RU2454527C1 - Device for acoustical effect on productive formation - Google Patents
Device for acoustical effect on productive formation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2454527C1 RU2454527C1 RU2010153732/03A RU2010153732A RU2454527C1 RU 2454527 C1 RU2454527 C1 RU 2454527C1 RU 2010153732/03 A RU2010153732/03 A RU 2010153732/03A RU 2010153732 A RU2010153732 A RU 2010153732A RU 2454527 C1 RU2454527 C1 RU 2454527C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- emitters
- vortex chamber
- emitter
- necks
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области добычи нефти, в частности к устройствам для акустического воздействия на продуктивные пласты при добыче нефти с использованием заводнения, при реагентной обработке призабойной зоны пласта и т.п., и предназначается для создания волнового воздействия на продуктивные пласты через нагнетательные и эксплуатационные скважины с применением вихревых генераторов, преобразующих энергию движущейся жидкости в звуковую энергию с целью интенсификации притока пластового флюида и ограничения поступления пластовой воды.The invention relates to the field of oil production, in particular, to devices for acoustic impact on productive formations during oil production using water flooding, by reagent treatment of the bottom-hole formation zone, etc., and is intended to create a wave effect on productive formations through injection and production wells using vortex generators that convert the energy of a moving fluid into sound energy in order to intensify the flow of formation fluid and limit the flow of formation odes.
Известно устройство для акустического воздействия на продуктивный пласт при добыче нефти с использованием заводнения (патент СССР №1833458), включающее корпус с установленными в нем двумя гидродинамическими генераторами волн давления, каждый из которых содержит вихревую камеру с тангенциальным входным и осевым выходным каналами. Вихревые камеры расположены относительно друг друга на расстоянии гидродинамического взаимодействия вихревых потоков жидкости. Тангенциальные входные каналы обеих вихревых камер выполнены относительно друг друга так, что потоки жидкости из этих вихревых камер имеют противоположно направленное вращение. Выходные каналы обеих вихревых камер расположены в одну сторону и выведены за пределы корпуса. Устройство для акустического воздействия на продуктивный пласт на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) опускают в скважину в интервал перфорации продуктивного пласта.A device for acoustic impact on the reservoir during oil production using water flooding (USSR patent No. 1833458), comprising a housing with two hydrodynamic pressure wave generators installed in it, each of which contains a vortex chamber with tangential inlet and axial output channels. The vortex chambers are located relative to each other at the distance of the hydrodynamic interaction of the vortex fluid flows. The tangential inlet channels of both vortex chambers are made relative to each other so that the fluid flows from these vortex chambers have an oppositely directed rotation. The output channels of both vortex chambers are located in one direction and are taken out of the housing. A device for acoustic impact on the reservoir on the string of tubing is lowered into the well in the interval of perforation of the reservoir.
За счет гидродинамического взаимодействия выходящих из вихревых камер потоков жидкости создаются низкочастотные колебания за пределами скважины в продуктивном пласте.Due to the hydrodynamic interaction of the fluid flows emerging from the vortex chambers, low-frequency oscillations are created outside the well in the reservoir.
Однако такое известное устройство может эффективно работать только в скважинах с большой приемистостью, поскольку излучение низкочастотных колебаний (звукового диапазона частот) известным устройством возможно лишь при большой скорости движения жидкости в вихревой камере. Это объясняется тем, что поскольку частота излучения звука вихревым генератором пропорциональна расходу жидкости через вихревую камеру, то поддерживать требуемую частоту излучения каждой вихревой камерой в необходимом для эффективного воздействия интервале частот практически невозможно по причине меняющейся во времени приемистости эксплуатируемой скважины. Как следствие результирующая звуковая волна, прошедшая в пласт, будет иметь меняющуюся по величине разностную частоту и очень маленькую амплитуду.However, such a known device can only work efficiently in wells with high injectivity, since radiation of low-frequency vibrations (sound frequency range) by a known device is possible only at a high velocity of the fluid in the vortex chamber. This is due to the fact that since the frequency of sound emission by the vortex generator is proportional to the flow rate of the fluid through the vortex chamber, it is practically impossible to maintain the required frequency of radiation by each vortex chamber in the frequency range necessary for effective exposure due to the time-varying injectivity of the well being operated. As a result, the resulting sound wave that has passed into the reservoir will have a difference frequency that varies in magnitude and a very small amplitude.
