устройство для волновой обработки пласта

Формула изобретения

Устройство для волновой обработки пласта, содержащее ствол с центральным входным каналом, отличающееся тем, что оно снабжено соплом, соединенным с входным каналом, управляющим каналом, выполненным в виде множества сквозных каналов управления, сообщенных между собой, расположенным перпендикулярно соплу и соединенным с ним, и рабочими каналами, входы которых соединены с соплом, струйным эжектором, установленным коаксиально в стволе под соплом, сообщенным с управляющим каналом, при этом струйный эжектор соединен с выходом одного из рабочих каналов и образует своими наружными стенками с внутренней поверхностью заглушенного ствола в нижней его части кольцевую цилиндрическую камеру, входом соединенную с выходом второго рабочего канала и выходом - с инжекционным каналом струйного эжектора, причем отвод обратной связи управляющего канала выполнен с возможностью изменения длины и объема.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для воздействия на пласт упругими колебаниями.

Известен гидродинамический пульсатор содержащий полый корпус с входными каналами, камеру с установленным в ней рабочим органом двойного действия с возможностью перекрытия входных каналов. Рабочий орган выполнен в виде шайбы, поочередно перекрывающей входные каналы, позволяя возбуждать в зоне пласта колебания давления [1].

Недостатком известного решения является низкая эффективность воздействия на пласт из-за малых амплитуд колебаний, больших потерь давления на входе в устройство, значительного износа рабочих поверхностей устройства. Возбуждаемая частота колебаний находится в узком диапазоне килогерцевых частот и нестабильная из-за кавитационного износа каналов устройства. Отсутствует возможность управления частотой создаваемых колебаний. Наличие подвижных частей приводит к потере энергии на механическую работу, к уменьшению надежности и срока службы устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является низкочастотный гидравлический вибратор золотникового типа. Этот вибратор включает жестко закрепленный в корпусе ствол с щелевидными прорезями на образующей. На стволе свободно вращается золотник, имеющий прорези вдоль образующей. Вращаясь при протекании жидкости, золотник перекрывает прорези в стволе, в результате чего образуются интенсивные гидравлические удары [2].

К недостаткам известного вибратора следует отнести снижение эффективности воздействия на пласт за счет того, что скорость вращения золотника зависит от расхода жидкости, при этом наличие большого пускового момента делает невозможным создание колебаний на низких частотах. Амплитуда возникающих колебаний становится существенной лишь в узком диапазоне частот 150-200 Гц, при этом устройство потребляет значительные расходы рабочей жидкости (порядка 15-20 дм³/с).

Наличие подвижных частей приводит к потере энергии на механическую работу, к уменьшению надежности и срока службы устройства (срок службы вибратора 3-4 обработки по 15-20 ч).

Цель изобретения - повышение эффективности обработки пласта за счет возможности выбора рабочей частоты генерации колебаний, повышения мощности излучений и получения любой формы импульса.

Устройство содержит ствол с центральным входным каналом, управляющий канал, выполненный в виде множества сквозных каналов управления, сообщенных между собой, и расположенный перпендикулярно щелевому соплу и соединенный с ним, рабочие каналы, входом соединенные с соплом, и отвод обратной связи. При этом струйный эжектор соединен с одним из рабочих каналов и образует своими наружными стенками с внутренней поверхностью заглушенного ствола в нижней его части кольцевую цилиндрическую камеру, которая входом соединена со входом второго рабочего канала и выходом соединена с инжекционным каналом эжектора. Струйный эжектор соединен с управляющим каналом через отвод отрицательной обратной связи. Кроме того, отвод управляющего канала выполнен с возможностью изменения длины и объема.

Положительный эффект в устройстве достигается тем, что используя узел переключения работы эжекционного насоса, выполненный в виде множества сквозных каналов управления, сообщенных между собой, и обратной связью включенного в струйный эжектор, создаются благоприятные условия для эффективного переключения потока из открытого канала в заглушенный рабочий канал инжектированием из него жидкости и снижения давления в нем. Инжекция жидкости происходит в фазе течения струи по открытому каналу. Это позволяет использовать заглушенный канал, где образуется гидравлический удар, в качестве усилителя давления.

