Кавітатор ібрагімова - патент Україна 2113630 - Ібрагімов Лечі Хамзатович
Кавітатор призначений для обробки привибійної зони свердловини. Кавітатор містить порожнистий корпус та генератор імпульсів. Останній утворений шляхом встановлення в корпусі обтічника та втулки з гвинтовими каналами. У корпусі виконані конфузорний канал та вихрова камера. З боку зовнішньої поверхні корпусу виконаний кільцевий канал, що розширюється, утворений двома конічними поверхнями з кутом розкриття каналу від 6 до 7 o . Втулку встановлено з можливістю заміни. Обтічник також встановлений з можливістю заміни та виконаний розбірним. Вихрова камера повідомлена з каналом, що розширюється, бічними тангенціальними каналами, які виконані в змінних насадках, встановлених в корпусі. 10 з.п.ф-ли, 2 іл.
Малюнки до патенту Україна 2113630
Винахід відноситься до струминної техніки, переважно до струминних вихрових апаратів для обробки привибійної зони пласта свердловини гідродинамічних імпульсів робочого середовища.
Відомий струменевий апарат, який містить встановлений на колоні насосно-компресорних труб генератор вироблення гідродинамічного імпульсу для впливу на привибійну зону свердловини в області перфорації [1] .
Однак даний апарат забезпечує одноразову імпульсну дію на пласт, що звужує область його використання.
Найбільш близьким до описуваного є струменевий апарат, що містить спускається на колоні труб порожнистий корпус з осьовим і бічними каналами і генератор імпульсів [2].
Однак даний апарат не дозволяє отримати значний ефект від впливу на привибійну зону пласта, особливо при сильному забрудненні в довгопростоюючих або бездіючих свердловинах, що пов'язано зі слабким впливом на підвищення фазової проникності для нафтипривибійній зоні пласта.
Завданням винаходу є підвищення продуктивності нафтових та газових свердловин, що вводяться в експлуатацію після буріння, підвищення прийомистості нагнітальних свердловин, що вводяться після буріння та капремонту, відновлення та підвищення коефіцієнта продуктивності та початкової проникності нафтових та газових свердловин після їх ремонту.
Завдання досягається тим, що в кавітаторі, що містить спускається на колоні труб порожнистий корпус з осьовим і бічними каналами і генератор імпульсів, при цьому останній утворений шляхом установки в корпусі співвісно останньому обтічника і втулки з гвинтовими каналами на її внутрішній поверхні, а в корпусі виконані послідовно по ходу потоку середовища конфузорний канал і вихрова камера і з боку зовнішньої поверхні в корпусі виконаний кільцевий канал, що розширюється в радіальному напрямку, утворений двома конічними співвісними корпусу поверхнями з кутом розкриття кільцевого каналу в площині осьового поздовжнього перерізу від 6 до 7 o , при цьому втулка в корпусі з можливістю заміни і розміщена між вихідним перетином колони труб і конфузорним каналом, обтічник встановлений в корпусі з можливістю заміни, виконаний розбірним і складається з вхідного конуса і центрального тіла, зовнішня поверхня якого утворена гвинтовими каналами, а вихрова камера повідомлена з кільцевим розширюється каналом за допомогою бічних тангенціальних каналів, причому вихідні перерізи останніх розташовані в зоні найменшого прохідного перерізу кільцевого каналу, що розширюється.
Крім того, гвинтові канали втулки і центрального тіла можуть бути виконані багатозахідними, наприклад тризахідними, основа вхідного конуса може лежати в площині вхідного перерізу втулки, а гвинтові канали втулки іцентрального тіла можуть бути виконані з однаковим чи різним кроком.
Особливістю даного кавітатора також є те, що бічні тангенціальні канали виконані у встановлених у корпусі з можливістю заміни насадках, при цьому профіль каналів може бути розширюється і може бути утворений коноїдальною поверхнею, конічною поверхнею, що переходить в циліндричну поверхню, конічної поверхнею з вхідним циліндричною ділянкою, а конічні поверхні можуть бути виконані з різними кутами розкриття та різної довжини.
