RU2653205C2 - Method and device of jet combined parametrical gun for pressure waves generating and modulating in the injection well hole - Google Patents

Method and device of jet combined parametrical gun for pressure waves generating and modulating in the injection well hole Download PDF

Info

Publication number
RU2653205C2
RU2653205C2 RU2016108549A RU2016108549A RU2653205C2 RU 2653205 C2 RU2653205 C2 RU 2653205C2 RU 2016108549 A RU2016108549 A RU 2016108549A RU 2016108549 A RU2016108549 A RU 2016108549A RU 2653205 C2 RU2653205 C2 RU 2653205C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
resonator
exhaust channel
sleeve
frequency
amplitude
Prior art date
Application number
RU2016108549A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016108549A (en
Inventor
Алексей Алланович Абдрашитов
Яков Исаакович Кравцов
Евгений Александрович Марфин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "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 "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук" filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук"
Priority to RU2016108549A priority Critical patent/RU2653205C2/en
Publication of RU2016108549A publication Critical patent/RU2016108549A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2653205C2 publication Critical patent/RU2653205C2/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25Methods for stimulating production
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B28/00Vibration generating arrangements for boreholes or wells, e.g. for stimulating production
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/003Vibrating earth formations
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/12Fluid oscillators or pulse generators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: method of pressure waves generating and modulating in the injection well hole, in which the combined acoustic oscillation system, consisting of two combined acoustic oscillation systems, is assembled. At that the external acoustic oscillation system is the jet Helmholtz resonator and includes the inlet nozzle, the chamber-resonator and the exhaust channel. The internal acoustic oscillation system is the Galton whistle and includes the inlet nozzle and the sleeve-resonator. Moreover, both acoustic oscillation systems are excited simultaneously by the single gas jet, supplied from the common ring nozzle to the sharp entrance edges of the exhaust channel and the sleeve-resonator, respectively. The ring nozzle is connected to the oil-well tubing channel, and the gas is supplied into the well through it, the gas jet is formed behind the ring nozzle and it is directed to the sharp inlet edges of the exhaust channel and the sleeve-resonator. Generate the pressure oscillations on the sharp inlet edges of the exhaust channel and intensify its amplitude in the chamber-resonator. Generate the high-frequency pressure oscillations at the sharp inlet edges of the sleeve-resonator and intensify its amplitude in the sleeve-resonator. Generate the low-frequency pressure oscillations at the sharp inlet edges of the exhaust channel and intensify its amplitude in the chamber-resonator. The wave packet, containing the high and low frequency pressure waves is formed at the outlet from the combined acoustic oscillation system, perform its mutual modulating with formation of difference frequency wave, the amplitude of which is amplified beyond the exhaust channel and directed to the reservoir bottomhole region through the perforations in the casing pipe.
EFFECT: increase of the fluid mobility in the reservoir bottomhole region and enhance of the mechanical effect to the solid deposits.
2 cl, 1 dwg

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 стволе нагнетательной скважины (см. патент №96118034), при котором устанавливают на конце насосно-компрессорной трубы (НКТ) гидродинамический генератор (ГГ), закачивают сжимаемую жидкость (газ, воздух, пар) по НКТ в скважину, прокачивают жидкость через ГГ, генерируют колебания давления внутри ГГ и формируют волну давления за ГГ в стволе нагнетательной скважины.A known method of generating pressure waves in the injection wellbore (see patent No. 96118034), in which a hydrodynamic generator (GG) is installed at the end of the tubing, compressible fluid (gas, air, steam) is pumped through the tubing into the well, pump liquid through the GG, generate pressure fluctuations inside the GG and form a pressure wave behind the GG in the injection wellbore.

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.

Давно известно, что закачка жидкости в продуктивный пласт на поздней стадии разработки увеличивает дебит добывающих скважин. Также известно, что создание колебаний давления в пласте 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 long been known 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 formation contributes to the release of capillary trapped oil, decolmation 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 с использованием для этой цели 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 for this purpose 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.

Недостатком этого способа является невысокая эффективность обработки скважины высокочастотными колебаниями давления.The disadvantage of this method is the low efficiency of the well treatment by high-frequency pressure fluctuations.

Известен способ генерирования низкочастотных волн давления за счет модуляции двух волн высокой частоты (см. Волны. Берклеевский курс физики, т.III, Ф.Крауфорд, Наука, М., 1976, с.42). При суперпозиции двух гармонических волн, описываемых уравнениями s1=A1cos ω1t и s2=A2cos ω2t с частотами ω1 и ω2, излучаемых двумя источниками, в окружающем пространстве формируется волна разностной частоты (ω12). Этот способ генерирования позволяет сформировать в окружающем пространстве волну низкой частоты из двух высокочастотных волн.There is a method of generating low-frequency pressure waves by modulating two high-frequency waves (see Waves. Berkeley Physics Course, vol. III, F. Crawford, Nauka, M., 1976, p. 42). With a superposition of two harmonic waves described by the equations s 1 = A 1 cos ω 1 t and s 2 = A 2 cos ω 2 t with frequencies ω 1 and ω 2 emitted by two sources, a difference frequency wave (ω 1 - ω 2 ). This generation method allows the formation of a low-frequency wave from two high-frequency waves in the surrounding space.

При этом в канале распространяются две гармонические волны: высокой ω1 и низкой ω2 частоты, параметры которых изменяются по закону синуса. Если амплитуда этих волн не слишком велика и форма волн не претерпевает изменения при удалении от источников, то согласно принципу суперпозиции эти волны не оказывают друг на друга никакого влияния.In this case, two harmonic waves propagate in the channel: high ω 1 and low ω 2 frequencies, the parameters of which vary according to the sine law. If the amplitude of these waves is not too large and the waveform does not undergo changes when moving away from the sources, then according to the principle of superposition these waves do not have any effect on each other.

