Віброімпульсний генератор коливань тиску рідини

Реферат: Віброімпульсний генератор коливань тиску рідини закріплений на насосно-компресорній трубі (НКТ), містить корпус, коаксіально встановлений на підшипниках ствол з щілинними прорізами, виконаними під кутом до твірної з осьовим каналом, золотник з щілинними прорізами, які виконані під кутом до твірної в протилежному напрямку до щілинних прорізів ствола. Осьовий канал в стволі виконаний у вигляді дифузорного сопла, що розширюється. Корпус знизу виконаний заглушеним і з радіальними отворами для виходу робочої рідини в затрубний простір, напроти яких встановлений конічний відбивач. Корпус закріплений жорстко на НКТ, всередині якого встановлений золотник, виконаний з можливістю обертатися за рахунок встановлення з обох боків на підшипникових опорах і за допомогою муфти з'єднаний з валом тахогенератора. UA 73374 U (54) ВІБРОІМПУЛЬСНИЙ ГЕНЕРАТОР КОЛИВАНЬ ТИСКУ РІДИНИ UA 73374 U UA 73374 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до обладнання, призначеного для ремонту нафтових і газоконденсатних свердловин шляхом очищення для підвищення дебіту при їх експлуатації. Відомий гідродинамічний пульсатор містить порожнистий корпус з вхідними каналами, камеру з робочим органом подвійної дії з можливістю перекриття вхідних каналів, який виконаний у вигляді шайби, по черзі перекриває вхідні канали, створюючи коливання тиску [1]. Недоліком є низька ефективність впливу на пласт через малу амплітуду коливань, великі втрати тиску на вході в пристрій, і значне зношення робочих поверхонь. Частота коливань знаходиться у вузькому діапазоні частот, відсутня можливість її керування. Ультразвуковий перетворювач [2] виконаний у вигляді тіла обертання з послідовно розміщених і акустично пов'язаних двох металевих накладок і двох п'єзоелектричних елементів, розташованих між цими накладками. Істотним недоліком є обмежена потужність і вузька область технологічного використання. Відомий золотниковий вібратор [3], який являє собою пристрій автоматичного перекриття потоку рідини, яка закачується в свердловину через насосно-компресорні труби (НКТ). Він містить корпус з каналом для потоку рідини і замикаючий елемент, який періодично перекриває прохідний канал. Як запірний елемент застосований золотник, який, обертаючись разом з віссю крильчатки, що приводиться в рух потоком рідини, періодично перекриває вікна, через які рідина потрапляє в свердловину. Обробка свердловин за допомогою вібратора, як правило, поєднується з солянокислотною обробкою, його застосування ефективно як в нагнітальних, так і в нафтових свердловинах. До недоліків зазначеного технічного пристрою відносять малу ефективність і надійність, швидкість обертання золотника залежить від витрати рідини, при цьому наявність великого пускового моменту робить неможливим створення коливань на низьких частотах. Амплітуда коливань стає істотною лише у вузькому діапазоні частот 150-180 Гц, при цьому пристрій споживає значні витрати робочої рідини (близько 15-20 л/с). У відомому пристрої [4], що приймається за найближчий аналог гідравлічному вібраторі, який містить корпус і коаксіально розташований всередині на підшипниках ствол з щілинними прорізами виконаний під кутом до твірної і осьовим каналом, а золотник з щілинними прорізами, виконаними під кутом до твірної і в протилежному напрямку щілинним прорізам ствола, осьовий канал в стовбурі виконаний у вигляді дифузорного сопла, що розширюється. Корпус вібратора знизу може бути виконаний заглушеним і з радіальними отворами для виходу робочої рідини в затрубний простір, при цьому напроти радіальних отворів встановлений конічний відбивач. Ствол і золотник встановлені в корпусі на індивідуальних підшипниках кочення. При подачі в колону робочої рідини ствол і золотник обертається в протилежні сторони, що приводить до періодичного перекриття щілинних прорізів і генерування хвиль тиску, що передаються в продуктивний пласт. Недоліком найближчого аналогу є дві рухомі частини, що призводять до нераціональної втрати енергії через обертання ствола і золотника в протилежні боки, що призводить до зниження ККД пристрою, а також до збільшення ймовірності заклинювання рухомих частин генератора через забрудненість робочої рідини, та через притискання рухомого ствола до обсадної колони, виконання центрального осьового каналу у формі дифузора забезпечує при витраті робочої рідини від 5 до 10 л / с частоту імпульсів від 10 до 150 Гц і амплітуду тисків від 1 до 4,5 МПа. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ККД, шляхом створення пристрою простої конструкції з метою корисного використання енергії гідроудару, підвищення ефективності обробки пласта за рахунок можливості вибору робочої частоти генерації коливань за рахунок контролювання подачі рідини, підвищення потужності випромінювань і отримання будь-якої форми імпульсу. Корисна модель дозволяє підвищити ефективність обробок свердловин за рахунок збільшення амплітуди імпульсів гідродинамічного тиску і отримання акустичної кавітації для руйнування і диспергування твердих тіл, викликання і прискорювання хімічних реакцій, емульгування рідин, очищення привибійної зони пласта від асфальто-смоло-парафінових відкладень. Поставлена задача вирішується тим, що у віброімпульсному генераторі коливань тиску рідини, що містить корпус, коаксіально встановлений на підшипниках ствол з щілинними прорізами, виконані під кутом до твірної з осьовим каналом, золотник