Виконання кавітатора описаним вище способом дозволяє добитися різкого підвищення швидкості робочого потоку в горизонтальній площині з подачею робочого потоку в горизонтальній площині з подачею робочого потоку через бічні канали по дотичній до поверхні кільцевого каналу, що розширюється, що дозволяє додатково різко збільшити швидкість потоку з утворенням в останньому порожнин і кавітаційних каверн. У міру руху робочого потоку по каналу, що розширюється, наростає швидкість робочого потоку, що веде до подальшого збільшення порожнин і каверн за обсягом і кількістю в потоці. Розрив порожнин і каверн, тобто. кавітація інтенсивно і лавіоноподібно, набуває коливального характеру з резонансними явищами. Крім того, зазначені вище явища виробляють до винесення порожнин і каверн у потоці за фокус струминного апарату в канали, пори та тріщини продуктивного пласта, причому радіус такої обробки привибійної зони пласта може досягати десятків метрів і може регулюватися шляхом зміни тиску нагнітання та швидкості потоку робочого середовища . Схлопування порожнин камери в зоні пласта супроводжується звуковими хвилями та сильними гідравлічними ударами із виникненням вібрації, що створюєвисоку руйнівну силу у пласті. Виконання бічних тангенціальних каналів у встановлених з можливістю заміни насадках дозволяє оперативно в міру необхідності встановлювати в корпусі насадки з необхідним профілем бічних каналів, що дозволяє встановлювати різні режими закінчення середовища з апарату і, крім того, дозволяє швидко змінювати насадки у разі ерозійного зношування та відповідно зміни профілю бічних каналів.
Як результат від створення в привибійній зоні пласта описаних вище явищ досягається ефективне підвищення продуктивності нафтових і газових свердловин, відновлюється початкова проникність свердловин після їх капремонту, підвищується фазова проникність для нафти і досягається можливість видаляти воду і гідратні шари з поверхні пород досить висока надійність роботи апарату.
На фіг. 1 схематично представлений поздовжній розріз кавітатора, що описується; на фіг. 2 – варіанти насадків з різним профілем прохідного перерізу.
Кавітатор містить спускається на колоні труб 1 порожнистий корпус 2 з бічними каналами 3 і генератор імпульсів, утворений шляхом установки в корпусі 2 співвісно останньому обтічника 4 і втулки 5 з гвинтовими каналами на її внутрішній поверхні, а в корпусі 2 послідовно виконані по ходу потоку середовища конфузорний канал 6 і вихрова камера 7, і з боку зовнішньої поверхні в корпусі 2 виконаний кільцевої розширюється в радіальному напрямку 8, утворений двома конічними співвісними корпусу поверхнями з кутом розкриття кільцевого каналу 8 в площині осьового поздовжнього перерізу від 6 до 7 o , при цьому втулка 5 встановлена в корпусі 2 з можливістю заміни та розміщена між вихідним перерізом колони труб 1 і конфузорним каналом 6, обтічник 4встановлений в корпусі 2 з можливістю заміни, виконаний розбірним і складається з знімних вхідного конуса 9 і центрального тіла 10, зовнішня поверхня якого утворена гвинтовими каналами, а вихрова камера 7 повідомлена з кільцевими каналом 8, що розширюється, за допомогою бічних тангенціально виконаних каналів 3, причому вихідні перерізи розташовані в зоні найменшого прохідного перерізу кільцевого каналу 8, що розширюється, а самі канали 3 виконані у встановлених з можливістю заміни насадках 11 і забезпечені зносостійким покриттям.
Гвинтові канали 5 втулки і центрального тіла 10 виконані багатозахідними, основа вхідного конуса 9 може лежати в площині вхідного перерізу втулки 5, гвинтові канали втулки 5 і центрального тіла можуть бути виконані з однаковими або різними кроками.
Бічні тангенціальні канали 3, виконані в насадках 11, можуть мати різний профіль їх прохідного перерізу, наприклад, коноїдальний 12, конічний, що розширюється з вихідною циліндричною ділянкою 13, конічний, що розширюється з вхідною циліндричною ділянкою 14, а також мати плавно розширюючий досягається різне прискорення потоків уздовж каналу 15. Довжина насадок в залежності від кута розкриття конічного каналу може бути різною, наприклад подовжена або укорочена насадка.
Кавітатор працює в такий спосіб.
