RU2168007C2

RU2168007C2 - Device for wave treatment of formation

Info

Publication number: RU2168007C2
Application number: RU97104228A
Authority: RU
Inventors: В.Ф. Галиакбаров; Н.Ш. Хайрединов; Э.А. Бирдин
Original assignee: Научно-исследовательский институт "Нефтеотдача"; Уфимский государственный нефтяной технический университет
Priority date: 1997-03-19
Filing date: 1997-03-19
Publication date: 2001-05-27

Abstract

FIELD: oil producing industry. SUBSTANCE: device has barrel with central inlet channel. Device control channel is made in the form of many intercommunicated through control channels. Inlet of control channels are connected with a nozzle. Jet ejector is connected with outlet of one of working channels. Ejector external wall and internal surface of plugged barrel in its lower part form a circular cylindrical channel. Chamber inlet is connected with outlet of the second working channel. Chamber outlet is connected with injection channel of ejector. Branch of control channel feedback is adjustable in length and volume. EFFECT: higher efficiency of formation treatment due to possible selection of working frequency of vibration and due to higher reliability, radiation power and production of pulse of any shaped. 4 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для воздействия на пласт упругими колебаниями. The invention relates to the oil industry and is intended to impact on the reservoir by elastic vibrations.

Известен гидродинамический пульсатор содержащий полый корпус с входными каналами, камеру с установленным в ней рабочим органом двойного действия с возможностью перекрытия входных каналов. Рабочий орган выполнен в виде шайбы, поочередно перекрывающей входные каналы, позволяя возбуждать в зоне пласта колебания давления [1]. Known hydrodynamic pulsator containing a hollow body with input channels, a camera with a double-acting working body installed in it with the possibility of overlapping input channels. The working body is made in the form of a washer, alternately blocking the inlet channels, allowing pressure fluctuations to be excited in the formation zone [1].

Недостатком известного решения является низкая эффективность воздействия на пласт из-за малых амплитуд колебаний, больших потерь давления на входе в устройство, значительного износа рабочих поверхностей устройства. Возбуждаемая частота колебаний находится в узком диапазоне килогерцевых частот и нестабильная из-за кавитационного износа каналов устройства. Отсутствует возможность управления частотой создаваемых колебаний. Наличие подвижных частей приводит к потере энергии на механическую работу, к уменьшению надежности и срока службы устройства. A disadvantage of the known solution is the low efficiency of the impact on the reservoir due to small oscillation amplitudes, large pressure losses at the inlet of the device, significant wear of the working surfaces of the device. The excited oscillation frequency is in a narrow range of kilohertz frequencies and is unstable due to cavitation wear of the device channels. There is no way to control the frequency of the generated oscillations. The presence of moving parts leads to a loss of energy for mechanical work, to a decrease in the reliability and service life of the device.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является низкочастотный гидравлический вибратор золотникового типа. Этот вибратор включает жестко закрепленный в корпусе ствол с щелевидными прорезями на образующей. На стволе свободно вращается золотник, имеющий прорези вдоль образующей. Вращаясь при протекании жидкости, золотник перекрывает прорези в стволе, в результате чего образуются интенсивные гидравлические удары [2]. Closest to the technical nature of the present invention is a low-frequency hydraulic spool type vibrator. This vibrator includes a barrel rigidly fixed in the housing with slit-like slots on the generatrix. On the trunk, a spool freely rotates, having slots along the generatrix. Rotating during the flow of fluid, the spool overlaps the slots in the barrel, resulting in intense hydraulic shocks [2].

