Гирловий генератор імпульсів

Реферат: Генератор імпульсний гирловий має корпус з каналом, по якому транспортується речовина, встановлений у останньому підпружинений шток з поршнем, причому шток з поршнем приводиться в дію від джерела стисненого повітря чи рідини. Для створення зміни тиску на вибої свердловини для впливу на пласти змінними тисками частину каналу, по якому транспортується речовина, утворює внутрішня поверхня порожнистого штока, виконаного з можливістю здійснювати поступальне переміщення співвісно внутрішній порожнині корпусу і разом з втулками (3, 4), зафіксованими патрубками (10, 11), встановленими на краях їх внутрішньої поверхні додатковими втулками (13, 14) та жорстко встановленим на порожнистому штоці (2) поршнем утворює ізольовані порожнини (А) і (Б). При цьому у порожнині (А) UA 112723 C2 (12) UA 112723 C2 встановлена пружина стиснення (5), що притискає шток до зафіксованого втулками (4, 14) та патрубком (11) упора (6), а поршень розміщений так, що герметизує порожнини (А), (Б) між собою та виконаний з можливістю здійснювати переміщення між каналом (7) та каналом (8) утворених у корпусі (1) раніше зазначених порожнин, причому канали (7, 8) з'єднані з відповідними порожнинами розподільника (15). UA 112723 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до належить до нафтогазовидобувної промисловості, точніше до пристроїв, які використовують для проведення очищення привибійної зони пласта (ПЗП) від кольматуючих матеріалів при освоєнні, реанімації та підвищенні продуктивності свердловин, особливо свердловин, експлуатованих в ускладнених умовах розробки, а також похилих горизонтальних свердловин та інше. Сьогодення показує, що відомі різні типи клапанів, кожен із яких призначений для управління, зокрема потоком нафтопродуктів, що виходить із свердловини, так із заявки US4886114 А, 12.12.1989 відомий клапан, конструкція якого є досить складною, але дозволяє реагувати на різке збільшення витрати зі свердловини шляхом припинення подачі нафтопродуктів із свердловини. Не зважаючи на таку конструкцію, останній розташований в свердловині і є складовою частиною операційного устаткування для видобування нафтопродуктів із свердловини. Відомий пристрій для відкриття перепускного клапана, зокрема при випробуванні свердловини (заявка СА2041960 А1, 08.11.1991 р.). Пристрій є механічним, має дві порожнини, в яких встановлено шток, який у першій порожнині підпружинений, а на кінці другої порожнини має засіб герметизації каналів другої порожнини (виконує функцію клапана). Перша порожнина також має канал, через який передається тиск рідини, створюваний навколо НКТ, а через два канали другої порожнини подають стиснене повітря від джерела тиску, тоді як третій канал другої порожнини з'єднано з перепускним клапаном. Хоча конструктивне виконання дещо нагадує заявлене технічне рішення, останнє має ряд серйозних вад: 1. Складність конструкції та її матеріаломісткість, спричинене використанням перепускного клапана та пристрою для його відкриття і інших допоміжних засобів; 2. Затратна ремонтопридатність та значний час на приведення в дію, що спричинено використанням останнього у НКТ. Найбільш близьким до запропонованого винаходу є технічне рішення (заявка GB2342400 А, 12.04.2000 р.), сутність якого полягає у використанні підпружиненого штока, як клапана що перекриває закріпленим на його кінці поршнем канал, по якому транспортується речовина, наприклад, рідина та відкриття при співпаданні осі каналу та осі отвору у зазначеному раніше клапані. Переміщення штока здійснюється всіма відомими способами, наприклад, гідравлічно чи використовуючи електромагнітну систему. До основних недоліків зазначеного раніше технічного рішення слід віднести ненадійність та малоефективність при використанні останнього для створення імпульсно-хвильового впливу, зокрема саме із-за високого тиску, який може заклинити поршень. Перед винаходом поставлена задача вдосконалити вже відомі технічні рішення таким чином, щоб отримати пристрій (генератор імпульсів гирловий), конструкція якого забезпечить створення імпульсно-хвильового впливу: створення (практично миттєвої) зміни тиску на вибої свердловини для впливу на пласти змінними, або знакозмінними тисками (чергування депресій і репресій) - циклічними депресіями. Циклічні депресії створюються шляхом: періодичної зміни тиску нагнітання робочої рідини на вході в свердловину, періодичним набором тиску в свердловині з зупинкою насосного агрегату і подальшим розвантаженням свердловини від надлишкового тиску, періодичної зміни тиску робочої рідини на виході з свердловини. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій (генератор імпульсів гирловий, далі ГІГ) містить порожнистий шток, який виконаний з можливістю здійснювати поступальне переміщення співвісно внутрішній порожнині корпусу і разом з втулками, зафіксованими пригвинченими до зазначених раніше торців корпусу патрубками та встановленими на краях їх внутрішньої поверхні додатковими втулками та жорстко встановленим на порожнистому штоці поршнем утворювати ізольовані порожнини А і Б. У порожнині А встановлена пружина стиснення, що притискає шток до зафіксованого втулками та патрубком упора, а поршень розміщений так, що герметизує порожнини А, Б між собою та виконаний з можливістю здійснювати переміщення між каналом 7 та каналом 8 утворених у корпусі раніше зазначених порожнин (див. далі). Канали поєднанні з відповідними порожнинами пневмоелектричного блока чи гідроелектричного блока, встановленого на корпусі та підключеного до джерела стисненого повітря чи рідини і системи керування. Можливі варіанти виконання ГІГ по типу управління гідроприводом з електроуправлінням або пневмоприводом з електроуправлінням. Заявлений ГІГ дозволяє: 1 UA 112723 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - без зупинки на капітальний ремонт, в обмежений час, відновити прийманість нагнітальної свердловини; - збільшити гідропровідність ПЗП створенням розвиненої мережі тріщин; - кратно підсилити дію хімічної обробки; - в заданий момент часу очистити ПЗП від продуктів реакції і кольматанту; - використовувати для проведення обробки тільки штатне нафтопромислове обладнання. Приклад реалізації заявленого технічного рішення наведена на: Фіг. 1 - поздовжній переріз ГІГ (в закритому положенні); Фіг. 2 - поздовжній переріз ГІГ (у відкритому положенні); Фіг. 3 - загальний вигляд ГІГ; Фіг. 4 - блок схема системи керування ГІГ; Фіг. 5 - однопотоковий ГІГ (схематично зображені); Фіг. 6 - спрощена схема підключення ГІГ. Фіг. 7 - пристрій тримач в початковому положенні. Фіг. 8 - пристрій тримач після зведення. Запропонований ГІГ складається з корпуса 1 (Фіг. 1), всередині якого розташований порожнистий шток 2, який може поступально переміщатися та спільно з встановленими (приймається) на торці корпусу 1 втулками 3 і 4 створювати ізольовані порожнини А і Б. У порожнині А розташована пружина 5, яка своїм зусиллям в початковому положенні притискає порожнистий шток 2 до упора 6. Порожнини А і Б через канали 7 і 8 з'єднані з відповідними порожнинами розподільника 15 (Фіг. 6), який керується різними засобами, наприклад, пневмоелектричним блоком 9, який направляє стиснене повітря або іншу робочу рідину в раніше зазначені канали (А або Б). Втулки 3 і 4 залишаються нерухомими за допомогою патрубків 10 і 11, приєднаних до корпусу 1. Торці патрубків 10 і 11 мають відповідну нарізку, до якої приєднуються швидкороз'ємні з'єднання 12. Порожнина В, по якій подається речовина, наприклад робоча рідина, утворена внутрішніми поверхнями патрубка 11, штока 2 і втулкою 13. Порожнина Г утворена внутрішніми поверхнями патрубка 12 і втулкою 14. При переміщенні порожнистого штока 2 в ліве положення порожнини В і Г з'єднуються між собою. Для використання повною мірою наведених раніше конструктивних особливостей ГІГ необхідно ефективно здійснювати керування останнім