гидроимпульсное устройство

Формула изобретения

Гидроимпульсное устройство, содержащее наружный корпус с жестко закрепленным цилиндром, внутреннюю трубу и подвижную часть с кольцевым подпружиненным поршнем, уплотненным по своему наружному диаметру относительно цилиндра, и кольцевым подпружиненным клапаном, уплотненным по своему внутреннему диаметру относительно внутренней трубы и взаимодействующим с обращенным к нему торцом кольцевого поршня, причем на наружной поверхности внутренней трубы образован выступ для опоры пружины поршня, отличающееся тем, что наружный корпус с жестко закрепленным цилиндром образован участком обсадной трубы, а внутренняя труба и подвижная часть размещены в наружном корпусе с возможностью выемки, причем между торцом поршня и противолежащей ему торцевой поверхностью выступа внутренней трубы образована с возможностью изменения ее объема гидравлическая полость.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидроимпульсной технике, в частности касается гидроимпульсных устройств, применяемых для скважинной гидродобычи.

Известно кольцевое импульсное устройство с цилиндро-поршневой группой и кольцевым золотником, перекрывающим впускные и выпускные отверстия и получающим импульсы управления вне скважины устройства [1]

В известном кольцевом импульсном устройстве изменение интенсивности потока обеспечивается устройством управления, расположенным на поверхности и изменяющем последовательность ударов и число оборотов, что усложняет конструкцию.

Наиболее близким из известных является гидроимпульсное устройство, содержащее наружный корпус с цилиндром, внутреннюю трубу и подвижную часть с кольцевым подпружиненным поршнем, уплотненным по своему наружному диаметру относительно цилиндра, и кольцевым подпружиненным клапаном, уплотненным по своему внутреннему диаметру относительно внутренней трубы и взаимодействующим с одним из торцов кольцевого подпружиненного поршня [2]

В этом известном гидроимпульсном устройстве подвижная часть вместе с корпусом вставляется в обсадную колонну, а затем извлекается для смены быстроизнашиваемых частей, при этом по межтрубному зазору рабочая жидкость поступает к забою, а породная пульпа транспортируется на поверхность по внутреннему каналу. Извлечение выемной части (с клапанным узлом и поршнем - бойком) сопряжено с определенными технологическими трудностями, связанными с выемкой всего устройства на поверхность и его полной разборкой. Кроме того, увеличивается металлоемкость снаряда за счет наличия извлекаемого металлического корпуса. Помимо прочего известное гидроимпульсное устройство может эффективно работать только с механическим породоразрушающим инструментом, так как в нем предусмотрено взаимодействие поршня-бойка с наковальней, соединенной с породоразрушающим инструментом, что исключает его применение при гидродобыче и гидромонитором и струйным насосом.

В основе изобретения лежит задача создания гидроимпульсного устройства, эффективно работающего в системе скважинной гидродобычи за счет воздействия гидравлических импульсов через жидкость на разрушаемую породу, обладающего низкой металлоемкостью, удобного в эксплуатации и расширяющего функциональные возможности за счет эффективного взаимодействия с гидромониторными и струйными аппаратами.

Поставленная задача решается за счет того, что в гидроимпульсном устройстве, содержащем наружный корпус с жестко закрепленным цилиндром, внутреннюю трубу и подвижную часть с кольцевым подпружиненным поршнем, уплотненным по своему наружному диаметру относительно цилиндра, и кольцевым подпружиненным клапаном, уплотненным по своему внутреннему диаметру относительно внутренней трубы и взаимодействующим с обращенным к нему торцом кольцевого подпружиненного поршня, согласно изобретению наружный корпус образован участком обсадной трубы, а внутренняя труба и подвижная часть размещены в наружном корпусе с возможностью выемки, причем между вторым торцом поршня и противолежащей ему торцевой поверхностью выступа внутренней трубы образована переменная по величине гидравлическая полость.

