RU2362188C2 - Facility for excitation of elastic waves in wells - Google Patents

Facility for excitation of elastic waves in wells Download PDF

Info

Publication number
RU2362188C2
RU2362188C2 RU2007129203/28A RU2007129203A RU2362188C2 RU 2362188 C2 RU2362188 C2 RU 2362188C2 RU 2007129203/28 A RU2007129203/28 A RU 2007129203/28A RU 2007129203 A RU2007129203 A RU 2007129203A RU 2362188 C2 RU2362188 C2 RU 2362188C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hammer
wells
tube
oil
inductance coil
Prior art date
Application number
RU2007129203/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007129203A (en
Inventor
Анатолий Яковлевич Картелев (RU)
Анатолий Яковлевич Картелев
Ринат Мубаракшевич Гарипов (RU)
Ринат Мубаракшевич Гарипов
Игорь Михайлович Куцык (RU)
Игорь Михайлович Куцык
Original Assignee
Анатолий Яковлевич Картелев
Закрытое акционерное общество "Объединение БИНАР"
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 Анатолий Яковлевич Картелев, Закрытое акционерное общество "Объединение БИНАР" filed Critical Анатолий Яковлевич Картелев
Priority to RU2007129203/28A priority Critical patent/RU2362188C2/en
Publication of RU2007129203A publication Critical patent/RU2007129203A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2362188C2 publication Critical patent/RU2362188C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mining; oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention refers to facilities for excitation of elastic waves in wells and is designed for cross-well seismic survey of rock at oil and gas deposits and also for cleaning filters of oil and water intake wells from mud. The facility consists of a current pulse generator, of a coaxial cable, of an electric-mechanical converter in form of an inductance coil assembled on a cylinder frame fabricated out of electric insulating material and of a metallic hammer. Also the inductance coil has a cylinder shape and is wound on the frame coaxially to the hammer, while the metallic hammer is made in form of a tube coaxially arranged outside the inductance coil and divided along a moving line into several sections connected between them with elastic elements.
EFFECT: upgraded mechanical strength and reliability of the facility, also increased amplitude and power of seismic pulse.
3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для возбуждения упругих волн в скважинах и может применяться для межскважинного сейсмопросвечивания нефтяных и газовых месторождений, а также для декольматации фильтров нефтяных и водозаборных скважин.The invention relates to a device for generating elastic waves in wells and can be used for cross-hole seismic transmission of oil and gas fields, as well as for decolmating filters of oil and water wells.

Известно устройство для возбуждения упругих волн, так называемый электрогидравлический источник сейсмоимпульсов «Искра 20/70» с запасаемой энергией 20 кДж и рабочим напряжением 70 кВ (см. статью Зайдельсон И.И., Редколис В.А., Рихтер В.И. Использование электрогидравлического эффекта в сейсморазведке. // Физика земли. 1965, №7, с.106-114), который представляет собой передвижную установку с генератором переменного тока, высоковольтным трансформатором, выпрямителем, батареей конденсаторов, передающим кабелем и излучающим двухэлектродным разрядником, который опускается в заполненную водой скважину. При электрическом пробое разрядника в воде возникает импульс давления, который передается в окружающую среду и возбуждает упругие волны.A device for exciting elastic waves, the so-called electro-hydraulic source of seismic pulses "Spark 20/70" with a stored energy of 20 kJ and an operating voltage of 70 kV (see article Zaidelson I.I., Redkolis V.A., Richter V.I. electro-hydraulic effect in seismic exploration. // Physics of the Earth. 1965, No. 7, pp. 106-114), which is a mobile unit with an alternating current generator, a high-voltage transformer, a rectifier, a capacitor bank, a transmitting cable and a radiating two-electrode spark gap, otorrhea lowered into the borehole filled with water. During electric breakdown of a spark gap in water, a pressure impulse occurs, which is transmitted to the environment and excites elastic waves.