Известно другое устройство, генерирующее низкие частоты для акустического воздействия на продуктивный пласт при проведении изоляционных работ (патент РФ №2039210), состоящее из полого корпуса с тангенциальными входными каналами, в боковых стенках корпуса выполнены излучатели частоты (генераторы Гельмгольца), каждый из которых представляет собой глухую камеру, входные отверстия которых обращены в полую часть корпуса (вихревую камеру), обеспечивая тем самым гидравлическую связь камер излучателей с вихревой камерой. Объемы камер (за счет отличающихся геометрических размеров), их количество в боковых стенках корпуса не регламентированы, поэтому они излучают различные нерегламентированные звуковые частоты. Корпус со стороны нижнего торца выполнен открытым, при этом со стороны указанного торца установлен подпружиненный отражатель. Устройство крепится к нижней части колонны бурильных труб.Another device is known that generates low frequencies for acoustic impact on the reservoir during insulation works (RF patent No. 2039210), consisting of a hollow body with tangential input channels, frequency radiators (Helmholtz generators) are made in the side walls of the body, each of which is a deaf chamber, the inlet openings of which are facing the hollow part of the body (the vortex chamber), thereby providing a hydraulic connection between the emitter chambers and the vortex chamber. The volumes of the cameras (due to differing geometric sizes), their number in the side walls of the case are not regulated, therefore they emit various unregulated sound frequencies. The housing from the bottom end is open, while a spring-loaded reflector is installed from the side of the end. The device is attached to the bottom of the drill pipe string.
При работе известного устройства рабочая жидкость (тампонажный раствор), поступая через тангенциальные каналы в вихревую камеру устройства и двигаясь внутри нее, взаимодействует с излучателями в боковой стенке корпуса, в результате чего возникают звуковые волны. Поскольку объемы камер различны, то возбуждаются звуковые волны различных частот. Эти волны, взаимодействуя между собой, порождают в призабойной зоне пласта колебания давления на суммарных и разностных частотах. Колебания с суммарными частотами быстро затухают, а колебания с разностными частотами проходят в пласт.During the operation of the known device, the working fluid (grouting fluid), entering through the tangential channels into the vortex chamber of the device and moving inside it, interacts with emitters in the side wall of the housing, resulting in sound waves. Since the volumes of the cameras are different, sound waves of different frequencies are excited. These waves, interacting with each other, generate pressure fluctuations in the bottom-hole zone of the formation at the total and differential frequencies. Oscillations with total frequencies decay quickly, and oscillations with difference frequencies pass into the reservoir.
Однако и это известное устройство будет иметь низкую эффективность воздействия на продуктивный пласт, поскольку для излучателей (генераторов Гельмгольца) в этом устройстве не регламентированы условия формирования волн необходимой разностной частоты, которые бы проходили через обсадную колонну и далее в пласт с малыми потерями. В результате - интенсивность звуковых волн с разностными частотами имеет небольшую амплитуду.However, this known device will also have a low impact on the reservoir, since for emitters (Helmholtz generators) this device does not regulate the conditions for the formation of waves of the required difference frequency, which would pass through the casing and further into the formation with low losses. As a result, the intensity of sound waves with difference frequencies has a small amplitude.
Заявляемое устройство лишено указанных выше недостатков и решает техническую задачу обеспечения эффективного воздействия на продуктивный пласт путем создания низкочастотных колебаний за пределами скважины в продуктивном пласте с одновременным повышением амплитуды этих колебаний независимо от скорости прокачиваемой через устройство жидкости, при любой приемистости пласта за счет акустического взаимодействия выходящих из вихревой камеры звуковых волн с частотами, близкими к частоте собственных колебаний обсадной колонны в окружном направлении в интервале продуктивного пласта.The inventive device is devoid of the above drawbacks and solves the technical problem of providing an effective impact on the reservoir by creating low-frequency oscillations outside the well in the reservoir with a simultaneous increase in the amplitude of these oscillations, regardless of the speed of fluid pumped through the device, at any injectivity of the reservoir due to the acoustic interaction coming from vortex chamber of sound waves with frequencies close to the frequency of natural oscillations of the casing string in m in the range direction productive formation.
Указанный технический результат достигается предлагаемым устройством для акустического воздействия на продуктивный пласт, которое содержит полый корпус, полость корпуса представляет собой вихревую камеру с входными тангенциальными и выходным осевым каналами, в боковых стенках корпуса выполнено, по меньшей мере, два излучателя, каждый такой излучатель представляет собой глухую камеру с двумя горловинами для гидравлического сообщения с полостью вихревой камеры, излучатели выполнены отличающимися друг от друга по геометрическим размерам камер и/или геометрическим размерам горловин для обеспечения формирования различных по величине частот, но одновременно близких к частоте собственных колебаний обсадной колонны в окружном направлении в интервале продуктивного пласта, и при этом частота излучения излучателя, как минимум, в четыре раза больше основной частоты излучения вихревой камеры.The specified technical result is achieved by the proposed device for acoustic impact on the reservoir, which contains a hollow body, the body cavity is a vortex chamber with input tangential and output axial channels, at least two emitters are made in the side walls of the body, each such emitter is a deaf chamber with two necks for hydraulic communication with the cavity of the vortex chamber, the emitters are made differing from each other in geometric dimensions camera frames and / or neck sizes to ensure the formation of frequencies of different magnitude, but at the same time close to the frequency of the casing’s own vibrations in the circumferential direction in the interval of the reservoir, and the emitter’s radiation frequency is at least four times the fundamental radiation frequency swirl chamber.