для цього використовують систему керування (далі система; Фіг. 4). Система (Фіг. 4) призначена для подачі керуючих електричних сигналів на блок комутації електромагнітів 16 ГІГ із заданою частотою, тривалістю, послідовністю в автоматичному, зокрема безперервному, періодичному та одиночному режимі, а також в ручному режимі за бажанням оператора. Система містить в собі наступні вузли і блоки: Пульт управління 17; Блок комутації електромагнітів 16; Кабель зв'язку пульта управління і блока комутації електромагнітів 18, кабель живлення 19, кабель підключення клапана 20. Живиться система від акумуляторної батареї 21 (Фіг. 4) напругою 12 або 24В. При цьому електромагніти клапана повинні бути розраховані на відповідну напругу. Також можливе живлення системи від бортової мережі автомобіля (12 або 24В). Для ясності і повноти розкриття приведемо приклади, які схематично показують принцип роботи ГІГ. На Фіг. 5 зображено однопотоковий ГІГ де: а - лінія нагнітання 23 пов'язана з лінією зливу 24; б - лінія нагнітання 23 не пов'язана з лінією зливу 24. В - порожнина нагнітання; Г - порожнина зливу; А, Б - порожнини управління розділення рухомим поршнем і! жорстко закріпленим на рухомому порожнистому штоці 2. Внутрішня порожнина 22 рухомого штока 2 утворює гідравлічний зв'язок з лінією нагнітання 23, лініями зливу 24. Рухомий поршень 2 і порожнистий шток 2 збалансовані по тиску з пружиною 5 для повернення. Порожнина зливу Г забезпечена перегородкою 11 і утворює з торцем рухомого штока 2 герметичне з'єднання. Стінка порожнини нагнітання 10 утворюють з торцем рухомого штока 2 герметичне з'єднання. 2 UA 112723 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Для безпечного розбирання з метою профілактики пристрою, заміни торцевого ущільнення 36 використовують пристрій тримач 32 (Фіг. 7). Корпус ГІГ роблять нерухомим, а внутрішню поверхню штока 2 з'єднують гвинтовою частиною 33 тримача 32. Опорну пластину 34 гайкою 35 притискають до патрубку 10. Обертаючи далі гайку 35 переміщуємо шток 2 і стискаємо пружину як показано на Фіг. 8. Для зменшення часу спрацьовування створена напрямна 37. Працює пристрій таким чином. Підключивши до лінії нагнітання (наприклад - НКТ) 26, лінії зливу 29 (наприклад - затрубний простір), лінії подачі 30 стисненого повітря або іншої робочої рідини на розподільник 15: ГІГ 25, насосний агрегат 27, ємність 28, генератор імпульсно-хвильової 31 (мультиплікатор тиску) наприклад, як то зображено на Фіг. 6. Проводять обробку ПЗП генератором імпульсів гирловим 25: Створюючи та управляючи хвильовими перехідними процесами в системі "СВЕРДЛОВИНАПЗП-ПЛАСТ" на резонансних частотах (ППД) для цього, зокрема і подають із пульта управління 1 (Фіг. 4) сигнал управління по перешкодозахищеному інтерфейсу на блок комутації 16. Блок комутації 16 виконаний у вигляді схеми перетворення сигналів, переданих по двох витих парах (два канали), в сигнали управління силовими ключами на польових транзисторах з ізольованим затвором, які надходять до систем керування розподільника 15, яка може складатись, наприклад, з електромагнітів. Із раніш зазначеного зрозуміло, що для переведення штока 2 з одного положення в інше достатньо подати напругу на відповідний електромагніт на час, необхідний для пересування золотника, тобто можливо створити перенаправления стисненого повітря або іншої робочої рідини в один з двох каналів 7, 8 (див. Фіг. 5, 6). Коли в порожнину А по каналу 7 потрапляє стиснене повітря, шток 2 розташовується в положенні, при якому його торець впирається в упор 6 (Фіг. 1), - у цьому положенні порожнини В і Г роз'єднані і, відповідно, відсутній рух робочої рідини. При подачі на розподільник 15 (іншого) сигналу, стиснене повітря по каналу 8 потрапляє в порожнину Б, стискає пружину 5 і переміщує шток 2 у положення, при якому порожнини В і Г з'єднуються, тобто відбувається рух робочої рідини, як правило, у напрямку від порожнини В до Г. Слід відмітити, що стиснуте