Достижению цели способствует также то, что пружина поршня размещена в упомянутой гидравлической полости между вторым торцом поршня и выступом внутренней трубы.

Такое выполнение обеспечивает простое извлечение выемной части для смены быстроизнашиваемых деталей. Кроме того, появляется возможность использовать гидроимпульсное устройство как для работы в сочетании с гидромониторным и струйным аппаратами, так и для непосредственного воздействия на окружающую породу, разрушая их связи и способствуя восстановлению скважины.

Гидроимпульсное устройство, изображенное в общем виде на чертеже, содержит наружный корпус 1 с цилиндром 2, внутреннюю трубу 3 и подвижную часть, образованную кольцевым поршнем 4 с пружиной 5 и кольцевым подпружиненным клапаном 6 с пружиной 7. Поршень 4 уплотнен по своему наружному диаметру относительно цилиндра 2 посредством уплотнения 8. Клапан 6 уплотнен по своему внутреннему диаметру относительно внутренней трубы 3 посредством уплотнения 9 и взаимодействует с одним из торцов 10 поршня 4. Клапан 6 имеет насадку 11 и ограничительную втулку 12. Между вторым торцом 13 поршня и буртом 14 внутренней трубы 3 имеется гидравлическая полость 15, гарантирующая исключение механического удара поршня с противолежащей ответной деталью - буртом 14 внутренней трубы 3. В указанной полости 15 между буртом 14 и торцом 13 размещена пружина 5 поршня.

Гидроимпульсное устройство работает следующим образом.

Подвижная часть вместе с внутренней трубой 3 опускается в обсадную трубу, стационарно расположенную и являющуюся наружным корпусом 1. Вся эта вставная часть опускается до момента посадки ее в узел подвески наружного корпуса (не показан). В эту вставную часть, кроме подвижной части с внутренней трубой 3, образующей пульпопровод, входит гидромонитор и гидроструйный аппарат (не показаны). При этом поршень 4 входит в цилиндр 2, а ограничительная втулка 12 устанавливается на торец цилиндра 2. Поток жидкости по кольцевому зазору колонны поступает в рабочую камеру. Так как проход для жидкости перекрыт контактирующими клапаном 6 и торцом 10 поршня 4, уплотненными уплотнениями 9 и 10 соответственно по внутренней трубе и в цилиндре 2, возникает гидравлический удар. Давление жидкости, воздействуя на кольцевую площадь D²-d², разгоняет клапан 6 с поршнем 4, сжимая пружины 7 и 5. После остановки клапан, обусловленной постановкой ребер насадки 11 на торец цилиндра 2, поршень 4 продолжает движение вниз, сжимая пружину 5 до падения скорости до 0. Клапан 6 в этот период пружиной 7 возвращается в исходное положение. После остановки поршня 4 он сжатой пружиной 5 взводится вверх до контакта с клапаном 6. Происходит перекрытие потока, возникает гидравлический удар, и цикл повторяется.

В момент перекрытия потока жидкости клапаном и возникновения в рабочей камере гидравлического удара под клапаном в полости 15 происходит падение рабочего давления (волна разрежения). После отсечки клапана 6 волна повышенного давления (волна сжатия) переходит в полость 15. Импульсы переменного давления и количества жидкости воздействуют на гидромонитор и гидроструйный аппарат (не показаны), интенсифицируя их работу.

Таким образом, включившись в работу в безударном (механическом) режиме, гидроударник возбуждает гидравлические импульсы определенной амплитуды и частоты. Механическое соударение отсутствует, т.к. нет обычно соударяющихся бойка и наковальни. Работа настоящего гидроимпульсного устройства в сочетании с гидромонитором и струйным аппаратом повышает эффективность разрушения пород, всасывание и транспортировку пульпы. Выполнение гидроимпульсного устройства со вставной частью, посаженной в стационарную колонну, упрощает сборку устройства.

Заявленное устройство для обработки последующего интервала скважины опускается совместно с колонной обсадных труб и, таким образом, продолжается гидродобыча.