RU2544200C2 - Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation resonant mode - Google Patents

Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation resonant mode Download PDF

Info

Publication number
RU2544200C2
RU2544200C2 RU2013101083/03A RU2013101083A RU2544200C2 RU 2544200 C2 RU2544200 C2 RU 2544200C2 RU 2013101083/03 A RU2013101083/03 A RU 2013101083/03A RU 2013101083 A RU2013101083 A RU 2013101083A RU 2544200 C2 RU2544200 C2 RU 2544200C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tubing
jet
volume
piston
awg
Prior art date
Application number
RU2013101083/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013101083A (en
Inventor
Алексей Алланович Абдрашитов
Светлана Яковлевна Коханова
Яков Исаакович Кравцов
Евгений Александрович Марфин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский научный центр Российской академии наук
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский научный центр Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский научный центр Российской академии наук
Priority to RU2013101083/03A priority Critical patent/RU2544200C2/en
Publication of RU2013101083A publication Critical patent/RU2013101083A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2544200C2 publication Critical patent/RU2544200C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: group of inventions is related to the oil producing industry and intended for the improvement of oil recovery of productive formations. The method for generating a wave field at an injector bottomhole with the automatic tuning of a generation resonant mode lies in the generation of pressure fluctuations in a fluid flow pumped to a productive formation through tubing strings by its pumping through the flow-excited Helmholtz resonator (FEHR). At that the respective flow rate and the FEHR volume is maintained at the cross-section of a feed nozzle. Moreover the respective flow rate at the cross-section of the feed nozzle and the FEHR volume is maintained due to the movement of its downstream rare bottom, thus increasing the FEHR volume at a reduced flow rate and reduced FEHR volume at an increased flow rate. The device used to this end consists of FEHR installed inside the tubing string; it represents a hollow cylindrical chamber with flat bottoms. In the front chamber of the bottom the feed nozzle is mounted and a discharge outlet with sharp edges is made at the rare bottom. At that the rare bottom is made movable and inside the tubing string behind FEHR there is a fixed hydraulic cylinder with a spring-supported piston connected by a rod to the movable rare bottom. At that the cavity inside the hydraulic cylinder in front of the piston is connected downstream to the inner volume of the tubing string while the cavity behind the piston is communicated to the annular space.
EFFECT: improved efficiency to maintain the stable high intensity of the wave field at the bottomhole.
4 cl, 2 dwg

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 №2399746), при котором формируют колебания давления в потоке жидкости, закачиваемой в продуктивный пласт по насосно-компрессорным трубам (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. 2399746), in which pressure fluctuations are formed in the fluid flow pumped into the reservoir through 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 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 around several injection wells, 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 вставляют насосно-компрессорные трубы (НКТ), на нижнем конце которых монтируют струйный резонатор. Подаваемую в продуктивный пласт жидкость прокачивают через струйный резонатор, которым возбуждают 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 (tubing) is inserted into the wells, and a jet resonator is mounted at the lower end of the tubing. The fluid supplied to the reservoir is pumped through the jet resonator, which excites pressure fluctuations in the flow. 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 соплом и выходным отверстием с острыми кромками, объем которого согласован со скоростью струи на срезе питающего 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 a nozzle and an outlet with sharp edges, the volume of which is consistent with the speed of the jet at the exit of the supply nozzle.

Закачиваемую в скважину жидкость подают на вход питающего сопла и формируют струю, направленную на острую кромку выходного отверстия. При этом в прилегающей к острой кромке области формируются 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 to the inlet of the feed nozzle and a jet is formed, directed towards the sharp edge of the outlet. At the same time, local pressure perturbations are formed in the region adjacent to the sharp edge of the region, called the tone of the hole, the amplitude of which is small. 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 кольцевого резонатора.The disadvantage of this method is the low gain of the ring 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), при котором формируют колебания давления в потоке жидкости, закачиваемой в продуктивный пласт по насосно-компрессорным трубам (НКТ), путем ее прокачивания через струйный резонатор Гельмгольца (СРГ), и при этом поддерживают в соответствии скорость потока на срезе питающего сопла и объем (СРГ).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), in which pressure fluctuations are formed in the fluid stream pumped into the reservoir through tubing by pumping it through a Helmholtz jet resonator (SRH), and at the same time, the flow rate at the cut section is maintained in accordance nozzle and volume (AWG).

