RU2572250C2 - Method and device with ring for generation of pressure waves at bottom of well - Google Patents
Method and device with ring for generation of pressure waves at bottom of well Download PDFInfo
- Publication number
- RU2572250C2 RU2572250C2 RU2014112905/03A RU2014112905A RU2572250C2 RU 2572250 C2 RU2572250 C2 RU 2572250C2 RU 2014112905/03 A RU2014112905/03 A RU 2014112905/03A RU 2014112905 A RU2014112905 A RU 2014112905A RU 2572250 C2 RU2572250 C2 RU 2572250C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylindrical chamber
- inlet nozzle
- outlet
- ring
- frequency
- Prior art date
Links
Landscapes
- Surgical Instruments (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для очистки стенок скважин и отверстий перфорации от твердых отложений, декольматации призабойной зоны пласта и увеличения подвижности пластовых флюидов.The invention relates to the oil industry and is intended for cleaning the walls of wells and perforation holes from solid deposits, decolmatization of the bottomhole formation zone and increasing the mobility of formation fluids.
Известен способ генерирования волн давления в затрубном пространстве скважины (см. патент №96118034) при их промывке техническими жидкостями, при котором устанавливают на конце насосно-компрессорных труб (НКТ) гидродинамический генератор (ГГ), закачивают жидкость в НКТ, прокачивают жидкость через ГГ, генерируют колебания давления внутри ГГ и формируют волны давления за ГГ в затрубном пространстве скважины.A known method of generating pressure waves in the annulus of a well (see patent No. 96118034) when washing with technical fluids, in which a hydrodynamic generator (GG) is installed at the end of the tubing, pump fluid into the tubing, pump fluid through the GG, generate pressure fluctuations inside the GG and form pressure waves behind the GG in the annulus of the well.
Добывающие нефтяные скважины периодически прочищают от твердых отложений на стенках и в отверстиях перфорации обсадной трубы, и устраняют засорение призабойной зоны (декольматируют), закачивая различные технические жидкости. При этом замечено, что наличие колебаний давления в закачиваемой жидкости способствует достижению лучшего результата.Oil production wells are periodically cleaned from solid deposits on the walls and in the perforation holes of the casing, and eliminate blockage of the bottomhole zone (decolmate) by pumping various technical fluids. It was noted that the presence of pressure fluctuations in the injected fluid helps to achieve a better result.
Также давно известно, что закачка жидкости в продуктивный пласт на поздней стадии разработки увеличивает дебит добывающих скважин. Также известно, что создание колебаний давления в прилегающем участке пласта способствует выходу капиллярно защемленной нефти, декольматации призабойной зоны, что также приводит к увеличению дебита добывающих скважин. Закачку жидкости в продуктивный пласт осуществляют через несколько нагнетающих скважин, расположенных вокруг добывающей скважины.It has also been known for a long time that the injection of fluid into a reservoir at a late stage of development increases the production rate of production wells. It is also known that the creation of pressure fluctuations in the adjacent section of the reservoir contributes to the release of capillary trapped oil, decolmatization of the bottomhole zone, which also leads to an increase in the production rate of production wells. Fluid is injected into the reservoir through several injection wells located around the production well.
Наиболее эффективны способы создания колебаний давления на забое скважины при помощи гидродинамических генераторов, устанавливаемых непосредственно в том месте, где они наиболее востребованы, т.е. на нижнем конце НКТ. Волны давления, генерируемые этими устройствами, достаточно быстро затухают, и поэтому желательно располагать их в непосредственной близости с объектом воздействия, а именно с отверстиями перфорации в обсадных трубах и призабойной зоной пласта.The most effective methods of creating pressure fluctuations at the bottom of the well using hydrodynamic generators installed directly in the place where they are most in demand, i.e. at the lower end of the tubing. The pressure waves generated by these devices decay quickly enough, and therefore it is desirable to place them in close proximity to the object of influence, namely, perforation holes in the casing and the bottomhole formation zone.
При таком способе генерирования колебаний давления вся жидкость прокачивается через гидродинамический генератор, который тем или иным образом создает колебания давления в протекающей через него жидкости, распространяя свое воздействие на прилегающую область. Прокачиваемая жидкость затем поступает в пласт.With this method of generating pressure fluctuations, all the fluid is pumped through a hydrodynamic generator, which in one way or another creates pressure fluctuations in the fluid flowing through it, spreading its effect on the adjacent area. The pumped fluid then enters the formation.
Жесткая конструкция струйных генераторов и отсутствие движущихся в процессе работы деталей является их достоинством.The rigid design of the jet generators and the absence of moving parts during operation is their advantage.
Недостатком струйных генераторов является невозможность перенастроить их на иную частоту без существенного изменения всей конструкции.The disadvantage of jet generators is the inability to reconfigure them to a different frequency without a significant change in the entire design.
Известен способ генерирования волн давления в затрубном пространстве скважины, реализованный в устройстве (см. Morel Th. Экспериментальное исследование осциллятора Гельмгольца, управляемого струей. Перевод ВЦП № В-56251 из J. Fluid Engineering, 1979, 101, IX, №3, 383-390), наиболее близкий по технической сущности и взятый за прототип, при котором устанавливают на нижнем конце канала насосно-компрессорной трубы (НКТ) струйный генератор Гельмгольца (СГГ), представляющий собой полое тело вращения и состоящий из: цилиндрической камеры с двумя параллельными днищами; входного сопла, расположенного в центре одного днища; и выходного отверстия с острой кромкой, расположенного соосно входному соплу в центре другого днища; в котором входное сопло соединяют с каналом НКТ, а выходное отверстие направляют в затрубное пространство скважины, подают жидкость через входное сопло в цилиндрическую камеру, при этом формируют струю жидкости с возмущенной периферией в пространстве между днищами, направляют струю жидкости в выходное отверстие, генерируют таким образом первичные колебания давления в области острой кромки, усиливают первичные колебания давления в цилиндрической камере, частота собственных колебаний которой настроена в резонанс с частотой первичных колебаний давления, и формируют волны давления за выходным отверстием в затрубном пространстве скважины.A known method of generating pressure waves in the annulus of a well, implemented in a device (see Morel Th. Experimental study of a Helmholtz oscillator controlled by a jet. Translation of the WCP No. B-56251 from J. Fluid Engineering, 1979, 101, IX, No. 3, 383- 390), the closest in technical essence and taken as a prototype, in which a Helmholtz jet generator (SGH) is installed on the lower end of the channel of the tubing, which is a hollow body of revolution and consisting of: a cylindrical chamber with two parallel bottoms; an inlet nozzle located in the center of one bottom; and an outlet with a sharp edge located coaxially with the inlet nozzle in the center of the other bottom; in which the inlet nozzle is connected to the tubing channel, and the outlet is directed into the annulus of the well, liquid is supplied through the inlet nozzle into the cylindrical chamber, while a liquid stream is formed with perturbed periphery in the space between the bottoms, the liquid stream is directed to the outlet, thus generating primary pressure oscillations in the region of a sharp edge amplify the primary pressure oscillations in a cylindrical chamber, the natural frequency of which is tuned in resonance with the frequency of the primary pressure fluctuations, and form pressure waves behind the outlet in the annulus of the well.
Струйные гидродинамические генераторы колебаний давления в потоке жидкости различаются конструктивно, но, как правило, включают в свой состав две основные части: струйный генератор и акустический резонатор, функционирующие относительно самостоятельно. Струйный генератор предназначен для преобразования кинетической энергии потока в колебательную энергию. Акустический резонатор предназначен для избирательного усиления колебаний давления определенной частоты.Hydrodynamic jet generators of pressure fluctuations in the fluid flow are structurally different, but as a rule, they include two main parts: a jet generator and an acoustic resonator, which function relatively independently. The jet generator is designed to convert the kinetic energy of the flow into vibrational energy. An acoustic resonator is designed to selectively amplify pressure fluctuations of a certain frequency.
Процесс генерации колебаний давления в потоке начинается, как правило, с разгона потока, поскольку амплитуда колебаний давления увеличивается с увеличением величины скоростного напора ρυ2/2 струи. Разгон потока осуществляется во входном сопле, которое кроме увеличения скорости служит еще для формирования струи той или иной формы: круглой, плоской, кольцевой. При вытекании через выходное отверстие струя задевает своей возмущенной периферией его острую внутреннюю кромку. Это производит небольшие локальные возмущения давления в области кромки. Камера-резонатор служит для усиления этих первичных колебаний давления.The process of generating pressure oscillations in the flow begins, usually with dispersal flow since the amplitude of pressure oscillations increases with increasing magnitude of velocity head ρυ 2/2 stream. The acceleration of the flow is carried out in the inlet nozzle, which in addition to increasing the speed also serves to form a jet of one form or another: round, flat, annular. When flowing through the outlet, the jet touches its perturbed periphery with its sharp inner edge. This produces small local pressure disturbances in the edge region. The resonator chamber is used to amplify these primary pressure fluctuations.
Для усиления первичных локальных колебаний давления внутри камеры-резонатора необходимо согласование частоты произведенных колебаний давления с частотой собственных колебаний столба жидкости, заключенного в камере-резонаторе. Иными словами можно сказать так, что две части одного устройства должны быть настроены в унисон.To enhance the primary local pressure fluctuations inside the resonator chamber, it is necessary to coordinate the frequency of the pressure oscillations with the natural oscillation frequency of the liquid column enclosed in the resonator chamber. In other words, it can be said that the two parts of the same device must be tuned in unison.
Недостатком способа генерирования волн давления в затрубном пространстве, взятого за прототип, является отсутствие возможности раздельной настройки частоты генерирования первичных колебаний давления на острой кромке и частоты собственных колебаний столба жидкости в камере-резонаторе.The disadvantage of the method of generating pressure waves in the annulus, taken as a prototype, is the inability to separately configure the frequency of generation of the primary pressure oscillations on the sharp edge and the frequency of the natural oscillations of the liquid column in the cavity chamber.
Известно устройство для генерирования колебаний давления в потоке жидкости (см. патент US 6029746), представляющее собой полое тело вращения и состоящее из камеры, содержащей входное сопло и выходное отверстие, расположенные соосно с некоторым интервалом.A device is known for generating pressure fluctuations in a fluid flow (see US Pat. No. 6,029,746), which is a hollow body of revolution and consisting of a chamber containing an inlet nozzle and an outlet located coaxially with a certain interval.
Это устройство называют струйным генератором Гельмгольца (СГГ), или же струйным резонатором Гельмгольца (СРГ). В английском языке это название звучит как Jet driven Helmholtz oscillator (JDHO). Но в русском языке термин "осциллятор" используют, обычно, в радиоэлектронике.This device is called a Helmholtz inkjet generator (SGH), or a Helmholtz inkjet resonator (AWG). In English, this name sounds like Jet driven Helmholtz oscillator (JDHO). But in Russian, the term "oscillator" is used, usually in radio electronics.
Устройство состоит из двух относительно самостоятельных элементов. Входное сопло, струя жидкости и выпускное отверстие образуют собой струйный генератор колебаний давления, который функционирует и при отсутствии камеры-резонатора, хотя амплитуда генерируемых колебаний давления весьма невелика. Но если установить входное сопло и выходное отверстие внутрь настроенной камеры-резонатора, то амплитуда генерируемых колебаний давления многократно увеличится, хотя камера-резонатор станет усиливать столь же добросовестно любые колебания давления соответствующей частоты, приходящие извне.The device consists of two relatively independent elements. The inlet nozzle, the liquid stream and the outlet form a jet oscillator of pressure oscillations, which also functions in the absence of a resonator chamber, although the amplitude of the generated pressure oscillations is very small. But if you install the inlet nozzle and the outlet inside the tuned resonator chamber, the amplitude of the generated pressure oscillations will increase many times, although the resonator chamber will amplify any pressure fluctuations of the corresponding frequency coming from the outside in the same good faith.
Резонатор пассивен, он лишь откликается, т.е. усиливает колебания давления, созданные каким-то другим устройством, поскольку заключенный в нем столб жидкости почти неподвижен. Генератор активен, он сам создает колебания давления, поскольку в его составе имеется высокоскоростная струя, располагающая для этого запасом кинетической энергии.The resonator is passive, it only responds, i.e. enhances the pressure fluctuations created by some other device, because the column of liquid enclosed in it is almost motionless. The generator is active, it itself creates pressure fluctuations, since it contains a high-speed jet, which has a kinetic energy reserve for this.
Широко распространены различные скважные устройства, преобразующие частично давление подачи в колебания давления в потоке жидкости, закачиваемой в пласт. Наиболее подходящими устройствами для этой цели являются струйные генераторы, не имеющие подвижных деталей и преобразующие кинетическую энергию потока в колебательную энергию за счет формы канала. Устройство ввинчивается в нижний конец насосно-компрессорной трубы на забое нагнетательной скважины, и через генератор прокачивается вся подаваемая в пласт жидкость.Various downhole devices are widely distributed, partially converting the supply pressure into pressure fluctuations in the fluid flow pumped into the formation. The most suitable devices for this purpose are jet generators that do not have moving parts and convert the kinetic energy of the flow into vibrational energy due to the shape of the channel. The device is screwed into the lower end of the tubing at the bottom of the injection well, and all the fluid supplied to the formation is pumped through the generator.
Недостатком устройства является то обстоятельство, что длина интервала между входным соплом и выходным отверстием является в тоже время и длиной камеры-резонатора, и раздельно их настраивать невозможно.The disadvantage of this device is the fact that the length of the interval between the inlet nozzle and the outlet is at the same time the length of the resonator chamber, and it is impossible to adjust them separately.
Известно устройство для генерирования волн давления на забое скважины (см. патент US 4041984), наиболее близкое по технической сущности и взятое за прототип, в виде струйного генератора Гельмгольца (СГГ), установленного на нижнем конце насосно-компрессорной трубы (НКТ), представляющего собой полое тело вращения и состоящего из: цилиндрической камеры с двумя параллельными днищами; входного сопла, расположенного в центре одного днища на оси цилиндрической камеры; и выходного отверстия с острой кромкой, расположенного соосно входному соплу на оси цилиндрической камеры в центре другого днища,A device for generating pressure waves at the bottom of the well (see patent US 4041984), the closest in technical essence and taken as a prototype, in the form of a Helmholtz jet generator (SGH) installed on the lower end of the tubing, which is hollow body of rotation and consisting of: a cylindrical chamber with two parallel bottoms; an inlet nozzle located in the center of one bottom on the axis of the cylindrical chamber; and an outlet with a sharp edge located coaxially with the inlet nozzle on the axis of the cylindrical chamber in the center of the other bottom,
На нижнем конце насосно-компрессорной трубы (НКТ) смонтировано устройство, представляющее собой установленный в направлении "по-потоку" струйный генератор Гельмгольца, хотя в тексте патента он так не называется. Струйный генератор Гельмгольца представляет собой осесимметричное тело и состоит из: полой цилиндрической камеры с двумя днищами, в которых расположены входное сопло (в переднем "по-потоку" днище) и выходное отверстие (в заднем "по-потоку" днище). Устройство генерирует колебания давления в протекающем потоке закачиваемой в пласт жидкости и формирует на выходе волновое поле, распространяющееся в затрубном пространстве скважины и далее в призабойной зоне продуктивного пласта.A device is mounted on the lower end of the tubing (tubing), which is a Helmholtz jet generator installed in the “downstream” direction, although it is not called that in the text of the patent. The Helmholtz jet generator is an axisymmetric body and consists of: a hollow cylindrical chamber with two bottoms, in which an inlet nozzle (in the front "downstream" bottom) and an outlet (in the rear "downstream" bottom) are located. The device generates pressure fluctuations in the flowing stream of the fluid injected into the formation and generates a wave field at the outlet that propagates in the annulus of the well and then in the bottomhole zone of the reservoir.
Одним из конструктивных параметров, определяющих частоту генерации первичных колебаний давления на острой кромке выходного отверстия, является величина интервала между входным соплом и выходным отверстием. Но, поскольку эти элементы связаны каждый со своим днищем, становится очевидным, что изменить величину интервала между входным соплом и выходным отверстием можно только при одновременном изменении расстояния между днищами. А это приводит к изменению величины объема камеры-резонатора, который является конструктивным параметром, определяющим частоту собственных колебаний камеры-резонатора.One of the design parameters that determine the frequency of generation of primary pressure oscillations on the sharp edge of the outlet is the size of the interval between the inlet nozzle and the outlet. But, since these elements are each connected to its own bottom, it becomes obvious that changing the interval between the inlet nozzle and the outlet can only be done while changing the distance between the bottoms. And this leads to a change in the volume of the cavity chamber, which is a design parameter that determines the frequency of the natural oscillations of the cavity chamber.
Из этого следует, что существенным недостатком этого устройства является отсутствие возможности отдельно настраивать и согласовывать частоту генерации первичных колебаний давления и частоту собственных колебаний камеры-резонатора, а без этого резонанс невозможен.From this it follows that a significant drawback of this device is the inability to separately configure and coordinate the frequency of generation of the primary pressure oscillations and the frequency of the natural oscillations of the resonator chamber, and without this resonance is impossible.
Целью настоящего изобретения является:The aim of the present invention is:
а) формирование волн давления в затрубном пространстве скважины необходимой частоты за счет настройки необходимого интервала между входным соплом и выходным отверстием струйного генератора, иa) the formation of pressure waves in the annulus of the well of the required frequency by adjusting the necessary interval between the inlet nozzle and the outlet of the jet generator, and
б) формирование максимальной амплитуды за счет настройки необходимого расстояния между днищами и объема камеры-резонатора.b) the formation of the maximum amplitude by adjusting the required distance between the bottoms and the volume of the cavity chamber.
Технический результат достигается за счет того, что в способе генерирования волн давления на забое скважины, при котором устанавливают на нижнем конце канала насосно-компрессорной трубы (НКТ) струйный генератор Гельмгольца (СГГ), представляющий собой полое тело вращения и состоящий из: цилиндрической камеры с двумя параллельными днищами; входного сопла, расположенного в центре одного днища; и выходного отверстия с острой кромкой, расположенного соосно входному соплу в центре другого днища; в котором входное сопло соединяют с каналом НКТ, а выходное отверстие направляют в затрубное пространство скважины, подают жидкость через входное сопло в цилиндрическую камеру, при этом формируют струю жидкости с возмущенной периферией в пространстве между днищами, направляют струю жидкости в выходное отверстие, генерируют таким образом первичные колебания давления в области острой кромки, усиливают первичные колебания давления в цилиндрической камере, частота собственных колебаний которой настроена в резонанс с частотой первичных колебаний давления, и формируют волны давления за выходным отверстием в затрубном пространстве скважины, устанавливают внутри цилиндрической камеры между днищами кольцо с острой внутренней входной кромкой, направляют струю жидкости в выходное отверстие таким образом, чтобы струя в пространстве между входным соплом и выходным отверстием протекала сквозь кольцо и задевала своей возмущенной периферией острую внутреннюю входную кромку кольца, и генерируют таким образом первичные локальные колебания давления в области кольца, а частоту собственных колебаний цилиндрической камеры настраивают в резонанс с основной частотой первичных колебаний давления.The technical result is achieved due to the fact that in the method of generating pressure waves at the bottom of the well, in which a Helmholtz jet generator (SGH) is installed at the lower end of the channel of the tubing, which consists of a hollow body of revolution and consisting of: a cylindrical chamber with two parallel bottoms; an inlet nozzle located in the center of one bottom; and an outlet with a sharp edge located coaxially with the inlet nozzle in the center of the other bottom; in which the inlet nozzle is connected to the tubing channel, and the outlet is directed into the annulus of the well, liquid is supplied through the inlet nozzle into the cylindrical chamber, while a liquid stream is formed with perturbed periphery in the space between the bottoms, the liquid stream is directed to the outlet, thus generating primary pressure oscillations in the region of a sharp edge amplify the primary pressure oscillations in a cylindrical chamber, the natural frequency of which is tuned in resonance with the frequency of the primary pressure fluctuations, and pressure waves are formed behind the outlet in the annulus of the well, a ring with a sharp inner inlet edge is installed inside the cylindrical chamber between the bottoms, a liquid stream is directed into the outlet so that the jet in the space between the inlet nozzle and the outlet flows through the ring and touched its perturbed periphery with the sharp inner inlet edge of the ring, and thus generate primary local pressure fluctuations in the ring region, and the frequency c bstvennyh oscillation of the cylindrical chamber is adapted to resonate at the fundamental frequency of the primary pressure fluctuations.
В устройстве для генерирования волн давления на забое скважины в виде струйного генератора Гельмгольца (СГГ), установленного на нижнем конце насосно-компрессорной трубы (НКТ), представляющего собой полое тело вращения и состоящего из: цилиндрической камеры с двумя параллельными днищами; входного сопла, расположенного в центре одного днища на оси цилиндрической камеры; и выходного отверстия с острой кромкой, расположенного соосно входному соплу на оси цилиндрической камеры в центре другого днища, внутри цилиндрической камеры между днищами установлено на стойках кольцо с плоскими торцами и острой внутренней входной кромкой, причем кольцо установлено также на оси цилиндрической камеры, соосно входному соплу и выходному отверстию.In the device for generating pressure waves at the bottom of the well in the form of a Helmholtz jet generator (SGH) mounted on the lower end of the tubing, which is a hollow body of revolution and consisting of: a cylindrical chamber with two parallel bottoms; an inlet nozzle located in the center of one bottom on the axis of the cylindrical chamber; and an outlet with a sharp edge located coaxially with the inlet nozzle on the axis of the cylindrical chamber in the center of the other bottom, inside the cylindrical chamber between the bottoms there is a ring with flat ends and a sharp inner inlet edge, the ring also being installed on the axis of the cylindrical chamber, coaxial to the inlet nozzle and outlet.
Кроме того, частоту собственных колебаний цилиндрической камеры настраивают в резонанс с частотой одной из высших гармоник первичных колебаний давления, а кольцо устанавливают с возможностью перемещения вдоль оси цилиндрической камеры.In addition, the frequency of natural vibrations of the cylindrical chamber is adjusted to resonance with the frequency of one of the higher harmonics of the primary pressure oscillations, and the ring is set to move along the axis of the cylindrical chamber.
Предложенный способ позволяет выполнить регулировку частоты первичных колебаний давления за счет настройки необходимого интервала между входным соплом и выходным отверстием, а также настроить в резонанс камеру-резонатор за счет установки необходимого расстояния между днищами камеры-резонатора, определяющего объем камеры и частоту ее собственных колебаний.The proposed method allows you to adjust the frequency of the primary pressure fluctuations by adjusting the required interval between the inlet nozzle and the outlet, as well as adjust the resonator chamber by setting the required distance between the bottoms of the resonator chamber, which determines the volume of the chamber and the frequency of its natural oscillations.
На рис. 1, изображена схема устройства с кольцом на радиальных стойках между днищами на оси камеры-резонатора.In fig. 1, a diagram of a device with a ring on radial racks between the bottoms on the axis of the resonator chamber is shown.
Сущность предложенного изобретения состоит в следующем.The essence of the proposed invention is as follows.
Для формирования волнового поля на забое скважин на нижнем конце насосно-компрессорной трубы устанавливают гидродинамический генератор колебаний давления в протекающем потоке жидкости. Наиболее эффективным устройством, служащим для преобразования энергии скоростного напора потока в колебательную энергию, является струйный генератор Гельмгольца (СГГ).To form a wave field at the bottom of the wells at the lower end of the tubing, a hydrodynamic generator of pressure fluctuations in the flowing fluid stream is installed. The most effective device for converting the energy of the flow velocity head into vibrational energy is the Helmholtz jet generator (GHG).
При прокачивании жидкости через это устройство, внутри камеры на выходе из входного сопла формируется струя, которая протекает в пространстве между днищами и вытекает наружу через выходное отверстие. При вытекании через выходное отверстие струя задевает своей возмущенной периферией острые края отверстия, и это порождает периодические локальные возмущения давления в прилегающем пространстве. Если частота образования этих возмущений давления совпадает с частотой собственных колебаний неподвижного столба жидкости, заключенного внутри камеры-резонатора, то амплитуда колебаний давления многократно увеличивается.When pumping fluid through this device, a jet is formed inside the chamber at the outlet of the inlet nozzle, which flows in the space between the bottoms and flows out through the outlet. When flowing through the outlet, the jet touches the sharp edges of the hole with its perturbed periphery, and this gives rise to periodic local pressure disturbances in the adjacent space. If the frequency of formation of these pressure perturbations coincides with the frequency of the natural oscillations of the fixed column of liquid enclosed inside the resonator chamber, then the amplitude of the pressure oscillations increases many times.
Можно обеспечить существенное увеличение амплитуды колебания давления в потоке, если установить генерирующую пару: питающее сопло-выпускное отверстие - в камеру-резонатор с частотой собственных колебаний, совпадающей с частотой генерации.It is possible to provide a significant increase in the amplitude of pressure fluctuations in the flow, if you install a generating pair: the supply nozzle-outlet in the resonator chamber with a natural oscillation frequency that coincides with the generation frequency.
Предлагаемый способ основывается на использовании способности высокоскоростной струи жидкости генерировать слабые локальные колебания давления при натекании на препятствие с острой кромкой. В качестве генерирующей кромки может использоваться острый клин, отверстие с острой кромкой в пластине или же кольцо, установленное соосно струе.The proposed method is based on using the ability of a high-speed liquid jet to generate weak local pressure fluctuations when it flows onto an obstacle with a sharp edge. As a generating edge, a sharp wedge, a hole with a sharp edge in the plate, or a ring mounted coaxially with the jet can be used.
Частота генерации при натекании струи на препятствие определяется скоростью струи W и длиной LC ее свободного участка: fG=Sh·W/LC, где Sh - число Струхаля 
Объем камеры-резонатора рассчитывают таким образом, чтобы частота собственных колебаний, заключенного в ней столба жидкости, была равна частоте генерации первичных колебаний давления на острой кромке. Обычно, частота генерации первичных колебаний давления известна, это та самая величина, которая требуется нефтяникам для выполнения очистки ремонтируемой скважины. При известном перепаде давления между входным соплом и выходным отверстием устройства определяется длина струи и расстояние между днищами камеры-резонатора. После этого остается привести частоту собственных колебаний камеры-резонатора в соответствие с частотой генерации первичных колебаний давления. Для этого остается единственная возможность - изменять наружный диаметр камеры-резонатора. Для увеличения частоты собственных колебаний диаметр камеры следует уменьшать, а для уменьшения - увеличивать. Но изменение диаметра камеры допустимо лишь в незначительном интервале, поскольку камера установлена внутри обсадной трубы.The volume of the resonator chamber is calculated in such a way that the frequency of the natural oscillations contained in the liquid column is equal to the frequency of the generation of the primary pressure oscillations on the sharp edge. Usually, the frequency of generation of primary pressure fluctuations is known, this is the very amount that oil workers need to clean a well being repaired. With a known pressure drop between the inlet nozzle and the outlet of the device, the jet length and the distance between the bottoms of the resonator chamber are determined. After this, it remains to bring the frequency of the natural oscillations of the resonator chamber in accordance with the frequency of generation of the primary pressure oscillations. For this, the only possibility remains - to change the outer diameter of the resonator chamber. To increase the frequency of natural vibrations, the diameter of the chamber should be reduced, and to decrease, increase. But changing the diameter of the chamber is permissible only in a small interval, since the camera is installed inside the casing.
Частота собственных колебаний струйного резонатора Гельмгольца определяется из следующего выражения,The natural frequency of the Helmholtz jet resonator is determined from the following expression,
где с - скорость звука, S1 - площадь проходного сечения входного сопла, L1 - длина входного сопла, S2 - площадь проходного сечения выходного отверстия, L2 - длина выходного отверстия, 
В предлагаемом способе генерирования колебаний давления в потоке жидкости, прокачиваемой через струйный генератор Гельмгольца, заложена возможность настраивать частоту генерации первичных колебаний давления fG на острой внутренней входной кромке кольца, при неизменной скорости струи W, за счет перемещения самого кольца вдоль оси струи и изменения длины струи LC. При этом расстояние между днищами камеры-резонатора L можно изменять в широком интервале совершенно независимо от перемещения кольца внутри камеры между днищами. Это позволяет изменять объем камеры-резонатора V также в широком интервале для согласования частоты собственных колебаний камеры-резонатора fc с частотой первичных колебаний давления на острой кромке fG.In the proposed method for generating pressure fluctuations in the fluid flow pumped through the Helmholtz jet generator, it is possible to adjust the frequency of generation of the primary pressure oscillations f G on the sharp inner input edge of the ring, at a constant speed of the jet W, due to the movement of the ring along the axis of the jet and a change in length jet L C. Moreover, the distance between the bottoms of the chamber of the resonator L can be changed in a wide interval completely independently of the movement of the ring inside the chamber between the bottoms. This allows you to change the volume of the resonator chamber V also in a wide range for matching the natural frequency of the resonator chamber f c with the frequency of the primary pressure oscillations on the sharp edge f G.
Устройство для генерирования волн давления в затрубном пространстве скважины (см. фиг. 1) состоит из камеры-резонатора 1, представляющей собой стальную трубу, заглушенную с обоих торцев плоскими днищами, установленными параллельно друг другу и перпендикулярно оси камеры-резонатора. В первом (по-потоку) днище камеры установлено входное сопло 2, представляющее собой небольшой кусок трубы определенного проходного сечения с плавной входной кромкой и острой выходной кромкой плоского торца. Во втором (по-потоку) днище камеры выполнено выходное отверстие 3, представляющее собой просто сверление в плоском днище. Между днищами внутри камеры установлено на стойках 5 стальное кольцо 4 с острой входной внутренней кромкой. При этом входной торец кольца плоский, не заостренный.A device for generating pressure waves in the annulus of a well (see Fig. 1) consists of a resonator chamber 1, which is a steel pipe that is muffled from both ends with flat bottoms mounted parallel to each other and perpendicular to the axis of the resonator chamber. In the first (downstream) bottom of the chamber, an inlet nozzle 2 is installed, which is a small piece of a pipe of a certain passage section with a smooth inlet edge and a sharp outlet edge of the flat end. In the second (downstream) bottom of the chamber, an outlet 3 is made, which is simply drilling in a flat bottom. Between the bottoms inside the chamber, a steel ring 4 with a sharp inlet inner edge is mounted on the posts 5. In this case, the input end face of the ring is flat, not pointed.
Устройство установлено на нижнем конце НКТ и его входное сопло соединено с каналом НКТ, а выпускное отверстие направлено в затрубное пространство скважины.The device is installed on the lower end of the tubing and its inlet nozzle is connected to the tubing channel, and the outlet is directed into the annulus of the well.
Работает устройство для генерирования волн давления в затрубном пространстве скважины следующим образом. При подаче в НКТ ремонтируемой скважины технической жидкости, вся подаваемая жидкость протекает через камеру-резонатор 1 струйного генератора Гельмгольца. Жидкость прокачивается через входное сопло 2 устройства, и при этом на выходе из устройства формируется осесимметричная струя с возмущенной периферией. От острой выходной кромки входного сопла отрываются с равными интервалами вихреподобные кольцевые структуры, подобно каплям, падающим с носика крана в ванной комнате, увлекаются струей и ударяются в своем движении об острую кромку кольца 4. Внутренний диаметр кольца составляет 1,2…1,4 диаметра сопла. Кольцо устанавливается на оси камеры на стойках 5. Далее струя вытекает через выходное отверстие 3 в затрубное пространство скважины.A device for generating pressure waves in the annulus of a well operates as follows. When a technical fluid is supplied to the tubing of the well being repaired, all the supplied fluid flows through the resonator chamber 1 of the Helmholtz jet generator. The fluid is pumped through the inlet nozzle 2 of the device, and at the same time, an axisymmetric jet with a perturbed periphery is formed at the outlet of the device. Vortex-like ring structures are torn off from the sharp outlet edge of the inlet nozzle at equal intervals, like drops falling from the spout of the tap in the bathroom, are carried away by the jet and hit in their movement against the sharp edge of the ring 4. The inner diameter of the ring is 1.2 ... 1.4 diameters nozzles. The ring is mounted on the axis of the chamber on the uprights 5. Next, the jet flows through the outlet 3 into the annulus of the well.
При протекании через СГГ в потоке жидкости генерируются колебания давления, которые распространяются в виде упругих волн через выпускное отверстие дальше, в кольцевое затрубное пространство скважины и еще дальше в призабойную зону пласта.When flowing through the SGH in the fluid stream, pressure fluctuations are generated, which propagate in the form of elastic waves through the outlet further into the annular annular space of the well and even further into the bottomhole formation zone.
Claims (4)
оси цилиндрической камеры, соосно входному соплу и выходному отверстию.3. Device for generating pressure waves at the bottom of the well in the form of a Helmholtz jet generator (SGH) installed on the lower end of the tubing, which is a hollow body of revolution and consisting of: a cylindrical chamber with two parallel bottoms; an inlet nozzle located in the center of one bottom on the axis of the cylindrical chamber; and an outlet with a sharp edge, located coaxially with the inlet nozzle on the axis of the cylindrical chamber in the center of the other bottom, characterized in that a ring with flat ends and a sharp inner inlet edge is mounted on racks inside the cylindrical chamber between the bottoms, and the ring is also mounted on
axis of the cylindrical chamber, coaxial to the inlet nozzle and outlet.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014112905/03A RU2572250C2 (en) | 2014-04-02 | 2014-04-02 | Method and device with ring for generation of pressure waves at bottom of well |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014112905/03A RU2572250C2 (en) | 2014-04-02 | 2014-04-02 | Method and device with ring for generation of pressure waves at bottom of well |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014112905A RU2014112905A (en) | 2015-10-10 |
| RU2572250C2 true RU2572250C2 (en) | 2016-01-10 |
Family
ID=54289399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014112905/03A RU2572250C2 (en) | 2014-04-02 | 2014-04-02 | Method and device with ring for generation of pressure waves at bottom of well |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2572250C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2670623C1 (en) * | 2017-10-04 | 2018-10-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук" | Method and device of borehole acoustic radiator with a smooth nozzle input for generating waves of pressure in annulus of injection well |
| RU2713846C1 (en) * | 2019-10-11 | 2020-02-07 | Антолий Георгиевич Малюга | Cavitation device for stimulation of oil recovery of formations |
Citations (6)
| 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 |
| US4041984A (en) * | 1976-07-01 | 1977-08-16 | General Motors Corporation | Jet-driven helmholtz fluid oscillator |
| RU2023147C1 (en) * | 1991-02-15 | 1994-11-15 | Государственное малое предприятие "Мухит" при Азербайджанском индустриальном университете | Downhole hydrodynamic oscillator |
| RU2065921C1 (en) * | 1993-10-27 | 1996-08-27 | Николай Александрович Петров | Device for treating drilled holes |
| 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 |
-
2014
- 2014-04-02 RU RU2014112905/03A patent/RU2572250C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| 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 |
| US4041984A (en) * | 1976-07-01 | 1977-08-16 | General Motors Corporation | Jet-driven helmholtz fluid oscillator |
| RU2023147C1 (en) * | 1991-02-15 | 1994-11-15 | Государственное малое предприятие "Мухит" при Азербайджанском индустриальном университете | Downhole hydrodynamic oscillator |
| RU2065921C1 (en) * | 1993-10-27 | 1996-08-27 | Николай Александрович Петров | Device for treating drilled holes |
| 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 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2670623C1 (en) * | 2017-10-04 | 2018-10-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук" | Method and device of borehole acoustic radiator with a smooth nozzle input for generating waves of pressure in annulus of injection well |
| RU2713846C1 (en) * | 2019-10-11 | 2020-02-07 | Антолий Георгиевич Малюга | Cavitation device for stimulation of oil recovery of formations |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014112905A (en) | 2015-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3181221U (en) | Apparatus for implementing a method for generating pressure pulsations | |
| RU2572250C2 (en) | Method and device with ring for generation of pressure waves at bottom of well | |
| Abulimiti et al. | Study on the impacting performance of a self-excited oscillation pulsed jet nozzle | |
| RU2610598C2 (en) | Method and device for two-chamber helmholz spray oscillator for generating pressure waves at the bottom hole | |
| RU2544201C2 (en) | Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation constant frequency | |
| 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 | |
| RU2616024C1 (en) | Method and device with solid bottom to generate pressure waves in the injection well bore | |
| 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 | |
| RU2478438C2 (en) | Method of combined device to generate pressure oscillation in fluid flow | |
| RU2576736C2 (en) | Method and device generating pressure waves in well annulus | |
| 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 | |
| RU2610045C2 (en) | Method and device for alignment of steam assisted gravity drainage with vibration-wave effect on productive formation in horizontal wells | |
| RU2399746C1 (en) | Device for wave processing of productive formations | |
| US10753154B1 (en) | Extended reach fluidic oscillator | |
| RU2637009C2 (en) | Method and device of jet parametrical gun with two toroidal chambers for pressure waves generating and modulating in the injection well hole | |
| RU2574889C2 (en) | Method and device for oil extraction at low formation pressure | |
| CN113464054A (en) | Drilling device and drilling method | |
| RU2575285C2 (en) | Device with combined effect on productive formation and bottom-hole zone | |
| CN104453786A (en) | Annular cavity type fluid sonic wave generator | |
| RU2456438C2 (en) | Method for increasing amplitude of wave action on productive formations | |
| RU85581U1 (en) | PRODUCTIVE LAYER DEVICE | |
| RU2544200C2 (en) | Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation resonant mode | |
| US10233097B2 (en) | Liquid treatment apparatus with ring vortex processor and method of using same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170403 |