Имплозионный клапан принцип работы (4 видео)

Использование: изобретение относится к устройствам для очистки скважин методом имплозии. Сущность изобретения: устройство состоит из имплозионной камеры 1. Имплозионная камера 1 снабжена геофизическим наголовником 3 для прикрепления к картонажному кабелю, грузоштангой 6, подвешенной в верхней части камеры на разрушаемом элементе 5. Имеется ступенчатый шток 7, расположенный в нижней части камеры и центрируемый скобой 8. Кулачки расположены в стакане 12, ступенчатый шток 7 соединен с центрирующей втулкой 10 с возможностью перекрытия кулачков 11 в транспортном положении и при взаимодействии с грузоштангой 6 освобождает стакан 12 от зацепления с передником 13. Ступенчатый шток 7 соединен с центрирующей втулкой 10 при помощи срезных штифтов 9. Использование изобретения повышает надежность работы устройства. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к устройствам для очистки буровых скважин.

Известно устройство для обработки призабойной зоны методом имплозии, включающее металлический корпус со стравливающими отверстиями, сменный штуцер и стеклянную пробку. Устройство спускается на каротажном кабеле, взрывом при помощи детонатора разрушают стеклянную пробку, после чего происходит заполнение имплозионной камеры [1] Известно также устройство для повышения продуктивности пласта методом имплозии, содержащее имплозионную камеру с геофизическим наголовником и отверстием в нижней части, закрываемым разрушаемой крышкой, электродетонатор, демпфер с отверстием, установленный в корпусе над электродетонатором и делящий его полость на отдельные камеры [2] Общим недостатком указанных устройств является их низкая надежность, так как гидроудары или ошибки в выборе взрывных веществ могут привести к разрушению устройства. Кроме того, работа с взрывными веществами является нежелательной с точки зрения безопасности ведения работ.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для очистки скважин от песчаной пробки, включающее устьевой отвод с каналами и внутренним выступом, корпус с обратным клапаном и радиальными каналами и подвижный в осевом направлении башмак. Устройство спускается на каротажном кабеле. Во время спуска в корпусе устройства поддерживается атмосферное давление. При достижении забоя в результате взаимодействия устройства с забоем скважины происходит передвижение башмака в осевом направлении и заполнение корпуса песком. Обратный клапан устройства отрегулирован таким образом, что во время подъема устройства в нем сохраняется избыточное давление, которое способствует быстрому опорожнению устройства на поверхности [3] Указанное устройство также обладает низкой надежностью ввиду сложности конструкции имплозионной камеры и необходимости настройки обратного клапана на поверхности до спуска устройства.

Видео:Соленоидный клапан и всё что нужно знать | Что такое соленоидный клапан и его принцип работыСкачать

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности работы устройства.

Для решения указанной задачи в известном устройстве для очистки скважин методом имплозии, включающем имплозионную камеру, имплозионная камера снабжена геофизическим наголовником для прикрепления к каротажному кабелю, грузоштангой, подвешенной в верхней части камеры на разрушаемом элементе, ступенчатым штоком, расположенным в нижней части камеры и центрируемым скобой, стаканом, кулачками, расположенными в стакане, переводником и центрирующей втулкой, при этом ступенчатый шток соединен с центрирующей втулкой с возможностью перекрытия кулачков в транспортном положении и взаимодействия с грузоштангой для освобождения стакана от зацепления с переводником.

Кроме того, ступенчатый шток соединен с центрирующей втулкой при помощи срезных штифтов.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из имплозионной камеры 1, представляющей собой одну или несколько, в зависимости от необходимого объема, герметично соединенных между собой труб. Имплозионная камера через электронный блок 2 и геофизический наголовник 3 крепится к каротажному кабелю (не показан). Электронный блок 2, в котором расположены измерительные датчики 4, обеспечивает передачу полученной информации по каротажному кабелю на поверхность. Это позволяет получать оперативную информацию об изменении давления внутри имплозионной камеры.