Недостатки источника «Искра 20/70»:The disadvantages of the source "Spark 20/70":

- сложность и громоздкость конструкции;- the complexity and bulkiness of the structure;

- в скважину (на глубину 5-8 метров) опускается лишь разрядник - излучатель ударных и акустических волн, а емкостной накопитель энергии, системы его зарядки и управления находятся на поверхности земли. Дальнейшее погружение излучателя приводит к уменьшению разрядного тока и энергии ударной волны и акустического сигнала.- in the borehole (to a depth of 5-8 meters), only a spark gap is lowered - an emitter of shock and acoustic waves, and a capacitive energy storage device, its charging and control systems are located on the surface of the earth. Further immersion of the emitter leads to a decrease in the discharge current and the energy of the shock wave and the acoustic signal.

Кроме того, недостатком известного электроразрядного устройства для возбуждения упругих колебаний является зависимость амплитуды упругой волны от проводимости воды в водоеме или в скважине, а именно в морской соленой воде или в минерализованной скважинной жидкости электрический разряд становится объемным, как в жидкостном резисторе, а не нитевидным. Соответственно, взрывного перегрева воды или скважинной жидкости при разряде не происходит и ударная волна (вблизи канала разряда) и упругая волна (на больших расстояниях) имеют малую амплитуду.In addition, the disadvantage of the known electric-discharge device for generating elastic vibrations is the dependence of the elastic wave amplitude on the conductivity of water in a body of water or in a well, namely, in sea salt water or in a mineralized well fluid, the electric discharge becomes volumetric, as in a liquid resistor, and not whisker. Accordingly, explosive overheating of water or well fluid during a discharge does not occur, and the shock wave (near the discharge channel) and the elastic wave (at large distances) have a small amplitude.

Эти недостатки явились причиной того, что источники «Искра 20/70» нашли применение только для инженерно-геологических исследований при строительстве объектов гражданского и промышленного строительства: метрополитенов, тоннелей, портов, гидростанций и др.These shortcomings were the reason that the Iskra 20/70 sources were used only for engineering and geological research in the construction of civil and industrial construction projects: subways, tunnels, ports, hydroelectric stations, etc.

Известен также скважинный источник упругих волн с регулируемой направленностью (см. а.с. СССР №1160343, МКИ4 G01V 1/40, заявл. 05.03.80, опубл. 07.06.85, бюл. №21), содержащий корпус, ударные элементы и узел излучения. Источник снабжен дополнительно двумя электромагнитных приводами (электродинамическими преобразователями), ударные элементы которых размещены по разные стороны от узла излучения с возможностью воздействия на него. Каждый электромагнитный привод состоит из катушек индуктивности и ударников, размещенных вдоль направляющих штоков. Узел излучения выполнен из ползунов, установленных на направляющих, и упорных башмаков, которые шарнирно связаны с ползунами с помощью рычажных звеньев. Секции корпуса и ударники изготовлены из ферромагнитного материала, а ползуны и штоки для исключения залипания выполнены из немагнитного материала.Also known is a borehole source of elastic waves with adjustable directivity (see AS USSR No. 1160343, MKI 4 G01V 1/40, application 05.03.80, publ. 07.06.85, bull. No. 21), comprising a housing, shock elements and radiation unit. The source is additionally equipped with two electromagnetic drives (electrodynamic transducers), the shock elements of which are placed on different sides of the radiation unit with the possibility of impact on it. Each electromagnetic drive consists of inductors and impactors placed along the guide rods. The radiation unit is made of sliders mounted on rails and thrust shoes, which are pivotally connected to the sliders using lever links. Sections of the body and hammer are made of ferromagnetic material, and the sliders and rods to prevent sticking are made of non-magnetic material.