Робоче середовище по колоні труб 1 подають у порожнистий корпус 2, де вона набігає на вхідний конус 9, який направляє її в кільцевий гвинтовий канал або гвинтові канали (залежно від багатозахідності), утворені гвинтовими каналами втулки 5 і центрального тіла 10 обтічника 4. гвинтових каналах робоче середовище набуває обертального руху з різким збільшенням швидкості робочого потоку. З гвинтових каналівробоче середовище надходить у вихрову камеру 7, де потік робочого середовища докручується з подальшим збільшенням швидкості, швидкість стабілізується з організацією руху робочого потоку в горизонтальній площині. Розкручений стабілізований потік під дією відцентрових сил і тиску безперервно спливає через бічні канали 3 кільцевої канал, що розширюється 8, причому в каналах 3, залежно від їх профілю формується необхідний за характером експлуатації режим закінчення. У каналі 8, виконаному з кутом розкриття від 6 до 7 o досягається дуже різке збільшення швидкості потоку робочого середовища з виникненням локального розриву суцільності потоку з утворенням порожнин і каверн, заповнених парою і газом. Оскільки потік спрямований по дотичній в кільцевому каналі 8, він рухається по кривій, і чим більший час проходження потоку через зону зниженого тиску в каналі 8, тим більше каверни і укрупняються порожнини і збільшується їх кількість. Рух потоку робочого середовища в кільцевому каналі 8 відбувається з наростанням швидкості і відповідно зі створенням умов для відриву потоку від стінок і утворення камери і порожнин, що призводить до виникнення коливального процесу, резонансних явищ і гідравлічних ударів. Як результат потік виносить порожнини та каверни за межі апарату в канали та пори продуктивного пласта, в яких відбувається миттєва конденсація пари та газу, порожнини та каверни схлопуються, створюючи гідравлічні удари і як наслідок вібрацію в привибійній зоні пласта. Оскільки описані вище процеси відбуваються багаторазово, миттєво і, як правило, через рівні періоди часу, то і звукові хвилі, що супроводжують їх, гідравлічні удари призводять до гармонійних явищ, резонансу з великою руйнівною силою.
Встановлюючи вкорпусі 2 насадки 11 з різними прохідними перерізами, досягається можливість регулювати швидкісні характеристики потоку в каналі 8, а отже, і режим утворення каверн і порожнин, що впливає на режим створення звукових хвиль і гідравлічних ударів. В результаті досягається можливість залежно від умов, що склалися в свердловині, наприклад від геологічних характеристик, встановлювати в свердловині струменевий апарат з необхідними для роботи режимними характеристиками.
Крім того, виконання насадок, в яких бічні тангенціальні канали покриті зносостійким покриттям, наприклад полімерним або металевим, дозволяє використовувати як робоче середовище рідина з механічними включеннями, а в міру зносу каналів насадок 11 надається можливість швидко і легко змінювати насадки 11.
Таким чином, досягається поставлене завдання – підвищення проникності привибійної зони продуктивного пласта з відповідним підвищенням або відновленням продуктивності свердловини.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Кавітатор, що містить спускається на колоні труб порожнистий корпус з осьовим і бічним каналами і генератор імпульсів, який відрізняється тим, що генератор імпульсів утворений шляхом установки в корпусі співвісно останньому обтічника і втулки з гвинтовими каналами на її внутрішній поверхні, а в корпусі виконані послідовно ходу потоку середовища конфузорний канал і вихрова камера і з боку зовнішньої поверхні в корпусі виконаний кільцевий розширювальний канал, утворений двома конічними співвісними корпусу поверхнями з кутом розкриття в радіальному напрямку кільцевого каналу в площині осьового поздовжнього перерізу 6 - 7 o , при цьому втулка встановлена в корпус з можливістю заміни та розміщена між вихідним перетиномколони труб і конфузорним каналом, обтічник встановлений в корпусі з можливістю заміни, виконаний розбірним і складається з знімних вхідного конуса і центрального тіла, зовнішня поверхня якого утворена гвинтовими каналами, вихрова камера повідомлена з кільцевим каналом, що розширюється за допомогою бічних тангенціальних каналів, причому вихідні перерізи останніх в зоні найменшого прохідного перерізу кільцевого каналу, що розширюється, а самі бічні тангенціальні канали виконані у встановлених у корпусі з можливістю заміни насадках.
2. Кавітатор по п.1, який відрізняється тим, що гвинтові канали втулки та центрального тіла виконані багатозахідними.
3. Кавітатор за п. 1, який відрізняється тим, що основа вхідного конуса лежить у площині вхідного перерізу втулки.
4. Кавітатор по п.1, який відрізняється тим, що гвинтові канали втулки та центрального тіла виконані з однаковим кроком.
5. Кавітатор по п.1, який відрізняється тим, що гвинтові канали втулки та центрального тіла виконані з різним кроком.
6. Кавітатор по п.1, який відрізняється тим, що бічні тангенціальні канали виконані розширюються уздовж потоку і їхня бічна поверхня утворена коноїдальної утворює.
7. Кавітатор по п.1, який відрізняється тим, що бічні тангенціальні канали виконані конічними розширюються по ходу потоку з вихідною циліндричною ділянкою.
8. Кавітатор по п.1, який відрізняється тим, що бічні тангенціальні канали виконані конічними розширюються по ходу потоку з вхідною ділянкою, що розширюється.
9. Кавітатор по п.1, який відрізняється тим, що внутрішня поверхня бічних тангенціальних каналів покрита зносостійким покриттям, наприклад, полімерним або металевим.
10. Кавітатор за п.1, який відрізняється тим, що насадкивиконані керамічними або металокерамічними.
11. Кавітатор з п.1, який відрізняється тим, що насадки виконані з монокристалу.