Волновой гидромонитор
Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к устройствам для обработки призабойной зоны пласта. Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности воздействия и расширение технологических возможностей.
Волновой гидромонитор (ВГМ) выполнен в виде сборной конструкции, состоящей из раздельных узлов:
1) корпуса, внутри которого сверху установлен подвижный поршень с осевым каналом, прижимаемый к верхней части корпуса посредством пружины, а ниже средней части имеются радиальные каналы для выхода рабочей жидкости, заканчивающиеся насадками, формирующими форму выходящей из них струи;
2) нижнего клапанного устройства, состоящего из подвижного полого штока с радиальными окнами для прохода рабочей жидкости и жесткой пружины, прижимающей шток к нижней части поршня, при этом шток герметично перекрывает в поршне осевой канал для прохода рабочей жидкости;
3) нижнего обратного клапана, перекрывающего внутренний проход снизу и верхнего обратного клапана, установленного внутри подвижного полого штока и перекрывающего внутренний проход в его верхней части, служащих для проведения технологических операций, связанных с обратной промывкой рабочей жидкости.
Предлагаемый волновой гидромонитор (ВГМ) повышает эффективность воздействия на призабойную зону пласта, а реализация технической возможности для обратной промывки позволяет значительно расширить область его технологического применения.
Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к устройствам для обработки призабойной зоны пласта с целью увеличения продуктивности пласта и приемистости добывающих и нагнетательных скважин с вертикальным, наклоно-направленным, пологим, горизонтальным стволом. Также, полезная модель может применяться при проведении различных технологических операций, связанных с исследованием и испытанием пласта, химической обработкой, обратной промывке, освоении, вызове притока из пласта при совместной работе со струйными насосами, свабировании или компрессировании, а также тампонажных работах.
Известен вибратор, включающий полый корпус, жестко связанный с наконечником, выполненным с осевым каналом, поршень и золотник, образующий с корпусом кольцевую камеру (Авторское свидетельство СССР 
258858, кл. E15B 21/12, 1978.).
Недостатком является то, что конструкция вибратора не защищена от вредного действия механических примесей, которые могут привести к износу деталей и заклиниванию вибратора. Он предназначен для работы только с технически чистыми жидкостями.
Известно также виброударное устройство для обработки призабойной зоны скважины, содержащее последовательно соединенные с возможностью качания ударники и эластичные элементы уплотнения ударников (Авторское свидетельство СССР 910227, кл. B06B 1/18 // E21B 43/25, 1979.).
Недостатками устройства являются низкая надежность из-за повреждения эластичных элементов уплотнения ударников при спуске и подъеме устройства в эксплуатационной колонне с загрязнениями внутренней поверхности, а также низкий КПД по причине неодинакового перепада давления рабочей среды на ударниках и отклонений геометрических размеров колонны.
колонны.
Известно устройство для обработки скважин, близкое по существу, забойный вибратор (патент СССР 173171 A E21B 43/27, 1987.) с золотником, который вращается на шариковых подшипниках. В золотнике имеются боковые отверстия, расположенные с наклоном в противоположную сторону. Отверстия золотника выполнены таким образом, что при равномерном его вращении примерно половину времени отверстия ствола остаются открытыми. Поэтому равномерное движение жидкости преобразуется в пульсационное, жидкость периодически то движется с удвоенной скоростью, то останавливается. Импульсивные и ударные воздействия рабочей жидкости позволяют очищать перфорационные отверстия продуктивного пласта.
Существенным недостатком известного устройства является отсутствие обратного клапана позволяющего производить освоение, вызов притока жидкости из пласта после обработки вибратором, нет возможности и обратной промывки. Второй недостаток использование вращающего золотника на подшипниках, позволяет работать ему только при использовании абсолютно чистых жидкостей. Третий конструктивный недостаток, струя выходящей жидкости из насадок обеспечивает очистку по касательному направлению внутренней поверхности колонны и, соответственно, не очищает перфорационные каналы внутри пласта.