Данный источник работает следующим образом. При подаче управляющего напряжения на катушки приводятся в действие ударники, которые совершают возвратно-поступательные движения. Сила воздействия от ударников может быть приложена либо к головкам штоков, либо к ползунам. Последние, встречно перемещаясь по направляющим, через рычаги передают движение опорным башмакам. Через некоторое число включений (воздействий), зависящих от диаметра скважины, рычаги выдвигают башмаки до упора в стенку скважины. Если продолжать включения (силовые воздействия), то энергия удара будет передаваться стенкам скважины. Наличие прижима обеспечивает надежную передачу силовых возбуждений в окружающие горные породы и необходимую направленность сейсмических волн. Проводимость скважинной жидкости на работу данного скважинного электродинамического источника упругих волн не влияет.This source works as follows. When a control voltage is applied to the coils, impactors are driven that make reciprocating movements. The force of the impact from the hammer can be applied either to the heads of the rods, or to the sliders. The latter, oncoming along the guides, through the levers transmit the movement of the support shoes. After a number of inclusions (effects), depending on the diameter of the well, the levers push the shoes all the way into the wall of the well. If you continue to include (power impact), then the impact energy will be transmitted to the walls of the well. The presence of the clamp ensures reliable transmission of force excitations to the surrounding rocks and the necessary direction of seismic waves. The conductivity of the borehole fluid does not affect the operation of this borehole electrodynamic source of elastic waves.

Недостатки данного скважинного источника упругих волн:The disadvantages of this borehole source of elastic waves:

- сложность устройства вследствие наличия двух электромагнитных приводов с катушками, ползунами и башмаками;- the complexity of the device due to the presence of two electromagnetic drives with coils, sliders and shoes;

- неизвлекаемость устройства при обрушении стенки скважины (рычаги и башмаки могут не убраться в пазы корпусов и превратятся в якорь);- the device cannot be recoverable when the well wall collapses (levers and shoes may not retract into the grooves of the bodies and turn into an anchor);

- малые амплитуда сейсмоимпульса и дальность сейсмопросвечивания горных пород, так как магнитные поля в катушках, которые разгоняют ударники, ограничены насыщением ферромагнитного материала ударников (ударники генерируют давления на уровне примерно 0,5 МПа или 5 атм).- small amplitude of the seismic pulse and the range of seismic transmission of rocks, since the magnetic fields in the coils that accelerate the projectiles are limited by the saturation of the ferromagnetic material of the projectiles (the projectors generate pressures at the level of about 0.5 MPa or 5 atm).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению - прототипом - является устройство для декольматации фильтров скважин (см. а.с. СССР №436679, МПК В06В 1/04, заявл. 17.04.72, опубл. 25.07.74, бюл. №27). Это устройство содержит генератор импульсов тока, коаксиальный кабель и электромеханический преобразователь, в котором на срезах боковой поверхности цилиндрического корпуса (каркаса) из изоляционного материала установлены плоские электромагнитные катушки с прижатыми к ним через изоляционные прокладки посредством резиновых колец металлическими сегментными пластинами-бойками. При подаче высокого напряжения на плоские электромагнитные катушки в пластинах-бойках индуцируется вторичный электрический ток, далее, благодаря электродинамическому взаимодействию токов в катушках и пластинах-бойках, последние наносят удар по стенке обсадной колонны или скважинного фильтра. Ударное воздействие, которое передается через стенки фильтра на кольматирующий осадок, вызывает разрушение последнего и отделение его от поверхности фильтра. После очистки верхнего пояса скважинного фильтра устройство опускается ниже и ударным воздействием очищается следующая зона скважинного фильтра. Проводимость скважинной жидкости на работу электромеханического преобразователя и всего устройства не влияет.The closest in technical essence to the claimed invention - the prototype - is a device for decolmatization of well filters (see AS USSR No. 436679, IPC B06B 1/04, application. 17.04.72, publ. 25.07.74, bull. No. 27 ) This device contains a current pulse generator, a coaxial cable and an electromechanical converter, in which flat electromagnetic coils are mounted on sections of the lateral surface of a cylindrical body (frame) of insulating material with metal segmented strips pressed against them through rubber rings by means of rubber rings. When high voltage is applied to the flat electromagnetic coils in the striker plates, secondary electric current is induced, then, due to the electrodynamic interaction of the currents in the coils and stripper plates, the latter strike the wall of the casing or downhole filter. The shock effect, which is transmitted through the filter walls to the settling sediment, causes the destruction of the latter and its separation from the filter surface. After cleaning the upper zone of the downhole filter, the device goes down and the next zone of the downhole filter is cleaned by impact. The conductivity of the well fluid does not affect the operation of the electromechanical transducer and the entire device.