Особенностью выполнения излучателей в боковых стенках корпуса в виде глухих камер с двумя горловинами (это так называемые акустические клистроны; см. Андронов А.А., Фабрикант А.Л. Затухание Ландау, ветровые волны и свисток, в сб-ке «Нелинейные волны». - М.: Наука, 1979. - С.92) является то, что возбужденный движущейся в вихревой камере жидкостью в первой горловине звук всегда усиливается во второй горловине (и наоборот, при возвратном движении жидкости). Как следствие - повышение как интенсивности излучаемого звука излучателем, так и его коэффициента полезного действия. Достоинством акустических клистронов является то, что их частота излучения в широком интервале скоростей движения жидкости не зависит от скорости движения жидкости. Кроме того, с возрастанием скорости движения жидкости в этом интервале скоростей интенсивность излучения устройства растет.A feature of the implementation of the emitters in the side walls of the case in the form of deaf chambers with two necks (these are so-called acoustic klystrons; see Andronov A.A., Fabrikant A.L. Landau attenuation, wind waves and whistle, in the Nonlinear Waves collection . - M .: Nauka, 1979. - P.92) is that the sound excited in a vortex chamber moving in a vortex chamber in the first neck is always amplified in the second neck (and vice versa, when the fluid moves back). As a result, an increase in both the intensity of the emitted sound by the emitter and its efficiency. The advantage of acoustic klystrons is that their radiation frequency in a wide range of fluid velocities does not depend on the fluid velocity. In addition, with increasing fluid velocity in this velocity range, the radiation intensity of the device increases.
Благодаря тому что излучатели выполнены отличающимися друг от друга по геометрическим размерам камер (этим определяется объем камер) и/или геометрическим размерам их горловин (длине, диаметру горловин), обеспечивается возможность формирования волн с различными частотами, в частности близкими к частоте собственных колебаний обсадной колонны в окружном направлении в интервале продуктивного пласта. В этом случае звуковые волны проходят через стенки обсадной колонны с наименьшим коэффициентом потерь. Как следствие - интенсивность звуковых волн, поступающих в призабойную зону пласта, имеет наибольшую амплитуду. Частота собственных колебаний стенок обсадной колонны в окружном направлении определяется расчетным путем и зависит от диаметра колонны, толщины ее стенки и числа волн в окружном направлении.Due to the fact that the emitters are made different from each other in the geometric dimensions of the chambers (this determines the volume of the chambers) and / or the geometric dimensions of their necks (length, diameter of the necks), it is possible to generate waves with different frequencies, in particular, close to the frequency of natural vibrations of the casing string in the circumferential direction in the interval of the reservoir. In this case, sound waves pass through the walls of the casing with the lowest loss coefficient. As a result, the intensity of sound waves entering the bottomhole formation zone has the largest amplitude. The frequency of natural vibrations of the walls of the casing in the circumferential direction is determined by calculation and depends on the diameter of the string, the thickness of its wall and the number of waves in the circumferential direction.
Благодаря наличию гидравлической связи полости вихревой камеры и камер излучателей в боковых стенках корпуса обеспечивается стимулирование излучения звуковых волн горловинами этих излучателей, так как вихревой излучатель добавляет довольно мощное колебание.Due to the hydraulic connection between the cavity of the vortex chamber and the emitter chambers in the side walls of the housing, the emission of sound waves is stimulated by the necks of these emitters, since the vortex emitter adds a rather powerful oscillation.
Геометрические размеры излучателей в боковых стенках корпуса, излучающих частоты, как минимум, в четыре раз больше основной частоты излучения вихревой камеры, позволяют обеспечивать обтекание горловин излучателей движущейся жидкостью в течение одной четверти периода работы вихревой камеры, чтобы в другие периоды работы вихревой камеры обеспечить освобождение ее от заполнившей ее жидкости.The geometric dimensions of the emitters in the side walls of the casing, emitting frequencies of at least four times the main radiation frequency of the vortex chamber, allow the emitters to flow around the necks of the moving fluid for one quarter of the vortex chamber operation period, to ensure that it is released during other periods of the vortex chamber operation from the fluid that filled it.
Увеличение числа излучателей в боковых стенках корпуса приведет к повышению интенсивности их излучения и тем самым повышению интенсивности разностной звуковой волны в пласте.An increase in the number of emitters in the side walls of the casing will increase the intensity of their radiation and thereby increase the intensity of the differential sound wave in the formation.
На чертеже представлено заявляемое устройство для акустического воздействия на продуктивный пласт.The drawing shows the inventive device for acoustic impact on the reservoir.
