RU2540746C2 - Method and device for wave field generation at injector bottomhole with permanent rate of generation at changeable formation pressure - Google Patents
Method and device for wave field generation at injector bottomhole with permanent rate of generation at changeable formation pressure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2540746C2 RU2540746C2 RU2013114341/03A RU2013114341A RU2540746C2 RU 2540746 C2 RU2540746 C2 RU 2540746C2 RU 2013114341/03 A RU2013114341/03 A RU 2013114341/03A RU 2013114341 A RU2013114341 A RU 2013114341A RU 2540746 C2 RU2540746 C2 RU 2540746C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resonator
- jet
- outlet
- pressure
- tubing
- Prior art date
Links
Landscapes
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для увеличения подвижности пластовых флюидов.The invention relates to the oil industry and is intended to increase the mobility of reservoir fluids.
Известен способ генерирования волнового поля на забое нагнетательной скважины (см.патент №2122109), при котором формируют колебания давления в потоке жидкости, закачиваемой в продуктивный пласт по НКТ, прокачивая жидкость через струйный резонатор.There is a method of generating a wave field at the bottom of an injection well (see patent No. 212109), in which pressure fluctuations are formed in the fluid flow pumped into the reservoir through the tubing, pumping the fluid through the jet resonator.
Капли нефти и воды - флюиды, заполняющие капилляры продуктивного нефтяного пласта, обладают малой подвижностью вследствие ряда причин. Их перемещение по пласту к добывающей скважине ускоряют, пробуривая вокруг нее несколько нагнетательных скважин, по которым под большим давлением закачивают в продуктивный пласт различные технические жидкости. Нефтяниками давно замечено, что закачивание технических жидкостей в пласт толчками способствует лучшему выходу флюидов через добывающую скважину. Для генерации колебаний давления в потоке закачиваемой жидкости используют специальное устройство - струйный резонатор, преобразующее кинетическую энергию потока в колебательную энергию.Drops of oil and water - fluids filling the capillaries of a productive oil reservoir, have low mobility due to a number of reasons. Their movement along the formation to the production well is accelerated by drilling several injection wells around it, through which various technical fluids are pumped into the reservoir under high pressure. It has long been noted by oil industry workers that pumping technical fluids into the formation with shocks promotes a better exit of fluids through the producing well. To generate pressure fluctuations in the flow of the injected fluid, a special device is used - a jet resonator that converts the kinetic energy of the flow into vibrational energy.
По нагнетательным скважинам в продуктивный пласт подают жидкость: воду, воздух, пар, химреагенты. В скважины опущены насосно-компрессорные трубы, на нижнем конце которых смонтирован струйный резонатор. Подаваемая в продуктивный пласт жидкость прокачивается через струйный резонатор, который возбуждает в потоке колебания давления. Эти колебания давления распространяются во все стороны в виде акустических волн, формируя на забое скважины волновое поле (см. патент №2122109).Liquid is supplied through injection wells to the reservoir: water, air, steam, chemicals. Tubing pipes are lowered into the wells, the jet resonator is mounted at the lower end of which. The fluid supplied to the reservoir is pumped through the jet resonator, which excites pressure fluctuations in the stream. These pressure fluctuations propagate in all directions in the form of acoustic waves, forming a wave field at the bottom of the well (see patent No. 212109).
Также известен способ генерирования колебаний давления в потоке протекающей жидкости, реализованный в струйном резонаторе (см. патент №2077960) путем прокачивания жидкости через струйный резонатор с входным соплом, резонирующей камерой и выходным отверстием с острыми кромками, в котором размер резонирующей камеры, а также расстояние между соплом и отверстием согласовано со скоростью струи на срезе сопла.Also known is a method of generating pressure fluctuations in the flow of a flowing fluid, implemented in a jet resonator (see patent No. 2077960) by pumping fluid through a jet resonator with an inlet nozzle, a resonating chamber and an outlet with sharp edges, in which the size of the resonating chamber, as well as the distance between the nozzle and the hole is consistent with the speed of the jet at the nozzle exit.
Задают определенный расход жидкости, размер резонирующей камеры и расстояние между соплом и выходным отверстием, и выполняют площадь проходного сечения сопла такой величины, чтобы скорость струи и частота генерации, при этом, соответствовала частоте собственных колебаний резонатора. Площадь проходного сечения выходного отверстия выполняют несколько превышающей площадь сопла.Specify a certain fluid flow rate, the size of the resonating chamber and the distance between the nozzle and the outlet, and perform the area of the nozzle orifice so large that the speed of the jet and the generation frequency, at the same time, correspond to the natural frequency of the resonator. The area of the orifice of the outlet is slightly larger than the area of the nozzle.