Это устройство с ударным механизмом воздействия на стенки фильтра может применяться не только для декольматации фильтров скважин, но и для межскважинного сейсмопросвечивания, так как при импульсном ударе генерируется широкий спектр упругих волн.This device with a shock mechanism for influencing the walls of the filter can be used not only for decolmatization of well filters, but also for cross-hole seismic surveys, since a wide range of elastic waves are generated during a pulsed shock.

Недостатки прототипа:The disadvantages of the prototype:

- большие потери электрической энергии на коаксиальном кабеле;- large losses of electrical energy on the coaxial cable;

- малый коэффициент магнитной связи Ксв≤0,7 между плоскими электромагнитными катушками и пластинами-бойками и большие до 50% потери магнитной энергии и магнитного потока, что снижает электромеханический к.п.д устройства;- a small coefficient of magnetic coupling Ksv≤0.7 between flat electromagnetic coils and striking plates and large losses of magnetic energy and magnetic flux up to 50%, which reduces the electromechanical efficiency of the device;

- слабая электродинамическая прочность самих катушек и слабая механическая прочность крепления их на изоляционном каркасе (плоские электромагнитные катушки в ходе ударов - прохождения по ним волн напряжения и разрежения будут отрываться (откалываться) от боковой поверхности изоляционного корпуса).- weak electrodynamic strength of the coils themselves and weak mechanical strength of their fastening on the insulating frame (flat electromagnetic coils during impacts - the passage of voltage and rarefaction waves through them will come off (break off) from the side surface of the insulating casing).

В совокупности эти недостатки не позволяют работать устройству в области больших токов и магнитных полей и, соответственно, больших механических ударов и обеспечивать большие ресурс работы и дальность сейсмопросвечивания.In the aggregate, these disadvantages do not allow the device to operate in the field of high currents and magnetic fields and, accordingly, large mechanical shocks and provide a long service life and seismic transmission range.

Задачей настоящего изобретения является увеличение ресурса работы и повышение дальности сейсмопросвечивания.The objective of the present invention is to increase the service life and increase the seismic transmission range.

Технический результат изобретения - повышение механической прочности и надежности устройства, а также достижение большей амплитуды и мощности сейсмического импульса.The technical result of the invention is to increase the mechanical strength and reliability of the device, as well as achieving greater amplitude and power of the seismic pulse.

Указанный технический результат достигается тем, что в заявляемом устройстве для возбуждения упругих волн в скважинах, содержащем генератор импульсов тока, коаксиальный кабель и электромеханический преобразователь в виде катушки индуктивности, установленной на цилиндрическом каркасе из электроизоляционного материала, и металлического ударника, новым является то, что катушка индуктивности намотана на каркас соосно ему, а металлический ударник выполнен в виде трубки, коаксиально размещенной снаружи катушки индуктивности и разделенной вдоль образующей на несколько секций, соединенных между собой упругими элементами.The specified technical result is achieved by the fact that in the inventive device for generating elastic waves in wells, comprising a current pulse generator, a coaxial cable and an electromechanical converter in the form of an inductor mounted on a cylindrical frame of an insulating material, and a metal hammer, the coil is new the inductance is wound on the frame coaxially with it, and the metal hammer is made in the form of a tube coaxially placed outside the inductance coil and is divided minutes along a generatrix of a number of sections interconnected by elastic elements.

Выполнение катушки индуктивности, намотанной на цилиндрической изоляционный каркас соосно ему, а металлического ударника в виде трубки, расположенной снаружи катушки обеспечивает:The implementation of the inductance coil wound on a cylindrical insulating frame coaxially with it, and a metal hammer in the form of a tube located outside the coil provides:

- намотку катушки индуктивности любой длины и с любой плотностью витков и, за счет этого, возможность регулирования в широких пределах давления магнитного поля и амплитуды сейсмического импульса;- winding of an inductance coil of any length and with any density of turns and, due to this, the ability to control over a wide range of magnetic field pressure and seismic pulse amplitude;

- увеличение электродинамической стойкости катушки индуктивности (витки катушки поджимаются магнитным полем друг к другу и к каркасу), соответственно, через катушку можно пропускать больший ток, можно повысить уровень напряженности магнитного поля, т.е. добиться повышения давления магнитного поля на трубку-ударник и мощности сейсмического импульса.- an increase in the electrodynamic resistance of the inductor (the coil turns are pressed by the magnetic field to each other and to the frame), respectively, a larger current can be passed through the coil, the level of the magnetic field can be increased, i.e. to achieve an increase in the pressure of the magnetic field on the drum tube and the power of the seismic pulse.