Характер создаваемых колебаний подобен пульсациям, возникающим в низкочастотном гидравлическом вибраторе золотникового типа. В одной фазе наблюдается гидравлический удар с резким нарастанием давления, в другой фазе - интенсивная пульсация расхода. Реализуется возможность управления мощной высокоэнергетической струей с помощью относительно малых возмущений давления, создаваемых в управляющем канале обратной связи, т.к. используемый переключатель потока воздействует на струю по всей зоне истечения. Полоса пропускания бистабильного переключателя, работающего на эффекте Коанда, доходит до 10 кГц и это позволяет регулировать частоту устройства от 0,01 до 10,0 кГц путем изменения длины канала обратной связи и его объема.

На фиг. 1 изображено устройство, разрез, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1, на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1.

Устройство для волновой обработки пласта включает ствол 1 с центральным входным каналом 2 для подачи закачиваемой жидкости под давлением, в выходной части которого расположено сопло 3, перпендикулярно которому выполнен управляющий канал 4, выполненный в виде множества сквозных каналов управления, сообщенных между собой, соединенный с отводом 5 (который может быть выполнен в различных вариантах с разной длиной и объемом), включенным в струйный эжектор 6. От сопла отходят два рабочих канала 7, 8. Выход рабочего канала 8 сообщен с заглушенной в стволе кольцевой цилиндрической камерой 12. Выход рабочего канала 7 сообщен со струйным эжектором 6, с выходным каналом 15. Струйный эжектор 6 содержит цилиндрическое входное сопло 9, камеру смешения 10 и диффузор 11. В боковой поверхности эжектора выполнены отверстия 13, сообщающие его с заглушенной камерой.

Устройство работает следующим образом.

При подаче жидкости под давлением в канал 2 ствола 1, она поступает через сопло 3 в струйный эжектор 6. В этой фазе работы устройства через отверстия 13 и из отвода 5 откачивается жидкость, в результате чего в управляющем канале 4 снижается давление и происходит переброс струи из канала 7 в канал 8. В фазе протекания по каналу 8 жидкость попадает в заглушенную камеру 12. В фазе протекания струи по каналу 7 возникает пульсация расхода жидкости через выходной канал 15 диффузора струйного эжектора. В фазе протекания струи по каналу 8 создается мощный гидроудар при попадании жидкости в заглушенную камеру 12 с пониженным давлением.

Частота колебаний, генерируемых устройством, регулируется длиной отвода 5, выполняющего роль канала обратной связи (для изменения частоты колебаний устройство должно подниматься на поверхность для смены на отводы другой длины и/или объема). Диапазон регулируемых частот от 0,01 Гц до 10,0 кГц.

Частота генерируемых частот не зависит от износа частей устройства, подвергающихся заметной нагрузке сопел, поверхностей рабочих каналов, износ канала обратной связи незначителен ввиду малого расхода жидкости через него, и даже при заметном износе время прохождения сигнала по нему практически не меняется. Подбором емкости и сопротивления в цепи обратной связи устраняется влияние изменений расхода в линии нагнетания жидкости. Частота генерируемых колебаний не зависит от изменения забойного давления и слабо зависит от изменения температуры. Все это обеспечивает стабильность генерации выбранной частоты колебаний.

Устройство для волновой обработки пласта позволяет получить высокую эффективность обработки пласта, возможность создания высокоамплитудных колебаний высокой мощности и любой формы импульса в широком диапазоне частот, стабильность создаваемых частот, т.к. отсутствует влияние колебаний расхода уменьшение энергетических затрат в связи с отсутствием потерь на механическую работу, возможность точной настройки устройства на оптимальную частоту в соответствии с геолого-физическими условиями объекта, повышение надежности работы устройства ввиду отсутствия механических частей, повышение КПД.

Литература

1. RU 2054532 C1, опубл. 20.02.1996, 3 л.

2. Гадиев С.М. Использование вибрации в добыче нефти. - М.: Недра, 1977, с. 49-51.