EA041160B1 - DEVICE AND SYSTEM FOR OIL PRODUCTION - Google Patents

DEVICE AND SYSTEM FOR OIL PRODUCTION Download PDF

Info

Publication number
EA041160B1
EA041160B1 EA202091880 EA041160B1 EA 041160 B1 EA041160 B1 EA 041160B1 EA 202091880 EA202091880 EA 202091880 EA 041160 B1 EA041160 B1 EA 041160B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
oil
fluid
oil production
pressurized fluid
motor
Prior art date
Application number
EA202091880
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роберт Д. Валтьерра
Марк Дж. Озимек
Юджин Систо
Original Assignee
Хайдроакустикс Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Хайдроакустикс Инк. filed Critical Хайдроакустикс Инк.
Publication of EA041160B1 publication Critical patent/EA041160B1/en

Links

Description

По настоящей заявке испрашивается приоритет в соответствии с разделом 35 Кодекса законов США § 119(е) по следующим предварительным заявкам на патент заявителя Hydroacoustics, Inc.: Предварительная заявка на патент США № 62/627310 Устройство для добычи нефти от R. Valtierra и др., поданная 7 февраля 2018 г.; и Предварительная заявка на патент США № 62/659825 Устройство для добычи нефти от R. Valtierra, поданная 19 апреля 2018 г.; а также испрашивается приоритет в соответствии с разделом 35 Кодекса законов США § 120 по одновременно рассматриваемой заявке на патент США № 16/263136 Датчик текучей среды и система контроля станка-качалки от R. Valtierra и др., поданной 31 января 2019 г., все из вышеуказанных заявок включены в настоящий документ посредством ссылки во всей их полноте.This application claims priority under 35 U.S.C. § 119(e) over the following provisional patent applications by Applicant Hydroacoustics, Inc.: U.S. Provisional Application No. 62/627310 Oil Recovery Device by R. Valtierra et al. filed February 7, 2018; and U.S. Provisional Application No. 62/659825 Oil Recovery Device by R. Valtierra, filed April 19, 2018; and claiming priority under 35 U.S.C. § 120 of co-pending U.S. Patent Application No. 16/263136 Fluid Sensor and Pumping Machine Control System by R. Valtierra et al., filed January 31, 2019, all of the above applications are incorporated herein by reference in their entirety.

Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention belongs

Раскрытые системы и способы направлены на генерирование звуковых волн. Скважинное устройство для добычи нефти предоставляет сейсмический источник, чтобы улучшить добычу нефти. Системы и способы, раскрытые в данном документе, улучшают добычу нефти посредством вибрационного стимулирования, например, чтобы уменьшить капиллярные силы и стимулировать степень перемещения и объединение нефти, удерживаемой в пласте внутри пористой среды нефтяного пласта.The disclosed systems and methods are directed to generating sound waves. The downhole oil recovery device provides a seismic source to improve oil recovery. The systems and methods disclosed herein improve oil recovery by vibratory stimulation, for example, to reduce capillary forces and stimulate the degree of displacement and pooling of oil held in a formation within a porous oil formation medium.

Уровень техники и сущность изобретенияState of the art and essence of the invention

После того, как нефтяная скважина была в эксплуатации в течение некоторого времени, ее производительность часто уменьшается до точки, при которой функционирование скважины является минимальным или экономически нецелесообразным. Имеет место часто случай, однако, что значительные количества сырой нефти остаются в грунте в областях этих непродуктивных скважин, однако не могут быть освобождены посредством обычных технологий. Часто рассматриваются способы для эффективного увеличения продуктивности скважины, при условии, что они могут быть выполнены экономически эффективным образом. Часто ствол скважины может служить в качестве скважины для инжекции или контрольной скважины и может предоставлять возможность введения в забой скважины генератора сейсмической волны давления при гидравлическом ударе.After an oil well has been in production for some time, its productivity often decreases to the point where the operation of the well is minimal or not economically viable. It is often the case, however, that significant amounts of crude oil remain in the ground in the areas of these dry wells, however, cannot be released by conventional technologies. Methods are often considered to effectively increase the productivity of a well, provided that they can be performed in a cost-effective manner. Often, the wellbore may serve as an injection well or monitoring well, and may allow the introduction of a water hammer seismic pressure wave generator downhole.

Многие способы были раскрыты для улучшения эффективности добычи нефти, включающие те, что были раскрыты в патенте США 8113278, авторы DeLaCroix и др., под названием Система и способ для улучшенной добычи нефти при применении генератора сейсмической энергии IN-SITU (14 февраля 2012), который тем самым включен посредством ссылки во всей его полноте. Тем не менее, большие объемы углеводородов остаются в пластах, обогащенных нефтью, после второго, или даже третьего из способов извлечения, которые были применены. Полагают, что основным фактором, вызывающим удерживание углеводородов в таких пластах, является невыполнимость приложения непосредственных достаточных сил давления к каплям углеводородов, остающихся в поровых пространствах пластов. Обычную добычу нефти типично выполняют в виде двухуровневого процесса, первичный или первоначальный способ зависит от естественного потока или выкачивания нефти внутри ствола скважины до истощения. Как только свободно протекающая нефть была удалена, требуется второй метод. По существу несмешивающуюся текучую среду, такую как вода, нагнетают в нагнетательную скважину, чтобы промыть нефть, содержащуюся в пласте в эксплуатационной скважине. В прошлом не было рентабельным улучшение третьего способа или улучшенных способов добычи нефти (также называемых как EOR (способы повышения нефтеотдачи пласта)), даже если вплоть до семидесяти процентов общего объема нефти могло еще оставаться в оставленной нефтяной скважине после применения обычных технологий добычи нефти.Many methods have been disclosed to improve oil recovery efficiency, including those disclosed in US Pat. No. 8,113,278 to DeLaCroix et al. titled System and Method for Improved Oil Recovery Using an IN-SITU Seismic Energy Generator (February 14, 2012), which is hereby incorporated by reference in its entirety. However, large volumes of hydrocarbons remain in oil-rich formations after the second or even third of the recovery methods that have been applied. It is believed that the main factor causing retention of hydrocarbons in such formations is the impossibility of applying direct sufficient pressure forces to the hydrocarbon droplets remaining in the pore spaces of the formations. Conventional oil recovery is typically performed as a two-stage process, the primary or initial process dependent on the natural flow or pumping of oil within the wellbore to depletion. Once the free-flowing oil has been removed, a second method is required. A substantially immiscible fluid, such as water, is injected into an injection well to flush out the oil contained in the formation in the production well. In the past, it has not been cost effective to improve the third method or improved oil recovery methods (also referred to as EOR (enhanced oil recovery)), even if up to seventy percent of the total oil may still remain in an abandoned oil well after conventional oil recovery techniques have been applied.

Другая технология, которая была применена, чтобы увеличить извлечение нефти, применяет введение низкочастотной колебательной энергии. Низкочастотные колебания от поверхности или скважинных источников были применены, чтобы влиять на извлечение жидких углеводородов из подземных пластов. Этот тип колебаний, при номинальных частотах по существу менее чем 1 кГц, в литературе называется как звуковое, акустическое, сейсмическое, продольноволновое или упруговолновое возбуждение скважины. Например, возбуждение посредством низкочастотных колебаний эффективно применяли, чтобы улучшать добычу нефти из обводненных пластов. Примеры из литературы также показывают, что низкочастотное возбуждение может ускорять или улучшать максимальную добычу нефти. Пояснения в отношении того, почему низкочастотное возбуждение создает различие, варьируются, тем не менее, полагают, что введение колебательной энергии вызывает объединение капель нефти и восстановление непрерывной нефтяной фазы вследствие смещения капель нефти из пласта, так что они могут объединяться и коалесцировать. Дополнительно полагают, что звуковые волны уменьшают капиллярные силы посредством изменения поверхности и межфазных натяжений, и посредством этого высвобождают капли и/или предоставляют им возможность коалесцировать. Например, Патент США № 5184678, авторы Pechkov et al., изданный 9 февраля 1993 г., раскрывает способ и устройство для стимулирования добычи текучей среды в действующей эксплуатационной скважине при применении излучателя энергии звуковой волны, расположенном в стволе скважины внутри продуктивной зоны. Однако, Pechkov лишь предоставляет информацию, что ультразвуковое излучение удаляет тонкие мелкие фракции и уменьшает вязкость скважинной текучей среды вблизи перфорационных отверстий посредством перемешивания, увеличивая тем самым производство текучей среды из добывающей скважины.Another technology that has been applied to increase oil recovery is the introduction of low frequency vibrational energy. Low frequency vibrations from the surface or downhole sources have been applied to influence the recovery of liquid hydrocarbons from subterranean formations. This type of oscillation, at nominal frequencies substantially less than 1 kHz, is referred to in the literature as sonic, acoustic, seismic, longitudinal or elastic wave well stimulation. For example, low frequency oscillation stimulation has been effectively used to improve oil recovery from flooded formations. Literature examples also show that low frequency excitation can accelerate or improve maximum oil recovery. Explanations as to why the low frequency excitation creates a difference vary, however, it is believed that the introduction of vibrational energy causes the oil droplets to coalesce and restore the continuous oil phase due to displacement of the oil droplets from the formation so that they can coalesce and coalesce. Additionally, it is believed that sound waves reduce capillary forces by changing the surface and interfacial tensions, and thereby release droplets and/or allow them to coalesce. For example, US Patent No. 5,184,678 to Pechkov et al., issued Feb. 9, 1993, discloses a method and apparatus for stimulating fluid production in an existing production well using a sound wave energy emitter located in the wellbore within the productive zone. However, Pechkov only provides information that ultrasonic radiation removes fine fines and reduces the viscosity of the well fluid near the perforations through agitation, thereby increasing the production of fluid from the production well.

- 1 041160- 1 041160

Ультразвуковые волны могут улучшать и/или ускорять добычу нефти из пористой среды. Проблема с ультразвуковыми волнами заключается в том, что по существу, глубина проникновения или расстояние, на которое ультразвуковые волны могут перемещаться в пласт от источника, ограничено до величины не более чем несколько футов, тогда как низкочастотные или звуковые волны могут по существу перемещаться на протяжении сотен или тысяч футов через пористую породу. Наряду с тем, что способы и устройства для звукового возбуждения, чтобы улучшать протекание жидкого углеводорода, достигли некоторых успехов в стимулировании или улучшении добычи жидких углеводородов из подземных пластов, излучатели энергии звуковой волны, применяемые до настоящего времени, не обладают по существу достаточной акустической мощностью, чтобы предоставлять значительную импульсную волну. Соответственно, остается неудовлетворенная потребность в улучшенных способах и устройствах, которые применяют энергию звуковой волны, чтобы стимулировать или улучшать добычу жидких углеводородов из подземных пластов. Энергию звуковой волны эмитируют из излучателя энергии звуковой волны в форме волн давления, которые проходят через жидкие углеводороды в пласт, с тем результатом, что подвижность жидкого углеводорода улучшена, и он протекает более свободно к стволу скважины. В качестве определения упруговолновое является специфическим типом волны, которая распространяется внутри упругих или вязкоупругих материалов. Упругость материала способствует распространению волны, и когда такие волны имеют место в недрах, их по существу называют сейсмическими волнами.Ultrasonic waves can improve and/or accelerate the recovery of oil from a porous medium. The problem with ultrasonic waves is that, as such, the penetration depth, or distance ultrasonic waves can travel into the formation from a source, is limited to no more than a few feet, while low frequency or sonic waves can essentially travel hundreds of feet. or thousands of feet through porous rock. While methods and apparatuses for sonic stimulation to improve the flow of liquid hydrocarbon have achieved some success in stimulating or improving the production of liquid hydrocarbons from subterranean formations, sonic wave energy emitters used to date do not have substantially sufficient acoustic power, to provide a significant impulse wave. Accordingly, there remains an unmet need for improved methods and apparatuses that use sound wave energy to stimulate or improve the recovery of liquid hydrocarbons from subterranean formations. Sound wave energy is emitted from the sound wave energy emitter in the form of pressure waves that pass through the liquid hydrocarbons into the formation, with the result that the mobility of the liquid hydrocarbon is improved and it flows more freely towards the wellbore. As a definition, elastowave is a specific type of wave that propagates within elastic or viscoelastic materials. The elasticity of the material aids in the propagation of the wave, and when such waves occur in the subsurface, they are essentially referred to as seismic waves.

Величина баррелей нефти и потребность в нефти создает большой интерес к третьим способам улучшения добычи нефти, чтобы дополнительно увеличить потенциальную добычу нефти посредством восстановления пригодности старых скважин, даже включающих те, которые были закрыты вследствие высокой доли воды по сравнению с объемом общей добытой нефти, что по существу называют обводненностью нефти. Основная цель улучшенной добычи нефти является предоставление средства, чтобы инициировать поток предварительно уловленной нефти посредством эффективного увеличения относительной проницаемости пласта с внедренной нефтью и уменьшения вязкости и поверхностного натяжения нефти. Многочисленные технологии, улучшающие добычу нефти, в настоящее время осуществляются на практике в области, включающей термодинамику, химию и механику. Некоторые из этих способов были найдены как являющиеся коммерчески целесообразными при разной степени успешности и ограничений. Нагревание нефти посредством пара проявляло себя как эффективное средство, чтобы уменьшать вязкость, при условии, что имеется легкий доступ к энергии пара, и расходы для более чем половины нефти в настоящее время восстановлены. Применение химических поверхностно-активных веществ и растворителей, таких как CO2, чтобы уменьшать поверхностное натяжение и вязкость, наряду с тем, что они являются эффективными, они не применяются широко вследствие стоимости, загрязнения и экологических проблем. Однако, сейсмическое возбуждение не имеет любых из вышеуказанных ограничений и продолжает рассматриваться как эффективный метод, улучшающий добычу нефти.The size of barrels of oil and the demand for oil is creating a lot of interest in third ways to improve oil production to further increase potential oil production by rehabilitating old wells, even those that were closed due to a high proportion of water compared to the volume of total oil produced, which is essentially referred to as the oil water cut. The main goal of improved oil recovery is to provide a means to initiate the flow of pre-entrained oil by effectively increasing the relative permeability of the reservoir with the injected oil and reducing the viscosity and surface tension of the oil. Numerous technologies that improve oil recovery are currently being put into practice in the field, including thermodynamics, chemistry and mechanics. Some of these methods have been found to be commercially viable, with varying degrees of success and limitations. Heating oil with steam has proven to be an effective means to reduce viscosity, provided that steam power is readily available and costs for more than half of the oil have now been recovered. The use of chemical surfactants and solvents such as CO2 to reduce surface tension and viscosity, while being effective, is not widely used due to cost, pollution and environmental concerns. However, seismic stimulation does not have any of the above limitations and continues to be regarded as an effective technique for improving oil recovery.