- увеличение коэффициента магнитной связи между катушкой индуктивности и металлическим ударником до Ксв≈0,9, вследствие этого, снижение до 20% потерь магнитной энергии и магнитного потока и увеличение давления магнитного поля на внутреннюю поверхность трубки-ударника;- an increase in the magnetic coupling coefficient between the inductor and the metal striker to Ksv≈0.9, as a result, a decrease of up to 20% in the loss of magnetic energy and magnetic flux and an increase in the pressure of the magnetic field on the inner surface of the striker tube;

Деление (разрез) проводящей трубки - ударника вдоль образующей на несколько отдельных дугообразных секций, соединенных между собой упругими проводящими элементами, обеспечивает:The division (incision) of the conductive tube - drummer along the generatrix into several separate arcuate sections connected by elastic conductive elements, provides:

- беспрепятственное протекание и формирование «листа» вторичного тока по внутренней поверхности секций проводящей трубки-ударника и нормальное электродинамическое взаимодействие тока в катушке индуктивности и вторичного тока в секциях трубки-ударника;- unhindered flow and formation of a “sheet” of secondary current along the inner surface of the sections of the conducting tube-striker and normal electrodynamic interaction of the current in the inductor and the secondary current in sections of the tube-striker;

- ликвидацию противодействующей силы упругости металлической трубки (металл трубки не испытывает растягивающих напряжений или, другими словами, трубка ведет себя как металлический «браслет») и резкое до 30% увеличение электромеханического к.п.д. устройства.- elimination of the opposing elastic force of the metal tube (the tube metal does not experience tensile stresses, or, in other words, the tube behaves like a metal “bracelet”) and a sharp up to 30% increase in the electromechanical efficiency devices.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 показан пример выполнения (продольный разрез) электромеханического преобразователя устройства для возбуждения упругих волн в скважинах.Figure 1 shows an example implementation (longitudinal section) of an electromechanical transducer of a device for exciting elastic waves in wells.

На фиг.2 изображена конструкция металлического ударника в виде трубки, разрезанной вдоль образующей на несколько отдельных дугообразных секций, соединенных между собой упругими проводящими элементами.Figure 2 shows the design of a metal striker in the form of a tube cut along a generatrix into several separate arcuate sections interconnected by elastic conductive elements.

На фиг.3 представлены результаты расчетов к.п.д электромеханического преобразователя по фиг.1.Figure 3 presents the results of calculations of the efficiency of the electromechanical converter of figure 1.

Заявляемое устройство для возбуждения упругих волн в скважинах содержит генератор импульсных токов, коаксиальный кабель и электромеханический преобразователь.The inventive device for exciting elastic waves in wells includes a pulse current generator, a coaxial cable and an electromechanical converter.

Электромеханический преобразователь (см. фиг.1) представляет собой отдельный конструктивный модуль. Электромеханический преобразователь состоит из цилиндрической катушки индуктивности 1, намотанной на цилиндрическом изоляционном каркасе 2, и металлического ударника 3. Металлический ударник 3 выполнен в виде трубки, коаксиально размещенной снаружи катушки индуктивности 1.The electromechanical converter (see figure 1) is a separate structural module. The electromechanical converter consists of a cylindrical inductor 1, wound on a cylindrical insulating frame 2, and a metal hammer 3. The metal hammer 3 is made in the form of a tube coaxially placed outside the inductor 1.