Устройство состоит из цилиндрического полого корпуса 1, полость которого представляет собой вихревую камеру 2 с входными тангенциальными каналами 3 и осевым выходным каналом 4. В боковых стенках корпуса 1 выполнены, по меньшей мере, два излучателя 5 и 6. Каждый излучатель 5 и 6 представляет собой глухую камеру 7 с двумя горловинами 8 и 9. Входные отверстия камер 7 обращены в полую часть корпуса 1, обеспечивая тем самым гидравлическую связь камер 7 с вихревой камерой 2 через горловины 8 и 9. Излучатели 5 и 6 выполнены отличающимися друг от друга по геометрическим размерам, например по объему камер 7 и/или по геометрическим размерам горловин 8, 9 (например, по длине, диаметру указанных горловин), что обеспечивает излучение ими различных по величине звуковых частот.The device consists of a cylindrical hollow body 1, the cavity of which is a vortex chamber 2 with tangential inlet channels 3 and an axial output channel 4. At least two emitters 5 and 6 are made in the side walls of the housing 1. Each emitter 5 and 6 is a blind chamber 7 with two necks 8 and 9. The inlet openings of the chambers 7 are turned into the hollow part of the housing 1, thereby providing hydraulic connection between the chambers 7 and the vortex chamber 2 through the necks 8 and 9. The emitters 5 and 6 are made different from each other by geome tric sizes, for example, according to the volume of the chambers 7 and / or the geometrical sizes of the necks 8, 9 (for example, along the length, diameter of the indicated necks), which ensures that they emit different sound frequencies.
Конструктивно излучатели 5 и 6 (объем глухих камер 7, длина и диаметр горловин 8 и 9) выполняются так, чтобы их собственные частоты излучения приближались к частоте собственных колебаний обсадной колонны в окружном направлении в интервале продуктивного пласта.Structurally, the emitters 5 and 6 (the volume of the deaf chambers 7, the length and diameter of the necks 8 and 9) are made so that their natural frequencies of radiation approach the frequency of natural vibrations of the casing in the circumferential direction in the interval of the reservoir.
Частоту fП (Гц); соответствующую частоте собственных колебаний стенок обсадной колонны в окружном направлении в интервале перфорации, определяют расчетным путем для каждой скважины с учетом диаметра и толщины стенки обсадной колонны и числа волн в окружном направлении (см. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти томах. - М.: Машиностроение. 1978 / T.1. Колебания линейных систем. - С.222-223). Данные по расчетам приведены в таблице 1.Frequency f P (Hz); corresponding to the natural frequency of the casing wall in the circumferential direction in the perforation interval, is determined by calculation for each well, taking into account the diameter and wall thickness of the casing and the number of waves in the circumferential direction (see Vibrations in the technique: Handbook. In 6 volumes. - M .: Mechanical Engineering. 1978 / T.1. Oscillations of linear systems. - S.222-223). The calculation data are shown in table 1.
Частота излучения излучателя (акустического клистрона) fK (Гц) определяется из аналитической зависимости:The radiation frequency of the emitter (acoustic klystron) f K (Hz) is determined from the analytical dependence:
fK=(СB/2π)·[πa2/2·V(l+0,5πa)]1/2,f K = (C B / 2π) · [πa 2/2 · V (l + 0,5πa)] 1/2,
где: V - объем камеры излучателя (клистрона), l и a - длина и радиус горловины излучателя (клистрона), СB=1520 м/с - скорость звука в жидкости (в соленой воде).where: V is the volume of the chamber of the emitter (klystron), l and a are the length and radius of the neck of the emitter (klystron), C B = 1520 m / s is the speed of sound in a liquid (in salt water).
Из аналитической зависимости следует, что частота излучателя зависит от конструктивного выполнения излучателя (геометрических размеров камеры и горловин: объема камеры, длины и диаметра горловин) и не зависит от скорости движения жидкости через устройство в широком интервале скоростей движения жидкости.From the analytical dependence it follows that the frequency of the emitter depends on the design of the emitter (geometric dimensions of the chamber and the necks: chamber volume, length and diameter of the necks) and does not depend on the speed of the fluid through the device in a wide range of fluid speeds.
При изготовлении предлагаемого устройства выбором объемов V камер 7 излучателей 5 и 6, и/или длин l, радиусов a горловин 8 и 9 добиваются близости частот fK излучения излучателей 5 и 6 к частоте fП собственных колебаний обсадной колонны в окружном направлении в интервале продуктивного пласта.In the manufacture of the proposed device by selecting the volumes of V chambers 7 of emitters 5 and 6, and / or lengths l, radii a of the necks 8 and 9, the frequencies f K of the emitters 5 and 6 are close to the frequency f P of the natural oscillations of the casing in the circumferential direction in the productive range layer.