Известно устройство для воздействия на продуктивные пласты, очистки призабойной зоны пласта и увеличения производительности скважин, наиболее близкое по значению в качестве прототипа (Патент 2212513 C1 E21B 28/00, Гидродинамический пульсатор давления.), состоящее из корпуса с окнами, подпружиненного и перекрывающего окна корпуса элемента, установленного с возможностью перемещения и разделяющего области постоянного и пульсирующего давлений. Имеются седло и запорный орган. Подпружиненный перекрывающий элемент выполнен в виде втулки, установленной с возможностью контакта с седлом, запорный орган выполнен в виде подпружиненного поршня, размещенного внутри втулки. Корпус снабжен нижней крышкой. Надпоршневая полость поршня сообщена с областью постоянного давления. Подпоршневая полость сообщена с областью пульсирующего давления через размещенные в нижней крышке корпуса демпфирующее отверстие и подпружиненный перепускной клапан, установленный с возможностью регулирования гидравлического сопротивления. Жесткость пружины втулки выше жесткости пружины поршня. Внутренний диаметр седла выполнен меньше внутреннего диаметра втулки. Конструкция устройства обеспечивает возможность регулирования частоты и амплитуды пульсации давления путем варьирования силы сопротивления продольному перемещению клапана, что наряду с наличием аккумулятора энергии позволяет увеличить гидродинамическое давление и соответственно глубину проникновения волнового поля в пласт, обеспечивает универсальность и эффективность использования пульсатора в породах с различными коллекторскими свойствами.
Недостатком известного устройства, выбранного нами в качестве прототипа по большинству совпадающих признаков, является отсутствие осевого канала для ведения обратной промывки, вызова притока из пласта.
Задачей, решаемой использованием предлагаемой полезной модели, является упрощении конструкции волнового гидромонитора (ВГМ), повышение продуктивности, увеличение проницаемости призабойной зоны, обеспечение выполнения комплексных работ очистка перфорационных отверстий, химическое растворение загрязнений, циклическое освоение с вызовом притока и извлечением продуктов реакции, а также комплексно воздействовать на пласты в вертикальных, наклонно-направленных, пологих и горизонтальных добывающих и нагнетательных скважинах. Для эксплуатационных колонн с диаметром 168,146 используется ВГМ с наружным диаметром 114 мм, для колонн с диаметром 114 мм, используется ВГМ с наружным диаметром 95 мм, для колонн 102 мм, используется ВГМ с наружным диаметром 84 мм.
Поставленная задача и технический результат достигается тем, что волновой гидромонитор является сборной конструкцией, спускаемой на насосно-компрессорных трубах до интервала продуктивного пласта, содержащий корпус, в теле которого сверху установлен подвижный поршень с пружиной, ниже расположен отдельный узел, состоящий из верхнего клапанного устройства, радиальных окон, подвижного пологого штока, упругой пружины, с поперечными каналами по окружности в виде насадок, в нижней части корпуса расположен обратный клапан с радиальными окнами, пружиной и внутренним осевым каналом для вызова притока из пласта и ведения промывки.
После установки волнового гидромонитора напротив продуктивного пласта, при подаче рабочей жидкости через него, создаются упругие колебания давлений струи жидкости, за счет этого происходит очистка перфорационных отверстий и увеличение притока из пласта. Для повышения эффективности воздействия обработки ПЗП гидромонитор перемещают вдоль интервала перфорации пласта, как минимум, на двух различных режимах, например, при перепаде давления на насадках 4 МПа, 6 МПа. Необходимость которого выявлена стендовыми исследованиями, генерация акустического поля (значимого по уровню энергии) происходит при скоростях истечения 60 м/с и выше. Учитывая, что при различных скоростях истечения рабочего агента из насадков гидромонитора, генерируется акустическое поле с различными амплитудно-частотными характеристиками, чем выше скорость, тем выше частота и несколько ниже амплитуда, соответственно обработка ПЗП частотами различного диапазона позволяет регулировать глубину воздействия, сократить затраты времени на очистку ПЗП.
Через гидромонитор можно проводить селективно химическую обработку призабойной зоны пласта, совмещать с упругими колебаниями давлений. Наличие в гидромониторе обратного клапана позволяет выполнять после волнового воздействия, химической обработки, обратную промывку, извлечение продуктов реакции существующими методами освоения. Для гидродинамических исследований на НКТ выше ВГМ устанавливается камера с глубинным манометром типа АМТ.
На фиг. представлен волновой гидромонитор в сборе. Волновой гидромонитор (ВГМ) выполнен в виде сборной конструкции, состоящей из корпуса 1, в теле которого сверху установлен подвижный поршень 2, с пружиной 3. Ниже расположен отдельный узел, состоящий из верхнего клапанного устройства 4, радиальных окон 5, подвижного полого штока 6, упругой пружины 7. Для обеспечения выхода рабочей жидкости из ВГМ имеются поперечные каналы по окружности в виде насадок 8, ниже насадок 8 в нижней части корпуса расположен обратный клапан 9 с радиальными окнами, пружиной и внутренним осевым каналом 10 для вызова притока из пласта и ведения промывки.