Закачиваемую в скважину жидкость подают через входное сопло и формируют струю, направленную на острую кромку выходного отверстия. При этом в прилегающей к острой кромке области возбуждаются локальные возмущения давления, называемые тоном отверстия, амплитуда которых невелика. Если же скорость струи подобрана таким образом, что частота тона отверстия совпадает с собственной частотой камеры струйного резонатора, то наступает резонанс, и амплитуда колебаний тона отверстия многократно возрастает.The fluid injected into the well is fed through the inlet nozzle and a jet is formed that is directed to the sharp edge of the outlet. Moreover, local pressure perturbations, called the tone of the hole, whose amplitude is small, are excited in the region adjacent to the sharp edge. If the speed of the jet is selected in such a way that the frequency of the tone of the hole coincides with the natural frequency of the chamber of the jet resonator, then resonance occurs, and the amplitude of the tone of the hole increases many times.
Недостатком данного способа является невысокий коэффициент усиления тороидального резонатора.The disadvantage of this method is the low gain of the toroidal resonator.
Известен способ генерирования колебаний давления в потоке протекающей жидкости, реализованный в струйном резонаторе Гельмгольца (см. статью Morel Th. Экспериментальное исследование осциллятора Гельмгольца, управляемого струей. Перевод ВЦП №В-56251 из J.Fluid Engineering, 1979, 101, IX, №3, 383-390), включающий создание колебаний давления в потоке жидкости, закачиваемой в продуктивный пласт по насосно-компрессорной трубе (НКТ), путем ее прокачивания через струйный резонатор Гельмгольца (СРГ), установленный внутри НКТ на забое скважины, при котором, формируют внутри СРГ струю жидкости с развитой нестабильностью, направляют струю с постоянной скоростью на острую кромку выходного отверстия, возбуждают в области кромки локальные возмущения давления постоянной частоты, усиливают их амплитуду в резонаторе, обеспечивают распространение колебаний давления далее в пласт вместе с потоком жидкости.A known method of generating pressure fluctuations in the flow of a flowing fluid, implemented in a Helmholtz jet resonator (see Morel Th article. Experimental study of a Helmholtz oscillator controlled by a jet. Translation of the VTsP No. B-56251 from J. Fluid Engineering, 1979, 101, IX, No. 3 , 383-390), including the creation of pressure fluctuations in the fluid flow pumped into the reservoir through the tubing, by pumping it through a Helmholtz jet resonator (SRG) installed inside the tubing at the bottom of the well, in which In the case of SHG, a fluid stream with developed instability, directs the stream at a constant speed to the sharp edge of the outlet, excites local constant-frequency pressure disturbances in the edge region, amplifies their amplitude in the resonator, and ensures the propagation of pressure fluctuations further into the formation along with the fluid flow.
Поскольку проходная площадь сопла постоянна, то скорость струи на срезе сопла определяется величиной перепада давления на устройстве и при постоянном расходе прокачиваемой жидкости определяющим параметром становится величина пластового давления. Пластовое давление это фактически противодавление для потока внутри сопла. Увеличивается пластовое давление - скорость струи уменьшается, и наоборот. При изменении скорости струи, натекающей на острые кромки выпускного отверстия, изменяется и частота тона отверстия, несмотря на то, что камера резонатора имеет определенную частоту собственных колебаний. При отклонении частоты тона отверстия от частоты собственных колебаний резонатора амплитуда генерации уменьшается.Since the nozzle passage area is constant, the jet velocity at the nozzle exit is determined by the pressure drop across the device and, at a constant flow rate of the pumped fluid, the formation pressure becomes the determining parameter. Reservoir pressure is actually the back pressure for flow inside the nozzle. The reservoir pressure increases - the jet velocity decreases, and vice versa. When changing the speed of the jet flowing on the sharp edges of the outlet, the frequency of the tone of the hole also changes, despite the fact that the cavity chamber has a certain frequency of natural vibrations. When the hole tone frequency deviates from the resonator natural vibration frequency, the generation amplitude decreases.
Недостатком данного способа является узкий рабочий диапазон изменения расхода жидкости и скорости струи.The disadvantage of this method is the narrow operating range of fluid flow rate and jet velocity.
Известно устройство, ближайшее по технической сущности и взятое за прототип, (см. Experimental Study of a Jet-Driven Helmholtz Oscillator, J.Fluids Eng., September 1979, Volume 101, Issue 3,p.383, doi: 10. 1115/1.3448983, Перевод ВЦП №В-56251 из J.Fluid Engineering, 1979, 101, IX, №3, 383-390.), состоящее из струйного резонатора Гельмгольца (СРГ), установленного внутри насосно-компрессорной трубы (НКТ) и представляющего собой полую цилиндрическую камеру с плоскими днищами, в переднем днище которой размещают входное сопло, а в заднем днище выполняют выходное отверстие с острыми кромками.A device is known which is closest in technical essence and is taken as a prototype (see Experimental Study of a Jet-Driven Helmholtz Oscillator, J. Fluids Eng., September 1979, Volume 101, Issue 3, p. 383, doi: 10.1115 / 1.3448983, Translation of the VCP No. В-56251 from J. Fluid Engineering, 1979, 101, IX, No. 3, 383-390.), Consisting of a Helmholtz jet resonator (AWG) installed inside the tubing and representing a hollow cylindrical chamber with flat bottoms, in the front bottom of which an inlet nozzle is placed, and in the rear bottom an outlet with sharp edges is made.
