Разработка технических средств для освоения cкважин с трудноизвлекаемыми запасами с помощью виброволнового свабирования

Цель: разработка методики использования технических средств, повышающих эффективность работ при освоении скважин виброволновым свабированием. На основе численного решения разработанной математической модели получены аналитические зависимости предварительной деформации, рабочего хода, наибольшей скорости перемещения подвижного конца и частоты колебаний пружины клапана от параметров колебательной системы и рабочей жидкости, позволяющие рассчитывать винтовые цилиндрические пружины сжатия из стали круглого сечения в рабочем диапазоне частот до 10 Гц с учетом критерия безударного режима их работы. Разработаны технические средства для реализации комплексной технологии освоения скважин с трудноизвлекаемыми запасами с помощью виброволнового свабирования: гидродинамический скважинный свабогенератор пружинно-клапанного типа, обеспечивающий воздействие на пласт, и модернизированный гидравлический привод лебедки, обеспечивающий возмущающую нагрузку для свабогенератора. Построена математическая модель процесса работы клапана свабогенератора, учитывающая параметры как колебательной системы (геометрические размеры, инерционную массу движущихся частей, жесткость пружины, коэффициент вязкого трения между поршнем и корпусом клапана), так и рабочей жидкости (давление, расход и реологические свойства). Получены качественные и количественные графические закономерности и аналитические зависимости рабочих параметров пружины клапана – предварительной деформации и рабочего хода пружины, наибольшей скорости перемещения и частоты колебаний подвижного конца пружины от выявленных существенных параметров колебательной системы и рабочей жидкости в установленных диапазонах – жесткости пружины (100 - 1000 Н/мм), расхода рабочей жидкости (10 - 130 м³/ч), давления открытия клапана (1 - 7 МПа), позволяющие рассчитывать винтовую цилиндрическую пружину сжатия из стали круглого сечения для ее работы в клапане свабогенератора без соударения витков. Установлено, что при всех сочетаниях исследованных диапазонов параметров колебательной системы и рабочей жидкости частоты колебаний подвижного конца пружины клапана и упругих колебаний давления не превышают 10 Гц и с запасом входят в рекомендуемый диапазон частот (до 20 Гц) виброволнового воздействия на малопроницаемые (до 0,05 мкм²) пласты. Понижению частоты упругих колебаний давления, повышающему эффективность воздействия, способствуют уменьшение жесткости пружины клапана, расхода рабочей жидкости и увеличение давления открытия клапана. Разработаны и изготовлены опытный образец клапана свабогенератора и экспериментальный лабораторный стенд, с помощью которых выявлено, что амплитуды колебаний давления, создаваемые клапаном, имеют тенденцию к увеличению по мере роста давления рабочей жидкости, а рост амплитуды можно охарактеризовать функцией тангенса угла наклона аппроксимирующей прямой, что можно интерпретировать как повышение интенсивности виброволнового воздействия на пласт при увеличении глубины погружения свабогенератора под уровень скважинной жидкости. Предложена методика использования технических средств для освоения скважин с помощью виброволнового свабирования, которая включает определение параметров пружины клапана свабогенератора и лебедки, технологической схемы и порядка проведения работ.