В действительности из-за ряда причин, в том числе из-за нелинейности среды, в которой волны распространяются, форма волн изменяется по мере их удаления от камер-резонаторов и волны оказывают влияние друг на друга при распространении в канале. При взаимовлиянии волн друг на друга в канале формируется т.н. “волновой пакет”, включающий семейство волн различной частоты и амплитуды в дополнение к первоначальным частотам ω1 и ω2. Нас интересует, главным образом, появление в спектре частот волны разностной частоты (ω1 - ω2).In fact, due to a number of reasons, including the nonlinearity of the medium in which the waves propagate, the shape of the waves changes as they move away from the resonator chambers and the waves influence each other during propagation in the channel. With the influence of waves on each other in the channel, the so-called “Wave packet”, including a family of waves of different frequencies and amplitudes in addition to the initial frequencies ω 1 and ω 2 . We are mainly interested in the appearance of a difference frequency wave (ω 1 - ω 2 ) in the frequency spectrum.

Недостатком этого способа генерирования является невысокая амплитуда волны с разностной частотой колебаний давления.The disadvantage of this method of generation is the low amplitude of the wave with a differential frequency of pressure fluctuations.

Известен способ генерирования волн давления, наиболее близкий по технической сущности и взятый за прототип, реализованный в устройстве (см. патент РФ №2478438), при котором собирают комбинированную акустическую колебательную систему, состоящую из двух совмещенных акустических колебательных систем, а именно внешняя акустическая колебательная система представляет собой струйный резонатор Гельмгольца и включает входное сопло, камеру-резонатор и выхлопной канал, а внутренняя акустическая колебательная система представляет собой свисток Гальтона и включает входное сопло и втулку-резонатор, причем обе акустические колебательные системы возбуждают струей газа, подаваемой из общего входного сопла на острые входные кромки выхлопного канала и втулки-резонатора, соответственно, соединяют входное сопло с каналом насосно-компрессорной трубы и осуществляют по ней подачу в скважину газа, организуют за входным соплом струю газа и направляют ее на острые входные кромки выхлопного канала и втулки-резонатора; генерируют колебания давления на острых входных кромках выхлопного канала и усиливают их амплитуду в камере-резонаторе; генерируют колебания давления на острых входных кромках втулки-резонатора и усиливают их амплитуду во втулке-резонаторе; формируют на выходе из комбинированной акустической колебательной системы волны давления, распространяющиеся по выхлопному каналу и воздействующие друг на друга в ближнем поле.A known method of generating pressure waves, the closest in technical essence and taken as a prototype, implemented in a device (see RF patent No. 2478438), in which a combined acoustic vibrational system is assembled, consisting of two combined acoustic vibrational systems, namely an external acoustic vibrational system It is a Helmholtz jet resonator and includes an inlet nozzle, a resonator chamber and an exhaust channel, and the internal acoustic oscillating system is a whistle Г ice and includes an inlet nozzle and a resonator sleeve, both acoustic oscillating systems exciting with a gas stream supplied from a common inlet nozzle to the sharp inlet edges of the exhaust channel and the resonator sleeve, respectively, connect the inlet nozzle to the channel of the tubing and carry out gas supply to the well, a gas stream is arranged behind the inlet nozzle and directed to the sharp inlet edges of the exhaust channel and the resonator sleeve; generate pressure fluctuations on the sharp inlet edges of the exhaust channel and increase their amplitude in the resonator chamber; generate pressure fluctuations on the sharp inlet edges of the resonator sleeve and amplify their amplitude in the resonator sleeve; form at the exit from the combined acoustic vibrational system pressure waves propagating through the exhaust channel and acting on each other in the near field.

Работа струйного резонатора Гельмгольца включает два основных механизма – генерирование первичных колебаний давления в потоке при натекании струи на острую кромку выхлопного канала (кромочного тона) и усиление амплитуды первичных колебаний в резонаторе столбом жидкости, заключенном в объеме камеры (резонанс).The operation of the Helmholtz jet resonator includes two main mechanisms - the generation of primary pressure fluctuations in the flow when the jet flows onto the sharp edge of the exhaust channel (edge tone) and amplification of the primary oscillation amplitude in the resonator by a liquid column enclosed in the chamber volume (resonance).

При движении свободной затопленной струи в камере резонатора Гельмгольца она увлекает своим движением окружающие слои неподвижной жидкости, что приводит к формированию на поверхности струи равномерно чередующихся кольцевых вихревых образований. Эти вихревые образования увлекаются струей и ударяются об острую кромку выхлопного канала, что вызывает локальные возмущения давления вблизи кромки и колебания давления в окружающем пространстве. Амплитуда первичных колебаний давления очень невелика. Но, если частота всплесков давления на кромке совпадает с частотой собственных колебаний столба жидкости, заполняющей камеру резонатора, то их амплитуда значительно возрастает. При этом камера выступает в качестве объемного резонатора – усилителя акустических колебаний. Частота первичных колебаний давления на острой кромке выходного отверстия, определяемая скоростью струи и интервалом между соплом и острой кромкой, должна соответствовать собственной частоте колебаний камеры струйного резонатора.When a free flooded jet moves in the chamber of a Helmholtz resonator, it carries away the surrounding layers of the stationary liquid with its motion, which leads to the formation of uniformly alternating circular vortex formations on the surface of the jet. These vortex formations are carried away by the jet and hit the sharp edge of the exhaust channel, which causes local pressure disturbances near the edge and pressure fluctuations in the surrounding space. The amplitude of the primary pressure fluctuations is very small. But, if the frequency of pressure surges at the edge coincides with the frequency of natural oscillations of the liquid column filling the resonator chamber, then their amplitude increases significantly. In this case, the camera acts as a volume resonator - an amplifier of acoustic vibrations. The frequency of the primary pressure fluctuations on the sharp edge of the outlet, determined by the speed of the jet and the interval between the nozzle and the sharp edge, must correspond to the natural frequency of the oscillation chamber of the jet resonator.