Близость частоты fK излучения излучателя к частоте fП собственных колебаний стенок обсадной колонны в интервале продуктивного пласта позволяет увеличить коэффициент прохождения звуковой волны в пласт. Пусть, например, звуковая волна, излучаемая одним из излучателей 5, будет иметь амплитуду колебаний AK1 и частоту fK1, а амплитуда волны и частота излучения другого излучателя 6 - AK2 и fK2 соответственно. Тогда в пласте в результате нелинейного взаимодействия этих волн возникают две звуковые волны с частотами f1=fK1+fK2 и f2≡Δf=|fK1-fK2|. Волна суммарной частоты f1 неглубоко проникает в пласт, а волна разностной частоты Δf определяется условием необходимой глубины проникновения (прохождения) звуковой волны в пласт, а именно: необходимостью прохождения ею зоны кольматации (т.е. порядка 1,5 м).The proximity of the frequency f K of the emitter radiation to the frequency f P of natural vibrations of the casing walls in the interval of the reservoir allows to increase the transmission coefficient of the sound wave into the reservoir. Let, for example, a sound wave emitted by one of the emitters 5 have an oscillation amplitude A K1 and a frequency f K1 , and the wave amplitude and radiation frequency of another emitter 6 be A K2 and f K2, respectively. Then, two sound waves with frequencies f 1 = f K1 + f K2 and f 2 ≡Δf = | f K1 -f K2 | arise in the reservoir as a result of the nonlinear interaction of these waves. The wave of the total frequency f 1 penetrates the formation shallow, and the wave of the difference frequency Δf is determined by the condition for the required depth of penetration (passage) of the sound wave into the formation, namely: the need for it to pass through the zone of mudding (i.e., about 1.5 m).
Амплитуда AO возникшей в результате нелинейного взаимодействия волны будет определяться из условия: AO~ε·kK1·kK2·AK1·AK2, где kK1 и kK2 - коэффициенты прохождения звуковых волн первого и второго излучателей через стенку обсадной колонны, ε - коэффициент нелинейности среды.The amplitude A O of the wave resulting from nonlinear interaction will be determined from the condition: A O ~ ε · k K1 · k K2 · A K1 · A K2 , where k K1 and k K2 are the transmission coefficients of sound waves of the first and second emitters through the casing wall , ε is the nonlinearity coefficient of the medium.
Уравнение распространяющейся в пласте цилиндрической звуковой или инфразвуковой волны имеет вид:The equation of a cylindrical sound or infrasound wave propagating in a formation has the form:
A(r, t)=(AO/r1/2)e-α(Δf)rsin2πΔf(t-r/CCp),A (r, t) = (A O / r 1/2 ) e -α (Δf) r sin2πΔf (tr / C Cp ),
где A(r, t) - текущая амплитуда звуковой волны, AO - начальная амплитуда звуковой волны (т.е. амплитуда звуковой волны вблизи наружной поверхности обсадной колонны), r - расстояние, отсчитываемое от наружной стенки обсадной колонны, α(Δf) - коэффициент затухания звуковой волны, Δf - частота звуковой или инфразвуковой волны, СCp≈6000 м/с - скорость распространения звука в пласте.where A (r, t) is the current amplitude of the sound wave, A O is the initial amplitude of the sound wave (i.e., the amplitude of the sound wave near the outer surface of the casing), r is the distance measured from the outer wall of the casing, α (Δf) is the attenuation coefficient of the sound wave, Δf is the frequency of the sound or infrasound wave, and Cp ≈6000 m / s is the speed of sound propagation in the formation.
Тогда глубина (L) проникновения звуковой волны, т.е. расстояние, на котором исходная амплитуда волны уменьшилась в e раз (примерно в 3 раза), может быть определена из выражения:Then the depth (L) of the penetration of the sound wave, i.e. the distance at which the original wave amplitude decreased by e times (approximately 3 times) can be determined from the expression:
α(Δf)·L=1.α (Δf) L = 1.
Используя экспериментальные значения величины α(f) (Кадет В.В., Трифонов А.В. Теоретическая оценка оптимальных параметров гидроимпульсного воздействия на ПЗС // Территория нефтегаз. - 2005. - №4. - С.58-60), устанавливают зависимость глубины (L) проникновения звуковой волны от ее частоты. Полученные данные приведены в таблице 2.Using the experimental values of α (f) (Kadet V.V., Trifonov A.V. Theoretical assessment of the optimal parameters of the hydro-pulse effect on the CCD // Territory Neftegaz. - 2005. - No. 4. - P.58-60), establish the relationship depth (L) of the penetration of a sound wave from its frequency. The data obtained are shown in table 2.
Работает заявляемое устройство следующим образом.The claimed device operates as follows.