Струйный резонатор Гельмгольца представляет собой два плоских параллельных днища, между которыми зажата обечайка. Обычно обечайку выполняют цилиндрической формы, но бывают обечайки квадратного сечения. При этом во входном плоском днище организовано круглое входное сопло, которое может выступать внутрь камеры, а в противоположном, выходном плоском днище выполнено круглое выходное отверстие с острыми кромками. Сопло и выходное отверстие выполняются соосными по отношению друг к другу, и располагаются на оси цилиндрической обечайки.The Helmholtz jet resonator consists of two flat parallel bottoms, between which a shell is clamped. Usually the shell is cylindrical, but there are square shells. At the same time, a round inlet nozzle is arranged in the inlet flat bottom, which can protrude into the chamber, and in the opposite, output flat bottom, a round outlet with sharp edges is made. The nozzle and the outlet are coaxial with respect to each other, and are located on the axis of the cylindrical shell.
Струйный резонатор Гельмгольца представляет собой двуединое устройство, объединяющее конструктивно в одном корпусе два самостоятельных устройства: струйный генератор колебаний давления в прокачиваемой жидкости и акустический резонатор.The Helmholtz inkjet resonator is a two-part device that structurally combines two independent devices in a single housing: an inkjet oscillator of pressure fluctuations in the pumped liquid and an acoustic resonator.
Акустический резонатор представляет собой обечайку, в форме полого цилиндра, с двумя параллельными днищами. В переднем (по направлению потока) днище установлено питающее сопло, представляющее собой втулку, через которую внутрь резонатора подается жидкость. В выходном днище выполнено выпускное отверстие с острыми краями, через которое жидкость удаляется из резонатора. Питающее сопло и выпускное отверстие расположены на оси обечайки резонатора. Этот комплекс, состоящий из сопла - струи - отверстия, и есть струйный генератор.The acoustic resonator is a shell, in the form of a hollow cylinder, with two parallel bottoms. A feed nozzle is installed in the front (in the direction of flow) bottom, which is a sleeve through which liquid is supplied into the cavity. In the outlet bottom, an outlet with sharp edges is made through which liquid is removed from the resonator. The feed nozzle and outlet are located on the axis of the resonator shell. This complex, consisting of a nozzle - a jet - a hole, is a jet generator.
Струйный генератор: сопло - струя - отверстие, формирует локальные возмущения давления в области острой кромки выходного отверстия вне зависимости от наличия резонатора в окружающем пространстве. Столб жидкости, заключенный в резонаторе, отвечаем за преобразование частотного спектра распространяющейся в нем акустических волн, с усилением гармоники, соответствующей частоте собственных колебаний столба. Но без отражения падающих волн работа резонатора прекратится. Из этого следует, что усиление волн в цилиндре происходит главным образом в направлении вдоль потока, между торцевыми параллельными днищами. При распространении в поперечном направлении, при отражении от цилиндрической обечайки, волны рассеиваются.The jet generator: nozzle - jet - hole, forms local pressure disturbances in the region of the sharp edge of the outlet hole, regardless of the presence of a resonator in the surrounding space. The liquid column enclosed in the resonator is responsible for the conversion of the frequency spectrum of the acoustic waves propagating in it, with amplification of the harmonic corresponding to the natural frequency of the column. But without reflection of the incident waves, the operation of the resonator will cease. From this it follows that the amplification of waves in the cylinder occurs mainly in the direction along the flow, between end parallel bottoms. When propagating in the transverse direction, when reflected from a cylindrical shell, the waves scatter.
Струя жидкости, сформированная во входном сопле, при вытекании из камеры резонатора задевает своей периферией острые кромки выпускного отверстия. При этом генерируются локальные возмущения давления, распространяющиеся во все стороны в виде акустических волн многих частот. Это так называемый тон отверстия. Амплитуда локальных возмущений давления невелика, но если их частота совпадает с частотой собственных колебаний резонатора, то наступает резонанс, и амплитуда генерации увеличивается на порядки.The liquid jet formed in the inlet nozzle, when flowing out of the cavity chamber, touches the sharp edges of the outlet opening with its periphery. In this case, local pressure disturbances are generated, propagating in all directions in the form of acoustic waves of many frequencies. This is the so-called hole tone. The amplitude of local pressure perturbations is small, but if their frequency coincides with the frequency of the resonator’s own vibrations, then resonance occurs, and the generation amplitude increases by orders of magnitude.