Устройство работает следующим образом. Фиг. Перед подачей давления жидкости в трубное пространство, внутри корпуса ВГМ поршень 2 находится в крайнем верхнем положении. Поскольку жесткость пружины 7 выше жесткости пружины 3, то в исходном положении шток 6 подпирает поршень 2 и, как следствие, устройство находится в закрытом состоянии. По мере поступления потока жидкости по насосно-компрессорным трубам в корпус 1 во внутреннюю полость устройства вследствие инерционности протекающего столба потока жидкости кинетическая энергия его движения будет преобразовываться, накапливаясь в потенциальную энергию деформации пружин 3 и 7. Во внутренней полости устройства происходит рост давления, под действием которого шток 6 и поршень 2 с нарастающей скоростью перемещаются вниз. В конце рабочего хода поршень 2 останавливается усилием сжатой пружины 3, между ним и штоком 6 образуется щель, приводящая к гидравлическому импульсу, жидкость поступает через перепускные окна 5 штока 6, через внутреннюю полость штока 6, далее распределяется по кольцевому пространству по поперечным каналам, соплам 8 в наружную полость, т.е. полость пульсирующего давления. Давление в устройстве падает, поршень 2 и шток 6 под действием сжатых при рабочем ходе пружин 3 и 7 возвращаются в исходное положение. Цикл под действием рабочей жидкости повторяется. После обработки перфорационных отверстий производится вызов притока жидкости из пласта через ВГМ, методом свабирования, не поднимая устройство. Жидкость поступает из пласта в волновой гидромонитор, насосно-компрессорные трубы, через обратный клапан 9, состоящий из радиальных окон, пружины и внутреннего осевого канала 10. После получения притока жидкости из пласта производится обратная промывка скважины через затрубное пространство в насосно-компрессорные трубы, через ВГМ, также через обратный клапан 9, состоящий из радиальных окон, пружины и внутреннего осевого канала 10.
Струи рабочей жидкости, выходящие из насадок гидромонитора, создают перепады давления на двух различных режимах с перепадом давлений 4 МПа, 6 МПа, значения которых фиксируются глубинным манометром. За счет сжатия и разжатия пружин равномерное движение жидкости преобразуется в пульсационное направленное воздействие скоростными струями на пласт. В результате рабочая жидкость на выходе из ВГМ при различных скоростях истечения из насадков, генерируется с различными амплитудно-частотными характеристиками, за счет дополнительного создания пульсаций давления гидромонитором. Обработка ПЗП жидкостью с импульсными перепадами давлений с разными частотами, различного диапазона позволяет регулировать глубину воздействия, сократить затраты времени на очистку ПЗП. Поток струи жидкости очищает их и выносит загрязнения через затрубное пространство на поверхность. Для эффективного выноса и очистки загрязнений используют растворения загрязнений углеводородными растворителями, дизтопливом, нефрасом, твердые загрязнения - соляной кислотой и плавиковой. Для реализации способа используют растворители, например, соляную кислоту, непредельный керосин и их смеси, количество которых колеблется в пределах 15-20 м3, а время воздействия составляет 20-60 мин. По мере увеличения количества закачиваемого растворителя возрастает дебит скважины.
Таким образом, устройство обеспечивает:
1. Повышает продуктивность скважины, увеличивает приток жидкости и нефти из пласта.
2. Упрощает конструкцию, повышает надежность, снижает трудозатраты по очистки ПЗП скважины.
3. Позволяет проводить комплекс работ (волновое воздействие, промывки, химическую обработку, освоение и вызов притока) по воздействию на ПЗП, в вертикальных, наклонно-направленных, горизонтальных и пологих в добывающих и нагнетательных скважинах.
Волновой гидромонитор, характеризующийся тем, что выполнен в виде сборной конструкции и содержит корпус, в теле которого сверху установлен подвижный поршень с пружиной, ниже расположен отдельный узел, состоящий из верхнего клапанного устройства, радиальных окон, подвижного полого штока, упругой пружины, с поперечными каналами по окружности в виде насадок, в нижней части корпуса расположен обратный клапан с радиальными окнами, пружиной и внутренним осевым каналом для вызова притока из пласта и ведения промывки.