Низкочастотные колебания пласта горных пород, как полагают, способствуют улучшенной добыче нефти посредством (i) уменьшения капиллярных сил, (ii) снижения адгезии между горными породами и текучими средами и (iii) вызывания объединения капель нефти и делают возможным их протекание внутри нагнетаемой воды. Исследования в Лос-Аламосской национальной лаборатории (Los Alamos National Laboratory), выполненные Peter Roberts, показали, что этот способ может увеличивать добычу нефти на протяжении значительно больших областей пласта при существенно более низких затратах, чем другие способы возбуждения, улучшающие добычу нефти.Low frequency rock formation vibrations are believed to contribute to improved oil recovery by (i) reducing capillary forces, (ii) reducing adhesion between rocks and fluids, and (iii) causing oil droplets to coalesce and allow them to flow within the injected water. Studies at the Los Alamos National Laboratory by Peter Roberts have shown that this method can increase oil recovery over much larger areas of the reservoir at a significantly lower cost than other stimulation methods that improve oil recovery.

Системы и способы, раскрытые в данном документе, предоставляют низкозатратное третье решение, чтобы способствовать улавливанию нефти, которая ранее была нерентабельной для извлечения. Поэтому основной целью описанных здесь вариантов осуществления является включение применения скважинных вибрационных сейсмических источников, которые могут генерировать упруговолновое вибрационное стимулирование внутри ранее оставленного нефтяного месторождения для того, чтобы извлекать неподвижную нефть. Посредством применения устройства для генерирования звуковых волн, дополнительную добычу нефти стимулируют внутри нефтяного месторождения при контакте текучей среды со стволом скважины, в котором источник звуковых волн может быть размещен.The systems and methods disclosed herein provide a low cost third solution to help recover oil that was previously uneconomic to recover. Therefore, the main purpose of the embodiments described herein is to include the use of downhole vibrators that can generate elastic wave vibratory stimulation within a previously abandoned oil field in order to recover stationary oil. Through the use of a device for generating sound waves, additional oil production is stimulated within the oil field by fluid contact with a wellbore in which a source of sound waves can be placed.

В соответствии с описанными вариантами осуществления раскрыт источник электрогидравлической сейсмической волны давления, сконфигурированный в качестве устройства для добычи нефти. Функционирование раскрытого устройства для добычи нефти облегчено посредством уменьшения механической сложности устройства, наряду с улучшением при этом его общей надежности. Улучшения включают интегрирование безрамного двигателя в устройство, где двигатель специально сконструирован, чтобы функционировать в водонасыщенной окружающей среде. Ротор двигателя непосредственно присоединен к приводу поворотного клапана, который обусловливает создание сейсмической волны. Клапан сконструирован с по меньшей мере одним и возможно несколькими отверстиями для высвобождения сейсмической энергии. В одном варианте осуществления устройство для добычи нефти может включать меньшие отверстия вдоль его длины, чтобы реализовывать конусообразную гидравлическую опору. Посредством гидравлической опоры клапан применяет воду под давлением в качестве опорного материала, чтобы уменьшать трение, и может тем самым устранять необходимость в изготовленных по заказу механических опорах. Посредством связанных ротора и клапана и гидравлической опоры устройIn accordance with the described embodiments, an electro-hydraulic seismic pressure wave source configured as an oil recovery device is disclosed. Operation of the disclosed oil recovery device is facilitated by reducing the mechanical complexity of the device while improving its overall reliability. Improvements include integrating a frameless motor into a device where the motor is specifically designed to function in a water-saturated environment. The motor rotor is directly connected to the rotary valve actuator, which causes the seismic wave to be generated. The valve is constructed with at least one and possibly several openings for releasing seismic energy. In one embodiment, the oil recovery device may include smaller openings along its length to provide a conical hydraulic bearing. Through hydraulic support, the valve uses pressurized water as a support material to reduce friction and can thereby eliminate the need for custom mechanical supports. Through the connected rotor and valve and hydraulic support, the device

- 2 041160 ство существенным образом уменьшено до единственной подвижной (вращающейся) части. Дополнительно ротор спроектирован с полым валом, который, когда он присоединен к клапану, предоставляет прямой путь для воды под давлением, поступающей в устройство, чтобы протекать к клапану. Это предоставляет возможность увеличенного потока текучей среды и уменьшения возможной кавитации (пузырьков, образуемых в воде). Дополнительная вода проходит в статор двигателя и вокруг него, предоставляя охлаждение двигателя во время функционирования устройства. Дополнительно, объединение безрамного, водонасыщенного двигателя делает возможным для устройства быть уменьшенным в диаметре по сравнению с предшествующими устройствами для нисходящей скважины, предоставляя тем самым возможность улучшения в большем интервале диаметров ствола скважины, начиная от приблизительно 4 дюймов (1,016 дм).- 2 041160 significantly reduced to a single movable (rotating) part. Additionally, the rotor is designed with a hollow shaft which, when attached to the valve, provides a direct path for pressurized water entering the device to flow to the valve. This allows for increased fluid flow and reduced potential for cavitation (bubbles formed in the water). Additional water passes into and around the motor stator, providing cooling to the motor while the unit is running. Additionally, the incorporation of a frameless, water-saturated motor allows the tool to be reduced in diameter compared to prior downhole tools, thereby allowing improvements over a larger borehole diameter range from about 4 inches (1.016 dm).

Описанное в вариантах осуществления в данном документе является устройством для добычи нефти для передачи волновой сейсмической энергии волны в нефтяном пласте, в форме волны, таким образом, чтобы изменять капиллярные силы остаточной нефти, содержащим корпус; источник текучей среды под давлением; и безрамный, бесщеточный двигатель, функционально расположенный внутри указанного корпусу, чтобы принимать текучую сред под давлением и генерировать сейсмические волны.Described in the embodiments herein is an oil recovery apparatus for transmitting waveform seismic wave energy in an oil reservoir, in a waveform, so as to change the capillary forces of the residual oil containing the body; a source of pressurized fluid; and a frameless, brushless motor operatively located within said housing to receive pressurized fluid and generate seismic waves.

Дополнительно раскрытым в вариантах осуществления в данном документе является устройство для генерирования звуковых волн в среде для стимулирования добычи нефти в нефтяном пласте, содержащее удлиненный и, по существу, цилиндрический корпус, выполненный с возможностью прохождения через ствол скважины; аккумулятор; источник текучей среды под давлением; секцию передачи энергии, где секция передачи энергии может включать клапан передачи давления и дополнительно включать безрамный двигатель; ротор с полым валом, имеющий выпускное отверстие; и статор, имеющий соответствующее выпускное отверстие, посредством чего энергию текучей среды перемещают после совмещения указанных отверстий ротора и статора, где безрамный двигатель функционально соединен с ротором с полым валом и где текучая среда проходит посредством этого к аккумулятору; и клапан передачи давления, где текучую среду под давлением сохраняют внутри указанного аккумулятора и затем перемещают, посредством чего высвобождают энергию сейсмической волны через отверстия в текучую среду, окружающую устройство.Further disclosed in the embodiments herein is an apparatus for generating sound waves in an environment to stimulate oil production in an oil reservoir, comprising an elongated and substantially cylindrical body operable to pass through a wellbore; battery; a source of pressurized fluid; a power transfer section, where the power transfer section may include a pressure transfer valve and further include a frameless engine; a hollow shaft rotor having an outlet; and a stator having a corresponding outlet, whereby the energy of the fluid is transferred after the alignment of the said holes of the rotor and the stator, where the frameless motor is operatively connected to the hollow shaft rotor and where the fluid passes through this to the accumulator; and a pressure transfer valve, where a pressurized fluid is stored within said accumulator and then moved, whereby seismic wave energy is released through the openings into the fluid surrounding the device.

Также раскрытым в данном документе является способ генерирования энергии давления сейсмической волны в нефтенасыщенных пластах, включающий размещение генератора звуковых волн в контакте с текучей средой в пласте; аккумулирование энергии давления текучей среды в генераторе звуковых волн и периодическое высвобождение и перемещение энергии давления посредством указанного генератора, чтобы создать энергию волны, которая перемещается посредством текучей среды в пористую среду пластов, где высвобождение и перемещение энергии выполняется посредством безрамного двигателя, приводящего в действие поворотный клапанный генератор, указанный клапанный генератор применяет полый вал для прохождения текучей среды, посредством чего относительная взаимосвязь выпускных отверстий как на роторе, так и на статоре, в генераторе текучей среды контролирует выпуск и передачу систематических пульсовых колебаний давления, чтобы создавать сейсмическую волну давления.Also disclosed herein is a method of generating seismic wave pressure energy in oil-bearing formations, comprising placing a sound wave generator in contact with a fluid in the formation; accumulating fluid pressure energy in a sound wave generator and periodically releasing and moving the pressure energy through said generator to create wave energy that is moved by the fluid into the porous formation medium, where the energy is released and moved by a frameless motor driving a rotary valve generator, said valve generator uses a hollow shaft to pass a fluid, whereby the relative relationship of the outlets on both the rotor and the stator in the fluid generator controls the release and transmission of systematic pressure pulses to generate a seismic pressure wave.

Дополнительно раскрытой в данном документе является система добычи нефти для улучшения извлечения нефти в пласте, включающая: источник текучей среды под давлением; погружное устройство для добычи нефти для передачи энергии сейсмической волны в нефтяном пласте, в форме волны, таким образом, чтобы изменять капиллярные силы остаточной нефти в этом месте, содержащее корпус; и безрамный, бесщеточный двигатель, функционально расположенный в указанном корпусе, чтобы принимать жидкость или газ под давлением и генерировать сейсмические волны; и систему контроля, выполненную с возможностью мониторинга и контролирования компонентов системы, включающих по меньшей мере устройство для добычи нефти и источник текучей среды под давлением для того, чтобы создавать сейсмические волны в пласте.Further disclosed herein is an oil production system for improving the recovery of oil in a reservoir, including: a pressurized fluid source; a submersible oil recovery device for transmitting seismic wave energy in an oil reservoir, in the form of a wave, so as to change the capillary forces of the residual oil at that location, containing the housing; and a frameless, brushless motor operatively located in said housing to receive pressurized liquid or gas and generate seismic waves; and a control system configured to monitor and control system components including at least an oil recovery device and a pressurized fluid source to generate seismic waves in the formation.

Также раскрытой в данном документе является система для генерирования звуковых волн в среде для стимулирования добычи нефти в нефтяном пласте, содержащая: источник текучей среды под давлением, где указанный источник текучей среды под давлением включает ёмкость с возобновляемой текучей средой и систему создания давления для поддержания повышенного давления текучей среды из указанной ёмкости и пропускания текучей среды под давлением через трубопровод, заканчивающийся на противоположном конце устройства для добычи нефти, указанное устройство для добычи нефти содержит удлиненный и, по существу, цилиндрический корпус, выполненный с возможностью прохождения через ствол скважины; аккумулятор; секцию передачи энергии, включающую безрамный двигатель, ротор с полым валом, имеющий выпускное отверстие, и статор, имеющий соответствующее выпускное отверстие, посредством чего энергия текучей среды перемещается при совмещения указанных отверстий ротора и статора, где безрамный двигатель функционально соединен с ротором с полым валом и где текучая среда проходит посредством этого к аккумулятору; клапан передачи давления, где жидкость или газ под давлением сохраняют внутри указанного аккумулятора и затем перемещают, посредством чего высвобождают энергию сейсмической волны через отверстия в текучую среду, окружающую устройство; и систему контроля, выполненную с возможностью мониторинга и контролирования, по меньшей мере, устройства для добычи нефти и источника текучей среды под давлением для того, чтобы создавать сейсAlso disclosed herein is a system for generating sound waves in an oil stimulation environment in an oil reservoir, comprising: a pressurized fluid source, wherein said pressurized fluid source includes a renewable fluid reservoir and a pressurization system for maintaining pressurized pressure. fluid from said container and passing pressurized fluid through a conduit terminating at an opposite end of the oil recovery device, said oil recovery device comprising an elongated and substantially cylindrical body operable to pass through the wellbore; battery; a power transfer section comprising a frameless motor, a hollow shaft rotor having an outlet, and a stator having a corresponding outlet, whereby fluid energy is transferred while aligning said rotor and stator holes, where the frameless motor is operatively connected to the hollow shaft rotor, and where the fluid passes through it to the battery; a pressure transfer valve, where a pressurized liquid or gas is stored within said accumulator and then transferred, whereby seismic wave energy is released through the openings into the fluid surrounding the device; and a control system configured to monitor and control at least the oil production device and the pressurized fluid source in order to generate a seismic

- 3 041160 мические волны в пласте.- 3 041160 mic waves in the reservoir.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Фиг. 1-3 являются передними, боковыми и верхними иллюстрациями варианта осуществления устройства для добычи нефти;Fig. 1-3 are front, side and top illustrations of an embodiment of an oil recovery apparatus;

фиг. 4 и 5 являются, соответственно, видами поперечного сечения фиг. 1 и 2 вдоль линий А-А и В-В;fig. 4 and 5 are, respectively, cross-sectional views of FIG. 1 and 2 along lines A-A and B-B;

фиг. 6 и 7 являются, соответственно, видами поперечного сечения фиг. 4 и 5 вдоль линий и фиг. 8 является иллюстрацией с частично вырезкой варианта осуществления устройства для добычи нефти;fig. 6 and 7 are, respectively, cross-sectional views of FIG. 4 and 5 along the lines and FIG. 8 is a partially cutaway illustration of an embodiment of an oil recovery apparatus;

фиг. 9 и 10 являются увеличенными, изображенными в разрезе иллюстрациями альтернативных вариантов осуществления для сборки двигателя и частей отверстий устройства для добычи нефти;fig. 9 and 10 are enlarged, sectional illustrations of alternative embodiments for assembling an engine and port portions of an oil recovery device;

фиг. 11-13 являются иллюстрациями различных компонентов для типичного приводного двигателя для устройства для добычи нефти по фиг. 1, при фиг. 12, изображающей поперечное сечение вдоль линий А-А фиг. 11;fig. 11-13 are illustrations of various components for a typical drive motor for the oil recovery apparatus of FIG. 1, with FIG. 12 showing a cross section along the lines A-A of FIG. eleven;

фиг. 14-17 являются иллюстрациями различных вариантов осуществления и применения для датчика на основе эффекта Вентури в соответствии с раскрытыми системой и способом;fig. 14-17 are illustrations of various embodiments and applications for a Venturi effect sensor in accordance with the disclosed system and method;

фиг. 18-19 иллюстрируют, соответственно, примеры способа установки датчика Вентури и схемы для мониторинга и контроля для включения датчика в станок-качалку скважинной системы;fig. 18-19 illustrate, respectively, exemplary venturi sensor mounting methods and monitoring and control circuitry for incorporating the sensor into a pumping unit of a downhole system;

фиг. 20-24 иллюстрируют графики типичных данных для давления и емкостного сопротивления, представленных описанными раскрытыми датчиком и системой контроля; и фиг. 25-27 предоставляют схематические иллюстрации типичных системы и способа добычи нефти при применении датчиков Вентури и устройства для добычи нефти в соответствии с вариантом осуществления раскрытой системы добычи нефти.fig. 20-24 illustrate graphs of typical data for pressure and capacitance represented by the described disclosed sensor and control system; and fig. 25-27 provide schematic illustrations of an exemplary oil recovery system and method using Venturi sensors and an oil recovery apparatus in accordance with an embodiment of the disclosed oil recovery system.