Частота тона отверстия прямо пропорциональна скорости струи W и обратно пропорциональна расстоянию между входным соплом и выпускным отверстием L, F~W/L. Если расстояние между ними L неизменно, то скорость струи W должна быть строго определенной, иначе резонанс невозможен. Из этого следует, что существует некоторый интервал величины скорости потока, определяемый добротностью резонатора, внутри которого наступает резонанс. Наибольшее усиление амплитуды тона отверстия происходит на частоте собственных колебаний резонатора, но при отклонении скорости струи на допустимую величину, амплитуда колебаний все равно увеличивается, правда с меньшим коэффициентом усиления.The tone frequency of the hole is directly proportional to the speed of the jet W and inversely proportional to the distance between the inlet nozzle and the outlet L, F ~ W / L. If the distance between them L is constant, then the jet velocity W must be strictly defined, otherwise resonance is impossible. From this it follows that there is a certain range of the flow velocity, determined by the quality factor of the resonator, within which resonance occurs. The greatest amplification of the amplitude of the hole tone occurs at the frequency of the resonator’s own oscillations, but when the jet velocity deviates by an acceptable value, the oscillation amplitude still increases, though with a lower gain.
Недостатком струйного резонатора Гельмгольца, взятого за прототип, является невозможность поддержания постоянной частоты тона отверстия при изменении пластового давления для согласования с частотой собственных колебаний резонатора и поддержания резонансного режима при изменении перепада давления на устройстве.The disadvantage of the Helmholtz inkjet resonator, taken as a prototype, is the inability to maintain a constant frequency of the hole tone when the reservoir pressure changes to match the resonator’s natural frequency and maintain the resonance mode when the pressure drop across the device changes.
Технический результат достигается за счет того, что в способе генерирования волнового поля на забое нагнетательной скважины с автоматической настройкой постоянной частоты генерации, включающем создание колебаний давления в потоке жидкости, закачиваемой в продуктивный пласт по насосно-компрессорной трубе (НКТ), путем се прокачивания через струйный резонатор Гельмгольца (СРГ), установленный внутри НКТ на забое скважины, при котором формируют внутри СРГ струю жидкости с развитой нестабильностью, направляют струю с постоянной скоростью на острую кромку выходного отверстия, возбуждают в области кромки локальные возмущения давления постоянной частоты, усиливают их амплитуду в резонаторе, обеспечивают распространение колебаний давления далее в пласт вместе с потоком жидкости, постоянство частоты возбуждения колебаний давления, при натекании струи на острую кромку выходного отверстия, обеспечивают путем стабилизации скорости струи за счет автоматического регулирования площади проходного сечения выходного отверстия.The technical result is achieved due to the fact that in the method of generating a wave field at the bottom of an injection well with automatic adjustment of a constant generation frequency, including the creation of pressure fluctuations in the fluid stream pumped into the reservoir through a tubing, pumping through a jet Helmholtz resonator (AWG) installed inside the tubing at the bottom of the well, in which a fluid flow with developed instability is formed inside the AWG, the flow is directed at a constant speed n and the sharp edge of the outlet, local constant pressure perturbations of the frequency are excited in the edge region, increase their amplitude in the resonator, ensure the propagation of pressure fluctuations further into the reservoir along with the fluid flow, the frequency of excitation of pressure fluctuations is constant, when the jet flows onto the sharp edge of the outlet, by stabilizing the speed of the jet due to automatic regulation of the area of the passage section of the outlet.
В устройстве, состоящем из струйного резонатора Гельмгольца (СРГ), установленного внутри насосно-компрессорной трубы (НКТ) и представляющего собой полую цилиндрическую камеру с плоскими днищами, в переднем днище которой размещают входное сопло, а в заднем днище выполняют выходное отверстие с острыми кромками, внутри выходного отверстия установлен подвижный конический золотник на штоке, а внутри НКТ, за СРГ, установлен неподвижно гидроцилиндр с подпружиненным поршнем, соединенным штоком с коническим золотником, причем полость внутри гидроцилиндра перед поршнем, в направлении по потоку, сообщена с внутренним объемом НКТ, а полость за поршнем соединена с затрубным пространством.In a device consisting of a Helmholtz jet resonator (SRG) installed inside a tubing (tubing) and consisting of a hollow cylindrical chamber with flat bottoms, in the front bottom of which an inlet nozzle is placed, and an outlet with sharp edges is made in the rear bottom, a movable conical spool on the rod is installed inside the outlet, and inside the tubing, behind the AWG, the hydraulic cylinder is fixedly mounted with a spring-loaded piston connected by a rod to the conical spool, and the cavity inside the guide the cylinder in front of the piston, in the downstream direction, is in communication with the internal volume of the tubing, and the cavity behind the piston is connected to the annulus.
Предложенный способ позволяет поддерживать постоянную частоту генерации колебаний давления на забое нагнетающей скважины, равную частоте собственных колебаний резонатора, за счет согласования площади проходного сечения выходного отверстия с величиной пластового давления, при генерации колебаний давления в потоке протекающей жидкости, и обеспечивать максимальный коэффициент усиления.The proposed method allows you to maintain a constant frequency of generation of pressure fluctuations at the bottom of the injection well, equal to the frequency of the resonator’s own vibrations, by matching the area of the orifice of the outlet with the value of the reservoir pressure when generating pressure fluctuations in the flowing fluid, and to ensure the maximum gain.
