Вибратор

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Республиканское унитарное предприятие Производственное объединение Белоруснефть(72) Авторы Демяненко Николай Александрович Родионов Вячеслав Иванович Гавриленко Александр Иванович Лымарь Игорь Владимирович Абелев Евгений Меерович(73) Патентообладатель Республиканское унитарное предприятие Производственное объединение Белоруснефть(57) Вибратор, содержащий полый корпус, в котором расположена втулка с размещенным в ней запорным органом, выполненным в виде имеющего осевое отверстие ступенчатого поршня, меньшая ступень которого образует с корпусом кольцевую полость, отличающийся тем, что втулка имеет ряд радиальных отверстий связанных каналами с кольцевой полостью, в большей ступени подпружиненного поршня расположен дроссель, меньшая ступень поршня с глухим осевым отверстием содержит два ряда радиальных отверстий,причем каждый ряд радиальных отверстий выполнен с возможностью сообщения с рядом 9460 1 2007.06.30 радиальных отверстий втулки, а расстояние между рядами радиальных отверстий поршня меньше хода поршня до открытия выполненных в корпусе выходных каналов, перекрываемых большей ступенью поршня. Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для создания гидродинамических импульсов давления при низкочастотной виброобработке призабойной зоны скважин. Известен вибратор 1, состоящий из полного корпуса, выходных каналов, дросселя,расположенной в корпусе втулки с размещенным в ней запорным органом, выполненным в виде имеющего осевое отверстие ступенчатого поршня, меньшая ступень которого образует с корпусом кольцевую полость. В этом устройстве циклическое истечение жидкости происходит через дроссель, установленный в выходном канале, что снижает величину гидравлических импульсов, не позволяет получить высокую скорость нарастания давления в скважине, т.е. высокий градиент давления. Это снижает эффективность обработки призабойной зоны скважины. Наиболее близким по техническим решениям к предлагаемому является вибратор 2,содержащий полый корпус, в котором расположена втулка с размещенным в ней запорным органом, выполненным в виде имеющего осевое отверстие ступенчатого поршня,меньшая ступень которого образует с корпусом кольцевую полость. В этом вибраторе проходное сечение выходного канала должно быть относительно небольшим, так как для обеспечения его работоспособности при прокачке рабочей жидкости необходимо создание достаточного перепада давления между внутренней полостью корпуса и окружающим пространством скважины. Уменьшение проходного сечения выходного канала приводит к недостаточно быстрому выбросу рабочей жидкости в скважину и соответственно к недостаточно резкому повышению давления в скважине, что не позволяет создать крутой фронт волны давления. Это снижает амплитуду гидравлических импульсов и не позволяет возбудить в пористой среде пласта интенсивные упругие собственные колебания, способствующие разрушению пористой среды с образованием сети микротрещин. Дополнительно, при беспрерывном истечении рабочей жидкости из вибратора неэффективно происходит накопление энергии давления во внутренней полости корпуса вибратора для ее последующего сброса в скважину. Таким образом, эффективность обработки призабойной зоны скважины остается недостаточной. Задачей изобретения является повышение эффективности обработки призабойной зоны скважины импульсами давления за счет увеличения амплитуды гидроударов. Поставленная задача достигается тем, что в вибраторе, содержащем полый корпус, в котором расположена втулка с размещенным в ней запорным органом, выполненным в виде имеющего осевое отверстие ступенчатого поршня, меньшая ступень которого образует с корпусом кольцевую полость, согласно изобретению, втулка имеет ряд радиальных отверстий, связанных каналами с кольцевой полостью, в большей ступени подпружиненного поршня выполнен дроссель, меньшая ступень поршня с глухим осевым отверстием содержит два ряда радиальных отверстий, причем каждый ряд радиальных отверстий выполнен с возможностью сообщения с рядом радиальных отверстий втулки, а расстояние между рядами радиальных отверстий поршня меньше хода поршня до открытия выполненных в корпусе выходных каналов, перекрываемых большей ступенью поршня. На чертеже