Правый конец катушки индуктивности 1 присоединен к центральному токоподводу 4, заканчивающемуся цангой 5, а левый конец катушки индуктивности 1 подпаян к наружному металлическому корпусу 6. Витки катушки индуктивности 1 закреплены от смещения и пропитаны эпоксидным компаундом. Поверх витков катушки индуктивности может быть намотано дополнительно несколько слоев лавсановой пленки. Центральный токоподвод 4 изолирован от корпуса 6 с помощью капролонового изолятора 7. Диэлектрический обтекатель 8 и пробка 9 обеспечивают изоляцию и герметизацию центрального токоподвода 4 от скважинной жидкости. Диаметр катушки индуктивности 86 мм, длина 350 мм, число витков 30.The right end of the inductor 1 is connected to the Central current supply 4, ending with a collet 5, and the left end of the inductor 1 is soldered to the outer metal casing 6. The turns of the inductor 1 are fixed from bias and impregnated with an epoxy compound. On top of the turns of the inductor can be additionally wound several layers of mylar film. The Central current supply 4 is isolated from the housing 6 by means of a caprolon insulator 7. The dielectric fairing 8 and the plug 9 provide isolation and sealing of the Central current supply 4 from the well fluid. The diameter of the inductor is 86 mm, the length is 350 mm, the number of turns is 30.

Трубка-ударник 3 разрезана (см. фиг.2) вдоль образующей на шесть отдельных дугообразных секций 10, соединенных между собой упругими проводящими элементами 11. Дугообразные секции 10 выполнены из меди или нержавеющей стали. Толщина металла в каждой секции 4 мм. Упругие проводящие элементы 11 выполнены из циркониевой фольги толщиной 0,2-0,3 мм. Упругие элементы 11 прикреплены к секциям 10 путем пайки или точечной электросварки. Длина трубки - ударника 3 равна длине катушки индуктивности 1 и составляет 350 мм.The drummer tube 3 is cut (see FIG. 2) along a generatrix into six separate arcuate sections 10 connected to each other by elastic conductive elements 11. The arcuate sections 10 are made of copper or stainless steel. The thickness of the metal in each section is 4 mm. The elastic conductive elements 11 are made of zirconium foil with a thickness of 0.2-0.3 mm. The elastic elements 11 are attached to the sections 10 by soldering or spot welding. The length of the tube - hammer 3 is equal to the length of the inductor 1 and is 350 mm

Электромеханический преобразователь (фиг.1) присоединяется к передающему коаксиальному кабелю следующим образом: на конце коаксиального кабеля монтируется специальный переходник и токоподвод 4 электромеханического преобразователя через цангу 5 соединяется с жилой кабеля, а наружный корпус 6 - с оплеткой кабеля. При этом генератор импульсных токов может располагаться на поверхности земли вблизи устья скважины.The electromechanical converter (Fig. 1) is connected to the transmitting coaxial cable as follows: at the end of the coaxial cable, a special adapter is mounted and the current supply 4 of the electromechanical converter is connected to the cable through the collet 5, and the outer casing 6 is connected to the cable braid. In this case, the pulse current generator can be located on the surface of the earth near the wellhead.