На рис.1 представлена схема струйного резонатора с автоматическим регулированием площади проходного сечения выходного отверстия и гидроприводом.Figure 1 shows the scheme of the jet resonator with automatic regulation of the area of the passage section of the outlet and the hydraulic drive.
Сущность изобретения состоит в следующем.The invention consists in the following.
В отечественной технической литературе это комбинированное устройство называют по имени той его части, которая больше привлекает внимание автора. Струйный генератор или же струйный резонатор. Хотя, если говорить о резонаторе, то резонатор, все-таки акустический, а никак не струйный. Вот генератор - струйный. В генераторе работает струя. А резонатор имеет дело с акустической волной. Эта же ошибка сделана и в переводе статьи Т.Мореля, из которой взят прототип. В иностранной технической литературе это устройство именуют осциллятором, но в русском языке понятие “осциллятор” чаще употребляется в электронике.In the domestic technical literature, this combined device is called by the name of its part, which attracts the attention of the author more. A jet generator or a jet resonator. Although, if we talk about the resonator, then the resonator is still acoustic, but not jet. Here is the jet generator. The generator runs a jet. And the resonator deals with an acoustic wave. The same mistake was made in the translation of the article by T. Morel, from which the prototype was taken. In foreign technical literature, this device is called an oscillator, but in Russian the term “oscillator” is more often used in electronics.
Не следует забывать, что резонирует не корпус резонатора, а столб жидкости, заключенный внутри него, хотя корпус, конечно, тоже звучит, но его частота собственных колебаний, обычно, существенно ниже. Резонатор пассивен, он лишь откликается, т.е. усиливает колебания давления, созданные каким-то другим устройством, поскольку заключенный в нем столб жидкости почти неподвижен. Генератор активен, он сам создает колебания давления, поскольку в его составе имеется высокоскоростная струя, располагающая для этого запасом кинетической энергии.We should not forget that it is not the resonator body that resonates, but the column of liquid enclosed inside it, although the body, of course, also sounds, but its frequency of natural vibrations is usually much lower. The resonator is passive, it only responds, i.e. enhances the pressure fluctuations created by some other device, because the column of liquid enclosed in it is almost motionless. The generator is active, it itself creates pressure fluctuations, since it contains a high-speed jet, which has a kinetic energy reserve for this.
Обычно габаритные размеры струйного резонатора Гельмгольца неизменны. Максимальное усиление резонатором тона отверстия достигается на строго определенной скорости потока, замеренной на срезе сопла. Однако, уменьшение пластового давления приводит к увеличению скорости струи, и частота тона отверстия также возрастает при этом, а при увеличении пластового давления - уменьшается.Typically, the overall dimensions of a Helmholtz jet resonator are unchanged. The resonator maximizes the tone of the hole at a strictly defined flow rate, measured at the nozzle exit. However, a decrease in reservoir pressure leads to an increase in jet velocity, and the frequency of the tone of the hole also increases, and with an increase in reservoir pressure, it decreases.
Для согласования скорости струи и частоты тона отверстия с объемом резонатора и частотой его собственных колебаний при естественном изменении пластового давления, предлагается организовать в выходном отверстии регулируемый дроссель, за счет которого можно изменять скорости струи: при естественном увеличении пластового давления следует открывать дроссель, а при уменьшении пластового давления -прикрывать. При увеличении скорости струи увеличивается частота тона отверстия, и для обеспечения максимального усиления следует частоту тона отверстия понизить до частоты собственных колебаний резонатора, для чего следует уменьшить площадь проходного сечения дросселя. И наоборот: при уменьшении скорости струи также уменьшается частота тона отверстия и следует увеличить приходное сечение дросселя для поддержания частоты тона отверстия на частоте собственных колебаний резонатора. Стабилизация частоты генерации позволяет обеспечить еще и максимальный коэффициент усиления.To coordinate the jet velocity and the tone frequency of the hole with the volume of the resonator and the frequency of its natural oscillations during a natural change in reservoir pressure, it is proposed to organize an adjustable throttle in the outlet, due to which it is possible to change the jet velocity: when the reservoir pressure naturally increases, the throttle should be opened, and if reservoir pressure - cover. With increasing jet velocity, the tone frequency of the hole increases, and to ensure maximum gain, the tone frequency of the hole should be reduced to the frequency of the resonator’s own vibrations, for which the throttle passage area should be reduced. And vice versa: when the jet speed decreases, the tone frequency of the hole also decreases, and the inlet cross section of the throttle should be increased to maintain the tone frequency of the hole at the resonator natural frequency. Stabilization of the frequency of generation also provides the maximum gain.