Различные варианты осуществления, описанные в данном документе, не предназначены для ограничения раскрытия изобретения посредством этих описанных вариантов осуществления. Напротив, целью является охватывание всех вариантов, модификаций и эквивалентов, которые могут быть включены в сущность и объем различных вариантов осуществления и эквивалентов, представленных ниже. Для общего понимания, ссылка сделана на чертежи. В чертежах аналогичные ссылки были использованы на протяжении обозначенных идентичных или подобных элементов. Следует также заметить, что чертежи могут не быть растянутыми до масштаба и что определенные области могут быть преднамеренно протянутыми непропорционально, таким образом, что детали и аспекты могут быть отображены должным образом.The various embodiments described herein are not intended to limit the disclosure of the invention by means of these described embodiments. On the contrary, the purpose is to cover all variations, modifications, and equivalents that may be included within the spirit and scope of the various embodiments and equivalents presented below. For a general understanding, reference is made to the drawings. In the drawings, like references have been used throughout designated identical or similar elements. It should also be noted that the drawings may not be drawn to scale and that certain areas may be deliberately stretched out of proportion so that details and aspects can be displayed properly.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретенияDescription of preferred embodiments of the invention

Варианты осуществления устройства для ранней добычи нефти (ORT), применяющие текучую среду под давлением, высвобожденную в виде импульсов, как описано в данном документе. Такие устройства требуют применения комплексных механических компонентов и внутренних путей протекания текучей среды, опор с уплотнениями, чтобы предоставлять текучую среду в устройство и чтобы создавать подходящую сейсмическую энергию или волны. Более ранние устройства также требовали отдельного(ых) насоса(ов), для того, чтобы отбирать и сжимать текучую среду.Embodiments of an early oil recovery (ORT) device utilizing pressurized fluid released in pulses as described herein. Such devices require the use of complex mechanical components and internal fluid paths, sealed supports to provide fluid to the device and to generate suitable seismic energy or waves. Earlier devices also required separate pump(s) in order to withdraw and compress the fluid.

Устройство для добычи нефтиOil extraction device

Варианты осуществления устройства 110 для добычи нефти, описанные в данном документе, могут быть применены для передачи энергии сейсмической волны (например, в форме волны) в нефтяном пласте, чтобы тем самым изменить капиллярные силы остаточной нефти. Устройство содержит корпус 112; источник текучей среды под давлением 114 и электрическую энергию. И, как описано по отношению к фиг. 1-13, корпус объединяет безрамный, бесщеточный двигатель, функционально расположенный в корпусе, чтобы принимать текучую среду под давлением и вращать ротор по отношению к статору и совмещать соответствующие отверстия в них, генерировать сейсмические волны.The embodiments of the oil recovery device 110 described herein can be used to transfer seismic wave energy (eg, in the form of a wave) in an oil reservoir to thereby change the capillary forces of the residual oil. The device includes a housing 112; a pressurized fluid source 114; and electrical energy. And, as described with respect to FIG. 1-13, the housing integrates a frameless, brushless motor operatively located in the housing to receive pressurized fluid and rotate the rotor with respect to the stator and align corresponding holes in them to generate seismic waves.

В соответствии с улучшенными вариантами осуществления, отображенными на фиг. 1-13, проиллюстрирован источник электрогидравлической сейсмической волны давления, сконфигурированный в качестве устройства 110 для добычи нефти. Функционирование раскрытого устройства 110 для добычи нефти облегчено посредством уменьшения механической сложности устройства, наряду с улучшением при этом его общей надежности. Улучшения включают интегрирование сборки безрамного двигателя 120 в устройство, где двигатель специально сконструирован, чтобы функционировать в водонасыщенной окружающей среде. Ротор 122 двигателя непосредственно присоединен к сборке 130 ротора поворотного клапана, которая обусловливает создание сейсмической волны. Сборка клапана сконструирована с многочисленными отверстиями 134 (166) для высвобождения сейсмической энергии и с добавлением меньших отверстий 136 вдоль ее длины, чтобы обеспечивать конусообразную гидравлическую опору. Отверстия имеют щелевидную форму в поперечном сечении, однако могут также иметь такие формы, как круговые, квадратные вырезы и т.п., для того, чтобы изменить профиль и характеристики генерированной сейсмической волны.In accordance with the improved embodiments shown in FIG. 1-13, an electro-hydraulic seismic pressure wave source configured as an oil recovery device 110 is illustrated. Operation of the disclosed oil recovery device 110 is facilitated by reducing the mechanical complexity of the device while improving its overall reliability. The improvements include integrating the frameless motor assembly 120 into an apparatus where the motor is specifically designed to function in a water-saturated environment. The motor rotor 122 is directly connected to the rotary valve rotor assembly 130 which causes the seismic wave to be generated. The valve assembly is designed with multiple holes 134 (166) to release seismic energy and with the addition of smaller holes 136 along its length to provide conical hydraulic support. The apertures are slit-shaped in cross section, but may also be shaped such as circular, square cutouts, and the like, in order to change the profile and characteristics of the generated seismic wave.

Ротор 122 сборки клапана может поддерживаться для вращения по отношению к окружающему статору при применении любого из ряда возможных приспособлений для поддерживания, включающих материалы, не создающие трения, такие тефлон (Teflon®), чтобы поддерживать поверхности ротора.The valve assembly rotor 122 may be supported to rotate with respect to the surrounding stator using any of a number of possible support devices, including frictionless materials such as Teflon®, to support the surfaces of the rotor.

- 4 041160- 4 041160

Также предусмотрены изготовленные по специальным техническим требованиям роликовые опоры, использующие обычные внутренние и внешние кольца, поддерживаемые шариками или роликами и включающие уплотнения, чтобы уменьшать трение вследствие загрязнения опоры. В другом варианте осуществления гидравлическая опора клапана применяет воду под давлением (от источника 114, протекающей через сборку двигателя 120 и ротор 154) в качестве опорного материала, чтобы уменьшать трение и тем самым устранять необходимость в изготовленных по заказу механических опорах и связанных уплотнениях. Посредством сборки связанных ротора и клапана и гидравлической опоры устройство существенным образом уменьшено до единственной подвижной (вращающейся) части - ротора 154 клапана сборки, приводимого в действие посредством присоединенного ротора 122 безрамного двигателя 120. Дополнительно оба ротора спроектированы с полым валом или сердечником 126, который, когда он присоединен к клапану сборки, предоставляет прямой путь для поступающей воды под давлением, поступающей в устройство 110, чтобы протекать через двигатель к клапану сборки и аккумулятору 180. Это предоставляет возможность увеличенного потока текучей среды и уменьшения возможной кавитации (пузырьков, образуемых в воде). Дополнительная вода проходит в статор двигателя и вокруг него (например, в проходах 116 на фиг. 9-10), предоставляя охлаждение двигателя во время функционирования устройства. Дополнительно объединение безрамного, водонасыщенного двигателя делает возможным для внешнего корпуса 112 устройства быть уменьшенным в диаметре по сравнению с предшествующими конструкциями устройства, тем самым предоставляя возможность данному варианту осуществления быть примененным внутри скважин меньшего диаметра, с диаметрами скважины, начиная от таких малых, как приблизительно 4,0 дюйма (1,016 дм).Custom made roller bearings are also provided using conventional inner and outer rings supported by balls or rollers and including seals to reduce friction due to bearing contamination. In another embodiment, the hydraulic valve seat uses pressurized water (from source 114 flowing through motor assembly 120 and rotor 154) as a support material to reduce friction and thereby eliminate the need for custom mechanical bearings and associated seals. Through the assembly of the associated rotor and valve and hydraulic support, the device is substantially reduced to a single movable (rotating) part - the valve rotor 154 of the assembly, driven by the attached rotor 122 of the frameless motor 120. Additionally, both rotors are designed with a hollow shaft or core 126, which, when connected to the assembly valve, provides a direct path for pressurized incoming water entering device 110 to flow through the motor to assembly valve and accumulator 180. This allows for increased fluid flow and reduced potential for cavitation (bubbles formed in the water) . Additional water passes into and around the motor stator (eg, in passageways 116 in FIGS. 9-10) to provide cooling to the motor during operation of the device. Additionally, the incorporation of a frameless, water-saturated motor makes it possible for the outer casing 112 of the device to be reduced in diameter compared to prior device designs, thereby allowing this embodiment to be applied inside smaller boreholes, with borehole diameters ranging from as small as about 4 .0 in. (1.016 in.).

При обращении к фиг. 1, 4-5 и 8-10, в частности, они отображают иллюстрации поперечного сечения и перспективного изображения устройства 110 для добычи нефти (ORT) вариантов осуществления и собранных механических компонентов. Конкретные компоненты обозначены и включают, например, сборку двигателя 120, верхнюю опорную поверхность 150, ротор 154, статор 158, отверстие или проход 162 ротора, отверстие или проход 166 статора, нижнюю опорную поверхность 170 и аккумулятор давления 180. Из фиг. 1-10 можно видеть, каким образом сборка двигателя и поворотного клапана функционально связаны совместно в единую вращающуюся часть, и как они плотно объединены в устройство 110.Referring to FIG. 1, 4-5, and 8-10, in particular, they display cross-sectional and perspective illustrations of the oil recovery device (ORT) 110 of embodiments and assembled mechanical components. Specific components are labeled and include, for example, motor assembly 120, upper bearing surface 150, rotor 154, stator 158, rotor bore or passage 162, stator bore or passage 166, lower bearing surface 170, and pressure accumulator 180. From FIG. 1-10, it can be seen how the motor and rotary valve assembly are operatively connected together into a single rotating part, and how they are tightly integrated into the device 110.

Принимая во внимание фиг. 9 и 10, отображенными на них являются увеличенные виды сборки двигателя 120 в двух альтернативных вариантах осуществления устройства 110. Показаны статор 156 и ротор 122 двигателя, и ротор вращается внутри статора. Сопряжение 128 клапана 130 отображено вместе со специализированным винтом 190 с резьбой, который присоединяет двигатель ротора к клапану. Как более подробно проиллюстрировано на фиг. 11-13, ротор включает сердечник, окруженный постоянными магнитами 127. Ротор вращается внутри статора. В одном варианте осуществления статор включает обмотки двигателя, которые принимают мощность для управления функционированием двигателя от поверхности посредством проводов, проходящих через переборку. В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 1-8, для того, чтобы увеличить скважинный интервал (глубину) устройства 110, контроллер 194 двигателя может также быть включен в корпус устройства таким образом, что электрические соединения с поверхностью требуются лишь, чтобы включать снабжение энергией и управляющие сигналы. Контроллер 194 числа оборотов двигателя является частью небольшой печатной платы или подобной электронной сборки, которая выполнена с возможностью установки в корпусе 112, и сборка двигателя 120 соединена с контроллером и питается им посредством проводов 196.Taking into account FIG. 9 and 10 shown are enlarged views of the assembly of motor 120 in two alternative embodiments of apparatus 110. Motor stator 156 and motor rotor 122 are shown, and the rotor rotates within the stator. Mating 128 of valve 130 is shown along with a specialized threaded screw 190 that connects the rotor motor to the valve. As illustrated in more detail in FIG. 11-13, the rotor includes a core surrounded by permanent magnets 127. The rotor rotates inside the stator. In one embodiment, the stator includes motor windings that receive power to control the operation of the motor from the surface via wires passing through the bulkhead. In the embodiment illustrated in FIG. 1-8, in order to increase the downhole interval (depth) of the device 110, the motor controller 194 may also be included in the body of the device such that electrical connections to the surface are only required to turn on the power supply and control signals. Motor speed controller 194 is part of a small printed circuit board or similar electronic assembly that is configured to fit in housing 112 and motor assembly 120 is connected to and powered by the controller via wires 196.