повітря чи робоча рідина подане в один з каналів ГІГ, в той час як інший канал ГІГ буде з'єднаний з атмосферою для виходу відпрацьованого повітря, тому шток переміщається з крайніх положень стисненим повітрям, що дає високу швидкість спрацьовування (порядок 0,05-0,1с), а управління перемиканням електромагнітів розподільник 15, що як було зазначено раніше забезпечується електричним шляхом, подачею сигналів, тим самим дає зручність управління і усуває необхідність в потужних постійно включених утримуючих електромагнітах, які споживають значні струми. З метою уніфікації як інтерфейс зв'язку був вибраний інтерфейс RS 485 - з'єднання по крученій парі та перетворювачі рівнів для інтерфейсу RS 485, що дозволяє використовувати стандартні комплектуючі, а у разі розширення функціоналу системи, наприклад, додавання датчиків рівня, тиску, температури і т.д. Також можливе використання повноцінного інтерфейсу RS 485 з протоколом зв'язку високого рівня. У такому випадку модифікації підлягає тільки програмне забезпечення (прошивка) пульта управління і блок комутації (додається мікроконтролер для обробки інтерфейсу високого рівня). В цілому слід відмітити, що режими роботи ГІГ визначаються для кожної конкретної свердловини з урахуванням гірничо-геологічних умов, а управління його роботою здійснюється із специфікою, що раніш була зазначена. Отже зрозуміло, що даний пристрій добре пристосований для виконання завдань і досягнення цілей і має переваги, які зазначені вище, а також ті, які притаманні тільки йому. Хоча кращі варіанти здійснення пристрою були описані з метою розкриття, але, звичайно, можливі зміни в конструкції і розташуванні частин (елементів), які можуть бути зроблені фахівцями в даній області техніки, але останні все одно будуть відноситись до даного технічного рішення. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 55 60 1. Генератор імпульсний гирловий, що має корпус з каналом, по якому транспортується речовина, встановлений у останньому підпружинений шток з поршнем, причому шток з поршнем приводиться в дію від джерела стисненого повітря чи рідини, який відрізняється тим, що частину каналу, по якому транспортується речовина, утворює внутрішня поверхня порожнистого штока, виконаного з можливістю здійснювати поступальне переміщення співвісно внутрішній порожнині корпусу і разом з втулками (3, 4), зафіксованими патрубками (10, 11), 3 UA 112723 C2 5 10 15 встановленими на краях їх внутрішньої поверхні додатковими втулками (13, 14) та жорстко встановленим на порожнистому штоці (2) поршнем утворювати ізольовані порожнини (А) і (Б), причому у порожнині (А) встановлена пружина стиснення (5), що притискає шток до зафіксованого втулками (4, 14) та патрубком (11) упора (6), а поршень розміщений так, що герметизує порожнини (А), (Б) між собою та виконаний з можливістю здійснювати переміщення між каналом (7) та каналом (8) утворених у корпусі (1) раніше зазначених порожнин, причому канали (7, 8) з'єднані з відповідними порожнинами розподільника (15). 2. Генератор імпульсний гирловий за п. 1, який відрізняється тим, що внутрішня поверхня патрубка (10) має заглиблення та місце для зливу речовини, що транспортується, при цьому у заглибленні герметично фіксується шток (2), при переміщенні штока в робочому режимі генератора, а в початковому положенні генератора, внутрішня поверхня поєднана із зливом. 3. Генератор імпульсний гирловий за п. 1, який відрізняється тим, що торці патрубків (10) і (11) мають нарізку, до якої приєднуються швидкороз'ємні з'єднання (12). 4. Генератор імпульсний гирловий за п. 1, який відрізняється тим, що система керування містить пульт управління (17), блок комутації електромагнітів (16), кабель зв'язку пульта управління і блока комутації електромагнітів (18), кабель живлення (19), кабель підключення клапана (20) та джерело живлення (21). 4 UA 112723 C2 5 UA 112723 C2 6 UA 112723 C2 Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7