Дроссель это устройство, предназначенное для создания регулируемого гидравлического сопротивления потоку жидкости. Дополнительное гидравлическое сопротивление создается за счет изменения проходного сечения потока жидкости (Википедия). В предлагаемой конструкции предлагается организовать дросселирование потока путем установки в выходном отверстии конического золотника, имеющего возможность перемещаться и изменять, таким образом, проходное сечение выходного отверстия. Стенки отверстия выполняют функцию седла вентиля, к которому прижимается подвижный золотник.The throttle is a device designed to create an adjustable hydraulic resistance to fluid flow. Additional hydraulic resistance is created by changing the flow cross section of the fluid flow (Wikipedia). In the proposed design, it is proposed to organize the throttling of the flow by installing a conical spool in the outlet, which has the ability to move and change, thus, the bore of the outlet. The walls of the hole perform the function of a valve seat, to which a movable spool is pressed.
При увеличении пластового давления нужно приоткрыть выходное отверстие и уменьшить величину местного гидравлического сопротивления для обеспечения увеличения скорости струи. И наоборот - при уменьшении пластового давления следует немного закрыть выходное отверстие за счет перемещения золотника внутрь отверстия и уменьшить таким образом площадь проходного сечения для увеличения местного гидравлического сопротивления и уменьшения скорости струи.When the reservoir pressure increases, the outlet must be slightly opened and the local hydraulic resistance reduced to ensure an increase in jet velocity. And vice versa - with a decrease in reservoir pressure, the outlet should be slightly closed by moving the spool inside the hole and thus reduce the area of the bore to increase local hydraulic resistance and reduce the speed of the jet.
Для автоматической настройки резонатора в насосно-компрессорной трубе НКТ, за резонатором (по направлению потока), устанавливают гидроцилиндр с поршнем, соединенным штоком с коническим золотником. Поршень разделяет гидроцилиндр на две камеры, задняя сообщается с затрубным пространством, а передняя соединена с внутренние объемов HKТ.For automatic tuning of the resonator in the tubing tubing, behind the resonator (in the direction of flow), a hydraulic cylinder is installed with a piston connected by a rod to a conical spool. The piston divides the hydraulic cylinder into two chambers, the rear communicates with the annulus, and the front is connected to the internal volumes of the HKT.
При расчетной величине пластового давления и расчетном перепаде давления на резонаторе поршень занимает положение в середине гидроцилиндра. При увеличении давления внутри НХТ за резонатором, перепад давления на резонаторе уменьшается, и скорость струи также уменьшается. Увеличение давления в НКТ за резонатором приведет к увеличению давления в передней камере гидроцилиндра перед поршнем и заставит поршень переместиться в сторону меньшего давления и потянуть за собой золотник. Увеличение давления в НКТ за резонатором перемещает поршень гидроцилиндра и золотник для увеличения проходного сечения выходного отверстия. Это приводит скорость струи в соответствие с ее расчетным значением, а частоту генерации тона отверстия с частотой собственных колебаний резонатора.With a calculated value of reservoir pressure and a calculated pressure drop across the resonator, the piston occupies a position in the middle of the hydraulic cylinder. With increasing pressure inside the NHT behind the resonator, the pressure drop across the resonator decreases, and the jet velocity also decreases. An increase in pressure in the tubing behind the resonator will increase the pressure in the front chamber of the hydraulic cylinder in front of the piston and cause the piston to move to the side of lower pressure and pull the spool. The increase in pressure in the tubing behind the resonator moves the piston of the hydraulic cylinder and the spool to increase the bore of the outlet. This brings the speed of the jet in accordance with its calculated value, and the frequency of generation of the tone of the hole with the frequency of natural oscillations of the resonator.
Струйный резонатор, предназначенный для возбуждения волнового поля на забое нагнетательной скважины, включает в себя камеру, состоящую из цилиндрической обечайки 1 (см. рис.1) с плоскими днищами на обоих торцах. В переднем (по направлению потока) днище 2 установлено сопло 3, представляющее собой втулку с закругленными краями на входе. В заднем днище 4 выполнено выходное отверстие с острыми входными кромками. Внутри выходного отверстия установлен клиновидный золотник 5 с возможностью перемещения вдоль продольной оси резонатора.The jet resonator designed to excite the wave field at the bottom of the injection well includes a chamber consisting of a cylindrical shell 1 (see Fig. 1) with flat bottoms at both ends. In the front (in the direction of flow) bottom 2, a nozzle 3 is installed, which is a sleeve with rounded edges at the inlet. In the rear bottom 4 there is an outlet with sharp inlet edges. Inside the outlet there is a wedge-shaped spool 5 with the ability to move along the longitudinal axis of the resonator.
