Свердловинний пневмогідравлічний генератор коливань

Реферат: UA 93141 U UA 93141 U 5 10 Корисна модель належить до обладнання нафтогазодобувної промисловості і призначена для стимулювання дебіту промислових газоносних, нафтоносних та водоносних свердловин. Відомий свердловинний пневмогідравлічний генератор коливань, що містить заповнену рідиною свердловину, виконану у вигляді коаксіально розміщених зовнішньої колони і внутрішньої труби, нижній кінець якої розміщений у привибійній зоні, а верхній - сполучений з гідравлічною камерою плунжерного циліндра. Рухому і нерухому платформи, на яких закріплені плунжерні пневмоциліндри та гідроциліндр з пристроями керування та перекриваючий пристрій, який виконаний у вигляді плоского золотника з привідним циліндром [1]. Недоліком відомого пристрою є те, що на плоский золотник діє значне як радіальне, так і осьове зусилля. Так, наприклад, при діаметрі отвору D=50 мм і тиску Р=500 атм на золотник діє осьове зусилля: D 2 3,14  0,05 2  500 10 5  98125 4 4 (Н), 2 2 3,14  0,05 D R oc  P   500  10 5  98125 4 4 де - діаметр отвору; 2 2 D 3,14  0,05 Roc  P   500 10 5  98125 - тиск живлення. 4 4 Roc  15 20 25 30 35 40 45 50 P  При діаметрі штока гідроциліндра D=20 мм зусилля на шток дорівнює приблизно 15700 Н. Таке значне зусилля на золотник і гідроциліндр обумовлює значне пониження надійності і підвищення робочого тиску, що подається в робочі камери гідроциліндра, що, в свою чергу, обумовлює ускладнення конструкції. Як найближчий аналог вибраний свердловинний пневмогідравлічний генератор коливань [2]. Такий пристрій містить заповнену рідиною свердловину з зовнішньою і внутрішньою трубою, нижній кінець якої розміщений у привибійній зоні, а верхній - сполучений з гідрокамерою плунжерного циліндра, рухому і нерухому платформи, на яких закріплені як циліндри, так і плунжери з пристроями керування і живлення, та перекриваючий пристрій, який виконаний у вигляді сідла, закріпленого на днищі гідроциліндра і конічного клапана, закріпленого на нижньому кінці штока, верхній кінець якого з поршнем розміщений у закріпленому на нерухомій платформі двопозиційного циліндра з компенсаційною камерою і каналами живлення. Недоліком відомого пристрою є те, що розміщення пневмоциліндра відкриття-закриття клапана на верхній нерухомій платформі обумовлює складність конструкції, її громіздкість. А використання як запірного елемента конічного клапана обумовлює технологічну складність забезпечення герметичного закриття при неспіввісності осі клапана і осі сідла. В основу корисної моделі поставлено задачу спрощення конструкції генератора і забезпечення надійної герметизації запірного клапана. Рішення поставленої задачі досягається тим, що в свердловинному пневмогідравлічному генераторі коливань, що містить нерухому і рухому платформи з напрямними, заповнену рідиною свердловину, виконану у вигляді коаксіально розміщених зовнішньої колони і внутрішньої труби, нижній кінець якої розміщений у привибійній зоні, а верхній - сполучений з гідравлічною камерою плунжерного циліндра, плунжер якого закріплений на нижній площині рухомої платформи, до верхньої площини якої прикріплені фланцями пневматичні циліндри, плунжери яких торцевими поверхнями прикріплені до нижньої площини нерухомої платформи, робочі камери пневматичних циліндрів з'єднані через розподільники і дросель з компресором, гідравлічна камера плунжерного гідроциліндра сполучена через зворотний клапан та дросель з вихідним каналом клапана "АБО", один із вхідних каналів якого сполучений з пневмогідравлічним акумулятором, а інший - з вихідним каналом насоса і вхідним каналом запобіжного клапана тиску, та перекриваючий пристрій. Новим є те, що перекриваючий пристрій, вхідний канал якого сполучений з гідравлічною камерою плунжерного гідроциліндра, а вихідний канал сполучений з каналом внутрішньої труби свердловини, виконаний як окремий модуль, в циліндричній розточці корпусу якого розміщений поршень з двостороннім штоком, які з кришками утворюють дві робочі камери з каналами живлення, компенсаційну камеру, яка гідравлічним каналом сполучена з вихідним каналом, і клапанну камеру, яка з'єднана з вихідним каналом і в якій розміщений клапан, виконаний у вигляді сідла на передній кришці і закріпленого на торці штока перекриваючого елемента, виконаного у вигляді плоскої тарілки з еластичним вкладишем. 