Устройство для звукового воздействия на колонне НКТ опускается в скважину в интервал перфорации продуктивного пласта. При этом межтрубное пространство скважины между обсадной колонной и колонной НКТ, например, при закачке воды в пласт перекрыто пакером. После этого пускают скважину под закачку. Подаваемая под давлением по НКТ нагнетаемая жидкость через тангенциальные каналы 3 поступает внутрь вихревой камеры 2. Поток жидкости в вихревой камере 2 вызывает в ней периодические пульсации с частотой fO скорости и давления, создавая тем самым звуковые волны давления, распространяющиеся в окружающей среде.The device for sound exposure on the tubing string is lowered into the well in the interval of perforation of the reservoir. In this case, the annular space of the well between the casing string and tubing string, for example, when water is pumped into the formation is blocked by a packer. After that, the well is launched for injection. The injected fluid supplied under pressure through the tubing through the tangential channels 3 enters into the vortex chamber 2. The fluid flow in the vortex chamber 2 causes periodic pulsations in it with a frequency f O of speed and pressure, thereby creating sound pressure waves propagating in the environment.
Одновременно с этим движущаяся в вихревой камере 2 жидкость стимулирует излучение звуковых волн горловинами 8 и 9 каждого из излучателей 5 и 6. Причем возбужденный в первой горловине 8 звук усиливается во второй горловине 9 и наоборот (при возвратном движении жидкости в вихревой камере 2), что повышает интенсивность излучаемого звука каждым излучателем 5 и 6 и коэффициент полезного действия каждого излучателя. Эти волны, пройдя стенки обсадной колонны, взаимодействуют в пласте (вследствие нелинейности свойств пористой среды) между собой, где в результате их взаимодействия возникают колебания разностной (низкой) частоты и суммарной (высокой) частоты.At the same time, the fluid moving in the vortex chamber 2 stimulates the emission of sound waves by the necks 8 and 9 of each of the emitters 5 and 6. Moreover, the sound excited in the first neck 8 is amplified in the second neck 9 and vice versa (when the fluid moves back in the vortex chamber 2), increases the intensity of the emitted sound by each emitter 5 and 6 and the efficiency of each emitter. These waves, passing the casing walls, interact in the formation (due to the nonlinearity of the properties of the porous medium) with each other, where as a result of their interaction oscillations of the difference (low) frequency and the total (high) frequency occur.
Колебания высокой (суммарной) частоты (порядка 1000 Гц) затухают на глубинах проникновения ~0,01 м (таблица 2). Глубина же проникновения колебаний низкой (разностной, порядка 100 Гц и меньше, таблица 2) частоты соответствует 1,5 м и более. Близость частоты излучения излучателей fKi к частоте fП собственных колебаний стенок обсадной колонны в окружном направлении в интервале перфорации повышает коэффициент прохождения акустической волны через стенку обсадной колонны. Поэтому и результирующая амплитуда разностной звуковой низкочастотной волны, бегущей по пласту, достаточно велика.Oscillations of a high (total) frequency (of the order of 1000 Hz) die out at penetration depths of ~ 0.01 m (Table 2). The depth of penetration of low (differential, oscillations of the order of 100 Hz and less, table 2) frequency corresponds to 1.5 m or more. The proximity of the frequency of the emitters f Ki to the frequency f P of natural vibrations of the casing walls in the circumferential direction in the perforation interval increases the transmission coefficient of the acoustic wave through the casing wall. Therefore, the resulting amplitude of the difference sound low-frequency wave traveling along the reservoir is quite large.
При этом необходимо, чтобы основная (т.е. наименьшая) частота fO излучения вихревой камеры 2 была, как минимум, в четыре раза меньше частот fK1 и fK2 излучателей 5 и 6. Это связано с тем, что по условиям работы вихревой камеры 2 обтекание горловин 8 и 9 каждого излучателя 5 и 6 поступающей в вихревую камеру 2 жидкостью происходит в течение всего лишь одной четверти периода работы вихревой камеры. В последующий период в вихревой камере 2 возникает газовая полость, порождающая возвратные течения; скорость обтекания горловин 8 и 9 излучателей 5 и 6 движущейся в вихревой камере 2 жидкостью становится крайне малой, что исключает возбуждение ими звуковых волн. В последующий период времени входящая через тангенциальные отверстия 3 жидкость опять начинает двигаться с большой скоростью, освобождая вихревую камеру 2 от заполнившей ее жидкости и стимулируя излучение звука излучателями 5 и 6. И процесс повторяется.In this case, it is necessary that the fundamental (i.e., the lowest) frequency f O of the radiation of the vortex chamber 2 be at least four times less than the frequencies f K1 and f K2 of the emitters 5 and 6. This is due to the fact that, according to the operating conditions of the vortex chamber 2, the flow around the necks 8 and 9 of each emitter 5 and 6 entering the fluid into the vortex chamber 2 occurs during only one quarter of the period of operation of the vortex chamber. In the subsequent period, a gas cavity arises in the vortex chamber 2, which generates return flows; the velocity of the flow around the necks 8 and 9 of the emitters 5 and 6 by the fluid moving in the vortex chamber 2 becomes extremely low, which excludes the excitation of sound waves by them. In a subsequent period of time, the liquid entering through the tangential openings 3 again begins to move at high speed, freeing the vortex chamber 2 from the liquid that filled it and stimulating the emission of sound by emitters 5 and 6. And the process repeats.