Те же самые механизмы определяют работу свистка Гальтона – генерирование первичных колебаний давления при натекании струи на острую кромку втулки и увеличение амплитуды первичных колебаний давления объемным резонатором – столбом жидкости, заполняющей втулку. При этом частота генерации первичных колебаний давления на острой кромке втулки-резонатора определяется скоростью струи и интервалом между соплом и острой кромкой втулки.The same mechanisms determine the operation of the Galton whistle — the generation of primary pressure oscillations when the jet flows onto the sharp edge of the sleeve and the increase in the amplitude of the primary pressure fluctuations by a volume resonator — a column of liquid filling the sleeve. In this case, the frequency of generation of primary pressure oscillations on the sharp edge of the resonator sleeve is determined by the jet velocity and the interval between the nozzle and the sharp edge of the sleeve.

Каждое из устройств, как струйный резонатор Гельмгольца, так и свисток Гальтона, генерирует колебания определенной частоты, струйный резонатор генерирует колебания с частотой, определяемой интервалом между соплом и острой кромкой выходного отверстия в задней стенке камеры, соответствующей частоте собственных колебаний столба жидкости, заключенного в объеме камеры-резонатора, а свисток Гальтона – с частотой, определяемой интервалом между соплом и острой кромкой втулки, соответствующей собственной частоте своего объемного резонатора – втулки с днищем.Each of the devices, both the Helmholtz jet resonator and the Galton whistle, generates oscillations of a certain frequency, the jet resonator generates oscillations with a frequency determined by the interval between the nozzle and the sharp edge of the outlet in the rear wall of the chamber, corresponding to the natural frequency of the liquid column enclosed in the volume resonator chamber, and the Galton whistle with a frequency determined by the interval between the nozzle and the sharp edge of the sleeve corresponding to the natural frequency of its volume resonator - bushings with bottom.

Комбинированное устройство объединяет обе колебательные системы в единую конструкцию, причем одно питающее кольцевое сопло работает на обе системы сразу за счет того, что кольцевая струя жидкости, вытекающая из сопла, своей наружной частью вызывает звучание камеры струйного резонатора Гельмгольца, а внутренней частью – камеры свистка Гальтона. Звучат обе акустические системы - каждая на собственной частоте, но в способе, взятом за прототип, это никак не уточняется: системы могут быть настроены на разные частоты, а могут быть настроены и на одну частоту. Даже, если в устройстве случайным образом генерируются две волны близкой частоты, и они модулируются в выхлопном канале произвольным образом с образованием волны разностной частоты, то эта волна имеет маленькую амплитуду. В книге авторов Красильникова В.А. и Крылова В.В. “Введение в физическую акустику”, М., Наука, 1974, говорится о том, что в волну разностной частоты переходит при самомодуляции порядка одного процента энергии пары исходных волн высокой частоты. Поэтому, при отсутствии резонатора, настроенного на усиление волны этой частоты, она быстро рассеется в окружающем пространстве.The combined device combines both oscillatory systems into a single design, with one feeding ring nozzle working on both systems immediately due to the fact that the ring jet of liquid flowing out of the nozzle causes the Helmholtz resonator chamber to sound and the Halton whistle chamber inside. . Both speakers sound - each at its own frequency, but in the method taken as a prototype, this is not specified in any way: the systems can be tuned to different frequencies, but can also be tuned to one frequency. Even if two waves of close frequency are randomly generated in the device and they are modulated in the exhaust channel arbitrarily with the formation of a difference frequency wave, this wave has a small amplitude. In the book of authors Krasilnikova V.A. and Krylova V.V. “An Introduction to Physical Acoustics”, M., Nauka, 1974, states that it transforms into a difference-frequency wave upon self-modulation on the order of one percent of the energy of a pair of initial high-frequency waves. Therefore, in the absence of a resonator tuned to amplify a wave of this frequency, it will quickly dissipate in the surrounding space.

В выхлопном канале волны быстро утрачивают свою синусоидальную форму вследствие нелинейности среды и начинают оказывать влияние друг на друга. При взаимодействии двух волн в ближнем поле происходит преобразование частоты колебаний, т.н. модуляция волн, в результате чего формируется волновой пакет, содержащий волны комбинационных частот. В ближнем поле, наряду с волнами исходных частот ω1 и ω2, появляются волны суммарной частоты (ω12), разностной частоты (ω1 - ω2) и дробных частот. Нас интересует появление волны разностной частоты. К сожалению, амплитуда волны разностной частоты весьма невелика и без дополнительного усиления она быстро рассеивается в пространстве.In the exhaust channel, the waves quickly lose their sinusoidal shape due to the nonlinearity of the medium and begin to influence each other. When two waves interact in the near field, the vibration frequency is converted, the so-called modulation of the waves, resulting in the formation of a wave packet containing waves of Raman frequencies. In the near field, along with the waves of the initial frequencies ωone and ω2, total frequency waves appear (ωone+ ω2), difference frequency (ωone - ω2) and fractional frequencies. We are interested in the appearance of a wave of difference frequency. Unfortunately, the amplitude of the difference-frequency wave is very small and without additional amplification it quickly dissipates in space.

Недостатком способа является невозможность получать в выхлопном канале колебания давления низкой частоты с высокой амплитудой при помощи двух самостоятельных источников колебаний.The disadvantage of this method is the inability to obtain in the exhaust channel pressure fluctuations of low frequency with high amplitude using two independent sources of oscillation.