Читайте также: Клапан обратный ppr 20мм

Видео:Принцип действия нормально закрытого электромагнитного клапана пилотного действияСкачать

В верхней части имплозионной камеры, например, на капроновой нити 5, соединенной с вольфрамовой спиралью, подвешена грузоштанга 6.

В нижней части имплозионной камеры расположен ступенчатый шток 7, центрируемый скобой 8 и соединенный, например, при помощи срезного штифта 9 с центрирующей втулкой 10. Нижняя ступенчатая часть штока 7 в транспортном положении перекрывает кулачки 11, расположенные в стакане 12. Скошенные концы кулачков при этом находятся в проточке переводника 13. Таким образом, ступенчатый шток 7 соединен с центрирующей втулкой 10 с возможностью перекрытия кулачков в транспортном положении и взаимодействия с грузоштангой для освобождения стакана от зацепления с переводником 13. К переводнику снизу крепится насадка, обеспечивающая необходимое направление депрессионного удара (не показана). Имплозионная камера снабжена клапанами для стравливания воздуха, находящегося в камере в момент ее открытия и избыточного давления флюида после подъема камеры на устье скважины (не показаны).

Работа предложенного устройства заключается в следующем.

Устройство в собранном виде (как показано на чертеже) опускают на каротажном кабеле в скважину на необходимую глубину (интервал обработки). Далее через кабель и токоведущую жилу подается с наземного пульта необходимый ток (2-3 А). В результате нагрева спирали и сгорания капроновой нити 5 освобождается грузоштанга 6, которая падает вниз по имплозионной камере и ударяет по ступенчатому штоку 7. При этом срезается штифт 9 и шток 7 передвигается вниз по стакану 12, освобождая кулачки 11. Под действием давления снизу кулачки 11 передвигаются внутрь стакана 12, освобождая его от зацепления с переводником 13. Стакан 12 вместе со штоком 7 передвигается вверх, открывая имплозионную камеру 1. После открытия имплозионной камеры скважинный и пластовый флюид устремляется внутрь пустотелого корпуса имплозионной камеры, где давление равно атмосферному. Происходит очистка пласта. Шлам же оседает в зумф скважины. Контроль за этим процессом с помощью измерительных датчиков производится по изменению давления в имплозионной камере.

После выравнивания давления в имплозионной камере стакан 12 занимает прежнее или близкое к нему положение, надежно препятствуя выходу флюида из имплозионной камеры. Устройство поднимается на поверхность.

При подъеме следят за показаниями датчиков давления внутри имплозионной камеры, при наличии избыточного давления его необходимо стравить. На поверхности производят демонтаж устройства.

Видео:Соленоидные электромагнитные клапаны. Принцип работы, виды.Скачать

1. Устройство для очистки скважин методом имплозии, включающее имплозионную камеру, отличающееся тем, что имплозионная камера снабжена геофизическим наголовником для прикрепления к каротажному кабелю, грузоштангой, подвешенной в верхней части камеры на разрушаемом элементе, ступенчатым штоком, расположенным в нижней части камеры и центрируемым скобой, стаканом, кулачками, расположенными в стакане, переводником и центрирующей втулкой, при этом ступенчатый шток соединен с центрирующей втулкой с возможностью перекрытия кулачков в транспортном положении и взаимодействия с грузоштангой для освобождения стакана от зацепления с переводником.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ступенчатый шток соединен с центрирующей втулкой при помощи срезных штифтов.

Устройство для многократной имплозии

Предложено устройство для многократной имплозионной обработки призабойной зоны скважины, содержащее имплозионную камеру с расширенным участком с окнами, плунжер, соединенный со штангами, клапанное седло, клапан с пружиной, при этом, между имплозионной камерой с расширенным участком с окнами и колонной насосно-компрессорных труб установлен дополнительный цилиндр, с внутренним диаметром равным внутреннему диаметру имплозионной камеры, а длина плунжера превышает всю длину расширенного участка имплозионной камеры, от его нижней части до нижней части дополнительного цилиндра.

Устройство относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для повышения нефтеотдачи добывающих и нагнетательных скважин, при многократной имплозионной обработке призабойной зоны, путем создания высокоамплитудных импульсов депрессии в обрабатываемом интервале пласта, и эффективной очистки призабойной зоны.