При ссылке на фиг. 10 проиллюстрирована альтернативная конструкция секции сборки двигателя 120 устройства 110. В альтернативной конструкции определенные компоненты модифицированы или добавлены, некоторые для того, что адаптировать устройство 110 к высоким давлениям в соответствии с глубиной вытянутой скважины. Модификации дополнительно служат, чтобы предотвращать водоприток в камеру контроллера и устранять эрозию герметизирующего материала, вызванную жидкостью под давлением. Некоторые из изменений включают статор 158, который больше не адаптирован на месте. Также О-кольца 152 являются увеличенными (например, более длинными и/или более толстыми), чтобы обеспечивать более высокие рабочие давления вплоть до 4000 фунтов/кв.дюйм (27,6 МПа) и чтобы предоставлять увеличенное изолирование статора двигателя от корпуса и окружающих компонентов. Сборка двигателя 120 может включать более длительную или вытянутую титановую втулку 144, необходимую, чтобы обеспечивать дополнительное изолирование О-колец 152, расположенных на верхней и нижней части камеры статора двигателя. Статор 156 сборки двигателя 120 также смещен в верхнее положение посредством прокладки 146, прижатой нижним концом статора посредством волнистой пружины 148, опирающейся на выступ 150. Кольцеобразные прокладки 146 дополнительно защищают герметизирующий материал двигателя от повреждения посредством волнистой пружины 148 посредством распределения подпружинивания, и тем самым уменьшая вибрацию и пульсирование, передаваемые непосредственно от пружины к герметизирующему материалу.With reference to FIG. 10 illustrates an alternative design for the engine assembly section 120 of the device 110. In the alternative design, certain components are modified or added, some to accommodate the high pressures of the device 110 according to the depth of the pulled hole. The modifications additionally serve to prevent water ingress into the controller chamber and to eliminate erosion of the sealing material caused by pressurized fluid. Some of the changes include the 158 stator, which is no longer locally adapted. Also, O-rings 152 are enlarged (e.g., longer and/or thicker) to provide higher operating pressures up to 4000 psi (27.6 MPa) and to provide increased isolation of the motor stator from the housing and surroundings. components. Motor assembly 120 may include a longer or elongated titanium sleeve 144 to provide additional insulation to the O-rings 152 located on the top and bottom of the motor stator chamber. The stator 156 of the motor assembly 120 is also biased to the top position by the spacer 146 being pressed by the lower end of the stator by the wave spring 148 supported by the lug 150. The O-rings 146 further protect the motor sealing material from damage by the wave spring 148 by distributing the spring force, and thereby reduce vibration and pulsation transmitted directly from the spring to the sealing material.

При обращении внимания к винту 190 полный аспект винта может быть виден, чтобы иллюстрировать проход 192 для воды, подаваемой к клапану непосредственно через двигатель. Отображенный красным является обычный соединитель стоечного типа 198, применяемый электрический маршрут от двигаWith attention to the screw 190, the full aspect of the screw can be seen to illustrate the passage 192 for water supplied to the valve directly through the motor. Shown in red is a conventional 198 rack type coupler, the applied electrical route from the motor

- 5 041160 теля вне устройства 110.- 5 041160 body outside the device 110.

При обращении затем к фиг. 11-12 отображенными в них являются детали сборки безрамного двигателя 120. Имеются внутренние (например, из титана) и внешние (например, из нержавеющей стали) металлические оболочки 144, 222 и 224 соответственно, размещенные смежным образом со статором 158 наряду с герметизирующей смолой 230, чтобы защищать двигатель от износа окружающей средой, коррозии и нагрузки, создаваемой высоким давлением воды, истирания вводимым потоком воды, и т.п. Как предварительно замечено в отношении варианта осуществления по фиг. 10, статор двигателя 158 может быть изолирован от варианта осуществления посредством О-кольцеобразного уплотнительного кольца 152.Referring then to FIG. 11-12, they display parts of the assembly of a frameless engine 120. There are internal (eg, titanium) and external (eg, stainless steel) metal shells 144, 222, and 224, respectively, placed adjacent to the stator 158 along with encapsulating resin 230 to protect the engine from environmental wear, corrosion and stress caused by high water pressure, abrasion from the injected water flow, etc. As previously noted with respect to the embodiment of FIG. 10, the motor stator 158 may be isolated from the embodiment by an O-ring 152.

Таким образом, устройство 110 для добычи нефти является устройством для генерирования акустических/сейсмических волн в среде для стимулирования добычи нефти в нефтяном пласте. Описанные варианты осуществления устройства 110 для добычи нефти включают удлиненный и, по существу, цилиндрический корпус 112, выполненный с возможностью прохождения через ствол скважины (не показано). Корпус может быть изготовлен из одного материала или комбинации материалов, включающих нержавеющую сталь (304, 409 или 2507) или плакированную сталь (например, с никелевым покрытием, полученным методом химического восстановления, бороникелевым покрытием или SeaTEC 100). Устройство включает аккумулятор 180 для аккумулирования пласта текучей среды под давлением, например, от поверхностного источника. В одном варианте осуществления аккумулятор 180 включает коммерчески доступные компоненты, такие как резиновый пузырь, который разделяет пульсации от источника подачи давления. Наряду с тем, что различные технологии могут быть применены, чтобы предоставлять аккумулятор, чтобы собирать текучую среду под давлением для высвобождения через отверстия, в одном варианте осуществления устройства давление высвобождается несколько раз (например, дважды) во время каждого полного вращения (360°) ротора 122; где отверстия по существу закрыты, однако открыты для приблизительно 5-15° каждого полуоборота. Эффективная площадь порта или отверстия (например, осевой длине x ротационной длине) находится в соединении с размером аккумулятора давлением текучей среды, обусловливая перепад давления, и связанную энергию звуковой волны, высвобождаемую на протяжении каждого цикла выпуска. Также возможно, что широкое или удлиненное щелевидное отверстие 162, 166 (увеличенной площади), все другие аспекты являются постоянными, будут уменьшать среднее давление в аккумуляторе. В дополнение к размеру отверстия формы отверстия могут быть сделаны по техническим условиям заказчика, чтобы изменять коэффициент гармоник и характер акустического импульса, созданного устройством.Thus, the oil production device 110 is a device for generating acoustic/seismic waves in a medium to stimulate oil production in an oil reservoir. The described embodiments of the oil recovery device 110 include an elongated and substantially cylindrical body 112 configured to pass through a wellbore (not shown). The housing can be made from a single material or a combination of materials including stainless steel (304, 409, or 2507) or plated steel (for example, chemically reduced nickel, boron nickel, or SeaTEC 100). The apparatus includes an accumulator 180 for storing pressurized fluid in the formation, such as from a surface source. In one embodiment, the accumulator 180 includes commercially available components such as a rubber bladder that separates the pulsations from the pressure supply. While various technologies can be applied to provide an accumulator to collect pressurized fluid for release through the orifices, in one embodiment of the device the pressure is released multiple times (e.g., twice) during each complete rotation (360°) of the rotor. 122; where the holes are essentially closed, however, open for approximately 5-15° each half-turn. The effective area of the port or opening (eg, axial length x rotational length) is in conjunction with the size of the accumulator fluid pressure, causing the pressure drop, and the associated sound wave energy, released during each exhaust cycle. It is also possible that a wide or elongated slot 162, 166 (increased area), all other aspects being constant, will reduce the average accumulator pressure. In addition to hole size, hole shapes can be made to customer specifications to modify the harmonic distortion and the acoustic pulse generated by the device.

Устройство также включает секцию передачи энергии, включающую клапан передачи давления, и включает безрамный двигатель 120, ротор 154 с полым валом, имеющий выпускное отверстие, и статор 158, имеющий соответствующее выпускное отверстие, посредством чего аккумулированная энергия текучей среды, которая перемещается через выпускные отверстия после совмещения отверстий ротора и статора, и где безрамный двигатель функционально соединен с ротором с полым валом (и текучая среда проходит посредством этого к аккумулятору). Клапан передачи давления применяют, где текучую среду под давлением сохраняют внутри аккумулятора и затем перемещают, посредством чего высвобождают энергию сейсмической волны в окружающую ствол скважины текучую среду/пласты через отверстия.The device also includes a power transfer section including a pressure transfer valve, and includes a frameless motor 120, a hollow shaft rotor 154 having an outlet, and a stator 158 having a corresponding outlet, whereby the stored energy of the fluid that moves through the outlets after aligning the openings of the rotor and stator, and where the frameless motor is operatively connected to the hollow shaft rotor (and fluid flows through to the accumulator). A pressure transfer valve is used where a pressurized fluid is stored within the accumulator and then moved, whereby seismic wave energy is released into the surrounding wellbore fluid/formations through openings.

Как будет понятно, способ генерирования волны давления в нефтенасыщенных пластах при применении устройства 110 для добычи нефти может включать размещение устройства в контакте с текучей средой в пласте; аккумулирование энергии давления текучей среды (например, звуковых волн) внутри устройства; и периодическое высвобождение и перемещение энергии давления посредством устройства, чтобы создать энергию волны посредством высвобождения текучей среды в пористую среду пластов, где высвобождение и перемещение энергии выполняется безрамным двигателем, приводящим в действие поворотный клапанный генератор - устройство, использующее полый вал для прохождения текучей среды, посредством чего относительная взаимосвязь выпускных отверстий как на роторе, так и на статоре в корпусе контролирует выпуск и передачу систематических пульсовых колебаний давления или волны.As will be appreciated, a method for generating a pressure wave in oil-bearing formations using the oil recovery device 110 may include placing the device in contact with a fluid in the formation; storing fluid pressure energy (eg, sound waves) within the device; and intermittently releasing and moving pressure energy by means of a device to create wave energy by releasing fluid into the porous medium of the formations, where the release and movement of energy is performed by a frameless motor driving a rotary valve generator - a device using a hollow shaft to pass a fluid through whereby the relative relationship of the outlets on both the rotor and the stator in the housing controls the release and transmission of systematic pressure pulses or waves.

Контроль выводаoutput control

При наличии описанного устройства для удаления нефти внимание обращено на систему обнаружения текучей среды, выполненной с возможностью обнаружения текучей среды, удаленной из скважины. При ссылке на фиг. 14-17, отображенными в данном документе являются различные виды жидкостного датчика 610. В проиллюстрированном примере жидкостный датчик 610 включает двумерную трубку 620 Вентури, где эффект Вентури вызывает текучую(ие) среду(ы) под давлением прокачиваться через него, чтобы принимать форму контролируемой толщины неслоистой текучей среды в качестве потоков текучей среды. Двумерная трубка 620 Вентури уменьшает или устраняет расслаивание текучей среды, протекающей через него, в качестве результата объединения области двумерной трубки Вентури и сужения ниже по течению от цилиндрического прохода 622 для входящей текучей среды в тонкую, планарную область 624. Трубка 620 Вентури также включает первый датчик 630 давления текучей среды, расположенный на входном отверстии 632 к трубке Вентури, чтобы измерять давление для закачиваемой входящей текучей среды. Второй датчик 640 давления текучей среды расположен на выпускной стороне 642 трубки 620 Вентури, чтобы измерять давление выпускаемой текучей среды. Следует заметить, чтоWith the described oil removal device, attention is drawn to a fluid detection system configured to detect fluid removed from the well. With reference to FIG. 14-17, depicted herein are various views of fluid sensor 610. In the illustrated example, fluid sensor 610 includes a two-dimensional venturi 620 where the venturi effect causes pressurized fluid(s) to be pumped through it to assume a controlled thickness shape. non-layered fluid as fluid streams. The two-dimensional venturi 620 reduces or eliminates the delamination of the fluid flowing through it as a result of combining the area of the two-dimensional venturi and narrowing downstream of the cylindrical inlet fluid passage 622 into a thin, planar region 624. The venturi 620 also includes a first sensor 630 fluid pressure, located at the inlet 632 to the venturi to measure the pressure for the pumped incoming fluid. A second fluid pressure sensor 640 is located on the outlet side 642 of the venturi 620 to measure the pressure of the fluid being discharged. It should be noted that

- 6 041160 один или оба датчика 630 и 640 могут также являться выполненными с возможностью определения температуры проходящей текучей среды, для того, чтобы предоставлять данные о температуре текучей среды, так же, как данные о давлении.- 6 041160 one or both of the sensors 630 and 640 may also be configured to detect the temperature of the passing fluid in order to provide fluid temperature data as well as pressure data.

В одном варианте осуществления трубка 620 Вентури может быть изготовлена методом трехмерной печати из стереолитографически-совместимой смолы или подобного немагнитного материала. Также предусмотрено, что трубка Вентури может быть изготовлена литьем под давлением или посредством механической обработке при применении других хорошо известных технологий. Для долговечности трубка Вентури или другие компоненты датчика могут быть включены в металлическую трубку (например, фиг. 14) и герметизированы при применении прочной эпоксидной смолы. Датчики 630 и 640 давления являются датчиками, которые могут быть получены от компании ТЕ Connectivity, например в качестве Part No. MS5803-05BA. Наряду с тем, что жидкостный датчик 610, изготовленный при применении полимерных компонентов, таких как поливинилхлорид (PVC), и т.п.) может быть выполненным с возможностью сравнительно ограниченных (низких) давлений в интервалах вплоть до 50 фунтов на квадратный дюйм (345 кПа) или даже 70 фунтов на квадратный дюйм (483 кПа), следует принимать во внимание, что жидкостный датчик может быть сконструирован для применения для применения при более высоком давлении, превышающем 70 фунтов на квадратный дюйм (483 кПа). Например, посредством альтернативных материалов и уплотнений (например, утолщенной стали или компонентов нержавеющей стали, уплотнительных прокладок и уплотнений высокого давления и т.п.), раскрытый датчик может быть применен для скважин под давлением и т.п. В таком варианте осуществления применение образца(ов) при различном давлении рассматривают как перемещение увеличенного интервала давлений, который можно испытывать.In one embodiment, the venturi 620 may be 3D printed from a stereolithographically compatible resin or similar non-magnetic material. It is also contemplated that the Venturi may be manufactured by injection molding or by machining using other well known techniques. For durability, the venturi or other sensor components can be incorporated into a metal tube (eg, FIG. 14) and sealed with a strong epoxy resin. Pressure sensors 630 and 640 are sensors that can be obtained from TE Connectivity, for example as Part No. MS5803-05BA. While a fluidic sensor 610 made using polymeric components such as polyvinyl chloride (PVC) and the like) can be configured to handle relatively limited (low) pressures in the ranges of up to 50 psi (345 kPa) or even 70 psi (483 kPa), it should be appreciated that a liquid sensor can be designed for higher pressure applications in excess of 70 psi (483 kPa). For example, through alternative materials and seals (eg thickened steel or stainless steel components, high pressure gaskets and seals, etc.), the disclosed sensor can be applied to pressure wells and the like. In such an embodiment, applying the sample(s) at different pressures is considered to move an increased range of pressures that can be experienced.