Известно устройство для генерирования колебаний давления в потоке газа (см. Morel Th. Экспериментальное исследование осциллятора Гельмгольца, управляемого струей. Перевод ВЦП №В-56251 из J.Fluid Engineering, 1979, 101, IX, №3, 383-390), называемое струйным резонатором Гельмгольца и состоящее из цилиндрической камеры-резонатора с двумя параллельными крышками, круглого сопла, установленного в передней крышке на оси камеры-резонатора, и круглого выходного отверстия с острыми входными кромками, выполненного в задней крышке соосно круглому соплу.A device is known for generating pressure fluctuations in a gas stream (see Morel Th. Experimental study of a Helmholtz oscillator controlled by a jet. Translated from the JCP Fluid Engineering No. B-56251 from J. Fluid Engineering, 1979, 101, IX, No. 3, 383-390), called Helmholtz jet resonator and consisting of a cylindrical cavity chamber with two parallel covers, a round nozzle mounted in the front cover on the axis of the resonator chamber, and a round outlet with sharp inlet edges made in the rear cover coaxially to the round nozzle.

Газ подается под давлением в сопло. За соплом формируется струя газа, которая протекает внутри камеры между соплом и выходным отверстием. При натекании возмущенной периферии струи на острую кромку выходного отверстия в окружающем пространстве генерируются локальные возмущения давления – первичные колебания давления. Их амплитуда очень мала и они быстро затухают в окружающем пространстве. Но если частота генерации первичных колебаний давления совпадает с частотой собственных колебаний камеры-резонатора, то их амплитуда многократно увеличивается. Наступает режим резонанса.Gas is supplied under pressure to the nozzle. A gas jet is formed behind the nozzle, which flows inside the chamber between the nozzle and the outlet. When the perturbed periphery of the jet flows onto the sharp edge of the outlet in the surrounding space, local pressure perturbations are generated - primary pressure fluctuations. Their amplitude is very small and they quickly decay in the surrounding space. But if the frequency of generation of the primary pressure oscillations coincides with the frequency of the natural oscillations of the resonator chamber, then their amplitude increases many times. There is a resonance mode.

Это устройство позволяет с высокой эффективностью преобразовывать кинетическую энергию струи в колебательную энергию потока.This device allows high-efficiency conversion of the kinetic energy of the jet into the vibrational energy of the stream.

Известно устройство для генерирования колебаний давления в потоке газа (см. Л.Бергман. Ультразвук и его применение в технике, с.27, ИЛ., М., 1957), называемое свистком Гальтона и состоящее из кольцевого сопла и втулки-резонатора, представляющей собой стакан с боковыми стенками и днищем; причем втулка-резонатор установлена на оси кольцевого сопла и соосно ему, входным отверстием навстречу потоку.A device is known for generating pressure fluctuations in a gas stream (see L. Bergman. Ultrasound and its application in technology, p.27, IL., M., 1957), called the Galton whistle and consisting of an annular nozzle and a resonator sleeve, representing a glass with side walls and a bottom; moreover, the resonator sleeve is mounted on the axis of the annular nozzle and coaxially with the inlet opening towards the flow.

Газ проталкивают через сопло и формируют за соплом кольцевую струю, которую направляют на острые кромки втулки-резонатора. Втулка-резонатор представляет собой стакан с боковыми стенками и перемещаемым днищем и направлена отверстием к соплу, навстречу кольцевой струе жидкости. На стенках стакана, с открытой стороны, выполнены острые кромки, на которые натекает кольцевая струя своей внутренней частью. Главным образом, струя обтекает стакан снаружи. Механизм генерации первичных колебаний на острой кромке и их последующее усиление внутри втулки-резонатора полностью соответствует механизму струйного резонатора Гельмгольца.The gas is pushed through the nozzle and an annular jet is formed behind the nozzle, which is directed to the sharp edges of the resonator sleeve. The resonator bushing is a glass with side walls and a movable bottom and is directed by an opening to the nozzle, towards the annular stream of liquid. On the walls of the glass, from the open side, sharp edges are made, on which the annular stream flows with its inner part. Mostly, the stream wraps around the glass outside. The mechanism for generating primary oscillations on a sharp edge and their subsequent amplification inside the resonator sleeve fully corresponds to the Helmholtz jet resonator mechanism.

Известно устройство струйного комбинированного излучателя для генерирования волн давления в потоке газа (см. патент РФ №2478438), наиболее близкое по технической сущности и взятое за прототип, состоящее из: струйного резонатора Гельмгольца, включающего полую цилиндрическую камеру-резонатор с двумя параллельными крышками, кольцевого сопла, установленного в передней крышке на оси камеры-резонатора, и круглого выхлопного канала с острыми входными кромками, выполненного в задней крышке соосно кольцевому соплу; а также свистка Гальтона, совмещенного со струйным резонатором Гельмгольца и включающего кольцевое сопло и втулку-резонатор, представляющую собой стакан с боковыми стенками и днищем; причем кольцевое сопло у них общее, а втулка-резонатор установлена на оси круглого выхлопного канала и соосно ему, входным отверстием к кольцевому соплу.A device of a combined jet emitter is known for generating pressure waves in a gas stream (see RF patent No. 2478438), the closest in technical essence and taken as a prototype, consisting of: a Helmholtz ink resonator including a hollow cylindrical cavity chamber with two parallel covers, an annular a nozzle mounted in the front cover on the axis of the resonator chamber, and a round exhaust channel with sharp inlet edges made in the back cover coaxially to the annular nozzle; as well as a Galton whistle combined with a Helmholtz jet resonator and including an annular nozzle and a resonator sleeve, which is a glass with side walls and a bottom; moreover, the annular nozzle is common, and the resonator sleeve is mounted on the axis of the circular exhaust channel and coaxially with the inlet to the annular nozzle.

В этом устройстве скомбинированы два самостоятельных устройства: струйный резонатор Гельмгольца и свисток Гальтона. Оба устройства представляют собой осесимметричные конструкции. Все элементы их конструкций представляют собой тела вращения и расположены они на одной общей оси. Все детали обоих устройств установлены внутри камеры резонатора Гельмгольца и расположены на ее оси. Кольцевое сопло вмонтировано в переднюю крышку камеры и расположено на ее оси, а круглый выпускной канал выполнен в задней крышке соосно кольцевому соплу. Втулка-резонатор свистка Гальтона установлена также на оси камеры резонатора Гельмгольца, поскольку она вставлена в выпускной канал таким образом, что образует со стенкой канала кольцевую щель для выпуска отработанного газа.Two independent devices are combined in this device: the Helmholtz jet resonator and the Galton whistle. Both devices are axisymmetric designs. All elements of their structures are bodies of revolution and they are located on one common axis. All parts of both devices are installed inside the Helmholtz resonator chamber and are located on its axis. An annular nozzle is mounted in the front cover of the chamber and located on its axis, and a round outlet channel is made in the rear cover coaxially with the annular nozzle. The Galton whistle resonator sleeve is also mounted on the axis of the Helmholtz resonator chamber, since it is inserted into the exhaust channel in such a way that it forms an annular gap with the channel wall for exhaust gas discharge.

Продавливают газ через кольцевое сопло и формируют за соплом кольцевую струю, протекающую через камеру-резонатор в направлении выхлопного кольцевого канала. Внешняя стенка выхлопного кольцевого канала – это стенка круглого выхлопного канала струйного резонатора Гельмгольца, а внутренняя стенка выхлопного кольцевого канала – это стенка втулки-резонатора свистка Гальтона. Попадая в выхлопной кольцевой канал, кольцевая струя задевает сразу две острые кромки: кромку втулки-резонатора свистка Гельмгольца своей внутренней частью и кромку выхлопного отверстия в задней крышке струйного резонатора Гельмгольца.The gas is forced through the annular nozzle and an annular stream flowing through the nozzle through the resonator chamber in the direction of the exhaust annular channel is formed. The outer wall of the exhaust ring channel is the wall of the circular exhaust channel of the Helmholtz jet resonator, and the inner wall of the exhaust ring channel is the wall of the Galton whistle-resonator sleeve. Getting into the exhaust annular channel, the annular jet immediately hits two sharp edges: the edge of the Helmholtz whistle-resonator bushing with its inside and the edge of the exhaust hole in the back cover of the Helmholtz jet resonator.

На обеих острых кромках генерируются первичные колебания давления, которые усиливаются соответствующими резонаторами: от внешней кромки – камерой резонатора Гельмгольца, а от внутренней – втулкой свистка Гальтона. At both sharp edges, primary pressure fluctuations are generated, which are amplified by the respective resonators: from the outer edge, by the Helmholtz resonator chamber, and from the inner edge, by the Galton whistle sleeve.

Недостатком этого устройства является отсутствие объемного низкочастотного усилителя.The disadvantage of this device is the lack of surround low-frequency amplifier.

Целью настоящего изобретения является формирование низкочастотной волны давления с высокой амплитудой из двух высокочастотных волн для подачи в призабойное пространство пласта по каналу скважины.The aim of the present invention is the formation of a low-frequency pressure wave with a high amplitude of two high-frequency waves for feeding into the bottomhole space of the formation through the channel of the well.

Технический результат достигается за счет того, что в способе генерирования и модуляции волн давления в стволе нагнетательной скважины, при котором: собирают комбинированную акустическую колебательную систему, состоящую из двух совмещенных акустических колебательных систем, а именно внешняя акустическая колебательная система представляет собой струйный резонатор Гельмгольца и включает входное сопло, камеру-резонатор и выхлопной канал, а внутренняя акустическая колебательная система представляет собой свисток Гальтона и включает входное сопло и втулку-резонатор, причем обе акустические колебательные системы возбуждаются струей газа, подаваемой из общего входного сопла на острые входные кромки выхлопного канала и втулки-резонатора, соответственно, соединяют входное сопло с каналом насосно-компрессорной трубы и осуществляют по ней подачу в скважину газа, организуют за входным соплом струю газа и направляют ее на острые входные кромки выхлопного канала и втулки-резонатора; генерируют колебания давления на острых входных кромках выхлопного канала и усиливают их амплитуду в камере-резонаторе; генерируют колебания давления на острых входных кромках втулки-резонатора и усиливают их амплитуду во втулке-резонаторе; формируют на выходе из комбинированной акустической колебательной системы волны давления, распространяющиеся по выхлопному каналу и воздействующие друг на друга в ближнем поле; генерируют колебания давления высокой частоты на острых входных кромках втулки-резонатора и усиливают их амплитуду во втулке-резонаторе; генерируют колебания давления низкой частоты на острых входных кромках выхлопного канала и усиливают их амплитуду в камере-резонаторе; формируют на выходе из комбинированной акустической колебательной системы волновой пакет, включающий волны давления высокой и низкой частоты, выполняют их взаимную модуляцию с образованием волны разностной частоты, амплитуду которой усиливают за выхлопным каналом и направляют в призабойное пространство пласта через перфорационные отверстия в стенке обсадной трубы.The technical result is achieved due to the fact that in the method of generating and modulating pressure waves in the injection wellbore, in which: a combined acoustic vibrational system is assembled, which consists of two combined acoustic vibrational systems, namely, the external acoustic vibrational system is a Helmholtz jet resonator and includes the input nozzle, the resonator chamber and the exhaust channel, and the internal acoustic oscillatory system is a Galton whistle and includes a nozzle and a resonator sleeve, both acoustic oscillating systems being excited by a gas stream supplied from a common inlet nozzle to the sharp inlet edges of the exhaust channel and the resonator sleeve, respectively, connecting the inlet nozzle to the channel of the tubing and supplying it to the well gas, organize a gas stream behind the inlet nozzle and direct it to the sharp inlet edges of the exhaust channel and the resonator sleeve; generate pressure fluctuations on the sharp inlet edges of the exhaust channel and increase their amplitude in the resonator chamber; generate pressure fluctuations on the sharp inlet edges of the resonator sleeve and amplify their amplitude in the resonator sleeve; form at the exit from the combined acoustic vibrational system pressure waves propagating through the exhaust channel and acting on each other in the near field; generate high-frequency pressure fluctuations on the sharp input edges of the resonator sleeve and amplify their amplitude in the resonator sleeve; generate low-frequency pressure fluctuations on the sharp inlet edges of the exhaust channel and amplify their amplitude in the cavity chamber; form a wave packet at the outlet of the combined acoustic oscillatory system, including high and low frequency pressure waves, perform their mutual modulation with the formation of a difference frequency wave, the amplitude of which is amplified behind the exhaust channel and sent to the bottom hole of the formation through perforations in the wall of the casing.

В устройстве для генерирования и модуляции волн давления в стволе нагнетательной скважины, состоящем из: струйного резонатора Гельмгольца, включающего полую цилиндрическую камеру-резонатор с двумя параллельными крышками, кольцевого сопла, установленного в передней крышке на оси камеры-резонатора, и круглого выхлопного канала с острыми входными кромками, выполненного в задней крышке соосно кольцевому соплу; а также свистка Гальтона, совмещенного со струйным резонатором Гельмгольца и включающего кольцевое сопло и втулку-резонатор, представляющую собой стакан с боковыми стенками и днищем; причем кольцевое сопло у них общее, а втулка-резонатор установлена на оси круглого выхлопного канала с возможностью перемещения вдоль оси цилиндрической камеры-резонатора, входным отверстием к кольцевому соплу, за круглым выхлопным каналом установлен объемный низкочастотный резонатор.In the device for generating and modulating pressure waves in the injection wellbore, consisting of: a Helmholtz ink resonator including a hollow cylindrical resonator chamber with two parallel covers, an annular nozzle mounted in the front cap on the axis of the resonator chamber, and a round exhaust channel with sharp input edges made in the back cover coaxially to the annular nozzle; as well as a Galton whistle combined with a Helmholtz jet resonator and including an annular nozzle and a resonator sleeve, which is a glass with side walls and a bottom; moreover, the annular nozzle is common, and the resonator bushing is mounted on the axis of the circular exhaust channel with the possibility of moving along the axis of the cylindrical chamber-resonator, the inlet to the annular nozzle, a volume low-frequency resonator is installed behind the circular exhaust channel.

Также втулка-резонатор может быть установлена с возможностью перемещения вдоль оси круглого выхлопного канала.Also, the resonator sleeve can be mounted to move along the axis of the circular exhaust channel.

Предложенный способ позволяет повысить подвижность флюидов в призабойном пространстве пласта и усилить механическое воздействие на твердые отложения на стенках скважины при закачке в нее технической жидкости через струйный параметрический излучатель за счет формирования в канале скважины волны давления низкой частоты с высокой амплитудой.The proposed method allows to increase the fluid mobility in the bottom hole of the formation and to enhance the mechanical effect on the solid deposits on the walls of the well when the technical fluid is injected into it through a jet parametric emitter due to the formation of a low-frequency pressure wave with a high amplitude in the well channel.

На фиг.1 изображена схема струйного комбинированного параметрического излучателя с объемным низкочастотным резонатором.Figure 1 shows a diagram of a jet combined parametric emitter with a surround low-frequency resonator.

Сущность предложенного изобретения состоит в следующем.The essence of the proposed invention is as follows.

В предлагаемом авторами способе и устройстве для генерирования и модуляции волн давления в стволе нагнетательной скважины получила дальнейшее развитие идея, сформированная авторами патента, взятого за прототип, и заключающаяся в создании излучателя, позволяющего генерировать в канале две самостоятельные волны давления с различной частотой колебаний. Недостатком этого излучателя является то обстоятельство, что оно генерирует две высокочастотные волны давления. Это плохо. Причина этого заключается в том, что для получения высокой амплитуды колебаний давления в потоке необходимо поддерживать высокую скорость струи перед острыми генерирующими кромками, а это влечет за собой и высокую частоту генерации первичных колебаний давления. Размеры обеих резонирующих камер, определяющие частоту их собственных колебаний, приходится подстраивать под высокую частоту генерации, иначе не удастся обеспечить резонансный режим. Генерировать в устройстве-прототипе низкочастотную волну давления с приличной амплитудой невозможно в принципе, хотя камеру-резонатор можно сделать любого размера. Нужно иное решение.In the method and device proposed by the authors for generating and modulating pressure waves in the wellbore, the idea was further developed by the authors of the patent taken as a prototype, which consists in creating an emitter that allows two independent pressure waves with different oscillation frequencies to be generated in the channel. The disadvantage of this emitter is the fact that it generates two high-frequency pressure waves. This is bad. The reason for this is that in order to obtain a high amplitude of pressure fluctuations in the flow, it is necessary to maintain a high jet velocity in front of sharp generating edges, and this entails a high frequency of generation of primary pressure oscillations. The dimensions of both resonating chambers, which determine the frequency of their own vibrations, have to be adjusted to the high generation frequency, otherwise it will not be possible to provide a resonant mode. It is impossible to generate a low-frequency pressure wave with a decent amplitude in a prototype device in principle, although a resonator chamber can be made of any size. A different solution is needed.

Таким решением является преобразование струйного комбинированного излучателя в параметрический струйный комбинированный излучатель. В общем, все остается так, как было в прототипе. В новом способе генерирования двух волн вводится уточнение: генерируются две волны, близкие по частоте ω1 и ω2 и направленные в одну сторону. В канале волны быстро утрачивают свою синусоидальную форму, вследствие нелинейности среды, и начинают оказывать влияние друг на друга. При взаимодействии двух волн в ближнем поле происходит преобразование частоты колебаний, т.н. модуляция волн, в результате чего формируется волновой пакет, включающий целое семейство волн, в котором наряду с первоначальными волнами появляются волны комбинационных частот: суммарной частоты (ω12), разностной частоты (ω12) и дробных частот. Нас интересует появление в выходном канале волны разностной частоты (ω12). К сожалению, волна разностной частоты имеет маленькую амплитуду и без дополнительного усиления быстро рассеивается в канале. В книге авторов Красильникова В.А. и Крылова В.В. “Введение в физическую акустику”, М., Наука, 1974, говорится о том, что в волну разностной частоты переходит при самомодуляции порядка одного процента энергии пары исходных волн высокой частоты.Such a solution is to convert the inkjet combined emitter into a parametric inkjet combined emitter. In general, everything remains as it was in the prototype. In the new method of generating two waves, a refinement is introduced: two waves are generated that are close in frequency ω 1 and ω 2 and directed in the same direction. In the channel, the waves quickly lose their sinusoidal shape due to the nonlinearity of the medium, and begin to influence each other. When two waves interact in the near field, the vibration frequency is converted, the so-called wave modulation, as a result of which a wave packet is formed, which includes a whole family of waves, in which, along with the initial waves, waves of combination frequencies appear: the total frequency (ω 1 + ω 2 ), the difference frequency (ω 12 ) and fractional frequencies. We are interested in the appearance of a difference frequency wave (ω 12 ) in the output channel. Unfortunately, the difference-frequency wave has a small amplitude and without additional amplification is quickly scattered in the channel. In the book of authors Krasilnikova V.A. and Krylova V.V. “An Introduction to Physical Acoustics”, M., Nauka, 1974, states that it transforms into a difference-frequency wave upon self-modulation on the order of one percent of the energy of a pair of initial high-frequency waves.

Поэтому в выходном канал за кольцевым отверстием необходимо установить объемный резонатор с низкой частотой собственных колебаний для усиления волны разностной частоты. Такие резонаторы обладают большими размерами, и поэтому предлагается использовать в качестве резонирующей камеры саму обсадную трубу, а именно нижнюю часть трубы, именуемую “зумпфом”, отделенную от остальной части пакером, установленным немного выше струйного параметрического комбинированного резонатора. Частота собственных колебаний объемной камеры-резонатора на выходе из канала должна соответствовать разности частот первичных колебаний давления на острых кромках для усиления модулированной волны разностной частоты.Therefore, in the output channel behind the annular hole, it is necessary to install a cavity resonator with a low frequency of natural oscillations to amplify the difference frequency wave. Such resonators are large, and therefore it is proposed to use the casing itself as a resonating chamber, namely the lower part of the pipe, called the “sump”, separated from the rest by a packer installed slightly above the jet parametric combined resonator. The natural frequency of the cavity resonator chamber at the channel exit should correspond to the frequency difference of the primary pressure oscillations at sharp edges to amplify the modulated wave of the differential frequency.

Затем усиленная волна распространяется по скважине в призабойную область продуктивного пласта.Then the amplified wave propagates through the borehole into the bottom-hole region of the reservoir.

Изобретение представляет собой цилиндрическую камеру 1 (см. фиг..1) с двумя плоскими крышками на обоих торцах. В передней (по движению газа) крышке 2 вмонтировано кольцевое сопло 4, представляющее собой небольшой отрезок трубы с центральным телом. В противоположной крышке 3 выполнено центральное круглое отверстие 5 с острыми кромками. Кольцевое сопло 4 в передней крышке 2 и круглое отверстие 5 в задней крышке 3 расположены на оси цилиндрической камеры 1.The invention is a cylindrical chamber 1 (see Fig. 1) with two flat covers at both ends. In the front (by gas movement) cover 2, an annular nozzle 4 is mounted, which is a small length of pipe with a central body. In the opposite cover 3, a central circular hole 5 with sharp edges is made. An annular nozzle 4 in the front cover 2 and a circular hole 5 in the rear cover 3 are located on the axis of the cylindrical chamber 1.

В круглое отверстие в задней крышке вставлена втулка 6 в виде стакана, со стенками и с днищем. Втулка расположена на оси круглого отверстия в задней крышке и направлена отверстием к соплу. Днище втулки представляет собой поршень, имеющий возможность перемещаться вдоль оси втулки. Отверстие втулки имеет острые кромки. Втулка установлена в круглое отверстие с возможностью перемещения вдоль оси цилиндрической камеры 1 для тонкой настройки частоты генерации первичных колебаний давления.A sleeve 6 is inserted into a round hole in the back cover in the form of a glass, with walls and with a bottom. The sleeve is located on the axis of the round hole in the back cover and is directed by the hole to the nozzle. The bottom of the sleeve is a piston that can move along the axis of the sleeve. The bore of the sleeve has sharp edges. The sleeve is mounted in a circular hole with the ability to move along the axis of the cylindrical chamber 1 to fine-tune the frequency of generation of primary pressure oscillations.

Таким образом, в задней стенке сформирован кольцевой канал, наружную стенку которого образует стенка круглого отверстия в крышке, а внутреннюю стенку образует втулка. В кольцевом канале имеются две острые кромки, направленные навстречу потоку газа: внешняя кромка выполнена в стенке задней крышки, а внутренняя кромка выполнена на стенке втулки.Thus, an annular channel is formed in the rear wall, the outer wall of which is formed by the wall of the round hole in the lid, and the sleeve forms the inner wall. In the annular channel there are two sharp edges directed towards the gas flow: the outer edge is made in the wall of the back cover, and the inner edge is made on the wall of the sleeve.