К недостаткам известного вибратора следует отнести снижение эффективности воздействия на пласт за счет того, что скорость вращения золотника зависит от расхода жидкости, при этом наличие большого пускового момента делает невозможным создание колебаний на низких частотах. Амплитуда возникающих колебаний становится существенной лишь в узком диапазоне частот 150-200 Гц, при этом устройство потребляет значительные расходы рабочей жидкости (порядка 15-20 дм³/с).The disadvantages of the known vibrator include a decrease in the effectiveness of the impact on the reservoir due to the fact that the rotation speed of the spool depends on the flow rate, while the presence of a large starting torque makes it impossible to create oscillations at low frequencies. The amplitude of the arising oscillations becomes significant only in a narrow frequency range of 150-200 Hz, while the device consumes significant consumption of working fluid (about 15-20 dm ³ / s).

Наличие подвижных частей приводит к потере энергии на механическую работу, к уменьшению надежности и срока службы устройства (срок службы вибратора 3-4 обработки по 15-20 ч). The presence of moving parts leads to a loss of energy for mechanical work, to a decrease in the reliability and service life of the device (the service life of the vibrator 3-4 processing for 15-20 hours).

Цель изобретения - повышение эффективности обработки пласта за счет возможности выбора рабочей частоты генерации колебаний, повышения мощности излучений и получения любой формы импульса. The purpose of the invention is to increase the efficiency of formation processing due to the possibility of choosing the operating frequency of the generation of oscillations, increasing the radiation power and obtaining any pulse shape.

Устройство содержит ствол с центральным входным каналом, управляющий канал, выполненный в виде множества сквозных каналов управления, сообщенных между собой, и расположенный перпендикулярно щелевому соплу и соединенный с ним, рабочие каналы, входом соединенные с соплом, и отвод обратной связи. При этом струйный эжектор соединен с одним из рабочих каналов и образует своими наружными стенками с внутренней поверхностью заглушенного ствола в нижней его части кольцевую цилиндрическую камеру, которая входом соединена со входом второго рабочего канала и выходом соединена с инжекционным каналом эжектора. Струйный эжектор соединен с управляющим каналом через отвод отрицательной обратной связи. Кроме того, отвод управляющего канала выполнен с возможностью изменения длины и объема. The device comprises a barrel with a central input channel, a control channel made in the form of many end-to-end control channels communicated with each other, and located perpendicular to the slotted nozzle and connected to it, working channels connected to the nozzle by an input and feedback tap. In this case, the jet ejector is connected to one of the working channels and forms an annular cylindrical chamber with its outer walls with the inner surface of the muffled barrel in its lower part, which is connected to the input of the second working channel by the input and connected to the ejector injection channel. The jet ejector is connected to the control channel through a negative feedback tap. In addition, the tap of the control channel is configured to change the length and volume.

Положительный эффект в устройстве достигается тем, что используя узел переключения работы эжекционного насоса, выполненный в виде множества сквозных каналов управления, сообщенных между собой, и обратной связью включенного в струйный эжектор, создаются благоприятные условия для эффективного переключения потока из открытого канала в заглушенный рабочий канал инжектированием из него жидкости и снижения давления в нем. Инжекция жидкости происходит в фазе течения струи по открытому каналу. Это позволяет использовать заглушенный канал, где образуется гидравлический удар, в качестве усилителя давления. A positive effect in the device is achieved by using the switching unit of the operation of the ejection pump, made in the form of many end-to-end control channels communicated with each other, and the feedback included in the jet ejector, favorable conditions are created for the effective switching of the flow from the open channel to the muffled working channel by injection out of it liquid and reducing pressure in it. Injection of liquid occurs in the phase of the flow of the jet through an open channel. This allows the use of a muffled channel where a water hammer is generated as a pressure booster.