Другим аспектом двумерной трубки 620 Вентури является то, что она предоставляет большие плоские области 624 на одной ее стороне, к которой присоединен емкостный датчик 660, смежный с трубкой Вентури. Более конкретно, емкостный датчик включает пару параллельных электропроводных металлических пластин 664 (например, изготовленных из меди, латуни, и т.п., и величиной приблизительно 5 кв. дюймов (32 кв.см) и толщиной 0,01 дюйма (0,254 мм), расположенных на каждой стороне двумерной трубки Вентури. В одном варианте осуществления медные пластины применяют, поскольку их легко разрезать подходящего размера, и обычный припой может быть применен, чтобы присоединить электрические проволочные выводы к пластинам 664 датчика. Емкостное сопротивление, измеренное между пластинами, является выводом в качестве диэлектрической прочности текучей среды, протекающей через трубку Вентури, где емкостное сопротивление предоставляет характеризацию текучей среды - и, в частности, способность различать присутствие воды по отношению к нефти, протекающей через датчик, посредством относительной разности в диэлектрической прочности.Another aspect of the 2D venturi 620 is that it provides large flat areas 624 on one side to which a capacitive sensor 660 is attached adjacent to the venturi. More specifically, the capacitive sensor includes a pair of parallel electrically conductive metal plates 664 (for example, made of copper, brass, etc., and approximately 5 square inches (32 cm2) in size and 0.01 inches (0.254 mm) thick) located on each side of the two-dimensional venturi tube.In one embodiment, copper plates are used because they are easy to cut to a suitable size, and ordinary solder can be used to attach the electrical wire leads to the sensor plates 664. The capacitance measured between the plates is the lead as the dielectric strength of a fluid flowing through a venturi, where the capacitive reactance provides characterization of the fluid - and in particular the ability to distinguish between the presence of water versus oil flowing through the sensor, by means of a relative difference in dielectric strength.

При применении перепад давления измеряют как разницу между выходами первого датчика 630 давления и второго датчика 640 давления, и возможно определить расход текучей среды в качестве результата размера двумерной трубки Вентури и/или калибровки самой трубки Вентури. Соответственно жидкостный датчик 610 делает возможным для устройства определять расход текучей среды как функцию давления входящей текучей среды от датчика 630 и давления выходящей текучей среды от датчика 640.In application, the differential pressure is measured as the difference between the outputs of the first pressure sensor 630 and the second pressure sensor 640, and it is possible to determine the fluid flow rate as a result of the size of the two-dimensional venturi and/or the calibration of the venturi itself. Accordingly, fluid sensor 610 enables the device to determine fluid flow as a function of incoming fluid pressure from sensor 630 and outgoing fluid pressure from sensor 640.

В одном варианте осуществления, таком как тот, что отображен на фиг. 14 и 17, датчик 610 размещен в корпусе 670, который снабжен стандартными резьбовыми ниппелями 672 или подобными соединениями 674 на одном из двух его концов для того, чтобы предоставлять датчик как комплектный узел, выполненный с возможностью того, чтобы быть установленным вертикально или встроенным в линию в станок-качалку трубопроводной системы скважины, такой как, что отображена на фиг. 18. Кроме того, в качестве результата отображенной конструкции трубка 620 Вентури и датчик 610 являются полностью самодренирующимися после того, как станок-качалка отключен, тем самым избегая накопления текучей среды (например, воды) и возможного повреждения датчика вследствие условий замораживания, и т.п. Как ранее предложено, применение конструкции двумерной трубки Вентури, в комбинации с сужающимся поперечным сечением цилиндрической трубы до линейной щели на входе в трубку Вентури (см., например, вид с торца планарной области 624 на фиг. 16), устраняет расслаивание текучую среды. Другой характеристикой раскрытого датчика окружающей среды является максимизация площади поверхности емкостной пластины, наряду с поддержанием компактной сборки датчика.In one embodiment, such as that shown in FIG. 14 and 17, the sensor 610 is housed in a housing 670 which is provided with standard threaded nipples 672 or similar fittings 674 at one of its two ends in order to provide the sensor as a complete assembly capable of being vertically mounted or inline. into a pumping unit of a well piping system, such as that shown in FIG. 18. Furthermore, as a result of the depicted design, the venturi 620 and transducer 610 are fully self-draining after the pumping unit is turned off, thereby avoiding accumulation of fluid (e.g., water) and possible damage to the transducer due to freezing conditions, etc. P. As previously suggested, the use of a two-dimensional venturi design, in combination with a tapering cylindrical tube cross-section to a linear slot at the venturi inlet (see, for example, end view of planar region 624 in FIG. 16), eliminates fluid delamination. Another characteristic of the disclosed environmental sensor is to maximize the surface area of the capacitive plate while maintaining a compact sensor assembly.

При наличии описанных деталей жидкостного датчика 610, внимание также обращено на фиг. 1819, которые предоставлены, чтобы иллюстрировать вариант осуществления мониторинга окружающей среды станка-качалки и системы контроля, а также данных, собранных из данной системы и обработанных. Более конкретно, мониторинг станка-качалки и система контроля 610, такие как отображены на фиг. 18-19, могут состоять из или включать встроенный в линию жидкостный датчик 610 в корпусе 670, где датчик функционально связан или установлен вертикально, например, посредством соединений 674, чтобы принимать текучую среду от станка-качалки 720, связанного с устьем скважины. В отображенной конфигурации датчик 610 применяют, чтобы генерировать и выдавать сигналы о давлении и емкостного сопротивления в соотношении с выходом текучей среды, выходные сигналы передаются посредством проволоки или кабеля 726, чтобы контролировать и регистрировать схему внутри электрического кон- 7 041160 троллера 740 с трубкой Вентури. Жидкостный датчик, как описано выше, включает первый датчик давления текучей среды на входе трубки Вентури, второй датчик давления текучей среды на выходе трубкиWith the fluid sensor 610 details described, attention is also drawn to FIG. 1819, which are provided to illustrate an embodiment of monitoring the environment of the pumping unit and the control system, as well as the data collected from this system and processed. More specifically, pumping unit monitoring and control system 610, such as those shown in FIG. 18-19 may consist of or include an in-line fluid sensor 610 in a housing 670 where the sensor is operatively connected or vertically mounted, such as via connections 674, to receive fluid from a pumping unit 720 associated with the wellhead. In the depicted configuration, sensor 610 is used to generate and output signals of pressure and capacitance in relation to fluid output, the output signals are transmitted via wire or cable 726 to monitor and record circuitry within electrical venturi controller 740. The fluid sensor, as described above, includes a first fluid pressure sensor at the venturi inlet, a second fluid pressure sensor at the outlet of the venturi

Вентури и емкостный датчик, вдоль двумерной трубки Вентури, где емкостный датчик включает пару параллельных электропроводных металлических пластин на каждой стороне двумерной трубки Вентури.Venturi and capacitive sensor, along a two-dimensional venturi tube, where the capacitive sensor includes a pair of parallel electrically conductive metal plates on each side of the two-dimensional venturi tube.

Система 710 также состоит из или содержит контроллер 740, операционный микропроцессор или подобный микроконтроллер 754 в соответствии с комплектом предварительно запрограммированных инструкций. Контроллер 740 включает печатную плату 750, с портом ввода-вывода, который принимает выходной сигнал от жидкостного датчика 710 посредством кабеля 726, соединенного на отверстии 728, и обрабатывает выходные сигналы. В дополнение к выборке данных соединения с другими устройствами могут предоставлять обмен информацией, иной, чем данные датчика, включающей программные обновления и т.п. В одном рабочем режиме контроллер 740 (например, одноплатный компьютер, доступный от компании Texas Instruments) может функционировать просто как устройство для сбора данных, принимая и сохраняя выходные сигналы от датчика в памяти (не показано), включая преобразование сигналов от аналоговой выходной формы в цифровые значения для сохранения. Также включена штепсельная вилка или порт (например, 4-полюсный) 764, предоставляющий возможность проволочного соединения для станка-качалки (например, управляющие сигналы для мощности и двигателя). Беспроводное подключение также предоставлено посредством локализованного Bluetooth или Wi-Fi соединения между контроллером и портативным компьютером (не показано), и также предусмотрена мобильная телефонная связь или спутниковая линия связи, которая может быть интегрирована в контроллер 240, чтобы способствовать удаленному обмену данными. Кроме того, цифровой дисплей 260 может быть предоставлен вместе с контроллером 240, чтобы предоставлять состояние или эксплуатационные данные, а также выходным давлением в реальном времени или другие данные. Хотя это не показано, следует принимать во внимание, что система 210 дополнительно включает источник питания, который может включать одну или несколько батарей в качестве основного источника электропитания или для резервного электропитания.System 710 also consists of or includes a controller 740, an operating microprocessor or similar microcontroller 754 in accordance with a set of preprogrammed instructions. The controller 740 includes a printed circuit board 750, with an input/output port that receives an output signal from a fluid sensor 710 via a cable 726 connected at an opening 728 and processes the output signals. In addition to retrieving data, connections to other devices may provide for the exchange of information other than sensor data, including software updates and the like. In one operating mode, the 740 controller (for example, a single board computer available from Texas Instruments) can function simply as a data acquisition device, receiving and storing output signals from a sensor in memory (not shown), including converting signals from an analog output form to digital. values to save. Also included is a plug or port (eg, 4-pole) 764 allowing wiring for the pumping unit (eg, control signals for power and motor). Wireless connectivity is also provided via a localized Bluetooth or Wi-Fi connection between the controller and a laptop computer (not shown), and a mobile phone or satellite link is also provided that can be integrated into the controller 240 to facilitate remote communication. In addition, a digital display 260 may be provided with the controller 240 to provide status or operating data as well as real-time output pressure or other data. Although not shown, it should be appreciated that system 210 further includes a power supply that may include one or more batteries as the primary power source or for backup power.

При ссылке кратко на фиг. 18-19, в одном варианте осуществления датчик Вентури может включать встроенный цифровой контроллер, с которым он соединяется с контроллером 740 посредством сигнала универсального асинхронного приемопередатчика (УАПП) (например, RS232). Система датчика Вентури отправляет предварительно оцифрованные величины для давления, температуры и емкостного сопротивления в контроллер. Электронное оборудование размещают в оболочке, такой как труба, и затем заполняют (герметизируют) посредством эпоксидной смолы. Центральная электронная плата включает микроконтроллер, который соединен с датчиками 630, 640 давления, измеряет емкостное сопротивление, сохраняет и передает цифровой поток датчика данных к контроллеру 740 станка-качалки. Две внешние платы 830, 840 могут быть применены для монтажа датчиков давления. В качестве альтернативы, как проиллюстрировано на фиг. 15, датчики давления 630 и 640 непосредственно связаны с электронной платой 618 посредством электропроводки или электрошины. Например, примененной в одном варианте осуществления является цифровая электрошина 650 (ленточный кабель), которую микроконтроллер применяет, чтобы соединяться с датчиками давления. Встроенный цифровой контроллер, главным образом, применяют, чтобы преобразовывать аналоговые сигналы датчика в цифровые сигналы для того, чтобы уменьшать шум, который по существу связан с передаваемым аналоговым сигналом (особенно при измерении емкостного сопротивления). В заключение, способность определять температуру текучей среды, протекающей через датчик, создает возможность для более точной характеризации давлений текучей среды.Referring briefly to FIG. 18-19, in one embodiment, the Venturi sensor may include an embedded digital controller with which it communicates with the controller 740 via a universal asynchronous transceiver (UART) signal (eg, RS232). The Venturi transducer system sends pre-digitized values for pressure, temperature and capacitance to the controller. Electronic equipment is placed in a sheath, such as a pipe, and then filled (sealed) with epoxy resin. The central electronic board includes a microcontroller that is connected to the pressure sensors 630, 640, measures the capacitance, stores and transmits the digital data stream of the data sensor to the pumping unit controller 740. Two external boards 830, 840 can be used to mount pressure sensors. Alternatively, as illustrated in FIG. 15, the pressure sensors 630 and 640 are directly connected to the electronic board 618 via electrical wiring or bus. For example, used in one embodiment is a digital bus 650 (ribbon cable) that the microcontroller uses to connect to pressure sensors. An integrated digital controller is mainly used to convert analog sensor signals to digital signals in order to reduce the noise that is essentially associated with the transmitted analog signal (especially when measuring capacitance). Finally, the ability to determine the temperature of the fluid flowing through the sensor allows for more accurate characterization of fluid pressures.

В другом варианте осуществления, контроллер или другой компьютерный процессор (не показано), с которым соединен контроллер 740 (проводным образом (например, посредством отверстия 728) или беспроводным образом), могут применять выходные сигналы, чтобы контролировать выход станкакачалки и, на основании таких сигналов, анализировать и сообщать эксплуатационные показатели станка-качалки, как, например, отображено на фиг. 20-24. Кроме того, контроллер или другой компьютер могут обрабатывать выходные сигналы, чтобы суммировать количество нефти и/или воды, закачиваемой из устья скважины на протяжении периода времени, основанного на данных о разности давления между первым и вторым датчиками давления. Как указано выше, мониторинг станка-качалки и система контроля могут включать беспроводной трансивер для обмена данными с другим компьютеризованным устройством.In another embodiment, the controller or other computer processor (not shown) to which the controller 740 is connected (wiredly (eg, through port 728) or wirelessly) may apply output signals to control the output of the pumping unit and, based on such signals , analyze and report the performance of the pumping unit, as shown in FIG. 20-24. In addition, the controller or other computer may process the outputs to sum the amount of oil and/or water pumped from the wellhead over a period of time based on the pressure difference between the first and second pressure sensors. As stated above, the pumping unit monitoring and control system may include a wireless transceiver to communicate with another computerized device.

