RU231613U1

RU231613U1 - DOWNHOLE VIBRATOR

Info

Publication number: RU231613U1
Application number: RU2024127656U
Authority: RU
Inventors: Михаил Александрович Гузев; Артём Александрович Куницких
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью Малое Инновационное Предприятие "Интэк"
Filing date: 2024-09-19
Publication date: 2025-02-03

Abstract

Полезная модель относится к скважинному оборудованию для виброволновой обработки продуктивных пластов нефтяных и газовых скважин. Забойный скважинный вибратор содержит размещенные в индивидуальных корпусах виброисточники и якоря. Якоря установлены с обоих концов каждого виброисточника. Корпуса виброисточников и якорей соединены между собой. В корпусе каждого виброисточника размещен в опорных узлах дебалансный вал, представляющий вал с эксцентрично размещенным маховиком. Виброисточники выполнены когерентными и соединены штангами со смещением в шлицевом соединении валов виброисточников, выбираемом в зависимости от расстояния между виброисточниками. Обеспечивается повышение амплитуды механических колебаний. 1 ил. The utility model relates to downhole equipment for vibratory wave treatment of productive formations of oil and gas wells. A downhole vibrator contains vibration sources and anchors placed in individual housings. The anchors are installed at both ends of each vibration source. The housings of the vibration sources and anchors are connected to each other. In the housing of each vibration source, an unbalance shaft is placed in support units, which is a shaft with an eccentrically placed flywheel. The vibration sources are made coherent and are connected by rods with an offset in a splined connection of the vibration source shafts, selected depending on the distance between the vibration sources. An increase in the amplitude of mechanical vibrations is ensured. 1 Fig.

Description

Полезная модель относится к скважинному оборудованию для виброволновой обработки продуктивных пластов нефтяных и газовых скважин.The utility model relates to downhole equipment for vibration-wave treatment of productive formations of oil and gas wells.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является скважинный сейсмический вибратор, содержащий несколько идентичных корпусов с идентичными дебалансными вибровозбудителями, жестко соединенных торцами с механическими якорными устройствами, содержащими управляемые с поверхности зажимные клинья, при этом валы дебалансных вибровозбудителей, выполненные со шлицевыми концами, соединены между собой, а вал верхнего из них - с валом погружного приводного двигателя либо со штангой внутри насосно-компрессорных труб, имеющей вращательный привод на поверхности, посредством смонтированных внутри механических якорных устройств промежуточных валов со шлицевыми втулками на концах (патент РФ № 147788, опубл. 20.11.2014). Данное устройство принято за прототип.The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of its features is a borehole seismic vibrator containing several identical bodies with identical unbalance vibration exciters rigidly connected by their ends to mechanical anchor devices containing clamping wedges controlled from the surface, wherein the shafts of the unbalance vibration exciters, made with splined ends, are connected to each other, and the shaft of the upper one is connected to the shaft of the submersible drive motor or to the rod inside the pump and compressor pipes, having a rotary drive on the surface, by means of intermediate shafts with splined bushings on the ends mounted inside the mechanical anchor devices (RU Patent No. 147788, published on 20.11.2014). This device is taken as a prototype.

Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемой полезной модели, - забойный скважинный вибратор, содержащий размещенные в индивидуальных корпусах виброисточники и якоря; якоря установлены с обоих концов каждого виброисточника; корпуса виброисточников и якорей соединены между собой; в корпусе каждого виброисточника размещен в опорных узлах дебалансный вал, представляющий вал с эксцентрично размещенным маховиком.The prototype features that coincide with the essential features of the claimed utility model are a downhole vibrator containing vibration sources and anchors located in individual housings; the anchors are installed at both ends of each vibration source; the housings of the vibration sources and anchors are connected to each other; an unbalance shaft is placed in the support units of each vibration source, which is a shaft with an eccentrically located flywheel.

Главным недостатком прототипа является недостаточно высокая амплитуда создаваемых колебаний.The main drawback of the prototype is the insufficiently high amplitude of the generated oscillations.

Технической задачей полезной модели является повышение амплитуды механических колебаний.The technical objective of the utility model is to increase the amplitude of mechanical vibrations.

Поставленная задача была решена за счет того, что в известном забойном скважинном вибраторе, содержащем размещенные в индивидуальных корпусах виброисточники и якоря, при этом якоря установлены с обоих концов каждого виброисточника, корпуса виброисточников и якорей соединены между собой, в корпусе каждого виброисточника размещен в опорных узлах дебалансный вал, представляющий вал с эксцентрично размещенным маховиком, согласно полезной модели использованы когерентные виброисточники, соединенные штангами со смещением в шлицевом соединении валов виброисточников, выбираемом в зависимости от расстояния между виброисточниками.The stated task was solved due to the fact that in the known downhole vibrator, containing vibration sources and anchors placed in individual housings, wherein the anchors are installed at both ends of each vibration source, the housings of the vibration sources and anchors are connected to each other, in the housing of each vibration source an unbalance shaft is placed in the support units, representing a shaft with an eccentrically placed flywheel, according to the utility model coherent vibration sources are used, connected by rods with an offset in the splined connection of the shafts of the vibration sources, selected depending on the distance between the vibration sources.

Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа - использованы когерентные виброисточники, соединенные штангами со смещением в шлицевом соединении валов виброисточников, выбираемом в зависимости от расстояния между виброисточниками.The features of the claimed technical solution, which are distinctive from the prototype, are the use of coherent vibration sources connected by rods with an offset in the splined connection of the vibration source shafts, selected depending on the distance between the vibration sources.

Для увеличения амплитуды колебаний предусмотрена возможность совместного использования нескольких когерентных виброисточников с целью получения эффекта интерференции механических волн. Увеличение амплитуды колебаний достигается за счет создания эффекта интерференции механических волн от нескольких виброисточников. Для создания эффекта интерференции механических волн в призабойной зоне продуктивного пласта на определенном удалении от ствола скважины, необходимо с учетом скорости распространения в горной породе механических волн расчетным методом определить сдвиг фазы между виброисточниками и выставить величину смещения в шлицевом соединении валов вибровозбудителей. Разность фаз механических волн от вибоисточников должна быть четно кратна π.To increase the amplitude of oscillations, it is possible to use several coherent vibration sources together to obtain the effect of mechanical wave interference. The amplitude of oscillations is increased by creating the effect of mechanical wave interference from several vibration sources. To create the effect of mechanical wave interference in the bottomhole zone of the productive formation at a certain distance from the wellbore, it is necessary to determine the phase shift between the vibration sources by calculation, taking into account the speed of propagation of mechanical waves in the rock, and set the value of the shift in the splined connection of the vibration exciter shafts. The phase difference of mechanical waves from the vibration sources must be an even multiple of π.

На фиг. приведена схема виброисточника забойного скважинного вибратора.In fig. A diagram of the vibration source of a downhole vibrator is shown.

Забойный скважинный вибратор содержит виброисточники и якоря.The downhole vibrator contains vibration sources and anchors.

Якорь и виброисточник соединены резьбовым соединением через соответствующие муфту 1 и ниппель 2. Якоря установлены с обоих концов виброисточника. В спускаемой компоновке должно быть не менее двух виброисточников. Компоновка скважинного забойного вибратора спускается на колонне насосно-компрессорных или бурильных труб.The anchor and the vibration source are connected by a threaded connection through the corresponding coupling 1 and nipple 2. The anchors are installed at both ends of the vibration source. There must be at least two vibration sources in the lowered assembly. The downhole vibrator assembly is lowered on a column of tubing or drill pipes.

Проходное сквозное отверстие внутри якоря позволяет размещать в нем штанги или приводной вал, через которые вращающий момент передается от приводного двигателя на виброисточник.A through hole inside the anchor allows for the placement of rods or a drive shaft through which torque is transmitted from the drive motor to the vibration source.

Виброисточник представляет собой дебалансный вибровозбудитель. Каждый виброисточник смонтирован в индивидуальном корпусе 3. Конструкция виброисточника включает корпус 3, внутри которого через проставочные кольца 4 и 5 установлены опорные узлы 6 и 7, выполненные на основе радиально-упорных подшипников. В опорных узлах 6 и 7 размещен и зафиксирован гайками 8 и 9 вал 10 с шлицевыми соединениями на концах. На валу 10 с помощью установочных винтов 11, 12, 13 размещен дебаланс 14. Вал 10 с дебалансом 14 представляет собой вал с эксцентрично размещенным маховиком. Между собой валы 10 виброисточников соединяются через стыковочные штанги посредством жесткого шлицевого соединения, что обеспечивает одинаковую частоту излучаемых механических волн. Верхний виброисточник через приводной вал соединяется с приводом.The vibration source is an unbalanced vibration exciter. Each vibration source is mounted in an individual housing 3. The vibration source design includes a housing 3, inside which, through spacer rings 4 and 5, support units 6 and 7 are installed, made on the basis of radial-thrust bearings. In support units 6 and 7, a shaft 10 with splined connections at the ends is placed and fixed with nuts 8 and 9. An unbalance 14 is placed on shaft 10 using set screws 11, 12, 13. Shaft 10 with unbalance 14 is a shaft with an eccentrically located flywheel. Shafts 10 of the vibration sources are connected to each other through connecting rods by means of a rigid splined connection, which ensures the same frequency of the emitted mechanical waves. The upper vibration source is connected to the drive through the drive shaft.