Характер создаваемых колебаний подобен пульсациям, возникающим в низкочастотном гидравлическом вибраторе золотникового типа. В одной фазе наблюдается гидравлический удар с резким нарастанием давления, в другой фазе - интенсивная пульсация расхода. Реализуется возможность управления мощной высокоэнергетической струей с помощью относительно малых возмущений давления, создаваемых в управляющем канале обратной связи, т.к. используемый переключатель потока воздействует на струю по всей зоне истечения. Полоса пропускания бистабильного переключателя, работающего на эффекте Коанда, доходит до 10 кГц и это позволяет регулировать частоту устройства от 0,01 до 10,0 кГц путем изменения длины канала обратной связи и его объема. The nature of the generated oscillations is similar to the pulsations that occur in a low-frequency hydraulic spool type vibrator. In one phase, a hydraulic shock is observed with a sharp increase in pressure, in the other phase, intense flow pulsation. The ability to control a powerful high-energy jet using relatively small pressure perturbations created in the control feedback channel is realized, because the used flow switch acts on the jet throughout the expiration zone. The bandwidth of the bistable switch operating on the Coanda effect reaches 10 kHz and this allows you to adjust the frequency of the device from 0.01 to 10.0 kHz by changing the length of the feedback channel and its volume.

На фиг. 1 изображено устройство, разрез, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1, на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1. In FIG. 1 shows a device, a section, in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1, in FIG. 3 - section BB in FIG. 1, in FIG. 4 is a section BB of FIG. 1.

Устройство для волновой обработки пласта включает ствол 1 с центральным входным каналом 2 для подачи закачиваемой жидкости под давлением, в выходной части которого расположено сопло 3, перпендикулярно которому выполнен управляющий канал 4, выполненный в виде множества сквозных каналов управления, сообщенных между собой, соединенный с отводом 5 (который может быть выполнен в различных вариантах с разной длиной и объемом), включенным в струйный эжектор 6. От сопла отходят два рабочих канала 7, 8. Выход рабочего канала 8 сообщен с заглушенной в стволе кольцевой цилиндрической камерой 12. Выход рабочего канала 7 сообщен со струйным эжектором 6, с выходным каналом 15. Струйный эжектор 6 содержит цилиндрическое входное сопло 9, камеру смешения 10 и диффузор 11. В боковой поверхности эжектора выполнены отверстия 13, сообщающие его с заглушенной камерой. The device for wave processing of the formation includes a barrel 1 with a central inlet channel 2 for supplying injected fluid under pressure, in the outlet of which there is a nozzle 3, perpendicular to which a control channel 4 is made, made in the form of a plurality of through control channels communicated with each other, connected to a tap 5 (which can be performed in various versions with different lengths and volumes) included in the jet ejector 6. Two working channels 7, 8 leave the nozzle. The output of the working channel 8 is in communication with the the will of the annular cylindrical chamber 12. The output of the working channel 7 is in communication with the jet ejector 6, with the output channel 15. The jet ejector 6 contains a cylindrical inlet nozzle 9, a mixing chamber 10 and a diffuser 11. Holes 13 are made in the side surface of the ejector communicating with the muffled chamber .

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При подаче жидкости под давлением в канал 2 ствола 1, она поступает через сопло 3 в струйный эжектор 6. В этой фазе работы устройства через отверстия 13 и из отвода 5 откачивается жидкость, в результате чего в управляющем канале 4 снижается давление и происходит переброс струи из канала 7 в канал 8. В фазе протекания по каналу 8 жидкость попадает в заглушенную камеру 12. В фазе протекания струи по каналу 7 возникает пульсация расхода жидкости через выходной канал 15 диффузора струйного эжектора. В фазе протекания струи по каналу 8 создается мощный гидроудар при попадании жидкости в заглушенную камеру 12 с пониженным давлением. When a liquid is supplied under pressure into the channel 2 of the barrel 1, it enters through the nozzle 3 into the jet ejector 6. In this phase of the device’s operation, the liquid is pumped out through the holes 13 and from the outlet 5, as a result of which pressure is reduced in the control channel 4 and the jet is transferred from channel 7 into channel 8. In the phase of flowing through channel 8, the liquid enters the plugged chamber 12. In the phase of the flowing stream through channel 7, pulsation of the liquid flow through the output channel 15 of the diffuser of the jet ejector occurs. In the phase of the jet flowing through channel 8, a powerful hydraulic shock is created when liquid enters the muffled chamber 12 with reduced pressure.

Частота колебаний, генерируемых устройством, регулируется длиной отвода 5, выполняющего роль канала обратной связи (для изменения частоты колебаний устройство должно подниматься на поверхность для смены на отводы другой длины и/или объема). Диапазон регулируемых частот от 0,01 Гц до 10,0 кГц. The frequency of oscillations generated by the device is regulated by the length of the branch 5, which acts as a feedback channel (to change the frequency of oscillations, the device must rise to the surface to change to branches of a different length and / or volume). The adjustable frequency range is from 0.01 Hz to 10.0 kHz.

Частота генерируемых частот не зависит от износа частей устройства, подвергающихся заметной нагрузке сопел, поверхностей рабочих каналов, износ канала обратной связи незначителен ввиду малого расхода жидкости через него, и даже при заметном износе время прохождения сигнала по нему практически не меняется. Подбором емкости и сопротивления в цепи обратной связи устраняется влияние изменений расхода в линии нагнетания жидкости. Частота генерируемых колебаний не зависит от изменения забойного давления и слабо зависит от изменения температуры. Все это обеспечивает стабильность генерации выбранной частоты колебаний. The frequency of the generated frequencies does not depend on the wear of the parts of the device, which are exposed to a noticeable load on the nozzles, on the surfaces of the working channels, the wear of the feedback channel is negligible due to the low flow rate of the liquid through it, and even with noticeable wear, the signal transit time through it practically does not change. The selection of capacitance and resistance in the feedback circuit eliminates the influence of flow changes in the fluid injection line. The frequency of the generated oscillations does not depend on changes in bottomhole pressure and weakly depends on changes in temperature. All this ensures the stability of the generation of the selected oscillation frequency.

Устройство для волновой обработки пласта позволяет получить высокую эффективность обработки пласта, возможность создания высокоамплитудных колебаний высокой мощности и любой формы импульса в широком диапазоне частот, стабильность создаваемых частот, т.к. отсутствует влияние колебаний расхода уменьшение энергетических затрат в связи с отсутствием потерь на механическую работу, возможность точной настройки устройства на оптимальную частоту в соответствии с геолого-физическими условиями объекта, повышение надежности работы устройства ввиду отсутствия механических частей, повышение КПД. A device for wave processing of the formation allows to obtain high efficiency of processing the formation, the ability to create high-amplitude oscillations of high power and any pulse shape in a wide frequency range, the stability of the generated frequencies, because there is no influence of flow fluctuations; reduction of energy costs due to the absence of losses for mechanical work; the ability to fine tune the device to the optimal frequency in accordance with the geological and physical conditions of the facility; increase the reliability of the device due to the lack of mechanical parts; increase efficiency.

Литература
1. RU 2054532 C1, опубл. 20.02.1996, 3 л.Literature
1. RU 2054532 C1, publ. 02.20.1996, 3 l.

2. Гадиев С.М. Использование вибрации в добыче нефти. - М.: Недра, 1977, с. 49-51. 2. Gadiev S.M. The use of vibration in oil production. - M .: Nedra, 1977, p. 49-51.

Claims

A device for wave processing of a formation comprising a barrel with a central inlet channel, characterized in that it is provided with a nozzle connected to the inlet channel, a control channel made in the form of a plurality of through control channels communicated with each other, located perpendicular to the nozzle and connected to it, and working channels, the inputs of which are connected to the nozzle, a jet ejector installed coaxially in the barrel under the nozzle in communication with the control channel, while the jet ejector is connected to the output of one of the working channels and forms its outer walls the inner surface of the barrel muffled in its lower part an annular cylindrical chamber inlet connected to the outlet of the second working channel, and output - with an injection jet ejector channel, the control channel feedback tap is adapted to change the length and volume.