Мониторинг станка-качалки и системы контроля 710 может также обрабатывать данные от датчика 610 и модифицировать функционирование станка-качалки, чтобы оптимизировать извлечение нефти из устья скважины. Например, система может быть применена, чтобы определять, на основании выходных сигналов в реальном времени от датчика 610, нефть, вода или газ закачиваются и проходят через датчик. И, на основании такого определения функционирование станка-качалки может быть продолжено, остановлено или иным образом отрегулировано, соответственно. В качестве примера, при обнаружении выкачивания нефти, функционирование станка-качалки продолжается, тогда, как при обнаружении воды или газа функционирование станка-качалки может быть остановлено или модифицировано. В одном варианте осуществления, система определяет или различает тип текучей среды в датчике на основании сигналов в отношении давления и емкостного сопротивления, генерируемых датчиком. Например, сис- 8 041160 тема может применять одно или несколько из следующих правил:Pumping unit monitoring and control system 710 may also process data from sensor 610 and modify pumping unit operation to optimize oil recovery from the wellhead. For example, the system can be applied to determine, based on real time output signals from sensor 610, oil, water, or gas is being pumped into and passing through the sensor. And, based on such determination, the operation of the pumping unit may be continued, stopped, or otherwise adjusted, as appropriate. As an example, upon detection of oil pumping, the operation of the pumping unit is continued, while upon detection of water or gas, the operation of the pumping unit can be stopped or modified. In one embodiment, the system determines or discriminates the type of fluid in the sensor based on the pressure and capacitance signals generated by the sensor. For example, the system may apply one or more of the following rules:

а) нефть=высокий ход давления в комбинации с низким емкостным сопротивлением;a) oil = high pressure stroke combined with low capacitance;

b) вода=высокий ход давления в комбинации с высоким емкостным сопротивлением; и/илиb) water = high pressure stroke combined with high capacitance; and/or

c) газ=низкий ход давления в комбинации с низким/колеблющимся емкостным сопротивлением.c) gas = low pressure stroke combined with low/fluctuating capacitance.

Как проиллюстрировано на фиг. 20, например, каждый ход станка-качалки создает давление выброса в перепаде давления (610) между входом и выходом датчиков (630 и 640, соответственно). И, когда текучая среда перемещается от нефти к воде, при приблизительно 80 с в технологической карте, изменение в профиле давления (небольшое уменьшение в пиковом давлении вследствие воды) совпадает с подобным увеличением в измеренном емкостном сопротивлении (также в соответствии с водой вместо нефти, присутствующей в двумерной трубке Вентури).As illustrated in FIG. 20, for example, each stroke of the pumping unit creates an ejection pressure in the differential pressure (610) between the inlet and outlet of the sensors (630 and 640, respectively). And, as the fluid moves from oil to water, at approximately 80 s in the flow chart, the change in pressure profile (slight decrease in peak pressure due to water) coincides with a similar increase in measured capacitance (also consistent with water instead of oil present). in a two-dimensional Venturi tube).

Как проиллюстрировано на фиг. 21, наблюдаемое дифференциальное (или абсолютное) давление первоначально увеличивается (например, в области 410 повышения давления) выше номинального уровня, когда станок-качалка запускается и начинает прокачивать текучую среду через датчик. И когда аккумулированная текучая среда в скважине была откачена (например, откаченная область 420 скважины), давление уменьшается назад до уровня вблизи номинального давления, как показано на фиг. 22.As illustrated in FIG. 21, the observed differential (or absolute) pressure initially increases (eg, in pressurization region 410) above the nominal level when the pumping unit starts up and begins pumping fluid through the transducer. And when the accumulated well fluid has been pumped out (eg, the pumped out area 420 of the well), the pressure is reduced back to near the nominal pressure, as shown in FIG. 22.

Фиг. 23 предоставлена, чтобы иллюстрировать то, каким образом контроллер регистрирует временной ряд для цикла полного выкачивания. Сбор данных создает возможность для последующей обработки рассчитывать данные в отношении объема/обводненности нефти, которые могут быть затем использованы, чтобы способствовать большей точности измерений. В любой момент, когда текучую среду откачивают из скважины, предполагают, что текучая среда может являться комбинацией нефти и воды. Типично, обводненность нефти является соотношением или процентным отношением смеси нефть/вода, которая была откачена. Например, для испытания работы скважин (см., например, фиг. 23), более 95% закачиваемой текучей среды могут являться водой. Соответственно обводненность нефти может быть охарактеризована как 95%. Применимость и анализ данных, собранных на протяжении полных циклов выкачивания, способствуют применению для накопления технического опыта, включая сравнение по отношению к прежним данным и определение характера процесса внутри данных, что способствует регулированию контрольных параметров на основании прошлых данных о рабочих характеристиках для станка-качалки/скважины. Также, как предложено выше и на фиг. 24, данные от датчика могут также быть использованы, чтобы позволить системе определять присутствие газа или пены внутри текучей среды, закаченной из скважины и прошедшей через датчик. Например, область 430 на графике показывает комбинацию низкого давления плюс низкого/колеблющегося емкостного сопротивления, которая может указывать на присутствие пены или газа.Fig. 23 is provided to illustrate how the controller logs a time series for a full pump cycle. Data collection creates the opportunity for post-processing to calculate oil volume/water cut data, which can then be used to help improve measurement accuracy. At any time a fluid is pumped out of a well, it is contemplated that the fluid may be a combination of oil and water. Typically, the oil water cut is the ratio or percentage of the oil/water mixture that has been pumped out. For example, for well performance testing (see, for example, FIG. 23), more than 95% of the injected fluid may be water. Accordingly, the oil water cut can be characterized as 95%. The applicability and analysis of data collected over complete pumping cycles facilitates the use of technical experience, including comparison against historical data and identification of the nature of the process within the data, which facilitates the adjustment of control parameters based on past performance data for the pumping unit / wells. Also, as suggested above and in FIG. 24, data from the sensor may also be used to allow the system to determine the presence of gas or foam within the fluid pumped from the well and passed through the sensor. For example, area 430 on the graph shows a combination of low pressure plus low/fluctuating capacitance, which may indicate the presence of foam or gas.

Система добычи нефтиOil production system

При наличии описанных как устройства для добычи нефти, так и системы контроля вывода, выполненный с возможностью применения в нефтяном месторождении 1110, внимание теперь направлено на фиг. 25-27. Отображенными на фиг. 25 являются несколько скважин 1120, каждая из которых связана с насосом или другим механизмом для извлечения и сбора жидкостей (включая нефть) из скважины. По меньшей мере одна из скважин также имеет систему 1130 мониторинга уровня поверхности земли, такую, как отображена на фиг. 14-19, функционально связанную со скважиной, посредством чего система мониторинга способна к созданию данных, указывающих на количество нефти, добытой из скважины 1120. Система мониторинга уровня поверхности земли может также являться способной к сохранению или передаче данных, указывающих объемы нефти, и дополнительной информации к удаленному терминалу 1150 посредством одного или нескольких каналов связи (проводных, беспроводных (например, каналов спутниковой связи, микроволновой связи, WiFi и т.п.)). Удаленный терминал 1150 включает как компьютерную систему, так и систему хранения данных, где компьютерная система способна выполнять грамматический разбор и анализирование собранных данных от одной или нескольких скважин в нефтяном месторождении 1110 для того, чтобы оценить качество функционирования месторождения и отдельных скважин с течением времени и в соответствии с различными процессами и обработками. Одна из таких обработок может включать применение сейсмической энергии или энергии звуковой волны, чтобы стимулировать нефтяное месторождение, таким образом, чтобы обеспечить увеличение выхода скважин и тем самым улучшить эксплуатационные качества нефтяного месторождения в общем плане.With both the oil production apparatus and the recovery control system described, configured for use in the oil field 1110, attention is now directed to FIG. 25-27. Shown in FIG. 25 are a plurality of wells 1120 each associated with a pump or other mechanism for extracting and collecting fluids (including oil) from the well. At least one of the wells also has a ground level monitoring system 1130, such as shown in FIG. 14-19 operatively associated with the well, whereby the monitoring system is capable of generating data indicative of the amount of oil produced from the well 1120. The ground level monitoring system may also be capable of storing or transmitting data indicative of the volumes of oil and additional information. to the remote terminal 1150 via one or more communication channels (wired, wireless (eg, satellite, microwave, WiFi, etc.)). Remote terminal 1150 includes both a computer system and a data storage system, where the computer system is capable of parsing and analyzing collected data from one or more wells in oil field 1110 in order to evaluate the performance of the field and individual wells over time and over time. according to different processes and treatments. One such treatment may include the application of seismic or sonic wave energy to stimulate the oilfield so as to increase well recovery and thereby improve the overall performance of the oilfield.

При ссылке также на фиг. 26, отображенной в данном документе, является система 1210 добычи нефти, где устройство 110 для добычи нефти применяют внутри ствола скважины 1240 (например, при уровне или ниже текучей среды) и контролируют посредством системы 1250, как отображено на фиг. 26. Система 1210 добычи нефти для улучшения извлечения нефти в пласте включает источник 1260 текучей среды под давлением, погружное устройство 110 для добычи нефти для передачи энергии сейсмической волны в нефтяном пласте 1110, в форме волны, таким образом, чтобы изменять капиллярные силы остаточной нефти в этом месте, и систему контроля 1250, выполненную с возможностью мониторинга и контролирования компонентов системы, включающих, по меньшей мере, устройство для добычи нефти и источник текучей среды под давлением для того, чтобы создавать или генерировать энергию сейсмических/звуковых волн в пласте. Устройство 110 для добычи нефти включает корпус и безрамный, бесщеточный двигатель, функционально расположенный в корпусе, как описано подробно выше, чтобы при- 9 041160 нимать текучую среду под давлением и, в соответствии с электрической энергией, генерировать сейсмические волны/волны с энергией звуковой волны посредством высвобождения текучей среды под давлением через находящимися на одной линии отверстиями ротора и статора.Referring also to FIG. 26 depicted herein is an oil recovery system 1210 where an oil recovery device 110 is applied within a wellbore 1240 (eg, at or below fluid level) and controlled by the system 1250 as depicted in FIG. 26. The oil production system 1210 for improving oil recovery in the reservoir includes a pressurized fluid source 1260, an oil submersible device 110 for transmitting seismic wave energy in the oil reservoir 1110, in a waveform, so as to change the capillary forces of the residual oil in there, and a control system 1250 configured to monitor and control system components including at least an oil recovery device and a source of pressurized fluid to create or generate seismic/sound wave energy in the formation. The oil recovery device 110 includes a housing and a frameless, brushless motor operatively disposed within the housing as detailed above to receive pressurized fluid and, in response to electrical energy, generate seismic/sound wave energy waves. by releasing pressurized fluid through the in-line openings of the rotor and stator.

Источник текучей среды под давлением содержит ёмкость 1264 возобновляемой текучей среды (например, воды), систему создания давления для поддержания повышенного давления текучей среды из ёмкости и пропускания текучей среды под давлением через трубопровод 1268 в устройство 110 для добычи нефти. Система создания давления включает насос 1272, приводимый в действие двигателем 1270, в комбинации с фильтром 1274, наряду с по меньшей мере одним датчиком 1276 (например, давления (Р) текучей среды, подаваемой от насоса, расхода (F) текучей среды, подаваемой в устройство для добычи нефти, ток (А) электродвигателя насоса, противодавления (РВ) текучей среды на фильтр, и т.п.), генерирующим сигнал и подающим данный сигнал в указанную систему контроля.The pressurized fluid source includes a reservoir 1264 of a renewable fluid (eg, water), a pressurization system for pressurizing the fluid from the reservoir and passing the pressurized fluid through conduit 1268 to the oil recovery device 110. The pressurization system includes a pump 1272 driven by a motor 1270 in combination with a filter 1274 along with at least one sensor 1276 (e.g., pressure (P) of fluid supplied from the pump, flow rate (F) of fluid supplied to oil production device, current (A) of the pump motor, backpressure (PB) of the fluid on the filter, etc.), generating a signal and supplying this signal to the specified control system.

Как проиллюстрировано на фиг. 26, система контроля 1250 дополнительно включает программируемый логический контроллер 1280, одноплатный компьютер 1282, и по меньшей мере один трансивер для внешней связи (Tx/Rx 1284) (например, WiFi, Bluetooth, Ethernet, спутниковый модем (Irridium). Программируемый логический контроллер применяет многоядерный микроконтроллер и предоставляет низкоуровневый контроль посредством сопряжения и предоставления управляющих сигналов и/или мощности (например, контроля/контактора для двигателей) к обоим из насоса двигателя 1270 и безрамного, бесщеточного двигателя в устройстве 110 для добычи нефти, и где одноплатный компьютер функционально соединен, чтобы обмениваться командами и данными с программируемым логическим контроллером, чтобы приводить в исполнение различные операции системы 1210 добычи нефти для того, чтобы стабильно производить энергию сейсмической волны. В одном варианте осуществления одноплатный компьютер 1282 применяет операционную систему Linux, и сохраненные программные инструкции применяют для множества функций. Как будет понятно, система добычи нефти, посредством трансивера для внешней связи, и в соединении с одноплатным компьютером, делает возможным как автономное, так и удаленное регулирование системы добычи нефти. Такое удаленное регулирование может быть приведено в исполнение посредством удаленного терминала 1150, как отображено на фиг. 25, посредством чего функционирование, регулирование и мониторинг системы 1210 могут быть выполнены удаленно или при централизованном пульте управления. Среди других данных, система добычи нефти делает возможным дистанционный мониторинг рабочих параметров системы (например, данных датчика, контроля состояния, неисправностей системы, и т.п.) и способствует удаленной генерации команд, чтобы регулировать некоторые параметры (например, восстановления скорости двигателя устройства (т.е., частоты). Пригодность для того, чтобы регулировать функционирование устройства для добычи нефти, имеет потенциал для того, чтобы устранять время и затраты для выполнения предварительных исследований нефтяного месторождения для того, чтобы заранее определить желательные эксплуатационные характеристики. Действительно, устройство для добычи нефти может быть размещено внутри месторождения и, посредством предварительно описанной контрольной аппаратуры, операции могут контролироваться и регулироваться таким образом, чтобы оптимизировать эксплуатационные качества и настройку их для нефтяного месторождения.As illustrated in FIG. 26, the control system 1250 further includes a programmable logic controller 1280, a single board computer 1282, and at least one transceiver for external communication (Tx/Rx 1284) (for example, WiFi, Bluetooth, Ethernet, satellite modem (Irridium). The programmable logic controller uses a multi-core microcontroller and provides low-level control by interfacing and providing control signals and/or power (e.g., control/contactor for motors) to both of the motor pump 1270 and the frameless, brushless motor in the oil recovery device 110, and where the single board computer is operatively connected, to exchange commands and data with the PLC to execute various operations of the oil production system 1210 in order to stably produce seismic wave energy.In one embodiment, the single board computer 1282 uses the Linux operating system, and the stored software tools Actions are used for many functions. As will be appreciated, the oil production system, by means of a transceiver for external communication, and in connection with a single board computer, enables both autonomous and remote control of the oil production system. Such remote control may be executed by remote terminal 1150 as shown in FIG. 25, whereby the operation, regulation, and monitoring of the system 1210 can be performed remotely or at a centralized control desk. Among other data, the oil production system enables remote monitoring of the operating parameters of the system (e.g., sensor data, status monitoring, system faults, etc.) and facilitates the remote generation of commands to adjust certain parameters (e.g., restoring device engine speed ( The suitability for controlling the operation of an oil recovery device has the potential to eliminate the time and expense of performing preliminary studies of an oil field in order to determine in advance the desired performance. oil production can be located inside the field and, by means of previously described control equipment, operations can be controlled and regulated in such a way as to optimize performance and tune them for the oil field.