Забойный скважинный вибратор работает следующим образом.The downhole vibrator operates as follows.

Перед спуском оборудования в скважину следует произвести очистку и шаблонировку внутреннего пространства обсадной колонны в планируемом месте установки. На устье скважины собирают компоновку скважинного забойного вибратора. В компоновку входят привод (на фиг. не обозначен), чередующиеся друг за другом якоря (на фиг. не обозначен) и виброисточники. При этом внутри якорей размещаются стыковочные штанги требуемой длины со шлицевыми головками (на фиг. не обозначен), которые соединяют привод с валом 10 виброисточника и валы 10 виброисточников между собой. Оборудование спускают на колонне насосно-компрессорных или бурильных труб, которые через муфту соединяются с якорем.Before lowering the equipment into the well, it is necessary to clean and template the internal space of the casing string at the planned installation location. At the wellhead, the downhole vibrator assembly is assembled. The assembly includes a drive (not shown in the figure), alternating anchors (not shown in the figure) and vibration sources. In this case, mating rods of the required length with splined heads (not shown in the figure) are placed inside the anchors, which connect the drive to the shaft 10 of the vibration source and the shafts 10 of the vibration sources to each other. The equipment is lowered on a column of pump-compressor or drill pipes, which are connected to the anchor through a coupling.

После размещения оборудования в скважине в интервале продуктивного объекта производится активация якорей. После активации якорей запускается привод, который через стыковочную штангу сообщает вращающий момент валам 10 виброисточников с определенной частотой вращения, что приводит во вращательное движение дебалансы 14. В результате вращения дебалансов возникают механические возмущения (вибрация), которые передаются через вал 10, опорные подшипниковые узлы 6 и 7 на корпус 3 виброисточника. Далее вибрация передается на корпус и выдвижные плашки якорей (на фиг. не обозначен). От выдвижных плашек вибрация передается на обсадную колонну и далее на продуктивный объект. Так осуществляется обработка продуктивного пласта виброволновым воздействием на установленном режиме. При этом параллельно с виброволновой обработкой продуктивного пласта возможна работа скважинного насосного оборудования с целью эксплуатации скважины. Насосное оборудование размещается в колонне насосно-компрессорных труб выше скважинного забойного вибратора.After the equipment is placed in the well, the anchors are activated in the interval of the productive object. After the anchors are activated, the drive is started, which through the coupling rod transmits the torque to the shafts 10 of the vibration sources with a certain rotation frequency, which sets the unbalances 14 in rotation. As a result of the unbalance rotation, mechanical disturbances (vibration) occur, which are transmitted through the shaft 10, support bearing units 6 and 7 to the housing 3 of the vibration source. Then the vibration is transmitted to the housing and the retractable rams of the anchors (not shown in the figure). From the retractable rams, the vibration is transmitted to the casing string and then to the productive object. In this way, the productive formation is treated with vibration wave action in the established mode. In this case, in parallel with the vibration wave treatment of the productive formation, the operation of the well pumping equipment is possible for the purpose of operating the well. The pumping equipment is placed in the column of pump and compressor pipes above the downhole vibrator.

Для окончания виброволнового воздействия на пласт останавливают привод, что приводит к прекращению вращения дебалансов 14 и возникновению механических возмущений. Производят перевод якоря в транспортное положение путем снятия выдвижных плашек. Далее можно производить перемещение забойного скважинного оборудования, спущенного на колонне насосно-компрессорных труб.To end the vibration wave impact on the formation, the drive is stopped, which leads to the cessation of rotation of the unbalances 14 and the occurrence of mechanical disturbances. The anchor is transferred to the transport position by removing the retractable rams. Then, the downhole equipment lowered on the tubing string can be moved.

Заявленная полезная модель повышает амплитуду механических колебаний за счет использования когерентных вибровозбудителей, что обеспечивает надежность эксплуатации устройства и высокое качество виброволновой обработки продуктивного пласта.The claimed utility model increases the amplitude of mechanical vibrations due to the use of coherent vibration exciters, which ensures reliable operation of the device and high quality of vibration wave treatment of the productive formation.

Claims

A downhole vibrator containing vibration sources and anchors placed in individual housings, wherein the anchors are installed at both ends of each vibration source, the housings of the vibration sources and anchors are connected to each other, an unbalance shaft is placed in the support units of each vibration source, which is a shaft with an eccentrically placed flywheel, characterized in that the vibration sources are made coherent and are connected by rods with an offset in the splined connection of the shafts of the vibration sources, selected depending on the distance between the vibration sources.