Поскольку проходная площадь сопла постоянна, то скорость струи на срезе сопла определяется величиной перепада давления на устройстве и задается расходом прокачиваемой жидкости. Больше расход жидкости - больше и скорость струи и наоборот. При изменении скорости струи, натекающей на острые кромки выпускного отверстия, изменяется и частота тона отверстия, несмотря на то что резонатор настроен на определенную частоту. 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 is determined by the flow rate of the pumped liquid. More fluid flow - more and jet velocity and vice versa. When changing the speed of the jet flowing on the sharp edges of the outlet, the tone frequency of the hole also changes, despite the fact that the resonator is tuned to a certain frequency. When the hole tone frequency deviates from the resonator natural vibration frequency, the generation amplitude decreases.

Недостатком данного способа является узкий рабочий диапазон изменения скорости струи.The disadvantage of this method is the narrow working range of the jet velocity.

Известен струйный резонатор Гельмгольца, ближайший по технической сущности и взятый 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), представляющий собой полое тело вращения, включающее: обечайку, закрепленную между двумя днищами; входное сопло, установленное в переднем, по направлению потока, днище; и соосный с соплом выходной канал с острыми кромками, организованный в противоположном, выходном днище.The Helmholtz inkjet resonator is known which is closest in technical essence and 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 VTsP No. B-56251 from J. Fluid Engineering, 1979, 101, IX, No. 3, 383-390), which is a hollow body of revolution, including: a shell secured between two bottoms; an inlet nozzle installed in the front, in the direction of flow, bottom; and an outlet channel coaxial with the nozzle with sharp edges, organized in the opposite, outlet bottom.

Струйный резонатор Гельмгольца (СРГ) 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 организован круглый выходной канал с острыми кромками. Выходной канал представляет собой втулку с острыми краями, установленную в днище генератора, или просто отверстие. Втулка также может выступать внутрь камеры. Сопло и выходной канал выполняются соосными по отношению друг к другу и располагаются на оси цилиндрической обечайки.The Helmholtz ink resonator (SRH) is two flat parallel bottoms, between which the 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, flat bottom outlet, a round outlet channel with sharp edges is organized. The output channel is a sharp-edged bushing installed in the bottom of the generator, or just a hole. The sleeve may also protrude into the chamber. The nozzle and the outlet channel are coaxial with respect to each other and are located on the axis of the cylindrical shell.

В струйном резонаторе формируются локальные возмущения давления в области острой кромки выходного отверстия. Столб жидкости, заключенный в резонаторе, отвечает за преобразование частотного спектра распространяющейся в нем акустической волны, 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 только в направлении вдоль потока, между торцевыми параллельными днищами. При распространении в поперечном направлении, при отражении от цилиндрической обечайки, волны рассеиваются.Local pressure disturbances are formed in the jet resonator in the region of the sharp edge of the outlet. The liquid column enclosed in the resonator is responsible for the conversion of the frequency spectrum of the acoustic wave 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 only 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 в питающем сопле, при вытекании из резонатора задевает своей периферией острые кромки выпускного отверстия. При этом генерируются локальные возмущения давления, распространяющиеся во все стороны в виде акустической волны. 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 увеличивается на порядки.The liquid jet formed in the supply nozzle, when flowing out of the resonator, 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 an acoustic wave. 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 amplitude increases by orders of magnitude.

Собственная частота цилиндрического резонатора определяется расстоянием между днищами и в меньшей степени зависит от его диаметра. Если расстояние между днищами L неизменно, то скорость струи должна быть строго определенной, иначе резонанс невозможен. Еще необходимо отметить, что полоса усиления акустических резонаторов гораздо шире, чем, например, у пьезокерамики, имеющей, в то же время, существенно больший коэффициент усиления. 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 natural frequency of a cylindrical resonator is determined by the distance between the bottoms and to a lesser extent depends on its diameter. If the distance between the bottoms L is constant, then the jet velocity must be strictly defined, otherwise resonance is impossible. It should also be noted that the gain band of acoustic resonators is much wider than, for example, in piezoceramics, which, at the same time, has a significantly higher gain. 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 natural oscillations of the resonator, but when the jet velocity deviates by an acceptable value, the oscillation amplitude still increases, however, with a lower gain.

Недостатком струйного резонатора Гельмгольца (СРГ), взятого за прототип, является невозможность регулировки частоты его собственных колебаний и подстройки резонансного режима при изменении перепада давления на устройстве.The disadvantage of the Helmholtz inkjet resonator (AWG), taken as a prototype, is the inability to adjust the frequency of its own oscillations and adjust the resonance mode when changing the pressure drop across the device.

Технический результат достигается за счет того, что в способе генерирования волнового поля на забое нагнетательной скважины с автоматической настройкой резонансного режима генерации, при котором формируют колебания давления в потоке жидкости, закачиваемой в продуктивный пласт по насосно-компрессорным трубам (НКТ), путем ее прокачивания через струйный генератор Гельмгольца (СРГ), и при этом поддерживают в соответствии скорость струи на срезе питающего сопла и объем СРГ, поддерживают в соответствии скорость струи на срезе питающего сопла и объем СРГ за счет перемещения его заднего, в направлении по потоку, днища, обеспечивая увеличение объема СРГ при уменьшении скорости струи и уменьшение объема СРГ при увеличении скорости струи.The technical result is achieved due to the fact that in the method of generating a wave field at the bottom of the injection well with automatic tuning of the resonant generation mode, in which pressure fluctuations are generated in the fluid flow pumped into the reservoir through tubing (tubing), through Helmholtz jet generator (SRG), and while maintaining in accordance with the speed of the jet at the cut of the feed nozzle and the volume of the SRG, maintain in accordance with the speed of the jet at the cut of the feed nozzle and the volume of the AWG due to the movement of its rear, in the direction of the flow, bottom, providing an increase in the volume of the AWG with a decrease in the speed of the jet and a decrease in the volume of the AWG with an increase in the speed of the jet.

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 размещено сопло питания, а в заднем днище выполнено выходное отверстие с острыми кромками, заднее днище выполнено подвижным, а внутри НКТ, за СРГ, установлен неподвижно гидроцилиндр с подпружиненным поршнем, соединенным штоком с подвижным задним днищем, причем полость внутри гидроцилиндра перед поршнем, в направлении по потоку, соединена с внутренним объемом НКТ, а полость за поршнем сообщена 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 there is a power nozzle, and in the rear bottom there is an outlet with sharp edges, the rear bottom is movable, and inside the tubing, behind the AWG, the hydraulic cylinder is fixedly mounted with a spring-loaded piston connected by a rod to the moving rear bottom, and the cavity inside the hydraulic cylinder in front of the piston, in the direction Otok is connected with the interior of the tubing and the cavity behind the piston communicates with the annular space.

Предложенный способ позволяет поддерживать стабильно высокую интенсивность волнового поля на забое нагнетающей скважины за счет согласования режимных параметров и конструктивных размеров струйного резонатора, при генерации колебаний давления в потоке протекающей жидкости, и обеспечения максимального коэффициента усиления.The proposed method allows to maintain a stably high intensity of the wave field at the bottom of the injection well by matching the operating parameters and design dimensions of the jet resonator, while generating pressure fluctuations in the flowing fluid, and ensuring maximum gain.

На фиг.1 представлена схема струйного резонатора с автоматической настройкой и гидроприводом. Figure 1 presents a diagram of a jet resonator with automatic tuning and hydraulic drive.

На фиг.2 представлена амплитудно-частотная характеристика акустического резонатора.Figure 2 presents the amplitude-frequency characteristic of the acoustic resonator.

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. 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, after all, acoustic, and not at all jet. 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 concept of an oscillator is more often used in electronics.

Не следует забывать, что резонирует не корпус резонатора, а столб жидкости, заключенный внутри, 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 запасом кинетической энергии.It should not be forgotten that it is not the resonator body that resonates, but the column of liquid enclosed inside, 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 with a kinetic energy reserve.

Обычно габаритные размеры СРГ неизменны. Максимальное усиление резонатором тона отверстия достигается на строго определенной скорости потока, замеренной на срезе сопла. Однако увеличение расхода жидкости приводит к увеличению скорости струи, и частота тона отверстия также возрастает при этом, а при уменьшении скорости струи - уменьшается.Usually the overall dimensions of the AWG are unchanged. The resonator maximizes the tone of the hole at a strictly defined flow rate, measured at the nozzle exit. However, an increase in the flow rate of the liquid leads to an increase in the speed of the jet, and the frequency of the tone of the hole also increases, and with a decrease in the speed of the jet it decreases.

Для согласования скорости струи с объемом резонатора предлагается перемещать днище резонатора для изменения частоты собственных колебаний резонатора в соответствии с изменением скорости струи: при увеличении скорости струи следует уменьшать расстояние между днищами, а при уменьшении скорости струи - увеличивать. При увеличении скорости струи увеличивается частота тона отверстия, и для обеспечения максимального усиления следует частоту собственных колебаний резонатора также увеличить (см. фиг.2), для чего следует уменьшить характерный размер резонатора. И наоборот: при уменьшении скорости струи также уменьшается частота тона отверстия, и следует уменьшать частоту собственных колебаний резонатора, т.е. увеличивать характерный размер резонатора.To match the speed of the jet with the volume of the resonator, it is proposed to move the bottom of the resonator to change the frequency of the natural oscillations of the resonator in accordance with the change in the speed of the jet: with an increase in the speed of the jet, the distance between the bottoms should be reduced, and with a decrease in the speed of the jet, increase. With increasing jet velocity, the tone frequency of the hole increases, and to ensure maximum amplification, the resonator’s own oscillation frequency should also be increased (see FIG. 2), for which the characteristic size of the resonator should be reduced. And vice versa: when the jet velocity decreases, the tone frequency of the hole also decreases, and the frequency of the natural oscillations of the resonator should be reduced, i.e. increase the characteristic size of the resonator.

Для автоматической настройки резонатора в НКТ за резонатором (по направлению потока) устанавливают гидроцилиндр с поршнем, соединенным штоком с задним днищем резонатора. Поршень разделяет гидроцилиндр на две камеры, задняя сообщается с затрубным пространством, а передняя соединена с внутренним объемом НКТ.For automatic tuning of the resonator in the tubing behind the resonator (in the direction of flow), a hydraulic cylinder is installed with a piston connected by a rod to the rear bottom of the resonator. The piston divides the hydraulic cylinder into two chambers, the rear communicates with the annulus, and the front is connected to the internal volume of the tubing.

При расчетном расходе жидкости и перепаде давления на резонаторе поршень занимает положение в середине цилиндра. При увеличении давления в НКТ 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 днище резонатора. Увеличение давления в НКТ за резонатором перемещает поршень гидроцилиндра и заднее днище резонатора для увеличения расстояния между днищами. Это приводит к увеличению частоты собственных колебаний резонатора и настраивает резонанс на частоте тона отверстия.With a calculated fluid flow rate and pressure drop across the resonator, the piston occupies a position in the middle of the cylinder. With increasing pressure in the tubing 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 toward lower pressure and pull the bottom of the resonator. The increase in pressure in the tubing behind the resonator moves the piston of the hydraulic cylinder and the rear bottom of the resonator to increase the distance between the bottoms. This leads to an increase in the frequency of natural oscillations of the resonator and adjusts the resonance at the tone frequency of the hole.

Можно установить гидроцилиндры с обеих сторон СРГ. При увеличении давления перед СРГ и скорости струи поршень переднего гидроцилиндра должен перемещать переднее днище по потоку для уменьшения объема СРГ и увеличения частоты собственных колебаний, а при уменьшении давления перед СРГ перемещать переднее днище против потока для увеличения объема СРГ и уменьшения частоты собственных колебаний. Задний гидроцилиндр должен также раздвигать днища при уменьшении перепада давления на устройстве и сдвигать днища при увеличении перепада. Установка гидроцилиндров с обеих сторон СРГ позволит автоматически отслеживать все возможные комбинации изменения давления в НКТ как до, так и за СРГ.You can install hydraulic cylinders on both sides of the AWG. With increasing pressure in front of the AWG and jet velocity, the piston of the front hydraulic cylinder must move the front bottom upstream to reduce the volume of the AWG and increase the frequency of natural vibrations, and with decreasing pressure in front of the AWG, move the front bottom against the flow to increase the volume of the AWG and reduce the frequency of natural oscillations. The rear hydraulic cylinder must also extend the bottoms while decreasing the pressure drop across the device and shift the bottoms as the differential increases. The installation of hydraulic cylinders on both sides of the AWG will automatically monitor all possible combinations of pressure changes in the tubing before and behind the AWG.

Устройство, предназначенное для возбуждения волнового поля на забое нагнетательной скважины, включает в себя СРГ и гидропривод, размещенные внутри НКТ. СРГ представляет собой полую камеру, состоящую из цилиндрической обечайки 1 (см. фиг.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 отверстие 5 с острыми входными кромками. За СРГ установлен гидроцилиндр 7 с поршнем, который соединен штангой 6 с кронштейном на внешней стороне заднего днища СРГ. Само заднее днище по форме также представляет собой поршень вследствие наличия длинной цилиндрической стенки, т.н. “ юбки”, предназначенной для предотвращения перекоса днища при его перемещении. Подвижное днище центрируется в цилиндрической обечайке резонатора при помощи “юбки” с уплотнительным кольцом. Если оба днища выполнены подвижными, то они оба представляют собой тот же поршень, закрепленный на штоке.A device designed to excite a wave field at the bottom of an injection well includes an AWG and a hydraulic drive located inside the tubing. SRG is a hollow chamber, consisting of a cylindrical shell 1 (see figure 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, a hole 5 is made with sharp input edges. Behind the AWG, a hydraulic cylinder 7 is installed with a piston, which is connected by a rod 6 with a bracket on the outside of the rear bottom of the AWG. The rear bottom itself is also a piston in shape due to the presence of a long cylindrical wall, the so-called “Skirts” designed to prevent the bottom from skewing when moving it. The movable bottom is centered in the cylindrical shell of the resonator with the help of a “skirt” with an o-ring. If both bottoms are movable, then they both represent the same piston mounted on the rod.

За струйным резонатором внутри НКТ установлен неподвижно гидроцилиндр с поршнем и двумя окнами. Поршень разделяет внутренний объем гидроцилиндра на две части: ближняя к СРГ часть внутреннего объема гидроцилиндра соединена А с внутренним объемом НКТ, а дальняя от струйного резонатора часть внутреннего объема гидроцилиндра сообщается В с затрубным пространством. Если в НКТ установлено два гидроцилиндра с обеих сторон струйного резонатора для перемещения обоих днищ резонатора, то логика остается прежней - при увеличении перепада давления на сопле днища сближают, а при уменьшении перепада давления днища раздвигают.Behind the jet resonator, a hydraulic cylinder with a piston and two windows is fixedly installed inside the tubing. The piston divides the internal volume of the hydraulic cylinder into two parts: the part closest to the SRG of the internal volume of the hydraulic cylinder is connected A to the internal volume of the tubing, and the part farthest from the jet resonator of the internal volume of the hydraulic cylinder is connected to the annulus. If two hydraulic cylinders are installed in the tubing on both sides of the jet resonator to move both resonator bottoms, then the logic remains the same - when the pressure drop across the nozzle increases, the bottoms get closer, and when the pressure drop decreases, the bottoms move apart.

Работает СРГ с автоматической настройкой следующим образом. Жидкость подается под определенным давлением по НКТ на забой скважины, где в трубе установлен СРГ. Жидкость поступает в СРГ через сопло питания и вытекает из него через выпускное отверстие в заднем днище. При этом формируется струя с определенной скоростью, которая далее задевает своей периферией острую кромку отверстия, и, вследствие этого, в прикромочной области формируются локальные возмущения давления малой амплитуды, которые распространяются вокруг в виде акустической волны определенной частоты.The AWG works with automatic tuning as follows. The fluid is supplied under a certain pressure through the tubing to the bottom of the well, where the AWG is installed in the pipe. The fluid enters the AWG through the power nozzle and flows out of it through the outlet in the rear bottom. In this case, a jet is formed at a certain speed, which then touches the sharp edge of the hole with its periphery, and, as a result, local small-amplitude pressure perturbations 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 жидкость 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, the fluid through the perforation in the tubing is fed into the reservoir and causes vibrations to vibrate in the pore space.

При увеличении величины противодавления за СРГ перепад давления на устройстве уменьшится, что приведет к уменьшению скорости струи и уменьшению частоты тона отверстия. При этом увеличение давления внутри НКТ за СРГ заставит переместиться поршень заднего гидроцилиндра дальше от СРГ и потащить за собой заднее днище СРГ, что приведет к увеличению объема резонатора и, соответственно, уменьшению частоты его собственных колебаний. СРГ станет снова работать в согласованном режиме с максимальным коэффициентом усиления.With an increase in the backpressure behind the SRH, the pressure drop across the device will decrease, which will lead to a decrease in the jet velocity and a decrease in the frequency of the hole tone. At the same time, an increase in pressure inside the tubing behind the AWG will cause the piston of the rear hydraulic cylinder to move further from the AWG and drag the rear bottom of the AWG along with it, which will lead to an increase in the volume of the resonator and, accordingly, a decrease in the frequency of its own vibrations. The AWG will again work in harmonized mode with a maximum gain.

При уменьшении величины противодавления за СРГ все произойдет наоборот: скорость струи увеличится, частота тона отверстия тоже увеличится, но уменьшение давления за СРГ заставит перемещаться поршень гидроцилиндра в сторону резонатора и сближать заднее днище с передним. Это приведет к увеличению частоты собственных колебаний столба жидкости в резонаторе и настроит его работу с максимальным коэффициентом усиления на большей частоте.When the backpressure for the AWG decreases, the opposite will happen: the jet speed will increase, the tone frequency of the hole will also increase, but the decrease in pressure behind the AWG will cause the piston of the hydraulic cylinder to move towards the resonator and bring the rear bottom to the front. This will lead to an increase in the frequency of natural oscillations of the liquid column in the resonator and adjust its operation with a maximum gain at a higher frequency.

Claims (4)

1. Способ генерирования волнового поля на забое нагнетательной скважины с автоматической настройкой резонансного режима генерации, при котором формируют колебания давления в потоке жидкости, закачиваемой в продуктивный пласт по насосно-компрессорным трубам (НКТ), путем ее прокачивания через струйный резонатор Гельмгольца (СРГ), и при этом поддерживают в соответствии скорость струи на срезе питающего сопла и объем СРГ, отличающийся тем, что поддерживают в соответствии скорость струи на срезе питающего сопла и объем СРГ за счет перемещения его заднего, в направлении по потоку, днища, обеспечивая увеличение объема СРГ при уменьшении скорости струи и уменьшение объема СРГ при увеличении скорости струи.1. A method of generating a wave field at the bottom of an injection well with automatic adjustment of the resonant generation mode, in which pressure fluctuations are generated in the fluid stream pumped into the reservoir through tubing (tubing) by pumping it through a Helmholtz jet resonator (SRG), and while maintaining in accordance with the speed of the jet at the exit of the feed nozzle and the volume of the AWG, characterized in that support in accordance with the speed of the jet at the exit of the nozzle and the volume of the AWG by moving I rear it, in the direction of flow, the bottom, providing an increase in the volume of the AWG with a decrease in the speed of the jet and a decrease in the volume of the AWG with an increase in the speed of the jet. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поддерживают в соответствии скорость струи на срезе питающего сопла и объем СРГ за счет перемещения его обоих днищ.2. The method according to claim 1, characterized in that they maintain in accordance with the speed of the jet at the cut of the supply nozzle and the volume of the AWG due to the movement of both of its bottoms. 3. Устройство для осуществления способа по п.1, 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 сопло питания, а в заднем днище выполняют выходное отверстие с острыми кромками, отличающееся тем, что заднее днище выполнено подвижным, а внутри НКТ, за СРГ, установлен неподвижно гидроцилиндр с подпружиненным поршнем, соединенным штоком с подвижным задним днищем, причем полость внутри гидроцилиндра перед поршнем, в направлении по потоку, соединена с внутренним объемом НКТ, а полость за поршнем сообщена с затрубным пространством.3. The device for implementing the method according to claim 1, consisting of a Helmholtz jet resonator (SRG) installed inside a tubing (tubing) and representing a hollow cylindrical chamber with flat bottoms, in the front bottom of which a power nozzle is placed, and in the rear the bottom has an outlet with sharp edges, characterized in that the rear bottom is movable, and inside the tubing, behind the AWG, the hydraulic cylinder is fixedly mounted with a spring-loaded piston connected by a rod to the movable rear bottom, and inside the hydraulic cylinder in front of the piston, in the downstream direction, it is connected to the internal volume of the tubing, and the cavity behind the piston is in communication with the annulus. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оба днища выполнены подвижными, а внутри НКТ, как перед СРГ, так и за ним, установлено неподвижно по одному гидроцилиндру с подпружиненным поршнем, причем поршень переднего гидроцилиндра, в направлении по потоку, соединен штоком с его подвижной передней стенкой, а поршень заднего гидроцилиндра соединен штоком с его подвижной задней стенкой, при этом передняя полость внутри переднего гидроцилиндра соединена с внутренним объемом НКТ, а полость за поршнем сообщена с затрубным пространством, и у заднего гидроцилиндра все так же - передняя полость соединена с внутренним объемом НКТ, а полость за поршнем сообщена с затрубным пространством. 4. The device according to claim 3, characterized in that both bottoms are movable, and inside the tubing, both in front of and behind the AWG, it is mounted motionlessly along one hydraulic cylinder with a spring-loaded piston, the piston of the front hydraulic cylinder being connected in the flow direction rod with its movable front wall, and the piston of the rear hydraulic cylinder is connected by a rod to its movable rear wall, while the front cavity inside the front hydraulic cylinder is connected to the internal volume of the tubing, and the cavity behind the piston is in communication with the annulus, and at the rear the hydraulic cylinder is still the same - the front cavity is connected to the internal volume of the tubing, and the cavity behind the piston is in communication with the annulus.
RU2013101083/03A 2013-01-09 2013-01-09 Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation resonant mode RU2544200C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013101083/03A RU2544200C2 (en) 2013-01-09 2013-01-09 Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation resonant mode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013101083/03A RU2544200C2 (en) 2013-01-09 2013-01-09 Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation resonant mode

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013101083A RU2013101083A (en) 2014-07-20
RU2544200C2 true RU2544200C2 (en) 2015-03-10

Family

ID=51215151

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013101083/03A RU2544200C2 (en) 2013-01-09 2013-01-09 Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation resonant mode

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2544200C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
SU1450448A1 (en) * 1987-01-26 2000-08-20 Уфимский Нефтяной Институт HYDRAULIC PRESSURE WAVE GENERATOR
RU2010149816A (en) * 2010-12-03 2012-06-10 Учреждение российской академии наук Казанский Научный Центр РАН (RU) METHOD AND DEVICE FOR GENERATING PRESSURE OSCILLATIONS IN A LIQUID FLOW

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
SU1450448A1 (en) * 1987-01-26 2000-08-20 Уфимский Нефтяной Институт HYDRAULIC PRESSURE WAVE GENERATOR
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
RU2010149816A (en) * 2010-12-03 2012-06-10 Учреждение российской академии наук Казанский Научный Центр РАН (RU) METHOD AND DEVICE FOR GENERATING PRESSURE OSCILLATIONS IN A LIQUID FLOW

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
RU2013101083A (en) 2014-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
IE55031B1 (en) Enhancing liquid jet erosion
RU2544201C2 (en) Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation constant frequency
RU2369734C1 (en) Facility for wave treatment of payout bed
RU2544200C2 (en) Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation resonant mode
RU2478438C2 (en) Method of combined device to generate pressure oscillation in fluid flow
RU2540746C2 (en) Method and device for wave field generation at injector bottomhole with permanent rate of generation at changeable formation pressure
RU2653205C2 (en) Method and device of jet combined parametrical gun for pressure waves generating and modulating in the injection well hole
RU2637008C2 (en) Method and device for jet honeycomb parametrical gun for pressure waves generating and modulating in the injection well hole
RU2670623C9 (en) Method and device of borehole acoustic radiator with a smooth nozzle input for generating waves of pressure in annulus of injection well
RU2789492C1 (en) Method for generating and modulating pressure waves in an injection wellbore and a device 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
RU2610598C2 (en) Method and device for two-chamber helmholz spray oscillator for generating pressure waves at the bottom hole
RU2616024C1 (en) Method and device with solid bottom to generate pressure waves in the injection well bore
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
RU2637009C2 (en) Method and device of jet parametrical gun with two toroidal chambers for pressure waves generating and modulating in the injection well hole
RU2399746C1 (en) Device for wave processing of productive formations
RU173616U1 (en) Hydraulic vibrator for well treatment
CN104453786A (en) Annular cavity type fluid sonic wave generator
RU2503896C2 (en) Device for heating liquids
RU8407U1 (en) PRODUCTIVE LAYER DEVICE
RU2574889C2 (en) Method and device for oil extraction at low formation pressure
RU137300U1 (en) HYDRAULIC DRILL HEAD
RU2575285C2 (en) Device with combined effect on productive formation and bottom-hole zone
RU217875U1 (en) DOWNHOLE HYDROMECHANICAL OSCILLATOR

Legal Events

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

Effective date: 20150402

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20161120

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180110