CC BY
19
© С.Б. Бекетов, Р.В. Карапетов, Н.С. Акелян, 2012
УДК 622.245+622.279.7
С.Б. Бекетов, Р.В. Карапетов, Н.С. Акелян
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ ДАВЛЕНИЯ В НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИНАХ ПРИ ВНЕДРЕНИИ ТЕХНОЛОГИЙ ВОЛНОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТ
Приводится описание конструкции и принципа действия гидродинамического пульсатора, применяемого для повышения эффективности технологических операций при ремонте нефтяных и газовых скважин и воздействии на продуктивный пласт с целью увеличения производительности скважин. Ключевые слова: скважина, нефть, газ, устройство, волновое воздействие.
В настоящее время в нашей стране и за рубежом в неф-тегазопромысловой практике, с целью повышения эффективности работ, применяются волновые методы для проведения различных технологических операций: цементажа скважин, нормализации забоев, воздействии на продуктивные пласт с целью интенсификации притока нефти и газа и пр. [1—4]. Для генерации импульсов давления используются устройства различных конструкций [5—9]. Устройства позволяют проводить технологические операции, однако обладают рядом недостатков, ограничивающих их применение на практике.
Описываемая в данной статье конструкция гидродинамического пульсатора (ГП) может быть использована в нефтегазовой промышленности при выполнении операций по ремонту скважин (установка цементных мостов, создание водоизоляционных экранов, ликвидация негерметичности заколонной крепи скважин и др.) а также для создания гидроимпульсов давления при воздействии на призабойную зону скважин с целью увеличения проницаемости продуктивного пласта и оптимизации режима добычи углеводородов.
Устройство состоит из полого разъемного корпуса, части которого соединены муфтой, с полостями разделенными перегородкой с осевым каналом и циркуляционными отверстиями. В осевом канале установлена воронка с шаром. В осевом канале последовательно установлены диффузор, седло.
Нижняя часть разъемного корпуса снабжена переходником и регулировочной гайкой.
В осевом канале корпуса размещена цилиндрическая втулка, жестко связанная фиксатором с регулировочной гайкой. Шток установлен внутри полой цилиндрической втулки, с опорой на пружину через шайбу. Изменяя положение регулировочной гайки, и связанной с ней цилиндрической втулки, возможно изменять усилие пружины и поджим шара к седлу, для изменении частоты пульсаций.
Конструкция ГП показана на рисунке.
ГП состоит из полого корпуса 1, в котором последовательно установлены опорная втулка 2 с осевым каналом 3 и продольными пазами 4 на внешней поверхности. Ниже расположено седло 5, с продольными пазами 6 на наружной поверхности, в осевой канал которого пропущен верхний конец
г
а б в
Рисунок. Гидравлическое ударное устройство:
а — устройство в разрезе, в исходном положении; б — взаимное положение деталей устройства в режиме подачи рабочей жидкости и генерации импульсов расхода и давления; в — конструкция устройства при перенастройке на новый технологический режим генерации импульсов
толкателя 7 снабженного тарельчатым клапаном 8, поджимаемым пружиной 9 к посадочной поверхности опорной втулки 2, при опоре на торец седла 5. В осевом канале 10 толкателя 7 установлена сменная насадка 11, с перфорированной клеткой 12 обратного клапана 13, поджимаемого к ее торцу пружиной 14. К седлу 5 с внешней стороны пружиной 15 поджимается торцевой клапан 16, снабженный полым штоком 17.
На нижнем конце полого корпуса 1 установлен корпус 18 регулятора частоты, в осевом канале которого установлен стакан 19, образующий подвижное соединение с штоком 17.
На наружной поверхности стакана 19 выполнена кольцевая проточка 20. В теле корпуса 18 выполнены, по крайне мере два продольных паза 21, а снаружи на корпусе 18 выполнена резьба 22 и установлены втулка регулировочная 23, охватываемая гайкой
накидной 24, между торцами которых закреплены шпонки 25 пропущенные через продольные пазы 21 корпуса 18, с выходом в кольцевую проточку 20 в теле стакана 19.
На нижнем конце корпуса 18 установлен переходник 26, в осевом канале которого установлена пружина 27 поджимаемая гайкой 28 к торцевой поверхности полого штока 17.
Полый корпус 1 в верхней части снабжен переводником 29. Кольцевой зазор между седлом 5 и толкателем 7 изолирован уплотнительным кольцом 30. Кольцевой зазор между стаканом 19 и корпусом 12 изолирован уплотнительными кольцами 31 , а кольцевой зазор между стаканом 19 и полым штоком 17, изолирован уплот-нительными кольцами 32.
Между опорной втулкой 2 и седлом 5 расположена кольцевая камера 33, постоянно гидравлически связанная через продольные пазы 4 опорной втулки 2, с осевым каналом переводника 29.
Кольцевая камера 34, образованная седлом 9 и стаканом 5 в корпусе 18 регулятора, гидравлически связана через продольные пазы 6 в седле 5 с кольцевой камерой 33.
Осевой канал 35 полого штока 17, постоянно гидравлически связан через осевой канал 36 переходника 26, потребителем (скважиной).
Работа устройства.
ГП в сборе устанавливается в составе подводящей магистрали на устье скважины.
Предварительно осуществляют настройку пружин 15 и 27 на расчетный перепад давления.