з щілинними прорізами, які виконані під кутом до твірної в протилежному напрямку до щілинних прорізів ствола, причому, осьовий канал в стволі виконаний у вигляді дифузорного сопла, що розширюється, а корпус знизу виконаний заглушеним і з радіальними отворами для виходу робочої рідини в затрубний простір, напроти яких встановлений конічний відбивач, згідно з корисною моделлю, 1 UA 73374 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 корпус закріплений жорстко на насосно-компресорній трубі, всередині якого є золотник, що виконаний з можливістю обертатися за рахунок встановлення з обох боків на підшипникових опорах, що підвищує надійність пристрою через зменшення ймовірності заклинювання рухомих частин та зменшення гідравлічного опору. На валу золотника через муфту закріплений вал тахогенератора, який перетворює частоту обертання вала віброімпульсного генератора коливань тиску рідини в пропорційний електричний сигнал, що живить пакет п'єзопластин, які передають механічні коливання у привибійній зоні свердловини. Сумісна вібраційна дія від обертання золотника та від коливань пакета п'єзопластин забезпечує синергічну дію на пласт. Можливість управління витратою рідини дозволяє генерувати імпульси у вибої свердловини при витраті робочої рідини від 5 до 10 л / с частоту імпульсів від 90 до 200 Гц і амплітуду тисків від 3 до 7 МПа, що в кінцевому результаті призводить до збільшення продуктивності нафтової свердловини та підвищує ККД. Схема віброімпульсного генератора коливань тиску рідини приведена на кресленні. Віброімпульсний генератор коливань тиску рідини складається з корпусу 1, який має вигляд стакана з щілинними прорізами на утворюючій циліндра. В корпусі вільно обертається золотник 2, який має також щілинні отвори на утворюючій. Прорізи в золотнику виконані під деяким кутом до утворюючої, але в протилежному напрямі до отворів в стволі. Утворюється турбінний пристрій, в якого направляючим апаратом є корпус з косими прорізами, а робочим колесом є золотник з направленими під кутом прорізами. Золотник встановлюється на підшипникових опорах, в верхній частині затискається кільцем, а в нижній - на підшипниках, через муфту 3 кріпиться вал тахогенератора 4, напруга з якого живить пакет п'єзокерамічних пластин 5. Рідина проходить через отвори в золотнику 2 і попадає в отвори в корпусі 1. Так як ці отвори розташовані під кутом, золотник починає обертатися під дією реакції струменю. Обертаючись, він періодично перекриває отвори в корпусі, в результаті чого проходить гідравлічний удар. Частота гідравлічних ударів залежить від числа щілин і обертів золотника 2. Гідравлічний удар супроводжується різким зростанням тиску, що приводить до різкого імпульсного витоку рідини з нижнього отвору корпусу. Крім цього, періодичний витік рідини з щілин при обертанні золотника створює циклічні коливання в навколишньому середовищі. Рух золотника складається з двох фаз. Протягом першої частини циклу: злотник пропускає рідину та набирає розгін під дією реакції потоку, протягом другої частини канали в корпусі перекриті, і золотник рухається по інерції та загальмовується завдяки тертю в опорах. Крім генеруючих золотником коливань, утворюються складні коливання за рахунок появи відбитих хвиль і явищ інтерференції, а також отримання акустичної кавітації від ультразвукових коливань, синергічна дія яких сприяє руйнуванню і диспергування твердих тіл, викликання і прискорювання хімічних реакції, емульгування рідин, очищення привибійної зони пласта від асфальто-смолисто-парафінових відкладень. Технічний результат при використанні корисної моделі полягає в зменшенні часу обробки привибійної зони свердловини при періодичному відкритті радіальних отворів ствола віброімпульсного генератора коливань тиску рідини та ультразвукових коливань пакету п'езокерамічних пластин, спрощено демонтаж віброімпульсного генератора коливань тиску рідини, висока надійність і простота конструкції не вимагає додаткових витрат або спеціальних технологій, підвищує ефективність обробки, за рахунок раціонального розподілу енергії гідроудару. Джерела інформації: 1. Гидродинамический пульсатор. Патент России на изобретение № RU 2054532 СІ, опубл. 20.02.1996, 3 л. 2. Ультразвуковая колебательная система. Патент РФ 2141386, опубл. 20.12.97, 2 л. 3. Гадиев С.М. Использование вибрации в добыче нефти. - М.: Недра, 1977, С. 49-51. 4. Скважинный гидравлический вибратор. Патент России на изобретение № RU 2161237, опубл. 27.12.2000, 3 л. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 Віброімпульсний генератор коливань тиску рідини, який закріплений на насосно-компресорній трубі (НКТ), містить корпус, коаксіально встановлений на підшипниках ствол з щілинними прорізами, виконаними під кутом до твірної з осьовим каналом, золотник з щілинними прорізами, які виконані під кутом до твірної в протилежному напрямку до щілинних прорізів ствола, причому, осьовий канал в стволі виконаний у вигляді дифузорного сопла, що розширюється, а корпус знизу виконаний заглушеним і з радіальними отворами для виходу 2 UA 73374 U робочої рідини в затрубний простір, напроти яких встановлений конічний відбивач, який відрізняється тим, що корпус закріплений жорстко на НКТ, всередині якого є золотник, що виконаний з можливістю обертатися за рахунок встановлення з обох боків на підшипникових опорах і за допомогою муфти з'єднаний з валом тахогенератора. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3