Частота колебаний стенок обсадной колонны в окружном направлении в интервале перфорации равна fO=4787 Гц (таблица 1). Выполняем габаритные размеры излучателей 5 и 6 в боковых стенках корпуса 1 устройства такими, чтобы собственные частоты их излучения были близки к fO. Возможные габаритные размеры акустических излучателей 5 и 6 приведены в таблице 3.The oscillation frequency of the casing walls in the circumferential direction in the perforation interval is f O = 4787 Hz (table 1). We carry out the overall dimensions of the emitters 5 and 6 in the side walls of the housing 1 of the device so that the natural frequencies of their radiation are close to f O. Possible overall dimensions of acoustic emitters 5 and 6 are given in table 3.
Используя излучатели 5 и 6 с геометрическими размерами, приведенными в таблице 3, получаем в каждом излучателе 5, 6, с одной стороны, звуковые волны с частотой, близкой к частоте собственных колебаний стенок обсадной колонны в окружном направлении fO=4787 Гц, а с другой стороны, обеспечиваем получение разностной низкочастотной волны с частотой Δf.Using emitters 5 and 6 with the geometric dimensions shown in table 3, we obtain in each emitter 5, 6, on the one hand, sound waves with a frequency close to the frequency of natural vibrations of the casing walls in the circumferential direction f O = 4787 Hz, and with on the other hand, we provide a differential low-frequency wave with a frequency Δf.
Близость частот излучаемых акустическими излучателями 5 и 6 к собственной частоте fO колебаний обсадной колонны в окружном направлении в интервале перфорации позволяет увеличить коэффициент прохождения звуковой волны через стенку обсадной колонны, т.е. делает ее «прозрачной» для прохождения. И в тоже время формируется разностная волна низкой частоты Δf=|fK1-fK2|, которая наиболее глубоко проникает в пласт (от 1,5 м до 100 м).The proximity of the frequencies emitted by acoustic emitters 5 and 6 to the natural frequency f O of the casing vibrations in the circumferential direction in the perforation interval allows to increase the transmission coefficient of the sound wave through the casing wall, i.e. makes it "transparent" to pass. And at the same time, a low-frequency difference wave Δf = | f K1 -f K2 | is formed, which penetrates most deeply into the formation (from 1.5 m to 100 m).
Увеличение числа излучателей 5 и 6 или увеличение скорости движения жидкости в устройстве приведет к повышению интенсивности излучения излучателей и тем самым повышению интенсивности разностной звуковой волны. Как следствие - повышение эффективности воздействия на продуктивный пласт.An increase in the number of emitters 5 and 6 or an increase in the fluid velocity in the device will lead to an increase in the radiation intensity of the emitters and thereby an increase in the intensity of the difference sound wave. As a result, an increase in the impact on the reservoir.
Устройство может быть использовано во всех нефтедобывающих районах страны уже в настоящее время. Изготовление его доступно любым механическим мастерским нефтедобывающих управлений. Оно универсально в использовании, его можно применять как в нагнетательной, так и в эксплуатационной скважинах, с любыми техническими характеристиками.The device can be used in all oil-producing regions of the country at the present time. Its manufacture is available by any mechanical workshop of oil production departments. It is universal in use, it can be used both in injection and in production wells, with any technical characteristics.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010153732/03A RU2454527C1 (en) | 2010-12-27 | 2010-12-27 | Device for acoustical effect on productive formation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010153732/03A RU2454527C1 (en) | 2010-12-27 | 2010-12-27 | Device for acoustical effect on productive formation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2454527C1 true RU2454527C1 (en) | 2012-06-27 |
Family
ID=46681917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010153732/03A RU2454527C1 (en) | 2010-12-27 | 2010-12-27 | Device for acoustical effect on productive formation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2454527C1 (en) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3520362A (en) * | 1967-08-04 | 1970-07-14 | Hughes Tool Co | Well stimulation method |
| US5311955A (en) * | 1991-05-06 | 1994-05-17 | Wave Tec Ges.M.B.H. | Installation for cleaning the zone near the drill hole |
| RU2039210C1 (en) * | 1992-10-26 | 1995-07-09 | Пермский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Apparatus for boreholes absorption zones isolation |
