имплозионный гидрогенератор давления многократного действия

Формула изобретения

1. Имплозионный гидрогенератор давления многократного действия, содержащий заборный трубопровод с отверстиями для подвода пластового давления скважинной жидкости, цилиндр имплозионной камеры, соединенный переводником с заборным трубопроводом, плунжер, соединенный с насосной штангой, рабочую камеру, состоящую из рабочего цилиндра с окнами и концентраторами давления, запорного клапана со штоком и муфтой запорного клапана, соединяющей цилиндр имплозионной камеры с рабочей камерой, отличающийся тем, что рабочая камера снабжена жестко соединенным с ней пневмогидравлическим амортизатором, состоящим из имеющего расширенную верхнюю часть гидравлического цилиндра с поршнем, выполненным заодно со штоком запорного клапана, и пневматического цилиндра с плавающим поршнем, находящимся под заданным давлением и выполненным с возможностью взаимодействия со штоком запорного клапана, при этом гидравлический и пневматический цилиндры пневмогидравлического амортизатора жестко соединены между собой.

2. Гидрогенератор давления по п.1, отличающийся тем, что гидроцилиндр рабочей камеры снабжен жестким подпружиненным кольцевым упором, выполненным с возможностью взаимодействия с поршнем гидравлического цилиндра.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию для освоения и ремонта нефтяных и газоконденсатных скважин и предназначено для повышения нефтеотдачи нефтяных и газоконденсатных пластов при эксплуатации нефтедобывающих скважин путем создания глубокопроникающих репрессий в призабойной зоне скважины с помощью имплозионной камеры, спускаемой на колонне насосно-компрессорных труб в скважину с гидростатическим пластовым давлением и рабочей средой - загрязненная смесь: «нефть - пластовая вода», «нефть - газовый конденсат».

Известен генератор многократной имплозии типа ГМКИ, содержащий заборный трубопровод с отверстиями для подвода пластового давления скважинной жидкости, цилиндр имплозионной камеры, соединенный переводником с заборным трубопроводом, плунжер, соединенный с насосной штангой, рабочую камеру, состоящую из рабочего цилиндра с окнами и концентраторами давления, запорного клапана, штока и цилиндрической пружины сжатия, муфту запорного клапана, соединяющую цилиндр имплозионной камеры с рабочей камерой. (Попов А. А. « Теория и практика эффекта имплозии применительно к процессам нефтедобычи», Ухта, 2004 г. Приложение книги: Рис.4.1. Генератор многократной имплозии)

По технической сущности данный генератор многократной имплозии близок к предлагаемому и может быть принят в качестве прототипа.

Недостаток такой конструкции состоит в том, что цилиндрическая пружина сжатия клапанного узла работает в условиях возможности жесткого соприкосновения витков в момент гидравлического удара, что может привести к поломке пружины и выходу из строя генератора многократной имплозии. Величина осевой составляющей гидравлического удара изменяется в зависимости от величины пластового давления, в то время как жесткость установленной пружины остается постоянной. Применение сменных пружин усложняет эксплуатацию гидрогенератора давления и ограничено по конструктивным соображениям из-за размеров рабочей камеры.

Целью изобретения является повышение надежности работы генератора многократной имплозии.

Поставленная цель достигается тем, что в имплозионном гидрогенераторе давления многократного действия, содержащем заборный трубопровод с отверстиями для подвода пластового давления скважинной жидкости, цилиндр имплозионной камеры, соединенный переводником с заборным трубопроводом, плунжер, соединенный с насосной штангой, рабочую камеру, состоящую из рабочего цилиндра с окнами и концентраторами давления, запорного клапана со штоком и муфтой запорного клапана, соединяющей цилиндр имплозионной камеры с рабочей камерой, рабочая камера снабжена жестко соединенным с ней пневмогидравлическим амортизатором, состоящим из имеющего расширенную верхнюю часть гидравлического цилиндра с поршнем, выполненным заодно со штоком, и пневматического цилиндра с плавающим поршнем, находящимся под заданным давлением и выполненным с возможностью взаимодействия со штоком запорного клапана, при этом гидравлический и пневматический цилиндры пневмогидравлического амортизатора жестко соединены между собой, причем гидравлический цилиндр рабочей камеры снабжен жестким подпружиненным кольцевым упором, выполненным с возможностью взаимодействия с поршнем гидравлического цилиндра.

Предлагаемое техническое решение позволяет погасить осевую составляющую гидравлического удара с помощью пневмогидравлического амортизатора, который воспринимает осевую составляющую гидравлического удара и служит для возврата запорного клапана в исходное положение, а жесткий подпружиненный кольцевой упор на основе тарельчатых пружин, выполненный с возможностью взаимодействия с поршнем гидравлического цилиндра, служит для поглощения остатков осевой составляющей энергии гидравлического удара.

На фиг.1 изображен имплозионный гидрогенератор давления многократного действия в осевом сечении; на фиг.2 - рабочая камера в осевом сечении.

Имплозионный гидрогенератор давления состоит из заборного трубопровода 1 с отверстиями для подвода пластового давления скважинной жидкости, цилиндра имплозионной камеры 2, соединенного переводником 3 с заборным трубопроводом 1, плунжера 4, соединенного с насосной штангой 5, ограничительной втулки 6, установленной в нижней части цилиндра имплозионной камеры 2, рабочей камеры 7, муфты запорного клапана 8, соединяющей цилиндр имплозионной камеры 2 с рабочей камерой 7. Рабочая камера 7 состоит из рабочего цилиндра 9, выполненного с окнами 10 и концентраторами давления 11, запорного клапана 12, штока запорного клапана 13, пневмогидравлического амортизатора 14, жестко соединенного с рабочим цилиндром 9. Пневмогидравлический амортизатор 14 состоит из гидравлического цилиндра 15, поршня 16, выполненного заодно со штоком запорного клапана 13, жесткого подпружиненного кольцевого упора 17, пневматического цилиндра 18, жестко соединенного с гидравлическим цилиндром 15, плавающего поршня 19, крышки 20, клапана 21 и уплотнительных элементов 22. Гидравлический цилиндр 15 при сборке заполняется маслом, а пневматический цилиндр 18 под поршнем 19 с помощью клапана 21 заполняется сжатым воздухом под давлением, соответствующим заданному усилию на штоке запорного клапана 13, с возможностью регулировки давления. Имплозионный гидрогенератор давления переводником 23 соединен с колонной насосно-компрессорных труб 24.

Имплозионный гидрогенератор давления многократного действия работает следующим образом.

Исходное положение: плунжер 4 с насосной штангой 5 находится в цилиндре имплозионной камеры 2 в крайнем нижнем положении с упором в ограничительную втулку 6, а запорный клапан 12 рабочей камеры 7 посредством штока запорного клапана 13 и плавающего поршня 19 пневмогидравлического амортизатора 14 прижат к седлу муфты запорного клапана 8. Поршень 16 находится в верхней расширенной части гидравлического цилиндра 15, заполненного маслом, а поршень 19 находится в верхней части пневматического цилиндра 18 под давлением сжатого воздуха с упором в шток запорного клапана 13. Имплозионный гидрогенератор давления, спускаемый на колонне насосно-компрессорных труб 24 в призабойную зону скважины, находится под пластовым давлением скважинной жидкости.

При подъеме плунжера 4 насосной штангой 5 в цилиндре имплозионной камеры 2, герметично закрытом снизу запорным клапаном 12 и дополнительно прижимаемым при этом пластовым давлением, создается разрежение. При выходе плунжера 4 из цилиндра имплозионной камеры 2 в расширенную часть заборного трубопровода 1 скважинная жидкость под пластовым давлением из колонны насосно-компрессорных труб 24 и затрубного пространства через окна заборного трубопровода 1 с высокой скоростью устремляется в нижнюю часть цилиндра имплозионной камеры 2 к запорному клапану 12, создавая в призабойной зоне сначала импульс депрессии, а затем гидравлический удар с давлением, значительно превышающим пластовое давление. В момент возникновения гидравлического удара под давлением потока жидкости запорный клапан 12 отжимается от седла муфты запорного клапана 8, раскрывая цилиндр имплозионной камеры 2. Запорный клапан 12 со штоком запорного клапана 13 и поршнями 16 и 19 пневмогидравлического амортизатора 14 перемещается вниз, открывая окна 10 рабочей камеры 7. До момента полного открытия окон 10 масло из-под перемещающегося поршня 16 пневмогидравлического амортизатора 14 с малым гидравлическим сопротивлением передавливается в верхнюю расширенную часть гидравлического цилиндра 15, а сопротивление перемещению поршня 19 постепенно увеличивается из-за возрастания давления в пневматическом цилиндре 18, поглощая незначительную часть энергии гидравлического удара, а основная энергия гидравлического удара через окна 10 рабочей камеры 7 передается на пласт. После прохождения расширенной части гидравлического цилиндра 15 сопротивление перемещению поршня 16 значительно возрастает, в результате чего происходит поглощение осевой составляющей энергии гидравлического удара, часть которой воспринимается поршнем 19 пневматического цилиндра 18, а остатки осевой составляющей энергии гидравлического удара поршнем 16 передаются на жесткий подпружиненный кольцевой упор 17. После прохождения ударной волны запорный клапан 12 посредством штока запорного клапана 13 с поршнем 16 гидравлического цилиндра 15, плавающим поршнем 19 пневматического цилиндра 18 под воздействием давления сжатого воздуха возвращается в исходное положение и запорный клапан 12 вновь прижимается к седлу муфты запорного клапана 8. После этого плунжер 4 насосной штангой 5 перемещается вниз и входит в цилиндр имплозионной камеры 2 до ограничительной втулки 6, вытесняя находящуюся в нем скважинную жидкость через приоткрывающийся запорный клапан 12 в окна 10 рабочей камеры 7, после чего запорный клапан 12 посредством штока запорного клапана 13 и плавающего поршня 19 пневматического цилиндра 18 под воздействием давления сжатого воздуха вновь занимает исходное положение.

Имплозионный генератор давления многократного действия подготовлен к новому циклу работы.