Для того, чтобы обеспечить надежные эксплуатационные качества, различные компоненты системы могут быть оптимизированы. Например, трубопровод 1268, примененный, чтобы предоставлять текучую среду под давлением в устройство 110 для добычи нефти, способен к перемещению текучей среды под давлением вплоть до по меньшей мере 1500 фунтов на квадратный дюйм (10 МПа), хотя величины давления нормального функционирования находятся по существу в интервале от приблизительно 250 до приблизительно 350 фунтов на квадратный дюйм (1,7-2,4 МПа). Кроме того, в одном варианте осуществления, трубопровод может быть сформирован из гибкого (наматываемого) материала, выполненного с возможностью неоднократно выполняемых наматывания и разматывания на бобину, чтобы поднимать и опускать устройство внутри ствола скважины, где трубопровод дополнительно служит в качестве разъемного соединения, присоединенного к устройству для добычи нефти и выполненного с возможностью его спуска и подъема относительно ствола скважины 1240, чтобы регулировать ее глубину. В качестве альтернативы, вместо того, чтобы быть гибким, трубопровод может быть сформирован из по существу жесткого материала (например, стрингеров из нержавеющей стали со сборкой трубопровода торец к торцу), где стрингеры из нержавеющей стали посредством сборки служат в качестве составного соединения и способны на опускание и подъем устройство для добычи нефти относительно ствола скважины.In order to ensure reliable performance, various system components can be optimized. For example, conduit 1268 used to provide pressurized fluid to oil recovery apparatus 110 is capable of moving fluid at pressures of up to at least 1500 psi (10 MPa), although normal operating pressures are substantially in the range from about 250 to about 350 pounds per square inch (1.7-2.4 MPa). Further, in one embodiment, the tubing may be formed from a flexible (coilable) material capable of being repeatedly wound and unwound on a bobbin to raise and lower the device within the wellbore, where the tubing further serves as a releasable connection attached to an oil recovery device and configured to lower and raise it relative to the wellbore 1240 to control its depth. Alternatively, instead of being flexible, the conduit may be formed from a substantially rigid material (e.g., stainless steel stringers with end-to-end conduit assembly), where the stainless steel stringers, by assembly, serve as a composite connection and are capable of lowering and raising a device for oil production relative to the wellbore.

Таким образом, система, отображенная на фиг. 25-25, способна к генерированию звуковых волн внутри текучей среды для стимулирования добычи нефти в нефтяном пласте. Система включает источник 1260 текучей среды под давлением, где источник включает ёмкость 1264 возобновляемой текучей среды (например, воды) и систему создания давления (двигатель 1270, насос 1272, фильтр 1274, и датчики 1276) для поддержания повышенного давления текучей среды из ёмкости и пропускания текучей среды под давлением через трубопровод, трубопровод 1268, заканчивающийся на противоположном конце устройства 110 для добычи нефти. И, как описано выше, устройство для добычи нефти по существу ограничивается удлиненным, и по существу цилиндрическим корпусом, выполненным с возможностью прохождения через ствол скважины. Устройство также включает аккумулятор; секцию передачи энергииThus, the system shown in Fig. 25-25 is capable of generating sound waves within a fluid to stimulate oil production in an oil reservoir. The system includes a pressurized fluid source 1260, where the source includes a reservoir 1264 of renewable fluid (e.g., water) and a pressurization system (motor 1270, pump 1272, filter 1274, and sensors 1276) to maintain pressurized fluid from the reservoir and pass pressurized fluid through a conduit, conduit 1268 terminating at the opposite end of the oil recovery device 110. And, as described above, the oil recovery device is essentially limited to an elongated, and essentially cylindrical body, configured to pass through the wellbore. The device also includes a battery; power transmission section

- 10 041160 (которая может включать клапан передачи давления), безрамный двигатель, ротор с полым валом, имеющий выпускное отверстие, и статор, имеющий соответствующее выпускное отверстие, посредством чего энергия текучей среды перемещается после совмещения отверстий ротора и статора, и где безрамный двигатель функционально соединен с ротором с полым валом таким образом, что текучая среда проходит посредством этого к аккумулятору. Безрамный двигатель получает питание от поверхности посредством программируемого логического контроллера через токонесущие провода, связанные с трубопроводом.- 10 041160 (which may include a pressure transmission valve), a frameless motor, a hollow shaft rotor having an outlet, and a stator having a corresponding outlet, whereby fluid energy is transferred after the rotor and stator holes are aligned, and where the frameless motor is functionally connected to the hollow shaft rotor in such a way that the fluid passes through it to the accumulator. The frameless motor is powered from the surface by a programmable logic controller through current-carrying wires connected to the pipeline.

Как описано, устройство для добычи нефти и безрамный двигатель при этом функционируют в качестве клапана передачи давления, где текучую среду под давлением сохраняют внутри аккумулятора и затем перемещают через отверстия в окружающую среду, посредством чего высвобождают энергию сейсмической волны в текучую среду, окружающую устройство. Система контроля 1250 является выполненной с возможностью мониторинга и контролирования, по меньшей мере, устройства для добычи нефти и источника текучей среды под давлением для того, чтобы создавать сейсмические волны в пласте. Система 1210 добычи нефти создает сейсмическую волну при частоте между приблизительно 10-100 Гц и более предпочтительно между 20-40 Гц.As described, the oil recovery device and the frameless motor thus function as a pressure transfer valve, where pressurized fluid is stored inside the accumulator and then transferred through openings to the environment, whereby seismic wave energy is released into the fluid surrounding the device. The control system 1250 is configured to monitor and control at least the oil recovery device and a source of pressurized fluid in order to generate seismic waves in the formation. The oil production system 1210 generates a seismic wave at a frequency between about 10-100 Hz, and more preferably between 20-40 Hz.

Как будет понятно, программируемый логический контроллер 1280 и одноплатный компьютер 1282 включают каждый соответствующие программные инструкции для их функционирования, и одноплатный компьютер включает программные инструкции, выполненные с возможностью сопряжения и контролирования некоторых операций программируемого логического контроллера. Как описано ранее в отношении фиг. 27, система может также включать удаленный компьютер или вычислительный центр 1150, удаленный компьютер, включающий среду для хранения информации, выполненную с возможностью сохранения программных инструкций, где данные инструкции способствуют удаленной связи с одноплатным компьютером 1282 посредством канала связи, выбранного из группы, состоящей из WiFi, Bluetooth®, Ethernet и спутникового модема. При применении удаленного компьютера возможно как мониторинг производства скважин при применении системы 1130 мониторинга уровня поверхности земли, так и контролирование и регулирование сейсмического выхода устройства 110 для добычи нефти, для того, чтобы оптимизировать выход нефтяного месторождения 1110.As will be appreciated, the programmable logic controller 1280 and the single board computer 1282 each include respective software instructions for their operation, and the single board computer includes software instructions configured to interface and control certain operations of the programmable logic controller. As previously described with respect to FIG. 27, the system may also include a remote computer or computing center 1150, a remote computer including an information storage medium configured to store program instructions, where these instructions facilitate remote communication with the single board computer 1282 via a communication channel selected from the group consisting of WiFi , Bluetooth®, Ethernet and satellite modem. When using a remote computer, it is possible to both monitor well production using the ground level monitoring system 1130 and control and adjust the seismic output of the oil production device 110 in order to optimize the output of the oil field 1110.

Различные компоненты, описанные в отношении системы 1210, отображенные на фиг. 25-27, требуются, чтобы функционировать надежным образом даже при колебаниях и отключениях мощности. Для того, чтобы обеспечивать то, что система 1210 является дееспособной или возвращается к функционированию после остановки, программируемый логический контроллер и/или одноплатный компьютер включают энергонезависимую память (NVM), выполненную с возможностью сохранения данных, созданных системой. В одном варианте осуществления сохраненные данные включают указание, выполняет ли система повторный запуск после одного из по меньшей мере двух случаев (например, запланированного выключения питания или случайного выключения питания).The various components described with respect to system 1210 depicted in FIG. 25-27 are required to function in a reliable manner even during fluctuations and power outages. In order to ensure that the system 1210 is operational or returns to operation after a shutdown, the programmable logic controller and/or single board computer includes non-volatile memory (NVM) configured to store data generated by the system. In one embodiment, the stored data includes an indication of whether the system restarts after one of at least two events (eg, a scheduled power down or an accidental power down).

В отношении фиг. 27 на верхней части фигуры показана система 1130 мониторинга уровня поверхности земли, создающая выходной сигнал от датчика, такого как датчик типа трубки Вентури, где данные могут быть обработаны (например, классифицированы) посредством процессора 1252 таким образом, чтобы характеризовать количество или расход нефти, добытой из соответствующей скважины. Данные о добыче нефти затем проходят или дополнительно обрабатываются (например, удаленным терминалом 1150), где данные о добыче нефти сравниваются и сопоставляются, и алгоритм или другие операции искусственного интеллекта могут быть применены, чтобы определять, должно ли быть выполнено регулирование рабочих параметров системы 1210 добычи нефти, посредством чего удаленный терминал может обеспечивать смену новых уставок параметров (например, частоты, давления, глубины) обратно к системе для того, чтобы оптимизировать эксплуатационные качества нефтяного промысла. Следует дополнительно принимать во внимание, что удаленный терминал может обрабатывать входной сигнал от нескольких систем мониторинга скважины и что данные о добыче нефти от таких систем мониторинга могут быть одновременно применены для оптимизирования производства ряда скважин в месторождении, даже хотя одна или несколько скважин могут не быть сами собой оптимизированы. Таким образом, классификатор (например, процессор 1252) анализирует необработанные данные, поступающие от датчиков Вентури в системе мониторинга 1130, чтобы автоматически определять перемещение нефти/воды и суммировать добычу нефти из данных датчика. Данные о добыче нефти затем подают к удаленному терминалу, где система продвинутого алгоритма и/или искусственного интеллекта объединяет данные о добыче и устанавливает выходной сигнал системы добычи нефти и устройства автоматически, чтобы оптимизировать эксплуатационные качества нефтяного месторождения автономным образом.With reference to FIG. 27, the upper portion of the figure shows a ground level monitoring system 1130 providing output from a sensor, such as a venturi type sensor, where the data can be processed (e.g., classified) by a processor 1252 so as to characterize the amount or rate of oil produced. from the respective well. The oil production data is then passed through or further processed (e.g., by remote terminal 1150) where the oil production data is compared and contrasted and an algorithm or other artificial intelligence operation can be applied to determine whether the production system 1210 should be adjusted for performance. oil, whereby the remote terminal can provide a change of new parameter settings (eg, frequency, pressure, depth) back to the system in order to optimize the performance of the oil field. It should further be appreciated that a remote terminal may process input from multiple well monitoring systems and that oil production data from such monitoring systems may be simultaneously applied to optimize the production of a number of wells in a field, even though one or more wells may not be themselves themselves are optimized. Thus, the classifier (eg, processor 1252) analyzes the raw data from the Venturi sensors in the monitoring system 1130 to automatically determine the movement of oil/water and summarize the oil production from the sensor data. The oil production data is then fed to a remote terminal where an advanced algorithm and/or artificial intelligence system combines the production data and sets the output of the oil production system and device automatically to optimize oil field performance in an autonomous manner.

В качестве другой альтернативы, некоторые или все компоненты, отображенные на фиг. 25, включающие моторизированный барабан 1300 для повышения и снижения гибкого трубопровода, могут быть установлены на прицепе для того, чтобы сделать систему 1210 более переносимой. Также в присутствии рабочего оборудования, переносимого по отношению к окружающей среде, могут также включаться альтернативные, одинаковые и/или резервные системы электропитания, таким образом, что время простоя вследствие прерываний в мощности в отношении расположения системы могут быть уменьшены или устранены.As another alternative, some or all of the components shown in FIG. 25, including a motorized reel 1300 for raising and lowering the flexible conduit, can be mounted on a trailer to make the system 1210 more portable. Also, in the presence of environmentally portable working equipment, alternative, identical and/or redundant power supply systems can also be switched on, so that downtime due to power interruptions in relation to system location can be reduced or eliminated.