За струйным резонатором установлен неподвижно гидроцилиндр 7 с поршнем, который соединен штоком 6 с золотником. В стенке гидроцилиндра выполнены два отверстия. При помощи одного отверстия "А" внутренний объем гидроцилиндра сообщается с внутренним объемом НКТ, а при помощи другого "В" - с затрубным пространством. Поршень изначально устанавливается между этими отверстиями, и после установки перемещение поршня ограничивается двумя винтами. Для компенсации постоянного перепада давления поршень подпружинен. Жесткость пружины и длину штока следует подбирать таким образом, чтобы при расчетном перепаде давления положение поршня соответствовало расчетному положению золотника, при котором проходное сечение выходного отверстия также является расчетным.Behind the jet resonator, the hydraulic cylinder 7 is fixedly mounted with a piston, which is connected by a rod 6 to a spool. Two holes are made in the wall of the hydraulic cylinder. Using one hole "A", the internal volume of the hydraulic cylinder communicates with the internal volume of the tubing, and with the help of another "B" - with the annulus. A piston is initially installed between these holes, and after installation the movement of the piston is limited by two screws. To compensate for the constant differential pressure, the piston is spring loaded. The stiffness of the spring and the length of the rod should be selected so that, with the calculated pressure drop, the position of the piston corresponds to the calculated position of the spool, at which the bore of the outlet is also calculated.
Работает струйный резонатор с автоматической настройкой следующим образом. Жидкость подается под определенным давлением по НКТ на забой скважины, где в трубе установлен струйный резонатор. Жидкость поступает в струйный резонатор через входное сопло, и вытекает из него через выпускное отверстие. При этом на срезе сопла формируется струя с определенной скоростью, которая далее задевает своей периферией острую кромку отверстия, и, вследствие этого, в прикромочной области формируются локальные возмещения давления малой амплитуды, которые распространяются вокруг в виде акустической волны определенной частоты.The jet resonator operates with automatic tuning as follows. The fluid is supplied under a certain pressure through the tubing to the bottom of the well, where the jet resonator is installed in the pipe. The fluid enters the jet resonator through the inlet nozzle, and flows out of it through the outlet. At the same time, a jet is formed at the nozzle exit at a certain speed, which then touches the sharp edge of the hole with its periphery, and, as a result, local pressure compensations of small amplitude are formed in the edge region, which propagate around in the form of an acoustic wave of a certain frequency.
Поскольку частота распространяющейся в резонаторе акустической волны соответствует частоте собственных колебаний столба жидкости, заключенной внутри резонатора, то амплитуда колебаний давления в потоке жидкости многократно увеличивается. Далее упругая волна через перфорацию в НКТ подается в продуктивный пласт и заставляет колебаться флюиды в поровом пространстве.Since the frequency of the acoustic wave propagating in the resonator corresponds to the frequency of the natural oscillations of the liquid column enclosed inside the resonator, the amplitude of the pressure fluctuations in the liquid flow increases many times. Further, an elastic wave through perforation in the tubing is fed into the reservoir and causes vibrations to vibrate in the pore space.
При увеличении величины противодавления за струйным резонатором, перепад давления на устройстве уменьшается, что приводит к уменьшению скорости струи и уменьшению частоты тона отверстия. При этом увеличение давления внутри НКТ за струйным резонатором заставит переместиться поршень гидроцилиндра в направлении от струйного резонатора и вытолкнуть золотник из отверстия, что приведет к увеличению площади выходного отверстия и, соответственно, увеличению скорости струи и далее - частоты гона отверстия до величины, соответствующей частоте собственных колебаний резонатора. Струйный резонатор станет снова работать в согласованном режиме с максимальным коэффициентом усиления.With an increase in the backpressure behind the jet resonator, the pressure drop across the device decreases, which leads to a decrease in the jet velocity and a decrease in the frequency of the hole tone. In this case, an increase in pressure inside the tubing behind the jet resonator will cause the piston of the hydraulic cylinder to move away from the jet resonator and push the spool out of the hole, which will increase the area of the outlet and, consequently, increase the speed of the stream and then the rutting frequency of the hole to a value corresponding to the natural frequency resonator vibrations. The jet resonator will again work in matched mode with a maximum gain.
