RU2555738C2 - Method and device for excitement of wave field on injection well face - Google Patents

Method and device for excitement of wave field on injection well face Download PDF

Info

Publication number
RU2555738C2
RU2555738C2 RU2012108912/03A RU2012108912A RU2555738C2 RU 2555738 C2 RU2555738 C2 RU 2555738C2 RU 2012108912/03 A RU2012108912/03 A RU 2012108912/03A RU 2012108912 A RU2012108912 A RU 2012108912A RU 2555738 C2 RU2555738 C2 RU 2555738C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wedge
nose
nozzle
jet
edge
Prior art date
Application number
RU2012108912/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012108912A (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 RU2012108912/03A priority Critical patent/RU2555738C2/en
Publication of RU2012108912A publication Critical patent/RU2012108912A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2555738C2 publication Critical patent/RU2555738C2/en

Links

Landscapes

  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: group of inventions relates to oil producing industry and intended for improvement of oil recovery of productive formations. The method of excitement of wave field on the injection well face consists in that the flat constrained flow of liquid is supplied continuously from the slot-hole nozzle to the wedge nose. Meanwhile the area of primary generation of vortex structures in the zone behind the nozzle cut edge is formed. Periodic breakdown of ring vortex structures from the nozzle cut edge, their movement with flow and impact with the wedge nose are provided. Pressure disturbances are generated at deformation and destruction of vortex structures on the wedge nose. Propagation of periodic pressure disturbances from the wedge nose extensively in the form of elastic waves and their chaotic reflection from surrounding walls is performed. The excitation by energy of multiple vortex structures due to energy of elastic oscillations achieving primary generation area is conducted. The liquid flow on the wedge nose is deflected to one of two diverging outlet channels. The flow is divided at the inlet upstream the output channel and sent partially to the lateral chamber interfaced with the nozzle edge and the output channel. In the chamber the pressure is increased due to piston effect of the supplied flow and the flow is pushed away to the opposite output channel, formed from two of its sides by the pressure difference. Periodic switching of the liquid flow direction between output channels is provided. The liquid is displaced alternately from the diverging channels into the common punched output collector. The field of elastic oscillations is excite on the injection well face. Thus the elastic waves reflected from walls of each chamber are focused on the nozzle cut edge interfaced to it.
EFFECT: improvement of efficiency of conversion of kinetic energy of the flow to oscillatory energy of the wave field.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а также может быть использовано в химической промышленности при получении эмульсий.The invention relates to the oil industry, and may also be used in the chemical industry for the production of emulsions.

Известен способ возбуждения волнового поля на забое нагнетательной скважины, ближайший по технической сущности и принятый в качестве прототипа, реализованный в устройстве (см. заявка №2008108054/03 от 29.02.2008 г., опубл. 10.10.2009 г., патент №2369734), заключающийся в том, что: плоскую стесненную струю жидкости подают непрерывно из щелевого сопла на носик клина; при этом формируют область первичной генерации вихревых структур в зоне за кромкой соплового среза; обеспечивают периодический срыв кольцевых вихревых структур с кромки соплового среза, их перемещение со струей и соударение с носиком клина; генерируют возмущения давления при деформации и разрушении вихревых структур на носике клина; осуществляют распространение периодических возмущений давления от носика клина во все стороны в виде упругих волн и их хаотическое отражение от окружающих стенок; создают накачку энергией кратных вихревых структур за счет энергии упругих колебаний, достигающих область первичной генерации; отклоняют струю жидкости на носике клина в один из двух расходящихся выпускных каналов; разделяют струю на входе перед выпускным каналом и направляют струю частично в боковую камеру, сопряженную с кромкой сопла и выпускным каналом; повышают в камере давление за счет поршневого эффекта подаваемой струи и отталкивают струю в противоположный выходной канал созданным с двух ее сторон перепадом давления; обеспечивают периодическое переключение направления струи жидкости между выпускными каналами; выталкивают жидкость попеременно из расходящихся каналов в общий перфорированный выходной коллектор; возбуждают поле упругих колебаний на забое нагнетающей скважины.A known method of exciting a wave field at the bottom of an injection well, the closest in technical essence and adopted as a prototype, implemented in the device (see application No. 2008108054/03 of February 29, 2008, published on October 10, 2009, patent No. 2369734), consisting in that: a flat constricted stream of liquid is fed continuously from the slotted nozzle to the nose of the wedge; this forms the region of primary generation of vortex structures in the zone beyond the edge of the nozzle section; provide periodic disruption of the annular vortex structures from the edge of the nozzle section, their movement with the jet and collision with the nose of the wedge; generate pressure disturbances during deformation and destruction of vortex structures on the nose of the wedge; carry out the propagation of periodic perturbations of pressure from the nose of the wedge in all directions in the form of elastic waves and their chaotic reflection from the surrounding walls; create energy pumping of multiple vortex structures due to the energy of elastic vibrations reaching the region of primary generation; deflect a stream of liquid on the nose of the wedge into one of two diverging exhaust channels; separating the jet at the inlet in front of the exhaust channel and directing the jet partially into the side chamber associated with the nozzle edge and the exhaust channel; increase the pressure in the chamber due to the piston effect of the supplied jet and push the jet into the opposite output channel by the pressure drop created on both sides; provide periodic switching of the direction of the liquid jet between the outlet channels; pushing fluid alternately from diverging channels into a common perforated outlet manifold; excite the field of elastic vibrations at the bottom of the injection well.

Этот способ возбуждения волнового поля на забое нагнетательной скважины основан на формировании упругих волн в резонаторной камере струйного генератора при прокачке жидкости через его каналы и подаче импульсов давления на забой скважины через перфорационные отверстия выходного коллектора генератора. This method of exciting the wave field at the bottom of the injection well is based on the formation of elastic waves in the resonator chamber of the jet generator when pumping liquid through its channels and applying pressure pulses to the bottom of the well through the perforation holes of the generator output manifold.

Колебания давления в протекающей через струйный генератор жидкости возникают при соударении вихревых структур, срывающихся периодически с кромки сопла, с острым носиком клина, установленного в плоскости симметрии устройства и направленного навстречу потоку. Вихревые структуры срываются с кромки сопла строго периодически подобно тому, как периодически срываются капли воды с носика водяного крана в ванной комнате. Деформация и разрушение вихревых структур на носике клина сопровождается возмущениями давления в потоке, которые распространяются со скоростью звука во все стороны, в том числе напрямую в область первичной генерации вихревых структур за кромкой среза сопла. По телу струи, если скорость потока меньше скорости звука. Эти возмущения давления добавляют свою энергию к энергии отрывающихся вихревых структур, усиливая далее колебания давления на носике клина. Это взаимодействие называется механизмом обратной связи. Fluctuations in the pressure of the fluid flowing through the jet generator occur upon the collision of vortex structures that periodically break from the nozzle edge with a sharp nose of a wedge mounted in the plane of symmetry of the device and directed towards the flow. Vortex structures break down from the nozzle edge strictly periodically, similar to how drops of water periodically break down from the spout of a water tap in the bathroom. The deformation and destruction of vortex structures on the nose of the wedge is accompanied by perturbations of pressure in the flow, which propagate with the speed of sound in all directions, including directly into the region of primary generation of vortex structures beyond the nozzle exit edge. Through the body of the jet, if the flow rate is less than the speed of sound. These pressure perturbations add their energy to the energy of the detached vortex structures, further enhancing the pressure fluctuations on the nose of the wedge. This interaction is called a feedback mechanism.

Те возмущения давления, образованные на носике клина, которые направлены в виде волны упругих колебаний в разные стороны, хаотически отражаются от стенок и быстро затухают. Механизм обратной связи и накачка энергией области первичной генерации имеет важное значение для работы устройства в целом. Those pressure disturbances formed on the nose of the wedge, which are directed in the form of a wave of elastic vibrations in different directions, randomly reflect from the walls and quickly decay. The feedback mechanism and energy pumping of the primary generation region is important for the operation of the device as a whole.

Колебания давления распространяются в потоке жидкости на забой скважины, формируя в призабойной зоне волновое поле упругих колебаний.Pressure fluctuations propagate in the fluid flow to the bottom of the well, forming a wave field of elastic vibrations in the bottomhole zone.

Недостатком способа, взятого за прототип, является малая эффективность механизма обратной связи, поскольку незначительная часть волновой энергии возмущений давления на носике клина достигает области первичной генерации за кромкой среза сопла. The disadvantage of the method taken as a prototype is the low efficiency of the feedback mechanism, since an insignificant part of the wave energy of pressure disturbances on the wedge nose reaches the primary generation region beyond the nozzle exit edge.

Известен струйный генератор упругих колебаний в потоке жидкости, предназначенный для возбуждения волнового поля в призабойной зоне нагнетающих скважин, ближайший по своей сущности и взятый за прототип (см. заявка №2008108054/03 от 29.02.2008 г., опубл. 10.10.2009 г., патент №2369734), состоящий из: щелевого сопла с выходными кромками на срезе, формирующего плоскую стесненную струю; клина с острым носиком, установленного навстречу движущейся жидкости; двух плоских выпускных каналов, имеющих каждый собственную внешнюю входную кромку и расходящихся в обе стороны от носика клина, представляющего собой общую внутреннюю входную кромку обоих выпускных каналов; двух боковых камер, расположенных с двух сторон плоской стесненной струи между срезом сопла и расходящимися выпускными каналами, выходящими в общий перфорированный коллектор.Known jet generator of elastic oscillations in a fluid stream, designed to excite a wave field in the bottomhole zone of injection wells, the closest in essence and taken as a prototype (see application No. 2008108054/03 of 02.29.2008, published on 10.10.2009. (patent No. 2369734), consisting of: a slotted nozzle with exit edges on the cut, forming a flat cramped jet; a wedge with a sharp nose mounted towards a moving fluid; two flat outlet channels, each having its own external input edge and diverging on both sides of the nose of the wedge, which is a common internal input edge of both exhaust channels; two side chambers located on both sides of a flat cramped jet between the nozzle exit and diverging exhaust channels that exit into a common perforated manifold.

Струйный генератор состоит из щелевого сопла, через которое в устройство подается жидкость, симметричного клина с острым носиком, установленного на некотором удалении от среза сопла навстречу струе жидкости, двух выпускных каналов, расходящихся от носика клина, двух боковых камер, расположенных по обеим сторонам плоской струи между срезом сопла и выпускными каналами и перфорированного коллектора, в который выходят выпускные каналы. The jet generator consists of a slotted nozzle through which fluid is supplied to the device, a symmetrical wedge with a sharp nose, installed at some distance from the nozzle exit towards the liquid stream, two exhaust channels diverging from the wedge nose, two side chambers located on both sides of the flat jet between the nozzle exit and the outlet channels and the perforated manifold into which the outlet channels exit.

Острый носик клина представляет собой общую входную внутреннюю кромку выпускных каналов, а внешняя входная кромка у каждого выпускного канала собственная, и в этой точке (в проекции на секущую продольную плоскость) внешняя стенка канала сопряжена со стенкой боковой камеры (см. фиг.1). С другой стороны стенка боковой камеры сопряжена с соответствующей кромкой среза сопла. Кромки стенок боковых камер стремятся выполнять острыми с обеих сторон, и в месте сопряжения с сопловым срезом, и в месте сопряжения с внешними стенками выпускных каналов. Оба выпускных канала выходят в общий перфорированный коллектор, через который отработавшая в генераторе жидкость нагнетается в продуктивный нефтяной пласт.The sharp nose of the wedge represents the common input inner edge of the exhaust channels, and the external input edge of each exhaust channel is its own, and at this point (in projection onto the secant longitudinal plane) the external wall of the channel is conjugated with the wall of the side chamber (see Fig. 1). On the other hand, the wall of the side chamber is associated with the corresponding cut edge of the nozzle. The edges of the walls of the side chambers tend to be sharp on both sides, both at the interface with the nozzle cut and at the interface with the outer walls of the exhaust channels. Both exhaust channels exit into a common perforated reservoir, through which the liquid spent in the generator is pumped into the productive oil reservoir.

Стенки боковых камер имеют произвольный профиль, выбранный из соображений удобства изготовления деталей. The walls of the side chambers have an arbitrary profile selected for reasons of convenience of manufacturing parts.

Недостатком генератора, взятого за прототип, является конструкция стенок боковых камер, не позволяющая направить всю энергию падающих волн на кромку среза сопла, в область первичной генерации вихревых структур.The disadvantage of the generator, taken as a prototype, is the design of the walls of the side chambers, which does not allow directing all the energy of the incident waves to the edge of the nozzle exit into the region of primary generation of vortex structures.

Технический результат достигается за счет того, что в способе возбуждения волнового поля на забое нагнетательной скважины, заключающемся в том, что: плоскую стесненную струю жидкости подают непрерывно из щелевого сопла на носик клина; при этом формируют область первичной генерации вихревых структур в зоне за кромкой соплового среза; обеспечивают периодический срыв кольцевых вихревых структур с кромки соплового среза, их перемещение со струей и соударение с носиком клина; генерируют возмущения давления при деформации и разрушении вихревых структур на носике клина; осуществляют распространение периодических возмущений давления от носика клина во все стороны в виде упругих волн и их хаотическое отражение от окружающих стенок; создают накачку энергией кратных вихревых структур за счет энергии упругих колебаний, достигающих область первичной генерации; отклоняют струю жидкости на носике клина в один из двух расходящихся выпускных каналов; разделяют струю на входе перед выпускным каналом и направляют струю частично в боковую камеру, сопряженную с кромкой сопла и выпускным каналом; повышают в камере давление за счет поршневого эффекта подаваемой струи и отталкивают струю в противоположный выходной канал созданным с двух ее сторон перепадом давления; обеспечивают периодическое переключение направления струи жидкости между выпускными каналами; выталкивают жидкость попеременно из расходящихся каналов в общий перфорированный выходной коллектор; возбуждают поле упругих колебаний на забое нагнетающей скважины; фокусируют упругие волны, отраженные от стенок каждой камеры, на сопряженной с ней кромке соплового среза. The technical result is achieved due to the fact that in the method of exciting a wave field at the bottom of an injection well, which consists in that: a flat constricted stream of liquid is fed continuously from the slotted nozzle to the nose of the wedge; this forms the region of primary generation of vortex structures in the zone beyond the edge of the nozzle section; provide periodic disruption of the annular vortex structures from the edge of the nozzle section, their movement with the jet and collision with the nose of the wedge; generate pressure disturbances during deformation and destruction of vortex structures on the nose of the wedge; carry out the propagation of periodic perturbations of pressure from the nose of the wedge in all directions in the form of elastic waves and their chaotic reflection from the surrounding walls; create energy pumping of multiple vortex structures due to the energy of elastic vibrations reaching the region of primary generation; deflect a stream of liquid on the nose of the wedge into one of two diverging exhaust channels; separating the jet at the inlet in front of the exhaust channel and directing the jet partially into the side chamber associated with the nozzle edge and the exhaust channel; increase the pressure in the chamber due to the piston effect of the supplied jet and push the jet into the opposite output channel by the pressure drop created on both sides; provide periodic switching of the direction of the liquid jet between the outlet channels; pushing fluid alternately from diverging channels into a common perforated outlet manifold; excite the field of elastic vibrations at the bottom of the injection well; the elastic waves reflected from the walls of each chamber are focused on the adjacent edge of the nozzle cut.

В струйном генераторе, предназначенном для возбуждения волнового поля на забое нагнетательной скважины, состоящем из: щелевого сопла с выходными кромками на срезе, формирующего плоскую стесненную струю; клина с острым носиком, установленного навстречу движущейся жидкости; двух плоских выпускных каналов, имеющих каждый собственную внешнюю входную кромку и расходящихся в обе стороны от носика клина, представляющего собой общую внутреннюю входную кромку обоих выпускных каналов; двух боковых камер, расположенных с двух сторон плоской стесненной струи между срезом сопла и расходящимися выпускными каналами, выходящими в общий выпускной коллектор; каждая боковая камера в продольном сечении имеет форму эллипса, причем в одном фокусе эллипса расположена выходная кромка среза щелевого сопла, а в другом фокусе расположен носик клина.In a jet generator designed to excite a wave field at the bottom of an injection well, consisting of: a slotted nozzle with outlet edges on a section that forms a flat constricted stream; a wedge with a sharp nose mounted towards a moving fluid; two flat outlet channels, each having its own external input edge and diverging on both sides of the nose of the wedge, which is a common internal input edge of both exhaust channels; two side chambers located on both sides of a flat cramped jet between the nozzle exit and diverging exhaust channels that exit into a common exhaust manifold; each side chamber in longitudinal section has the shape of an ellipse, with the outlet edge of the slit nozzle exit being located at one focus of the ellipse, and the wedge nose located at the other focus.

Кроме того, в одном фокусе эллипса может располагаться носик клина, а другой фокус может располагаться посредине между выходными кромками сопла.In addition, the wedge nose can be located in one focus of the ellipse, and the other focus can be located in the middle between the outlet edges of the nozzle.

Или же, в одном фокусе эллипса может располагаться выходная кромка сопла, а в другом фокусе может располагаться входная внешняя кромка выпускного канала.Or, in one focus of the ellipse, the outlet edge of the nozzle may be located, and in the other focus, the inlet outer edge of the outlet channel may be located.

Предложенный способ возбуждения волнового поля на забое нагнетательной скважины состоит в следующем.The proposed method of exciting a wave field at the bottom of an injection well is as follows.

В области первичной генерации формируются вихревые структуры с запасом энергии, которая будет в дальнейшем преобразована в волновую энергию. Вихревые структуры увлекаются струей жидкости и налетают на острый клин. При деформации и разрушении этих структур их энергия преобразуется в колебательную энергию волнового поля. Для увеличения амплитуды распространяющихся в потоке волн необходимо обеспечить накачку энергией вихревые структуры, образующиеся в области первичной генерации. Некоторая часть энергии вихревых структур, преобразующаяся в энергию упругих колебаний на клине, достигает области первичной генерации в виде волновой энергии, распространяясь по телу струи навстречу потоку. Это называется механизмом обратной связи, и именно этот механизм обеспечивает накачку дополнительной энергией область первичной генерации в прототипе. Большая часть волновой энергии рассеивается внутри каналов и не достигает области первичной генерации. In the primary generation region, vortex structures are formed with a supply of energy, which will subsequently be converted into wave energy. Vortex structures are carried away by a stream of liquid and fly into a sharp wedge. Upon deformation and destruction of these structures, their energy is converted into vibrational energy of the wave field. In order to increase the amplitude of the waves propagating in the flow, it is necessary to provide energy to pump vortex structures formed in the primary generation region. Some part of the energy of the vortex structures, which is converted into the energy of elastic vibrations on the wedge, reaches the primary generation region in the form of wave energy, propagating through the body of the jet towards the flow. This is called a feedback mechanism, and it is this mechanism that provides additional energy to pump the primary generation region in the prototype. Most of the wave energy is scattered within the channels and does not reach the primary generation region.

Предлагается направить значительную часть энергии волнового поля в область первичной генерации, за исключением той ее части, которая падает на плоские боковые стенки канала. Для этого предлагается выполнить стенки боковых камер в форме эллипса (в продольной секущей плоскости), а в фокусах эллипса расположить источник волн и их приемник. Источник волн - это носик клина, а приемником волн является кромка соплового среза, во всяком случае, прилегающие к этим объектам области. Эллиптический профиль обладает таким свойством, что все падающие из одного фокуса лучи отражаются от стенки и достигают второго фокуса. Сумма падающего и отраженного угла для всех лучей одинакова. Таким образом, во втором фокусе будет собираться вся волновая энергия, образующаяся на носике клина, за исключением той ее части, которая падает на боковые плоские стенки. It is proposed to direct a significant part of the wave field energy to the primary generation region, with the exception of that part that falls on the flat side walls of the channel. To do this, it is proposed to make the walls of the side chambers in the form of an ellipse (in a longitudinal secant plane), and to position the source of waves and their receiver at the focal points of the ellipse. The source of the waves is the nose of the wedge, and the receiver of the waves is the edge of the nozzle cut, in any case, the areas adjacent to these objects. The elliptical profile has such a property that all rays incident from one focus are reflected from the wall and reach the second focus. The sum of the incident and reflected angles is the same for all the rays. Thus, in the second focus, all wave energy generated on the nose of the wedge will be collected, with the exception of the part that falls on the side flat walls.

При движении вихревой структуры от кромки соплового среза до носика клина проходит время, равное t1 = ℓ / w, When the vortex structure moves from the edge of the nozzle section to the nose of the wedge, a time equal to t 1 = ℓ / w passes

где t1 - время, необходимое вихревой структуре для преодоления расстояния между сопловым срезом и носиком клина вместе с потоком,where t 1 - the time required by the vortex structure to overcome the distance between the nozzle section and the nose of the wedge together with the flow,

ℓ - расстояние между сопловым срезом и носиком клина,ℓ is the distance between the nozzle cut and the nose of the wedge,

w - скорость движения жидкости в струе.w is the velocity of the fluid in the stream.

При обратном движении возмущения давления от носика клина до кромки среза сопла в механизме обратной связи проходит время, равное t2 = ℓ / с - w, гдеDuring the reverse movement of the pressure perturbation from the wedge nose to the nozzle exit edge, a time equal to t 2 = ℓ / s - w passes through the feedback mechanism, where

t2 - время, необходимое возмущению давления для преодоления расстояния обратно между носиком клина и сопловым срезом навстречу потоку,t 2 - the time required for the pressure disturbance to overcome the distance back between the nose of the wedge and the nozzle cut towards the flow,

с - скорость звука в среде.C is the speed of sound in the medium.

Итак, для осуществления обратной связи между кромкой среза сопла и носиком клина необходимо время для перемещения возмущения туда и обратно t3 = t1 + t2.So, to provide feedback between the nozzle exit edge and the wedge nose, it takes time to move the disturbance back and forth t 3 = t 1 + t 2 .

За это время успеют сформироваться и отделиться от кромки соплового среза еще несколько вихревых структур. Из сказанного следует, что механизм обратной связи позволяет осуществить накачку каких-то кратных вихревых структур, например каждой второй, или же каждой третьей. Если же временные интервалы между образованием вихревых структур и работой механизма обратной связи будут не совпадать, то накачки вихрей энергией не произойдет. Необходимо согласовывать расстояние между кромкой соплового среза и носиком клина ℓ со скоростью струи w. During this time, several more vortex structures will have time to form and separate from the edge of the nozzle cut. It follows from the foregoing that the feedback mechanism allows the pumping of some multiple vortex structures, for example, every second, or every third. If, however, the time intervals between the formation of vortex structures and the operation of the feedback mechanism do not coincide, then pumping of vortices by energy will not occur. It is necessary to coordinate the distance between the nozzle cut edge and the wedge nose ℓ with the jet velocity w.

Известно, что длина пути всех лучей между фокусами в эллипсе одинаковая. Это означает, что кроме фокусирования волновой энергии на области соплового среза можно за счет профилирования стенок боковых камер обеспечить усиление нужных кратных вихревых структур. Если механизм обратной связи обеспечивает, например, усиление каждой третьей вихревой структуры, а форма стенок боковых камер позволяет усиливать каждую шестую вихревую структуру, то эта каждая шестая вихревая структура будет обладать особенно значительной энергией.It is known that the path length of all rays between the foci in the ellipse is the same. This means that in addition to focusing the wave energy on the nozzle cut region, it is possible to provide the necessary multiple vortex structures due to the profiling of the walls of the side chambers. If the feedback mechanism provides, for example, amplification of every third vortex structure, and the shape of the walls of the side chambers allows you to reinforce every sixth vortex structure, then this every sixth vortex structure will have a particularly significant energy.

Предложенный способ возбуждения волнового поля на забое нагнетательной скважины позволяет получить большую амплитуду колебаний и более эффективно преобразовывать кинетическую энергию струи в колебательную энергию волнового поля.The proposed method of exciting a wave field at the bottom of an injection well allows one to obtain a large amplitude of oscillations and more efficiently convert the kinetic energy of the jet into the vibrational energy of the wave field.

На фиг.1 представлена схема струйного генератора с перфорированным коллектором.Figure 1 presents a diagram of a jet generator with a perforated collector.

Струйный генератор упругих колебаний в потоке жидкости состоит из плоских фрезерованных деталей, формирующих плоский канал, зажатых между двумя плоскими стенками. Щелевое сопло 1 (см. фиг.1) с плавным входом сформировано двумя деталями, боковые камеры 2 образованы несколькими деталями, при этом поверхность деталей, обращенная к потоку, имеет в проекции на секущую плоскость форму эллипса. Внешние стенки выпускных каналов 3 разбегаются в разные стороны от носика клина 4 под некоторым углом, а на выходе выпускных каналов предусмотрен перфорированный стальной коллектор, которым вся система насосно-компрессорных труб со струйным генератором может опираться на дно зумпфа. The jet generator of elastic vibrations in a fluid stream consists of flat milled parts forming a flat channel sandwiched between two flat walls. The slotted nozzle 1 (see FIG. 1) with a smooth entrance is formed by two parts, the side chambers 2 are formed by several parts, while the surface of the parts facing the flow has an ellipse projection onto the cutting plane. The outer walls of the exhaust channels 3 scatter in different directions from the nose of the wedge 4 at a certain angle, and a perforated steel manifold is provided at the outlet of the exhaust channels, with which the entire tubing system with a jet generator can rest on the bottom of the sump.

Работает струйный генератор колебаний давления в потоке жидкости следующим образом. Плоский поток жидкости формируется щелевым соплом 1 и подается в виде стесненной струи на острый носик клина 3. Вследствие внутренней неустойчивости струя сваливается в первый момент в один из выпускных каналов 4. При попадании струи в выпускной канал она задевает краем внешнюю входную кромку канала и часть потока затекает внутрь боковой камеры. Вследствие поршневого эффекта давление в боковой камере увеличивается, и на струю при этом начинает оказывать воздействие создавшийся перепад давления, приводящий к тому, что струя отклоняется в ту сторону, где статическое давление меньше и перескакивает в другой выпускной канал, где все повторяется заново. Из обоих каналов жидкость поступает в перфорированный коллектор 5 и далее нагнетается в продуктивный пласт.Works jet generator of pressure fluctuations in the fluid stream as follows. A flat liquid flow is formed by a slotted nozzle 1 and is supplied in the form of a cramped jet to the sharp nose of the wedge 3. Due to internal instability, the jet first falls into one of the outlet channels 4. When the jet enters the outlet channel, it touches the outer entrance edge of the channel and part of the stream flows into the side chamber. Due to the piston effect, the pressure in the side chamber increases, and the created pressure drop begins to influence the jet, causing the jet to deviate in the direction where the static pressure is less and jumps to another outlet channel, where everything is repeated again. From both channels, the fluid enters the perforated reservoir 5 and is then pumped into the reservoir.

При полоскании струи вокруг носика сопла генерируются возмущения давления в примыкающем пространстве. Эти возмущения давления распространяются во все стороны в виде акустических волн. Те волны, которые падают на две плоские стенки, ограничивающие канал, быстро рассеиваются в потоке. А те волны, которые падают на профилированные стенки боковых камер под любым углом, отражаются от стенок строго в направлении сопряженной со стенкой камеры кромкой соплового среза. When rinsing the jet around the nozzle nozzle, pressure disturbances are generated in the adjacent space. These pressure disturbances propagate in all directions in the form of acoustic waves. Those waves that fall on two flat walls that limit the channel are quickly scattered in the stream. And those waves that fall on the profiled walls of the side chambers at any angle are reflected from the walls strictly in the direction of the nozzle cut edge conjugated with the chamber wall.

Claims (2)

1. Способ возбуждения волнового поля на забое нагнетательной скважины, заключающийся в том, что: плоскую стесненную струю жидкости подают непрерывно из щелевого сопла на носик клина; при этом формируют область первичной генерации вихревых структур в зоне за кромкой соплового среза; обеспечивают периодический срыв кольцевых вихревых структур с кромки соплового среза, их перемещение со струей и соударение с носиком клина; генерируют возмущения давления при деформации и разрушении вихревых структур на носике клина; осуществляют распространение периодических возмущений давления от носика клина во все стороны в виде упругих волн и их хаотическое отражение от окружающих стенок; создают накачку энергией кратных вихревых структур за счет энергии упругих колебаний, достигающих область первичной генерации; отклоняют струю жидкости на носике клина в один из двух расходящихся выпускных каналов; разделяют струю на входе перед выпускным каналом и направляют струю частично в боковую камеру, сопряженную с кромкой сопла и выпускным каналом; повышают в камере давление за счет поршневого эффекта подаваемой струи и отталкивают струю в противоположный выходной канал созданным с двух ее сторон перепадом давления; обеспечивают периодическое переключение направления струи жидкости между выпускными каналами; выталкивают жидкость попеременно из расходящихся каналов в общий перфорированный выходной коллектор; возбуждают поле упругих колебаний на забое нагнетающей скважины; отличающийся тем, что фокусируют упругие волны, отраженные от стенок каждой камеры, на сопряженной с ней кромке соплового среза.1. The method of exciting the wave field at the bottom of the injection well, which consists in the fact that: a flat, cramped stream of fluid is fed continuously from the slotted nozzle to the nose of the wedge; this forms the region of primary generation of vortex structures in the zone beyond the edge of the nozzle section; provide periodic disruption of the annular vortex structures from the edge of the nozzle section, their movement with the jet and collision with the nose of the wedge; generate pressure disturbances during deformation and destruction of vortex structures on the nose of the wedge; carry out the propagation of periodic perturbations of pressure from the nose of the wedge in all directions in the form of elastic waves and their chaotic reflection from the surrounding walls; create energy pumping of multiple vortex structures due to the energy of elastic vibrations reaching the region of primary generation; deflect a stream of liquid on the nose of the wedge into one of two diverging exhaust channels; separating the jet at the inlet in front of the exhaust channel and directing the jet partially into the side chamber associated with the nozzle edge and the exhaust channel; increase the pressure in the chamber due to the piston effect of the supplied jet and push the jet into the opposite output channel by the pressure drop created on both sides; provide periodic switching of the direction of the liquid jet between the outlet channels; pushing fluid alternately from diverging channels into a common perforated outlet manifold; excite the field of elastic vibrations at the bottom of the injection well; characterized in that the elastic waves, reflected from the walls of each chamber, are focused on the edge of the nozzle cut associated with it. 2. Устройство для возбуждения волнового поля на забое нагнетательной скважины, состоящее из: щелевого сопла с выходными кромками на срезе, формирующего плоскую стесненную струю; клина с острым носиком, установленного навстречу движущейся жидкости; двух плоских выпускных каналов, имеющих каждый собственную внешнюю входную кромку и расходящихся в обе стороны от носика клина, представляющего собой общую внутреннюю входную кромку обоих выпускных каналов; двух боковых камер, расположенных с двух сторон плоской стесненной струи между срезом сопла и выпускными каналами, выходящими в общий перфорированный коллектор; отличающееся тем, что каждая боковая камера в продольном сечении имеет форму эллипса, причем в одном фокусе эллипса расположена выходная кромка среза щелевого сопла, а в другом фокусе расположен носик клина. 2. A device for exciting a wave field at the bottom of an injection well, consisting of: a slotted nozzle with exit edges on a section forming a flat cramped jet; a wedge with a sharp nose mounted towards a moving fluid; two flat outlet channels, each having its own external input edge and diverging on both sides of the nose of the wedge, which is a common internal input edge of both exhaust channels; two side chambers located on both sides of a flat cramped jet between the nozzle exit and the outlet channels facing a common perforated manifold; characterized in that each side chamber in longitudinal section has the shape of an ellipse, moreover, at one focus of the ellipse is the exit edge of the slit nozzle cut, and in the other focus is the nose of the wedge.
RU2012108912/03A 2012-03-07 2012-03-07 Method and device for excitement of wave field on injection well face RU2555738C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012108912/03A RU2555738C2 (en) 2012-03-07 2012-03-07 Method and device for excitement of wave field on injection well face

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012108912/03A RU2555738C2 (en) 2012-03-07 2012-03-07 Method and device for excitement of wave field on injection well face

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012108912A RU2012108912A (en) 2013-09-20
RU2555738C2 true RU2555738C2 (en) 2015-07-10

Family

ID=49182814

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012108912/03A RU2555738C2 (en) 2012-03-07 2012-03-07 Method and device for excitement of wave field on injection well face

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2555738C2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4000757A (en) * 1975-12-04 1977-01-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy High gain fluid amplifier
RU94014791A (en) * 1994-04-21 1996-04-27 В.Э. Абракитов Acoustic laser
RU2153578C1 (en) * 1998-11-23 2000-07-27 Шарифуллин Ришад Яхиевич Device for wave treatment of bottom-hole formation zone
RU2369734C1 (en) * 2008-02-29 2009-10-10 Казанский научный центр Российской Академии Наук, государственное учреждение (КазНЦ РАН) Facility for wave treatment of payout bed
RU2392046C2 (en) * 2008-01-25 2010-06-20 Владимир Семенович Аникин Hydrocarbon destruction device and application thereof
RU2464456C2 (en) * 2010-12-03 2012-10-20 Учреждение Российской академии наук Казанский научный центр РАН Method and device to generate pressure oscillations in fluid flow

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4000757A (en) * 1975-12-04 1977-01-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy High gain fluid amplifier
RU94014791A (en) * 1994-04-21 1996-04-27 В.Э. Абракитов Acoustic laser
RU2153578C1 (en) * 1998-11-23 2000-07-27 Шарифуллин Ришад Яхиевич Device for wave treatment of bottom-hole formation zone
RU2392046C2 (en) * 2008-01-25 2010-06-20 Владимир Семенович Аникин Hydrocarbon destruction device and application thereof
RU2369734C1 (en) * 2008-02-29 2009-10-10 Казанский научный центр Российской Академии Наук, государственное учреждение (КазНЦ РАН) Facility for wave treatment of payout bed
RU2464456C2 (en) * 2010-12-03 2012-10-20 Учреждение Российской академии наук Казанский научный центр РАН Method and device to generate pressure oscillations in fluid flow

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012108912A (en) 2013-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2909334C (en) Variable frequency fluid oscillators for use with a subterranean well
RU2464456C2 (en) Method and device to generate pressure oscillations in fluid flow
IE55031B1 (en) Enhancing liquid jet erosion
Chiekh et al. Synthetic jet control for flows in a diffuser: vectoring, spreading and mixing enhancement
RU2555738C2 (en) Method and device for excitement of wave field on injection well face
Abulimiti et al. Study on the impacting performance of a self-excited oscillation pulsed jet nozzle
Hasan et al. Energy loss and developing length during reciprocating flow in a pipe with a free-end
RU2399746C1 (en) Device for wave processing of productive formations
RU2572250C2 (en) Method and device with ring for generation of pressure waves at bottom of well
Karadogan et al. Toward attenuation of self-sustained oscillations of a turbulent jet through a cavity
RU2392046C2 (en) Hydrocarbon destruction device and application thereof
US10753154B1 (en) Extended reach fluidic oscillator
RU2637008C2 (en) Method and device for jet honeycomb parametrical gun for pressure waves generating and modulating in the injection well hole
RU2575285C2 (en) Device with combined effect on productive formation and bottom-hole zone
RU63714U1 (en) Borehole Hydroacoustic Generator
RU85581U1 (en) PRODUCTIVE LAYER DEVICE
Toyoda et al. Three-dimensional vortical structure and mixing mechanism of a circular jet
US10233097B2 (en) Liquid treatment apparatus with ring vortex processor and method of using same
RU2789492C1 (en) Method for generating and modulating pressure waves in an injection wellbore and a device for its implementation
RU99086U1 (en) ACOUSTIC ACTIVATION GENERATOR
RU2355880C1 (en) Method of effect onto oil reservoir with acoustic field by means of deep well rod pump operation in well
RU2610598C2 (en) Method and device for two-chamber helmholz spray oscillator for generating pressure waves at the bottom hole
RU2610045C2 (en) Method and device for alignment of steam assisted gravity drainage with vibration-wave effect on productive formation in horizontal wells
Sever et al. Oscillations of shear flow along a slotted plate: small-and large-scale structures
EP1278024A1 (en) Method and device for stabilizing slit fluid jet

Legal Events

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

Effective date: 20150808

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20161120

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

Effective date: 20180308