элемента; и привод вращения для ввода мощности для вращения вращающегося элемента; путь выхода мощности без ударного воздействия или без существенного ударного воздействия от массы в наружный элемент. Обеспечивается минимизация сил трения и/или освобождение бурильной колонны от прихвата. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 10 ил.
Наверх