Работает предлагаемое устройство следующим образом. Вначале электромеханический преобразователь на коаксиальном кабеле опускается в скважину на заданную глубину. Затем генератор импульсных токов заряжается до требуемого уровня напряжения и по команде разряжается на электромеханический преобразователь. Высокое напряжение генератора импульсных токов через коаксиальный кабель прикладывается к центральному токоподводу 4 и корпусу 6 преобразователя, а от них - к катушке индуктивности 1. В катушке индуктивности 1 возникает импульс электрического тока, внутри катушки индуктивности 1 и между катушкой индуктивности 1 и металлической трубкой - ударником 3 возникает импульсное магнитное поле. Вследствие закона электромагнитной индукции в трубке - ударнике 3 возникают вихревые токи обратного, чем в катушке 1, направления. Первичные ампер - витки в катушке индуктивности 1 и вторичный «лист» тока в трубке - ударнике 3 взаимодействуют друг с другом через магнитное поле взаимоиндукции и отталкиваются друг от друга. Сила отталкивания F=µ0·(nI1)2*(R/s)2*(R/s), где µ0 - магнитная постоянная; n - число витков в катушке; I1 - ток в катушке; R - радиус катушки; s - величина зазора между катушкой и трубкой - ударником. Под действием давления магнитного поля трубка - ударник 3 практически без сопротивления расширяется (металл в секциях 10 трубки не испытывает растягивающих напряжений, так как секции трубки соединены друг с другом упругими элементами 11 и трубка ведет себя как металлический «браслет») и посылает механический импульс в скважинную жидкость и далее в обсадную колонну и окружающие ее горные породы. После разряда генератора импульсных токов магнитное поле в катушке 1 спадает и металлическая трубка - ударник 3 возвращается к первоначальному диаметру. Механическая нагрузка на скважинную жидкость, обсадную колонну и горные породы спадает до нуля.The proposed device operates as follows. First, the electromechanical converter on the coaxial cable is lowered into the well to a predetermined depth. Then, the pulse current generator is charged to the desired voltage level and, on command, is discharged to an electromechanical converter. The high voltage of the pulse current generator through a coaxial cable is applied to the central current supply 4 and the converter housing 6, and from them to the inductor 1. An electric current pulse appears in the inductor 1, inside the inductor 1 and between the inductor 1 and the metal tube - the drummer 3 a pulsed magnetic field occurs. Due to the law of electromagnetic induction in the tube - the hammer 3 there are eddy currents of the opposite direction than in the coil 1. The primary amperes - turns in the inductor 1 and the secondary "sheet" of current in the tube - hammer 3 interact with each other through a magnetic field of mutual induction and are repelled from each other. The repulsive force F = µ 0 · (nI 1 ) 2 * (R / s) 2 * (R / s), where µ 0 is the magnetic constant; n is the number of turns in the coil; I 1 - current in the coil; R is the radius of the coil; s - the gap between the coil and the tube - drummer. Under the influence of the magnetic field pressure, the tube - hammer 3 expands almost without resistance (the metal in the sections 10 of the tube does not experience tensile stresses, since the sections of the tube are connected to each other by elastic elements 11 and the tube behaves like a metal “bracelet”) and sends a mechanical impulse to wellbore fluid and further into the casing and surrounding rocks. After the discharge of the pulse current generator, the magnetic field in the coil 1 decreases and the metal tube - the hammer 3 returns to its original diameter. The mechanical stress on the wellbore fluid, casing and rocks decreases to zero.

Авторами для глубинного устройства для возбуждения упругих колебаний в скважинах (с рабочим напряжением 30 кВ и энергоемкостью до 5 кДж) был рассчитан и спроектирован электромеханический преобразователь с вышеизложенными отличительными признаками и конструктивными данными (см. формулу и фиг.1 и 2). Результаты расчетов показали (см. таблицу на фиг.3), что разрядный ток в катушке индуктивности может достигать 27 кА, а к.п.д. электромеханического преобразователя - 36-41%. Соответственно, в механическую энергию трубки-ударника может перейти от 363 до 409 Дж из каждых запасенных аппаратом 1000 Дж электрической энергии. Длительность механического импульса составляет 5,3 мс. С учетом присоединенной массы скважинной жидкости (электромеханический преобразователь работает в практически несжимаемой и практически бесконечной по размерам среде) секции трубки-ударника при разряде сместятся не более чем на 1,5 мм. Разрыва упругих элементов между сегментами трубки-лайнера при этом не должно наблюдаться.The authors for an in-depth device for generating elastic vibrations in wells (with an operating voltage of 30 kV and an energy consumption of up to 5 kJ) calculated and designed an electromechanical transducer with the above distinguishing features and design data (see the formula and figures 1 and 2). The calculation results showed (see the table in figure 3) that the discharge current in the inductor can reach 27 kA, and the efficiency electromechanical converter - 36-41%. Accordingly, from 363 to 409 J of each 1000 J of electric energy stored by the apparatus can go into the mechanical energy of the drum tube. The duration of the mechanical pulse is 5.3 ms. Given the added mass of the borehole fluid (the electromechanical transducer operates in a practically incompressible and almost infinite in size medium) sections of the hammer tube during the discharge will shift by no more than 1.5 mm. The rupture of the elastic elements between the segments of the tube-liner should not be observed.