Сменная насадка 11 подбирается из расчета пропуска через дросселирующий канал, части от суммарного расхода рабочей жидкости, с возникновением расчетного перепада давления на толкателе 7, при котором последний выходит из взаимодействия с поверхностью опорной втулки 2 и перемещается в осевом канале седла
5, с воздействием на внутреннюю поверхность торцевого клапана 16.
При этом происходит сжатие пружины 9 и отрыв торцевого клапана
16 от седла 5 с образованием гидравлической связи кольцевой камеры 34, с осевым каналом 35 полого штока
17 с жатием пружин 15 и 27.
При отрыве торцевого клапана 16 от седла 5 на его внутреннюю торцевую поверхность действует перепад давления на несбалансированную площадь, что приводит к резкому перемещению торцевого клапана 16 с полым штоком 17 вниз относительно стакана 19, с еще большим сжатием пружин 15 и 27. Давление рабочей жидкости над и под толкателем 7 выравнивается усилием сжатой пружины 9 он возвращается в исходное положение, с посадкой на поверхность опорной втулки 2. Обратный клапан 13 сменной насадки 11 открыт.
Перепад давления между осевым каналом переводника 29 и осевым каналом 36 переходника нижнего 26 выравнивается и усилием предварительно сжатых пружин 27 и 15, торцевой клапан 16 с полым штоком 17 возвращается в исходное положение с посадкой торцевого клапана 16 на седло 5 и прекращением гидравлической связи осевого канала 35 полого штока 17 с кольцевой камерой 34. Процесс повторяется в автоматическом режиме. При необходимости изменения частоты пульсации, без извлечения устройства и состава устьевой обвязки, останавливают кратковременно подачу рабочей жидкости, обратный клапан 13 перекрывает дросселирующий канал в сменной насадке 11.
Вращением гайки накидной 24, вместе с втулкой регулировочной 19 по резьбе 22 на наружной поверхности корпуса 26 вправо с перемещением шпонки 25 в продольном пазу 21 корпуса 18 и передачей осевого усилия на стакан 19 в месте взаимодействия с ним по кольцевой проточке 20. Тем самым производят дополнительное
сжатие пружины 15 и увеличивают поджим торцевого клапана 16 к седлу 5. Это приводит к росту необходимого осевого усилия, которое надо приложить, чтобы вывести из взаимодействия торцевой клапан 16 с седлом 5, при восприятии увеличенного перепада давления сечением тела толкателя 7. Жесткость пружин 15 и 27 поджимающих торцевой клапан 16 к седлу 5 и жесткость пружины 9, поджимающей толкатель 7 к посадочной поверхности опорной втулки 2 в сумме принимаются меньше, чем осевое усилие создаваемое на площадь сечения толкателя 7 при расчетном перепаде давления. Необходимость установки двух пружин 15 и 27, для поджима торцевого клапана 16 к седлу 5, связана с обеспечением достаточно большого осевого усилия для поджатия торцевого клапана 16 к седлу 5 при малых диаметральных размерах устройства.
1. Обработка ПЗП депрессией в импульсном режиме / Ю.В. Зуев, В.М. Воронцов, А.Г. Корженевский и др. / М.: Нефтяное хозяйство. 1983, №9. С. 42—50.
2. Абдулин Ф.С. Повышение производительности скважин. — М.: Недра, 1975. — С. 264.
3. Попов А.А. Ударные воздействия на призабойную зону скважин / М.: Недра. 1990. С. 138.
4. Шульев Ю.В., Бекетов С.Б., Димит-риади Ю.К. Технология волнового воздействия на продуктивный пласт с целью интенсификации притока углеводородов / Горный информационно-аналитический бюллетень, № 6. 2006. М.: Государственный горный университет. С. 388—394.
5. Устьевой механический вибратор / С.Б. Бекетов, В.А. Машков, С.А. Паросо-
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
При прекращении подачи рабочей жидкости через устройство в скважину, существует вероятность того, что в течении какого-то времени в скважине может быть избыточное давление.
Для предотвращения несанкционированного прохода рабочей жидкости из скважины наружу, срабатывает обратный клапан 13 который пружиной 14 и избыточным давлением перекрывает дросселирующий канал сменной насадки 11 . Поскольку клетка 12 обратного клапана 13 выполнена перфорированной, то она обладает очень малым гидравлическим сопротивлением и не мешает работе устройства.
Гидродинамический пульсатор успешно прошел испытания при проведении работ по интенсификации притока нефти на скважинах месторождений ХМАО.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ченко и др. // Патент РФ на изобретение №2250982 Приоритет от 14.04.2003 г.
6. Бекетов С.Б. Устьевое устройство для создания импульсов давления при гидроимпульсном воздействии на пласт / Горный информационно-аналитический бюллетень, № 10. 2005. М.: Государственный горный университет. С. 40-43.
7. Бражников А.А. Бекетов С.Б. Гидравлический пульсатор для создания импульсов давления при воздействии на пласт с целью интенсификации притока углеводородов / Горный информационно-аналитический бюллетень, № 2. 2009. М.: Государственный горный университет. С. 54-57.
8. А.с. №439593. М кл Е21В43/00, опубл. 15.08.1974 г.
9. А.с. №817219. Мкл3 Е21В43/00, опубл. 30.03.1981 г., бюл. №12. ЕШ
Бекетов Сергей Борисович — доктор технических наук, профессор почетный работник науки и техники РФ, СевКавГТУ, [email protected]
Карапетов Рустам Валерьевич — кандидат технических наук, заместитель генерального директора по производству, ООО «ТехСнабКомплект», Акелян Нушик Самадовна — аспирант, СевКавГТУ.