Читайте также: Порядок настройки клапанов мтз 82

Видео:Принцип работы обратного клапана. Как устроен водопроводный клапан?Скачать

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована для повышения нефтеотдачи добывающих и увеличения приемистости нагнетательных скважин, при многократном гидроимпульсном воздействии на пласт методом депрессии.

Известны имплозионные устройства, обеспечивающие многократные гидроимпульсные воздействия на призабойную зону пласта [Попов А.А. «Имплозия в процессах нефтедобычи». М.: Недра. 1996 г. с.68-71, 106-108, 115-116, патент 2303691 МПК Е21В 37/00],

Наиболее близким к заявляемому изобретению по своей технической сущности является устройство для многократной имплозии [Попов А.А, «Имплозия в процессах нефтедобычи». М.: Недра. 1996 г. с.113-115], содержащее имплозионную камеру с расширенным участком с окнами, канат (штанги), соединенный с плунжером, клапанное седло, клапан с пружиной, а все устройство спускается в скважину на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ).

Принцип работы устройства заключается в том, что при поднятии штанг с плунжером, клапан с пружиной закрывается и в имплозионной камере создается разрежение. С момента достижения нижним концом плунжера расширенного участка с окнами имплозионной камеры, скважинная жидкость как из колонны НКТ, так и из затрубного пространства устремляется в нижнюю часть имплозионной камеры, создавая сначала в зоне окон расширенного участка имплозионной камеры импульс депрессии, а затем гидравлический удар в нижней части имплозионной камеры. Под действием потока жидкости подпружиненный клапан открывается, раскрывая имплозионную камеру, и импульс давления воздействует на обрабатываемый интервал пласта, через перфорационные отверстия обсадной трубы.

Недостатком такой конструкции устройства для многократной имплозии является невозможность его использования в качестве устройства для депрессионного воздействия на пласт, например, для очистки призабойной зоны скважины (в этом случае, расширенный участок с окнами имплозионной камеры располагается напротив перфорационных отверстий обсадной трубы), т.е. в этом устройстве используется только энергия гидравлического удара и не используется зона, где возникает импульс депрессии. Это связано с тем, что при подъеме плунжера и входе его в расширенный участок с окнами, скважинная жидкость поступает в имплозионную камеру не только и не столько из обрабатываемого участка пласта, т.е. из пространства между перфорационными отверстиями обсадной трубы и расширенным участком с окнами имплозионной камеры, а большей частью из колонны НКТ, расположенной выше расширенной части имплозионной камеры, обтекая при этом, плунжер, находящийся в это время в расширенном участке. Это обстоятельство существенно снижает эффект депрессии в зоне, примыкающей к перфорационным отверстиям обсадной трубы. Т.е. эффект от депрессии на пласт становится менее значительным.

Задачей полезной модели является усовершенствование конструкции для расширения функциональных возможностей устройства для многократной имплозии, обеспечивающей эффективную очистку призабойной зоны методом депрессии.

Видео:Клапан Тесла | Целая физикаСкачать

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для многократной имплозии, содержащим имплозионную камеру с расширенным участком с окнами, штанги, соединенные с плунжером, седло клапана, клапан с пружиной, между имплозионной камерой с расширенным участком с окнами и нижней частью колонны насосно-компрессорных труб установлен цилиндр, с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру имплозионной камеры, а длина плунжера превышает всю длину расширенного участка, от его нижней части до нижней части цилиндра, а скважинная жидкость, после прохождения имплозионной камеры, клапанного седла и клапана с пружиной, направляется вниз, в ту часть скважины, которая находится ниже обрабатываемого интервала. При этом, расширенный участок с окнами выполнен с максимально допустимым диаметром, обеспечивающим минимально допустимый радиальный зазор между внутренним диаметром обсадной трубы и наружным диаметром расширенного участка с окнами.