Таким образом, заявляемое устройство имеет большую механическую прочность и надежность, а также обеспечивает увеличение амплитуды и мощности сейсмического импульса и дальности сейсмопросвечивания. Для возбуждения упругих волн может применяться для межскважинного сейсмопросвечивания на нефтяных и газовых месторождениях, а также для декольматации фильтров нефтяных и водозаборных скважин.Thus, the claimed device has greater mechanical strength and reliability, and also provides an increase in the amplitude and power of the seismic pulse and the seismic transmission range. For the excitation of elastic waves it can be used for cross-hole seismic surveys in oil and gas fields, as well as for decolmatization of oil and water well filters.

Claims (1)

Устройство для возбуждения упругих волн в скважинах, содержащее генератор импульсов тока, коаксиальный кабель и электромеханический преобразователь в виде катушки индуктивности, установленной на цилиндрическом каркасе из электроизоляционного материала, и металлического ударника, отличающееся тем, что катушка индуктивности намотана на каркасе соосно ему, а металлический ударник выполнен в виде трубки, коаксиально размещенной снаружи катушки индуктивности и разделенной вдоль образующей на несколько секций, соединенных между собой упругими элементами. A device for generating elastic waves in wells, containing a current pulse generator, a coaxial cable and an electromechanical converter in the form of an inductor mounted on a cylindrical frame made of insulating material, and a metal striker, characterized in that the inductance coil is wound on the frame coaxially with it, and a metal striker made in the form of a tube coaxially placed outside the inductor and divided along the generatrix into several sections interconnected at In other elements.
RU2007129203/28A 2007-07-31 2007-07-31 Facility for excitation of elastic waves in wells RU2362188C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007129203/28A RU2362188C2 (en) 2007-07-31 2007-07-31 Facility for excitation of elastic waves in wells

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007129203/28A RU2362188C2 (en) 2007-07-31 2007-07-31 Facility for excitation of elastic waves in wells

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007129203A RU2007129203A (en) 2009-02-10
RU2362188C2 true RU2362188C2 (en) 2009-07-20

Family

ID=40546264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007129203/28A RU2362188C2 (en) 2007-07-31 2007-07-31 Facility for excitation of elastic waves in wells

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2362188C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103675892A (en) * 2013-12-04 2014-03-26 中交四航工程研究院有限公司 High-time-accuracy source seismic hammer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103675892A (en) * 2013-12-04 2014-03-26 中交四航工程研究院有限公司 High-time-accuracy source seismic hammer

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007129203A (en) 2009-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10746006B2 (en) Plasma sources, systems, and methods for stimulating wells, deposits and boreholes
US6227293B1 (en) Process and apparatus for coupled electromagnetic and acoustic stimulation of crude oil reservoirs using pulsed power electrohydraulic and electromagnetic discharge
RU2097544C1 (en) Method and installation for increasing oil recovery from oil collector
US6595285B2 (en) Method and device for emitting radial seismic waves in a material medium by electromagnetic induction
EP1257725A1 (en) Coupled electromagnetic and acoustic stimulation of crude oil reservoirs
AU2001232892A1 (en) Coupled electromagnetic and acoustic stimulation of crude oil reservoirs
US20220136371A1 (en) Acoustic stimulation
RU2362188C2 (en) Facility for excitation of elastic waves in wells
RU2248591C2 (en) Borehole source of elastic vibrations
US3138219A (en) Electroacoustic transducer apparatus
WO2010146016A1 (en) Electrical discharge acoustic source with bank of capacitors
US9732609B2 (en) Distributed clamps for a downhole seismic source
WO2011006723A1 (en) Electrode systems for an electrical discharge acoustic source
RU2802537C1 (en) Borehole seismic vibrator
RU2441133C2 (en) Method and device to eliminate drill tool sticking
RU2470330C2 (en) Method and apparatus for obtaining optical and impact waves in liquid
GB2399885A (en) Seismic source having current carrying coils which cause expansion of a metal tube in contact with a geological formation or water mass
US8593910B2 (en) Permanent seismic source
Tayton et al. Seismic source for small borehole operation
WO2019074390A1 (en) Immersible ultrasonic transmitter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090801