| RU2175058C2 (en) * | 1999-03-22 | 2001-10-20 | Шарифуллин Ришад Яхиевич | Process of action on face zone of pool and gear for its implementation |
| RU2175272C1 (en) * | 2000-03-13 | 2001-10-27 | Бермант Юрий Витальевич | Method and device for producing hydrodynamic action |
| RU2270315C2 (en) * | 2004-03-22 | 2006-02-20 | Роберт Шакурович Муфазалов | Hydro-acoustic well drilling rig |
| RU77176U1 (en) * | 2008-02-12 | 2008-10-20 | Владимир Семенович Аникин | HYDRODYNAMIC ULTRASONIC DEPARAFFINIZER OF PUMP AND COMPRESSOR PIPES |
| RU2397957C1 (en) * | 2008-12-30 | 2010-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Пермский научно-исследовательский и проектный институт нефти" (ООО "ПермНИПИнефть") | Device for magnetoacoustic treatment of water systems for various technological purposes, mainly oil-field waste water and well acidification reagents |
-
2010
- 2010-12-27 RU RU2010153732/03A patent/RU2454527C1/en active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3520362A (en) * | 1967-08-04 | 1970-07-14 | Hughes Tool Co | Well stimulation method |
| US5311955A (en) * | 1991-05-06 | 1994-05-17 | Wave Tec Ges.M.B.H. | Installation for cleaning the zone near the drill hole |
| RU2039210C1 (en) * | 1992-10-26 | 1995-07-09 | Пермский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Apparatus for boreholes absorption zones isolation |
| RU2175058C2 (en) * | 1999-03-22 | 2001-10-20 | Шарифуллин Ришад Яхиевич | Process of action on face zone of pool and gear for its implementation |
| RU2175272C1 (en) * | 2000-03-13 | 2001-10-27 | Бермант Юрий Витальевич | Method and device for producing hydrodynamic action |
| RU2270315C2 (en) * | 2004-03-22 | 2006-02-20 | Роберт Шакурович Муфазалов | Hydro-acoustic well drilling rig |
| RU77176U1 (en) * | 2008-02-12 | 2008-10-20 | Владимир Семенович Аникин | HYDRODYNAMIC ULTRASONIC DEPARAFFINIZER OF PUMP AND COMPRESSOR PIPES |
| RU2397957C1 (en) * | 2008-12-30 | 2010-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Пермский научно-исследовательский и проектный институт нефти" (ООО "ПермНИПИнефть") | Device for magnetoacoustic treatment of water systems for various technological purposes, mainly oil-field waste water and well acidification reagents |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| IE55031B1 (en) | Enhancing liquid jet erosion | |
| RU2295031C2 (en) | Method for performing electro-hydro-impulse processing in oil-gas wells and device for realization of said method | |
| WO2022089456A1 (en) | Liquid flow cavitation apparatus | |
| RU2454527C1 (en) | Device for acoustical effect on productive formation | |
| RU2478780C1 (en) | Method to produce rare metals using technology of drillhole in situ leaching and device for its realisation | |
| EA202191640A1 (en) | MONITORING THE EFFICIENCY OF REPEATED HYDRAULIC FACING OF THE FORMATION USING VISCOUS PACK TECHNOLOGY AND HIGH FREQUENCY PRESSURE MONITORING | |
| WO2014046560A1 (en) | Device for decolmatation of the critical area of exploitation and injection wells | |
| RU2140519C1 (en) | Device for acoustic stimulation of oil-gas formation | |
| RU2361071C2 (en) | Method of raising oil yield and facility for omplementation of this method | |
| RU68579U1 (en) | DEVICE FOR ACOUSTIC INFLUENCE ON OIL AND GAS-BASED LAYER | |
| CN214091827U (en) | Liquid flow cavitation device | |
| RU2264532C1 (en) | Oil production intensification method | |
| RU2637008C2 (en) | Method and device for jet honeycomb parametrical gun for pressure waves generating and modulating in the injection well hole | |
| RU2133332C1 (en) | Method for intensification of oil recovery | |
| RU2456438C2 (en) | Method for increasing amplitude of wave action on productive formations | |
| RU2399746C1 (en) | Device for wave processing of productive formations | |
| RU76958U1 (en) | DEVICE FOR ACOUSTIC INFLUENCE ON OIL AND GAS-BASED LAYER | |
| RU2456442C2 (en) | Method of acoustical impact on oil formation, and device for its implementation | |
| RU2194850C2 (en) | Method of fluid pulse injection into formation | |
| RU2270315C2 (en) | Hydro-acoustic well drilling rig | |
| RU46298U1 (en) | DEVICE FOR ELECTRIC HYDROPULSE EXPOSURE IN OIL AND GAS WELLS | |
| RU83287U1 (en) | DEVICE OF ACOUSTIC INFLUENCE ON THE FAR ZONE OF THE OIL-PRODUCING PRODUCTIVE FORM FOR PERFORATION OF A CASE OF A WELL | |
| CN212105744U (en) | Hydraulic harmonic high-power reinforced vibrator excited by turbine | |
| RU2140534C1 (en) | Method for acoustically affecting oil-and-gas-bearing formation | |
| RU2135736C1 (en) | Gear to treat productive stratum |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |