Устройство для вибрационной разглинизации продуктивных пластов и очистки фильтров эксплуатационных скважин от кальматационных отложений

(51) 03 3/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ эксплуатационных скважин от кальматационных отложений, содержит встроенный в бурильную колонну гидроударник и вибрационный узел,выполненный в виде трубы с установленными по ее длине втулками и мембранами, и жестко соединенный с наковальней гидроударника и размещенный на пружинной подвеске с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно корпуса гидроударника,причем мембраны вибрационного узла имеют двояковогнутый профиль, во втулки вмонтированы,равномерно распределенные по их поверхности сопла, а днище вибрационного узла также имеет вогнутый профиль. За счет этого повышается мощность гидродинамических колебаний жидкости,обеспечивающих высокую эффективность разглинизации пластов и очистки фильтров.(76) Байшуаков Аскар Абжамиевич Поветкин Виталий Васильевич Федоров Борис Владимирович Карим Медет Сапиулы(56) Предварительный патент РК 14693, 2004(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРАЦИОННОЙ РАЗГЛИНИЗАЦИИ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ И ОЧИСТКИ ФИЛЬТРОВ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СКВАЖИН ОТ КАЛЬМАТАЦИОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ(57) Изобретение относится к технике вибрационной разглинизации и очистке фильтров эксплуатационных скважин и может быть использовано при освоении продуктивных пластов в процессах добычи нефти или воды. Устройство для вибрационной разглинизации продуктивных пластов и очистки фильтров Изобретение относится к технике вибрационной разглинизации и очистки фильтров эксплуатационных скважин и может быть использовано при освоении продуктивных пластов в процессах добычи нефти или воды. Известно устройство для разглинизации водоносного пласта (Бейсебаев , Туякбаев Н.Г.,Федоров Б.В. Бурение скважин и горно-разведочные работы. М. Недра, 1990, с.218). Рабочий орган устройства представляет колонну труб с укрепленными на ней с определенным шагом тонкими дисками мембранами. Рабочий орган опускают в скважину и располагают против ранее установленного фильтра. Верхний торец колонны жестко связан с вибратором, установленным на поверхности. При включении последнего рабочий орган совершает продольные колебания,передающиеся жидкости, возникающие при этом высокочастотные периодические перепады давления способствуют эффективной разглинизации водоносного пласта и очистке фильтра. Продукты разрушения удаляются из скважины путем эрлифтной откачки при подаче сжатого воздуха по трубам внутри рабочего органа. Основным недостатком устройства является расположение вибратора на поверхности,вследствие чего по мере увеличения глубины залегания водоносного пласта энергия и амплитуда колебаний рабочего органа уменьшаются. В связи с этим способ применим при глубине залегания пластов до 200 м. Известно также устройство для вибрационной очистки фильтров водозаборных скважин гидравлический вибратор, выполненный в виде цилиндрического корпуса,внутри которого закреплена мембрана. Через мембрану пропущена жестко закрепленная труба с перепускным подпружиненным клапаном,перекрывающая отверстие в основании корпуса. Ниже указанного отверстия установлена замкнутая камера, внутри которой труба имеет боковые отверстия. На выходящем из камеры участке трубы установлены диски, диметр которых меньше внутреннего диаметра фильтра. Труба на участках между дисками имеет боковые выходные отверстия и заключена в стержневой корпус. Полость,образованная мембраной, корпусом и основанием последнего, сообщается с бурильной колонной. Гидровибратор на колонне бурильных труб опускается в скважину и устанавливается внутри фильтра, после чего в бурильную колонну нагнетается вода насосом высокого давления. Давление воды, попавшей в полость корпуса,заставляет мембрану переместиться вверх, а жестко связанный с ней клапан открывает отверстие в основании корпуса. Вода устремляется в замкнутую камеру, заполняет ее через боковые отверстия, далее проходит по трубе и выбрасывается через боковые отверстия, расположенные между дисками. После этого давление воды в полости падает. За счет действия пружины мембрана и клапан возвращаются в начальное положение, перекрывая отверстие в основании корпуса. Затем цикл 2 повторяется в той же последовательности. Возникающая вибрация в жидкости образует гидродинамические импульсы. Под действием последних и пульсирующих струй воды глинистые частицы и отложения, кальматирующие фильтр и водоносный пласт, разрушаются и выносятся через затрубное пространство (А.с.966174, кл. Е 03 В 3/00, оп. 15.10.82 г.). Недостатком указанного устройства является сложность конструкции, недостаточные энергия вибрации и надежность рабочего органа. Вследствие незначительной амплитуды колебаний мембраны гидровибратора энергия гидродинамических импульсов в ряде случаев недостаточна для эффективной разглинизации продуктивного пласта и очистки фильтра. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для вибрационной разглинизации продуктивных пластов и очистки фильтров эксплуатационных скважин от кальматационных отложений,содержащее встроенный в бурильную колонну гидроударник и вибрационный узел в виде трубы с установленными по ее длине втулками мембранами, жестко соединенный с наковальней гидроударника и размещенный на пружинной подвеске с возможностью возвратнопоступательного перемещения относительно корпуса гидроударника. Вибрационный узел воспринимает ударные импульсы поршня бойка гидроударника через наковальню взаимодействующую с вибрационным механизмом и жестко соединенную с трубой, на которой установлены втулки мембраны, которые в ударном режиме взаимодействуют с жидкостьюв скважине,инициируя в ней ударные волны, воздействующие на поверхность фильтра, пласта, а также втулки,имеющие выходные отверстия для отработанной жидкости в ударнике. Под действием гидродинамических импульсов происходит разрушение глинистых отложений на фильтре в скважине и водоносном пласте (Предварительный Патент РК 14693, кл. Е 03 В 3/00, оп. 16.08.2004 г.). Недостаток устройства заключается в сложности конструкции и низкой мощности гидравлических ударов в жидкости, инициируемых мембраной вибрационного механизма. Задачей изобретения является разработка конструкции устройства для вибрационной разглинизации продуктивных пластов и очистки фильтров эксплуатационных скважин от кальматационных отложений,имеющей повышенную мощность гидродинамических колебаний жидкости, обеспечивающих высокую эффективность разглинизации пластов и очистки фильтров. Для этого в устройстве для вибрационной разглинизации продуктивных пластов и очистки фильтров эксплуатационных скважин от кальматационных отложений,содержащем встроенный в бурильную колонну гидроударник и вибрационный узел в виде трубы с установленными по ее длине втулками и мембранами, жестко соединенный с наковальней гидроударника и размещенный на пружинной подвеске с возможностью возвратно поступательного перемещения относительно корпуса гидроударника,согласно изобретению мембраны имеют двояковогнутый профиль, во втулки вмонтированы равномерно распределенные по их поверхности сопла, при этом днище вибрационного узла имеет вогнутый профиль. Выполнение мембран двояковогнутого профиля позволяет сконцентрировать и направить ударные волны, образованные в жидкости от одной мембраны на противоположную мембрану,обладающую за счет вогнутой поверхности такой же повышенной отражательной способностью. Вмонтированные во втулки с равномерно распределенными по их поверхности соплами,обеспечивают размывающее действие струй воды усиливающих гидроимпульсное воздействие на глинистую корку и кальматационные отложения. Выполнение днища вибрационного узла концентратора ударных импульсов вогнутого профиля позволяет усилить ударные импульсы,поддерживать постоянное возбужденное состояние столба жидкости скважины для обеспечения эффективной очистки фильтра скважины. В предлагаемом устройстве используют гидроударник в качестве генератора гидравлических импульсов, энергия единичного удара которого достигает 150 дж при частоте до 3000 ударов в минуту. Гидроударник обеспечивает вибрационную очистку фильтров, находящихся на глубине до 2000 и более метров, а для эрлифтной откачки глинистой корки и отложений на фильтре возможно применение пневмокомпрессоров высокого давления. Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежом на фиг.1, а на фиг.2 представлен разрез по сопловой полости, предназначенной для отвода отработанной в гидроударнике жидкости. Устройство состоит из гидроударника,имеющего наковальню 14 с каналом 16, корпус 15, и соединенный с ним с помощью переходника 1 вибрационный узел 2. Верхняя часть вибрационного узла 2 через упорную втулку связана с наковальней гидроударника 14 и с помощью пружины 4, шпилек 3, ввернутых в переходник 1 и фланец 5 образует колеблющуюся систему. Для регулирования натяжения пружины на нижние концы шпилек 3,пропущенных через фланец 5, навернуты гайки 6 и контргайки 13. Собственно рабочий орган представляет трубу 11, на которую с зазором одеты втулки 9, разделенные дисками - мембранами двояковыгнутого профиля 8,являющимися концентраторами ударных волн. Во втулки 9 вмонтированы сопла 10, установленные равномерно по боковой поверхности втулки, например по 4 сопла. Для предотвращения неконтролируемых утечек с помощью упора 7 прокладки втулок зажимаются концентратором 12 -днищем вогнутого профиля, являющего в данном случае зажимной гайкой. Работа устройства осуществляется следующим образом. После вскрытия продуктивного пласта на стенках скважины и фильтре отлагается кальматационная корка. Для ее устранения и восстановления проницаемости продуктивного пласта - воды или нефти предлагаемое устройство на бурильных трубах опускается в скважину. Установив гидроударник с вибрационным узлом в нижней части фильтра, подают жидкость - воду в бурильные трубы. Поршень-боек гидроударника начинает наносить удары с определенной частотой до 3000 ударов в минуту по наковальне 14. Наличие пружины 4 заставляет вибрационный узел 2, в том числе и мембран 8 - концентраторов ударных волн совершать возвратно-поступательные перемещения. За счет колебания мембран в жидкости возникают ударные волны высокочастотного знакопеременного давления, которые через отверстия фильтра воздействуют на кальматационные отложения,вызывая их отслаивание и разрушение. Отработанная жидкость, проходя через каналы наковальни 16 и трубу 11, выбрасывается через радиальные отверстия сопел 10, вмонтированных во втулки 9, смешивается с жидкостью в скважине с образованием аэрированной жидкостной смеси, т.е. осуществляется газлифтная откачка глинистых кальматационных частиц из скважины. Таким образом, предлагаемое устройство для вибрационной разглинизации продуктивных пластов и очистки фильтров эксплуатационных скважин от кальматационных отложений позволяют повысить эффективность процесса за счет повышенной мощности гидродинамических колебаний жидкости, что существенно сократит время разглинизации и очистки фильтров эксплуатационных скважин. Предлагаемое устройство может быть изготовлено в соответствии с существующими стандартами, характерными для технических средств освоения продуктивных пластов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство для вибрационной разглинизации продуктивных пластов и очистки фильтров эксплуатационных скважин от кальматационных отложений, содержащее встроенный в бурильную колонну гидроударник и вибрационный узел,выполненный в виде трубы с установленными по ее длине втулками и мембранами, жестко соединенный с наковальней гидроударника и размещенный на пружинной подвеске с возможностью возвратнопоступательного перемещения относительно корпуса гидроударника, отличающееся тем, что мембраны вибрационного узла имеют двояковогнутый профиль,а во втулки вмонтированы равномерно распределенные по их поверхности сопла, при этом днище вибрационного узла также имеет вогнутый профиль.