При уменьшении величины противодавления за струйным резонатором все произойдет наоборот - скорость струи увеличится, частота тона отверстия тоже увеличится, но уменьшение давления за струйным резонатором заставит переместиться поршень гидроцилиндра ближе к резонатору и задвинуть золотник в выходное отверстие. Это приведет к уменьшению площади выходного отверстия и увеличению местного гидравлического сопротивления и, соответственно, уменьшению скорости струи и уменьшению частоты тона отверстия до величины, соответствующей частоте собственных колебаний резонатора и настроит его работу с максимальным коэффициентом усиления.When the backpressure behind the jet resonator decreases, the opposite will happen - the jet velocity will increase, the tone frequency of the hole will also increase, but the decrease in pressure behind the jet resonator will cause the piston of the hydraulic cylinder to move closer to the resonator and slide the spool into the outlet. This will lead to a decrease in the area of the outlet and an increase in the local hydraulic resistance and, accordingly, a decrease in the jet velocity and a decrease in the tone frequency of the hole to a value corresponding to the frequency of natural oscillations of the resonator and adjust its operation with a maximum gain.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013114341/03A RU2540746C2 (en) | 2013-03-29 | 2013-03-29 | Method and device for wave field generation at injector bottomhole with permanent rate of generation at changeable formation pressure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013114341/03A RU2540746C2 (en) | 2013-03-29 | 2013-03-29 | Method and device for wave field generation at injector bottomhole with permanent rate of generation at changeable formation pressure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013114341A RU2013114341A (en) | 2014-10-10 |
| RU2540746C2 true RU2540746C2 (en) | 2015-02-10 |
Family
ID=53287257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013114341/03A RU2540746C2 (en) | 2013-03-29 | 2013-03-29 | Method and device for wave field generation at injector bottomhole with permanent rate of generation at changeable formation pressure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2540746C2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1224001A1 (en) * | 1984-06-28 | 1986-04-15 | Азербайджанский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства | Liquid atomizer |
| US5165438A (en) * | 1992-05-26 | 1992-11-24 | Facteau David M | Fluidic oscillator |
| RU2128285C1 (en) * | 1997-02-20 | 1999-03-27 | Открытое акционерное общество "Запсибгазпром" | Unit for hydropulse stimulation of productive strata |
| RU2194850C2 (en) * | 2000-11-09 | 2002-12-20 | Свалов Александр Михайлович | Method of fluid pulse injection into formation |
-
2013
- 2013-03-29 RU RU2013114341/03A patent/RU2540746C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1224001A1 (en) * | 1984-06-28 | 1986-04-15 | Азербайджанский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства | Liquid atomizer |
| US5165438A (en) * | 1992-05-26 | 1992-11-24 | Facteau David M | Fluidic oscillator |
| RU2128285C1 (en) * | 1997-02-20 | 1999-03-27 | Открытое акционерное общество "Запсибгазпром" | Unit for hydropulse stimulation of productive strata |
| RU2194850C2 (en) * | 2000-11-09 | 2002-12-20 | Свалов Александр Михайлович | Method of fluid pulse injection into formation |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Experimental study of a Jet-Driven Helmholtz Oscillator, J. Fluids Eng., September 1979, Volume 101, Issue 3, p.383. doi:10.1115/1.34448983, перевод ВЦП NB-56251 из J. Fluid Engineering, 1979, 101, IX, N3, 383-390. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013114341A (en) | 2014-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8863835B2 (en) | Variable frequency fluid oscillators for use with a subterranean well | |
| US7909094B2 (en) | Oscillating fluid flow in a wellbore | |
| Raman et al. | The powered resonance tube: From Hartmann's discovery to current active flow control applications | |
| US5495903A (en) | Pulsation nozzle, for self-excited oscillation of a drilling fluid jet stream | |
| Li et al. | Effects of area discontinuity at nozzle inlet on the characteristics of high speed self-excited oscillation pulsed waterjets | |
| IE55031B1 (en) | Enhancing liquid jet erosion | |
| US10465464B2 (en) | Apparatus and method for creating tunable pressure pulse | |
| RU2369734C1 (en) | Facility for wave treatment of payout bed | |
| RU2544201C2 (en) | Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation constant frequency | |
| Kewen et al. | Bubble dynamics characteristics and influencing factors on the cavitation collapse intensity for self-resonating cavitating jets | |
| RU2540746C2 (en) | Method and device for wave field generation at injector bottomhole with permanent rate of generation at changeable formation pressure | |
| Abdrashitov et al. | Effect of nozzle shape on amplitude of well acoustic emitter generation | |
| RU2544200C2 (en) | Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation resonant mode | |
| Upadhyay et al. | Development and characterization of high-frequency resonance-enhanced microjet actuators for control of high-speed jets | |
| RU2637008C2 (en) | Method and device for jet honeycomb parametrical gun for pressure waves generating and modulating in the injection well hole | |
| RU2478438C2 (en) | Method of combined device to generate pressure oscillation in fluid flow | |
| RU2653205C2 (en) | Method and device of jet combined parametrical gun for pressure waves generating and modulating in the injection well hole | |
| RU2789492C1 (en) | Method for generating and modulating pressure waves in an injection wellbore and a device for its implementation | |
| RU2511888C1 (en) | Method to generate oscillations of liquid flow and hydrodynamic generator of oscillations for its realisation | |
| RU2705126C1 (en) | Method of generating pressure waves in the annular space of an injection well and a jet acoustic radiator with a short nozzle and a slot resonator for its implementation | |
| RU2318115C2 (en) | Device for hydrocavitational productive bed and screen treatment | |
| RU2267364C1 (en) | Method of generation of oscillations of a fluid flow and a hydrodynamic generator of the oscillations | |
| RU2399746C1 (en) | Device for wave processing of productive formations | |
| RU2616024C1 (en) | Method and device with solid bottom to generate pressure waves in the injection well bore | |
| RU2610598C2 (en) | Method and device for two-chamber helmholz spray oscillator for generating pressure waves at the bottom hole |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160330 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170117 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180330 |