--

Claims (19)

Следует понимать, что различные изменения и модификации вариантов осуществления, описанных в данном документе, будут очевидны специалистам в данной области техники. Такие изменения и модификации могут быть сделаны без отклонения от сущности и объема данного изобретения и без уменьшения его целевых преимуществ. Поэтому предполагается, что все такие изменения и модификации будут охвачены данным изобретением.It should be understood that various changes and modifications to the embodiments described herein will be apparent to those skilled in the art. Such changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present invention and without diminishing its intended advantages. Therefore, it is intended that all such changes and modifications be covered by this invention. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Система добычи нефти для улучшения извлечения нефти в нефтяном пласте, содержащая ис точник текучей среды под давлением, расположенный вне нефтяного пласта;1. An oil recovery system for improving the recovery of oil in an oil reservoir, comprising a pressurized fluid source located outside the oil reservoir; погружное устройство для добычи нефти для передачи энергии сейсмической волны в нефтяном пласте в форме волны таким образом, чтобы изменять капиллярные силы остаточной нефти в этом месте, содержащее корпус;a submersible oil recovery device for transmitting seismic wave energy in an oil reservoir in a waveform so as to change the capillary forces of the residual oil at that location, comprising the housing; ак кумулятор для хранения текучей среды под давлением;pressurized fluid storage accumulator; дв игатель с полым валом, функционально расположенный в указанном корпусе, чтобы принимать текучую среду под давлением и генерировать сейсмические волны;a hollow shaft motor operatively located in said housing to receive pressurized fluid and generate seismic waves; ро тор с полым валом, имеющий выпускное отверстие, причем полый вал двигателя функционально соединен с ротором с полым валом для пропускания текучей среды под давлением через полый вал к аккумулятору;a hollow shaft rotor having an outlet, the motor hollow shaft being operatively connected to the hollow shaft rotor for passing a pressurized fluid through the hollow shaft to the accumulator; статор, имеющий выпускное отверстие, соответствующее выпускному отверстию ротора, для передачи пульсирующей энергии текучей среды из корпуса при совмещении указанных выпускного отверстия ротора и выпускного отверстия статора; и систему контроля, выполненную с возможностью мониторинга и контролирования компонентов системы, включая в себя, по меньшей мере, вращение ротора в устройстве для добычи нефти и источник текучей среды под давлением для создания сейсмических волн в нефтяном пласте.a stator having an outlet corresponding to the outlet of the rotor for transmitting pulsating energy of the fluid from the housing while aligning said outlet of the rotor and the outlet of the stator; and a control system configured to monitor and control components of the system, including at least the rotation of a rotor in the oil recovery device and a source of pressurized fluid to generate seismic waves in the oil reservoir. 2. Система добычи нефти по п.1, в которой указанный источник текучей среды под давлением содержит ёмкость для возобновляемой текучей среды;2. The oil production system according to claim 1, in which the specified source of fluid under pressure contains a container for renewable fluid; систему создания давления для поддержания повышенного давления текучей среды из указанной ёмкости для текучей среды и пропускания текучей среды под давлением через трубопровод к устройству для добычи нефти.a pressurization system for pressurizing the fluid from said fluid reservoir and passing the pressurized fluid through a pipeline to the oil recovery device. 3. Система добычи нефти по п.2, в которой указанная система создания давления содержит насос в комбинации с фильтром, наряду с по меньшей мере одним датчиком генерирования сигнала и подачи указанного сигнала к указанной системе контроля.3. The oil production system of claim 2, wherein said pressurization system comprises a pump in combination with a filter, along with at least one sensor to generate a signal and feed said signal to said control system. 4. Система добычи нефти по п.1, в которой указанная система контроля содержит программируемый логический контроллер;4. The oil production system according to claim 1, in which the specified control system contains a programmable logic controller; одноплатный компьютер и по меньшей мере один трансивер для внешней связи, причем программируемый логический контроллер предоставляет низкоуровневый контроль посредством сопряжения и предоставления управляющих сигналов и/или мощности к обоим из насоса двигателя и двигателя в устройстве для добычи нефти, и при этом одноплатный компьютер функционально соединен, чтобы обмениваться командами и данными с программируемым логическим контроллером, чтобы приводить в исполнение различные операции системы добычи нефти для стабильного создания энергии сейсмической волны.a single board computer and at least one transceiver for external communication, wherein the programmable logic controller provides low-level control by interfacing and providing control signals and/or power to both of the motor pump and the motor in the oil recovery device, and wherein the single board computer is operatively connected, to exchange commands and data with the programmable logic controller to execute various operations of the oil production system to stably generate seismic wave energy. 5. Система добычи нефти по п.4, в которой указанный трансивер для внешней связи, в соединении с указанным одноплатным компьютером, делает возможным как автономное, так и удаленное регулирование системы добычи нефти.5. The oil production system of claim 4, wherein said external communication transceiver, in conjunction with said single board computer, enables both offline and remote control of the oil production system. 6. Система добычи нефти по п.2, в которой указанный трубопровод способен к перемещению текучей среды под давлением вплоть до по меньшей мере 1500 фунтов на квадратный дюйм (10 МПа).6. The oil production system of claim 2, wherein said pipeline is capable of moving fluid at a pressure of up to at least 1500 psi (10 MPa). 7. Система добычи нефти по п.6, в которой указанный трубопровод сформирован из гибкого материала, выполненного с возможностью неоднократно выполняемых наматывания и разматывания на бобину.7. The oil production system of claim 6, wherein said pipeline is formed from a flexible material capable of being repeatedly wound and unwound on a bobbin. 8. Система добычи нефти по п.7, в которой указанный трубопровод дополнительно служит в качестве разъемного соединения к устройству для добычи нефти и выполненного с возможностью его спуска и подъема относительно ствола скважины.8. The oil production system of claim 7, wherein said pipeline further serves as a detachable connection to the oil production device and is configured to lower and raise it relative to the wellbore. 9. Система добычи нефти по п.6, в которой указанный трубопровод сформирован из, по существу, жесткого материала.9. The oil production system of claim 6, wherein said pipeline is formed from a substantially rigid material. 10. Система добычи нефти по п.9, в которой указанный трубопровод дополнительно служит в качестве разъемного соединения к устройству для добычи нефти и выполненного с возможностью его спуска и подъема относительно ствола скважины.10. The oil production system of claim 9, wherein said conduit further serves as a releasable connection to the oil production device and is configured to lower and raise it relative to the wellbore. 11. Система для генерирования звуковых волн в среде для стимулирования добычи нефти в нефтя-11. System for generating sound waves in an environment to stimulate oil production in oil- - 12 041160 ном пласте, содержащая источник текучей среды под давлением, причем указанный источник текучей среды под давлением содержит ёмкость для возобновляемой текучей среды, расположенную вне нефтяного пласта, и систему создания давления для поддержания повышенного давления текучей среды из указанной ёмкости для текучей среды и пропускания текучей среды под давлением через трубопровод, заканчивающийся на противоположном конце устройства для добычи нефти, причем указанное устройство для добычи нефти содержит удл иненный и, по существу, цилиндрический корпус, выполненный с возможностью прохождения через ствол скважины;- 12 041160 nom reservoir, containing a source of fluid under pressure, and the specified source of fluid under pressure contains a reservoir for renewable fluid located outside the oil reservoir, and a system for creating pressure to maintain an increased pressure of the fluid from the specified reservoir for fluid and transmission pressurized fluid through a conduit terminating at an opposite end of the oil recovery device, said oil recovery device comprising an elongated and substantially cylindrical body operable through the wellbore; аккумулятор для хранения текучей среды под давлением;an accumulator for storing pressurized fluid; секцию передачи энергии, содержащую двигатель, использующий полый вал, и клапан передачи давления, содержащий ротор с полым валом, имеющий выпускное отверстие, причем полый вал двигателя функционально соединен с ротором с полым валом для пропускания текучей среды под давлением через полый вал двигателя к аккумулятору, и статор, имеющий выпускное отверстие, соответствующее выпускному отверстию ротора, для передачи пульсирующей энергии текучей среды при совмещении указанных выпускного отверстия ротора и выпускного отверстия статора, создавая при этом сейсмическую волну в нефтяном пласте за счет передачи пульсирующей энергии текучей среды через выпускные отверстия; и систему контроля, выполненную с возможностью мониторинга и контролирования, по меньшей мере, устройства для добычи нефти и источника текучей среды под давлением.a power transmission section comprising a motor using a hollow shaft and a pressure transfer valve comprising a hollow shaft rotor having an outlet, the motor hollow shaft being operatively connected to the hollow shaft rotor to pass pressurized fluid through the motor hollow shaft to the accumulator, and a stator having an outlet corresponding to the outlet of the rotor for transmitting fluctuating fluid energy while aligning said outlet of the rotor and the outlet of the stator, thereby generating a seismic wave in the oil reservoir by transmitting the pulsed fluid energy through the outlets; and a control system configured to monitor and control at least the oil production device and the pressurized fluid source. 12. Система по п.11, в которой указанная сейсмическая волна, созданная устройством для добычи нефти, имеет частоту между приблизительно 10-100 Гц и более предпочтительно между 20-40 Гц.12. The system of claim 11 wherein said seismic wave produced by the oil recovery device has a frequency between about 10-100 Hz and more preferably between 20-40 Hz. 13. Система добычи по п.11, в которой указанная система создания давления содержит насос в комбинации с фильтром, вместе с по меньшей мере одним датчиком генерирования сигнала и подачи указанного сигнала к указанной системе контроля.13. The production system of claim 11, wherein said pressurization system comprises a pump in combination with a filter, together with at least one sensor to generate a signal and feed said signal to said control system. 14. Система по п.13, в которой указанная система контроля содержит программируемый логический контроллер;14. The system according to claim 13, in which the specified control system contains a programmable logic controller; одноплатный компьютер и по меньшей мере один трансивер для внешней связи, причем программируемый логический контроллер предоставляет низкоуровневый контроль посредством сопряжения и предоставления управляющих сигналов и/или мощности к обоим из насоса двигателя и двигателя в устройстве для добычи нефти и при этом одноплатный компьютер функционально соединен, чтобы обмениваться командами и данными с программируемым логическим контроллером, чтобы приводить в исполнение различные операции системы добычи нефти для стабильного создания энергии сейсмической волны.a single board computer; and at least one transceiver for external communication, wherein the programmable logic controller provides low-level control by interfacing and providing control signals and/or power to both of the motor pump and the motor in the oil recovery apparatus, and wherein the single board computer is operatively connected to exchange commands and data with the programmable logic controller to execute various operations of the oil production system to stably generate seismic wave energy. 15. Система добычи нефти по п.14, в которой трансивер для внешней связи, в соединении с указанным одноплатным компьютером, делает возможным как автономное, так и удаленное регулирование системы добычи нефти.15. The oil production system of claim 14, wherein the external communication transceiver, in conjunction with said single board computer, enables both offline and remote control of the oil production system. 16. Система добычи нефти по п.14, в которой указанный программируемый логический контроллер и указанный одноплатный компьютер содержат соответствующие программные инструкции для их функционирования и причем указанный одноплатный компьютер включает в себя программные инструкции, выполненные с возможностью сопряжения и контролирования некоторых операций программируемого логического контроллера.16. The oil production system of claim 14, wherein said PLC and said single board computer contain appropriate software instructions for their operation, and wherein said single board computer includes software instructions configured to interface and control certain operations of the programmable logic controller. 17. Система добычи нефти по п.16, дополнительно содержащая удаленный компьютер, который включает в себя среду для хранения информации, выполненную с возможностью сохранения в ней программных инструкций, указанные программные инструкции способствуют удаленной связи с одноплатным компьютером посредством канала связи, выбранного из группы, состоящей из WiFi, Bluetooth®, Ethernet и спутникового модема.17. The oil production system according to claim 16, further comprising a remote computer that includes an information storage medium configured to store program instructions therein, these program instructions facilitate remote communication with a single-board computer via a communication channel selected from the group, consisting of WiFi, Bluetooth®, Ethernet and satellite modem. 18. Система по п.16, в которой по меньшей мере один из указанного программируемого логического контроллера и указанного одноплатного компьютера включают энергонезависимую память (NVM), выполненную с возможностью сохранения данных, созданных указанной системой, причем указанные сохраненные данные включают в себя указание, выполняет ли система повторный запуск после одного из по меньшей мере двух случаев.18. The system of claim 16, wherein at least one of said programmable logic controller and said single board computer includes a non-volatile memory (NVM) configured to store data generated by said system, said stored data including an indication, executes whether the system is restarting after one of at least two cases. 19. Способ генерирования энергии давления сейсмической волны в нефтенасыщенных пластах, включающий в себя этапы, на которых осуществляют размещение генератора волн в контакте с текучей средой в пласте;19. A method for generating seismic wave pressure energy in oil-saturated formations, comprising the steps of placing a wave generator in contact with a fluid in the formation; обеспечение источника текучей среды под давлением, причем указанный источник текучей среды под давлением содержит ёмкость для возобновляемой текучей среды, расположенную вне нефтеносного пласта, и систему создания давления для поддержания повышенного давления текучей среды из указанной ёмкости для текучей среды и пропускания текучей среды под давлением через трубопровод к генеproviding a source of pressurized fluid, wherein said source of pressurized fluid comprises a renewable fluid reservoir located outside the oil reservoir and a pressurization system for maintaining pressurized fluid from said fluid reservoir and passing pressurized fluid through a pipeline to the gene --
EA202091880 2018-02-07 2019-02-07 DEVICE AND SYSTEM FOR OIL PRODUCTION EA041160B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/627,310 2018-02-07
US62/659,825 2018-04-19
US16/263,136 2019-01-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA041160B1 true EA041160B1 (en) 2022-09-20

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111936719B (en) Oil extraction tool and system
CA2809843C (en) Tool for use in well monitoring
RU2630012C1 (en) Method and for ultrasonic intensification of oil production and device for its implementation
EP2735699B1 (en) Method and apparatus for sensing in wellbores
CA2994660C (en) Method and device for sonochemical treatment of well and reservoir
CN105649583B (en) A kind of complete well measuring and adjusting system of electric-controlled intelligent and method
EA011817B1 (en) Downhole uses of piezoelectric motors
US10087743B2 (en) Fluid level determination apparatus and method of determining a fluid level in a hydrocarbon well
RU2487238C1 (en) Down-hole testing and measuring complex and method for its installation in horizontal well
CN108474247A (en) The electric submersible pump of solids bulk object removal is carried out using ultrasonic wave
US20200392805A1 (en) Devices and methods for generating radially propogating ultrasonic waves and their use
EA041160B1 (en) DEVICE AND SYSTEM FOR OIL PRODUCTION
US11821293B2 (en) Oil recovery tool and system
US20230151717A1 (en) Oil recovery tool and system
WO2020222944A1 (en) Downhole power generation using pressure differential
US20200208498A1 (en) Power generation using pressure differential between a tubular and a borehole annulus
CN1936266A (en) Oil-well low-frequency acoustic vibration unblocking and yield-increasing apparatus and method
CN109695437B (en) Gas well ultrasonic suspension liquid drainage gas production system and implementation method
RU2483212C1 (en) Method of hydrodynamic investigations of horizontal wells in real time
RU2460869C1 (en) Down-hole installation for effect on bottomhole formation zone
CA2876647C (en) Fluid level determination apparatus and method of determining a fluid level in a hydrocarbon well
CN216922087U (en) Acidizing fluid and pulse wave generating device
RU115005U1 (en) DEVICE FOR DEPTH SAMPLING FROM A WELL
CN216043646U (en) Underground communication device
RU2008130459A (en) METHOD FOR MEASURING INLINE DOWN PARAMETERS