1 UA 93141 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Завдяки тому, що перекриваючий пристрій виконано як окремий модуль, розміщений в нижній частині плунжерного циліндра, спрощується конструкція, а застосування як запірного пристрою тарілчастого клапана обумовлює надійну герметизацію плунжерного гідроциліндра. Корисна модель пояснюється кресленням, де показано свердловинний пневмогідравлічний генератор. Свердловинний пневмогідравлічний генератор коливань складається із свердловини, яка виконана у вигляді обсадної колони 1 і внутрішньої труби 2 з каналом 3, який сполучений з привибійною камерою "а" і каналом 4 перекриваючого пристрою. Перекриваючий пристрій виконаний у вигляді корпусу 5, в якому розміщений поршень 6 зі штоками 7 і 8, які з кришками 9 та 10 утворюють робочі камери 11 та 12 з каналами живлення 13, 14, компенсаційну камеру 15 і клапанну камеру 16. У клапанній камері 16 розміщений тарілчастий клапан 17 з еластичним вкладишем 18 і сідло 19. Камера 16 каналом 20 сполучені з гідравлічною камерою 21 плунжерного гідравлічного циліндра 22. Плунжер 23 гідравлічного циліндра прикріплений до рухомої платформи 24. На рухомій платформі закріплені пневматичні циліндри 25, 26, плунжери яких 27 і 28 закріплені на нерухомій платформі 29. Плунжерний гідроциліндр 22 закріплений на напрямних 30, 31, які жорстко прикріплені до нерухомої платформи 29. Пневматичні камери 32 і 33 циліндрів 25 і 26 сполучені каналом 34 з вихідним каналом розподільника 35, вхідний канал якого через дросель 36 сполучений з компресором високого тиску 37. Гідравлічна камера 21 плунжерного гідроциліндра 22 через зворотний клапан 38, дросель 39 з'єднана з вихідним каналом клапана "АБО" 40, вхідні канали якого сполучені відповідно з гідравлічним акумулятором 41, з вихідним каналом насоса 42 і з вхідним каналом напірного клапана 43. Канал 4 і камера 15 сполучені між собою каналом 44. Принцип дії свердловинного пневмогідравлічного генератора коливань полягає в наступному. У вихідному положенні електромагніт "ем" розподільника знеструмлений, при цьому пневматичні камери 32 і 33 пневмоциліндрів 25 і 26 через розподільник 35 з'єднані з атмосферою. Камера 11 корпусу 5 з'єднана з атмосферою, а до камери 12 підводиться тиск живлення. При цьому поршень 6 з клапаном 17 переміщується ліворуч (за кресленням) і канал 4 з'єднується з камерою 21 гідроциліндра 22. Після відкриття тарілчастого клапана 17 рідина (вода) під тиском від насоса 42 (або від акумулятора 41) надходить через клапан "АБО" 40, дросель 39 і зворотний клапан 38 в камеру 21 гідроциліндра 22 і в канал 3 свердловини 1. Під дією тиску в камері 21, величина якого налаштовується напірним клапаном 43, плунжер 23 і рухома платформа 24 з пневматичними циліндрами 25, 26 переміщується у верхнє (за кресленням) крайнє положення. Після заповнення свердловини 1 і камери 21 плунжерного гідроциліндра водою подається тиск живлення у камеру 11 корпусу 5, а його камера 12 з'єднується з атмосферою. При цьому поршень 6 рухається праворуч (за кресленням) і тарілчастим клапаном 17 закриває канал 4, з'єднаний з свердловиною. Після закриття клапана 17 подається напруга на електромагніт "ем" розподільника 35, який перемикається ліворуч, і стиснене повітря від компресора 37 через дросель 36, розподільник 35 надходить в камери 32 і 33 пневматичних циліндрів 25, 26. Під дією пневматичного тиску в камерах 32 і 33 пневмоциліндрів стискується рідина в камері 21 плунжерного гідроциліндра 22, величина якого визначається залежністю: PГ  Р К  2 DП 2 DГ n , Р К - тиск живлення, який налаштовується компресором 37; D П і D Г - відповідно діаметри пневматичних і гідравлічного плунжерів; n - число пневматичних циліндрів. де 45 50 55 Після досягнення заданого тиску в гідравлічній камері 21 подається тиск живлення в камеру 12 циліндра 5, а його камера 11 з'єднується з атмосферою. При цьому відкривається клапан 17 і рідина з камери 21 через канали 4 та 3 надходить в привибійну камеру "а", де створюється додатковий тиск на величину РГ. Значне підвищення тиску у привибійній камері "а" викликає появу мікротріщин в нафтоносному (газоносному) продуктивному пласті, що обумовлює збільшення віддачі у привибійну камеру корисної копалини (газу або нафти). Після досягнення хвилі тиску до привибійної камери "а" знеструмлюється електромагніт "ем" розподільника 35, який перемикається праворуч і з'єднує камери 32 і 33 пневмоциліндрів 25 та 26 з атмосферою, внаслідок чого різко понижається тиск у привибійній камері "а" свердловини. Внаслідок зменшення тиску в камері 21 плунжерного гідроциліндра 22 рідина під тиском від акумулятора 41 (або від насоса 42) через дросель 39 та зворотний клапан 38 надходить в камеру 21. Під 2 UA 93141 U 5 10 15 20 25 дією тиску в камері 21 плунжер 23 з пневмоциліндрами 25 і 26 переміщується у верхнє вихідне положення. При цьому, якщо мало місце поглинання рідини пластом, свердловина автоматично доливається. Після заповнення рідиною свердловини і камери 21 плунжерного гідроциліндра 22 подається тиск живлення у камеру 11 циліндра 5, а камера 12 з'єднується з атмосферою, при цьому закривається клапан 17. Після закриття клапана 17 подається напруга на електромагніт "ем" розподільника 35, який перемикається ліворуч, і стиснене повітря від компресора 37 через дросель 36 і розподільник 35 надходить у камери 32 та 33 пневмоциліндрів 25 та 26. Після заповнення камер пневматичних циліндрів 25 і 26 до заданого тиску, при необхідності цикл може знову повторюватися. В тому випадку, коли камери 11 і 12 корпусу 5 і камери 32 і 33 пневмоциліндрів 25 і 26 будуть сполучені з атмосферою, а в свердловині буде підвищуватися тиск, який одночасно буде підвищуватися в компенсаційній камері 15. Під дією тиску в камері 15 клапан 17 перекривається і блокується викид газу (нафти), тобто свердловина запирається. Умовою запирання свердловини є: FШ  FКЛ , де F Ш і FКЛ - відповідно ефективні площі штока 7 зі сторони камери 15 і ефективна площа клапана 17 зі сторони каналу 4. Таким чином, запропонований свердловинний пневмогідравлічний генератор коливань забезпечує можливість створення в привибійній зоні періодичних коливань тиску в широкому діапазоні і з заданою частотою, що обумовлює можливість розриву продуктивного пласту і підвищення віддачі корисної копалини. Крім того, виконання перекриваючого пристрою як окремого модуля спрощує його конструкцію, а виконання клапана у вигляді плоскої тарілки з еластичним вкладишем і сідла забезпечує надійну герметизацію свердловини. Джерела інформації: 1. Патент України № 94004, МПК (2011.01) Е21В43/25, Е21В28/00. Бюл. № 6, 25.03.2011. 2. Патент України № 60659, МПК (2011.01) Е21В43/25, Е21В28/00. Бюл. № 12. № 12, 25.06.2011. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 Свердловинний пневмогідравлічний генератор коливань, що містить нерухому і рухому платформи з напрямними і заповнену рідиною свердловину, виконану у вигляді коаксіально розміщених зовнішньої колони і внутрішньої труби, нижній кінець якої розміщений у привибійній зоні, а верхній - сполучений з гідравлічною камерою плунжерного циліндра, плунжер якого закріплений на нижній площині рухомої платформи, до верхньої площини якої прикріплені фланцями пневматичні циліндри, плунжери яких торцевими поверхнями прикріплені до нижньої площини нерухомої платформи, робочі камери пневматичних циліндрів з'єднані через розподільники і дросель з компресором, гідравлічна камера плунжерного гідроциліндра сполучена через зворотний клапан та дросель з вихідним каналом клапана "АБО", один із вхідних каналів якого сполучений з пневмогідравлічним акумулятором, а інший - з вихідним каналом насоса і вхідним каналом запобіжного клапана тиску, та перекриваючий пристрій, який відрізняється тим, що перекриваючий пристрій, вхідний канал якого сполучений з гідравлічною камерою плунжерного гідроциліндра, а вихідний канал сполучений з каналом внутрішньої труби свердловини, виконаний як окремий модуль, в циліндричній розточці корпусу якого розміщений поршень з двостороннім штоком, які з кришками утворюють дві робочі камери з каналами живлення, компенсаційну камеру, яка гідравлічним каналом сполучена з вихідним каналом, і клапанну камеру, яка з'єднана з вихідним каналом і в якій розміщений клапан, виконаний у вигляді сідла на передній кришці і закріпленого на торці штока перекриваючого елемента, виконаного у вигляді плоскої тарілки з еластичним вкладишем. 3 UA 93141 U Комп’ютерна верстка О. Рябко 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 4