Читайте также: Что такое пролонгирование митрального клапана

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет использовать эффект депрессии в зоне обрабатываемого пласта, создаваемый в расширенном участке имплозионной камеры, за счет исключения поступления скважинной жидкости из колонны НКТ в момент возникновения импульса депрессии, путем перекрытия плунжером цилиндра, расположенного между расширенным участком имплозионной камеры и колонной НКТ. Это обуславливает поступление флюида исключительно из пласта через перфорационные отверстия обсадной трубы и, частично, скважинной жидкости находящейся выше устройства, в зазоры между расширенным участком с окнами и обсадной трубой.

На Фиг.1 схематично изображено устройство для многократной имплозии.

Устройство для многократной имплозии состоит из имплозионной камеры 1 с расширенным участком 2 с окнами 3, штанг 4, плунжера 5, клапанного седла 6, клапана 7 с пружиной 8, цилиндра 9, установленного между имплозионной камерой 1 с расширенным участком 2 с окнами 3 и нижней частью колонны насосно-компрессорных труб, при этом, длина плунжера 5 превышает всю длину расширенного участка 2 имплозионной камеры 1, от его нижней части до нижней части установленного цилиндра 9. Цилиндр 9 соединен переводником с колонной насосно-компрессионных труб (НКТ) 10. Устройство для многократной имплозионной обработки скважин расположено в обсадной трубе 11.

Устройство для многократной имплозии работает следующим образом.

Видео:Принцип работы электромагнитного нормально открытого клапанаСкачать

В скважину, заполненную жидкостью, на насосно-компрессорных трубах 10 спускают устройство так, чтобы окна 3 расширенного участка 2 имплозионноьй камеры 1 располагались на уровне заданного интервала обработки пласта (условно не показан), напротив перфорационных отверстий обсадной трубы 11. Затем, с помощью штанг 4 плунжер 5 спускается вниз до упора в клапанное седло 6. При подъеме штанги 4 с плунжером 5 со скоростью 0,7÷1 м/с в имплозионной камере 1, закрытой снизу клапаном 7 с пружиной 8, создается разрежение под плунжером. При дальнейшем подъеме, верхняя часть плунжера 5 проходит расширенный участок 2 имплозионной камеры 1 и входит в цилиндр 9, установленный между имплозионной камерой 1 с расширенным участком 2 с окнами 3 и нижней частью колонны насосно-компрессорных труб. Учитывая, что длина плунжера 5 превышает всю длину расширенного участка 2 имплозионной камеры 1, от его нижней части до нижней части установленного цилиндра 9, нижняя часть плунжера 5 будет все еще находиться в имплозионной камере 1. При достижении нижней частью плунжера 5 расширенного участка 2 имплозионной камеры 1, скважинная жидкость из внутрискважинного пространства, непосредственно примыкающего к обрабатываемой зоне пласта и частично из затрубного пространства (в зазоры между расширенным участком 2 и обсадной трубой 11), со скоростью 120÷150 м/с устремляется в имплозионную камеру 1, создавая в нижней части гидравлический удар с продолжительностью 0,05÷0,1 сек, а в расширенном участке 2 имплозионной камеры 1 импульс депрессии с такой же продолжительностью. Далее поток жидкости открывает клапан 7 с пружиной 8 и жидкость поступает в ту часть скважины, которая находится ниже обрабатываемого интервала пласта.

Одновременно с этим, в расширенный участок 2 имплозионной камеры 1, за счет создания высокоамплитудного импульса депрессии (перепада давления между пластом и зоной окон 3), импульсно поступает порция флюида из пласта, т.е. происходит очистка обрабатываемой зоны пласта от кольматантов депрессионным методом..

Затем цикл повторяется, что позволяет за одну спускоподъемную операцию осуществить многократные импульсы депрессии в призабойной зоне скважины.

Устройство для многократной имплозии, содержащее имплозионную камеру с расширенным участком с окнами, плунжер, соединенный со штангами, клапанное седло, клапан с пружиной, отличающееся тем, что между имплозионной камерой с расширенным участком с окнами и нижней частью колонны насосно-компрессорных труб установлен цилиндр с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру имплозионной камеры, при этом длина плунжера превышает всю длину расширенного участка имплозионной камеры, от его нижней части до нижней части установленного цилиндра.