представлено предлагаемое устройство в исходном положении. Вибратор содержит полый корпус 1 с выходными каналами 2, дроссель 3 и запрессованную в корпусе 1 втулку 4, в которой размещен запорный орган, выполненный в виде ступенчатого поршня 5, меньшая ступень 6 которого образует с корпусом 1 кольцевую полость 7. В меньшей ступени 6 имеется глухое осевое отверстие 8, а также выполнены два ряда радиальных отверстий 9 и 10. Расстояниемежду рядами радиальных отверстий 9 и 10 меньше расстоянияхода поршня 5 до открытия выходных каналов 2. Во втулке 4 2 9460 1 2007.06.30 выполнен соосно ряду отверстий 9 ряд радиальных отверстий 11, связанных каналами 12 с кольцевой полостью 7. В большей ступени поршня 5 имеется сквозной канал 13, в котором размещен дроссель 3. На конце меньшей ступени 6 поршня 5 крепится резьбовая втулка 14. В корпусе 1 на резьбе установлены полые регулировочная гайка 15 и контргайка 16. Между резьбовой втулкой 14 и регулировочной гайкой 15 находится пружина 17. Вибратор работает следующим образом. При прокачке рабочей жидкости (до определенного расхода, определяемого дросселем 3) она поступает через дроссель 3 и сквозной канал 13 в кольцевую полость 7, откуда по каналу 12 и радиальным отверстиям 11 и 9 поступает в осевое отверстие 8, а затем изливается через полости пружины 17, регулировочной гайки 15 и контргайки 16 в скважину. При этом перепад давления на дросселе 3 незначителен и поршень 5, удерживаемый предварительно поджатой пружиной 17, с помощью регулировочной гайки 15 остается неподвижным. Указанный режим работы используется при необходимости закачки в скважину реагентов и буферной жидкости без пульсаций. При увеличении расхода рабочей жидкости перепад давления на дросселе 3 возрастает и, за счет созданного избыточного давления, поршень 5, преодолевая усилие пружины 17,перемещается вниз, разобщая ряд отверстий 9 с рядом отверстий 11. Истечение рабочей жидкости прекращается, а давление над поршнем 5 и в кольцевой полости 7 возрастает,оказывая на поршень 5 эффективное воздействие по некомпенсированной площади, равной площади сечения меньшей ступени 6. Возрастающее давление и соответственно усилие продолжает перемещать поршень 5, сжимая пружину 17, до совмещения ряда радиальных отверстий 10 с рядом радиальных отверстий 11, причем выходные каналы 2 еще остаются перекрытыми поршнем 5 за счет того, что ходпоршня 5, до открытия выходных каналов 2, больше расстояниямежду рядами радиальных отверстий 9 и 10. После совмещения радиальных отверстий 10 и 11 давление в кольцевой полости 7 под большей ступенью поршня 5 сбрасывается через осевое отверстие 8 в скважину и, за счет дросселя 3, возникает перепад давления над поршнем 5 и под поршнем 5, причем перепад давления действует уже на всю площадь большей ступени поршня 5. В связи с этим возникает дополнительное усилие, эквивалентное увеличившейся площади, под действием которого поршень 5 резко перемещается и открывает выходные каналы 2, мгновенно сбрасывая накопленное давление в скважину, создавая таким образом крутой фронт волны давления с большой амплитудой. После сброса давления пружина 17 резко возвращает поршень 5 в исходное положение и цикл повторяется. Расчетное давление срабатывания вибратора устанавливается регулировочной гайкой 15. За счет резкого перекрытия поршнем 5 выходных каналов 2 движение жидкости останавливается и происходит гидравлический удар. Попутно образованию ударных импульсов давления происходит циклическое истечение жидкости, которое при нахождении вибратора в жидкости усиливает в ней колебательные процессы, увеличивающие амплитуду гидроударов. Заявляемое техническое решение осуществлено в опытном образце вибратора В 1. По результатам приемочных испытаний вибратор В 1 рекомендован для постановки на серийное производство. В настоящее время изготовлена установочная партия вибраторов В 1,которая проходит промысловые испытания. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию промышленная применимость. Источники информации 1. Гадиев С.М. Временная инструкция по воздействию виброударных волн на призабойную зону скважин. - М. (МИНХ и ГП) им. И.М. Губкина, 1967. - С. 3-7. 2. А.с. СССР 832067, МПК Е 21 В 43/00, 1981. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3