В рассматриваемом устройстве кольцевое сопло соединено с насосно-компрессорной трубой, опущенной в скважину. На выходе из выхлопного канала установлен объемный резонатор 7, причем функцию объемного резонатора может выполнять нижний участок обсадной трубы, именуемый нефтяниками зумпфом, ограниченный снизу подошвой ствола и отсеченный пакером от верхнего участка обсадной трубы.In the device in question, an annular nozzle is connected to a tubing lowered into the well. At the outlet of the exhaust channel, a volume resonator 7 is installed, and the lower section of the casing, called the oil sump, limited to the bottom of the trunk bottom and cut off by the packer from the upper section of the casing, can perform the function of the volume resonator.

Работает устройство следующим образом. Рабочая жидкость разгоняется в сужающемся участке кольцевого сопла и натекает с высокой скоростью на две острые кромки, расположенные на входе в выпускной канал: одна кромка на внешней стенке канала и другая кромка – на внутренней стенке канала. При этом в локальной области возле кромок возбуждаются первичные колебания давления на двух частотах: вблизи внешней кромки возбуждаются колебания давления низкой частоты, а вблизи внутренней острой кромки – колебания давления высокой частоты. Первичные колебания имеют незначительную амплитуду колебаний давления. Но, распространяясь внутри соответствующих камер-резонаторов, частота собственных колебаний которых настроена в резонанс с частотой генерации первичных колебаний давления, амплитуда колебаний давления существенно увеличивается: колебаний давления с низкой частотой – во внешней цилиндрической камере, а колебаний давления с высокой частотой – во внутренней полости втулки.The device operates as follows. The working fluid accelerates in the tapering section of the annular nozzle and flows at high speed to two sharp edges located at the entrance to the exhaust channel: one edge on the outer wall of the channel and the other edge on the inner wall of the channel. In this case, in the local region near the edges, primary pressure oscillations are excited at two frequencies: low-frequency pressure oscillations are excited near the outer edge, and high-frequency pressure oscillations near the inner sharp edge. Primary oscillations have a small amplitude of pressure fluctuations. But, propagating inside the corresponding resonator chambers, the frequency of natural oscillations of which is tuned to the resonance with the frequency of generation of the primary pressure oscillations, the amplitude of pressure oscillations increases significantly: pressure oscillations with a low frequency in the outer cylindrical chamber, and pressure oscillations with a high frequency in the inner cavity bushings.

За кольцевым отверстием канал превращается в круглый. Колебания давления из обеих камер-резонаторов распространяются наружу – через кольцевое отверстие - и формируют две самостоятельные волны давления в круглом канале. При взаимодействии волны низкой частоты из внешней камеры-резонатора с волной высокой частоты из втулки в канале формируется волновой пакет, содержащий целое семейство волн. В нем присутствуют волны первоначальных частот, а также целое семейство волн различных комбинационных частот: дробных частот, суммарной и разностной частот. Волны комбинационных частот имеют весьма незначительную амплитуду колебаний давления, поэтому волну разностной частоты усиливают в объемной камере-резонаторе и направляют через перфорационные отверстия обсадной трубы в призабойную зону пласта.Behind the annular hole, the channel turns into a round one. Pressure fluctuations from both resonator chambers propagate outward - through an annular hole - and form two independent pressure waves in a circular channel. When a low-frequency wave interacts from an external cavity chamber with a high-frequency wave from a sleeve, a wave packet is formed in the channel containing a whole family of waves. It contains waves of the original frequencies, as well as a whole family of waves of various combination frequencies: fractional frequencies, total and difference frequencies. The waves of Raman frequencies have a very small amplitude of pressure fluctuations, so the difference-frequency wave is amplified in the cavity resonator chamber and sent through the perforation holes of the casing to the bottomhole formation zone.

Claims (2)

1. Способ генерирования и модуляции волн давления в стволе нагнетательной скважины, при котором: собирают комбинированную акустическую колебательную систему, состоящую из двух совмещенных акустических колебательных систем, а именно внешняя акустическая колебательная система представляет собой струйный резонатор Гельмгольца и включает входное сопло, камеру-резонатор и выхлопной канал, а внутренняя акустическая колебательная система представляет собой свисток Гальтона и включает входное сопло и втулку-резонатор, причем обе акустические колебательные системы возбуждаются одновременно одной струей газа, подаваемой из общего кольцевого сопла на острые входные кромки выхлопного канала и втулки-резонатора, соответственно, соединяют кольцевое сопло с каналом насосно-компрессорной трубы и осуществляют по ней подачу в скважину газа, организуют за кольцевым соплом струю газа и направляют ее на острые входные кромки выхлопного канала и втулки-резонатора; генерируют колебания давления на острых входных кромках выхлопного канала и усиливают их амплитуду в камере-резонаторе; генерируют колебания давления на острых входных кромках втулки-резонатора и усиливают их амплитуду во втулке-резонаторе; формируют на выходе из комбинированной акустической колебательной системы волны давления, распространяющиеся по выхлопному каналу и воздействующие друг на друга в ближнем поле; отличающийся тем, что генерируют колебания давления высокой частоты на острых входных кромках втулки-резонатора и усиливают их амплитуду во втулке-резонаторе; генерируют колебания давления низкой частоты на острых входных кромках выхлопного канала и усиливают их амплитуду в камере-резонаторе; формируют на выходе из комбинированной акустической колебательной системы волновой пакет, включающий волны давления высокой и низкой частоты, выполняют их взаимную модуляцию с образованием волны разностной частоты, амплитуду которой усиливают за выхлопным каналом и направляют в призабойное пространство пласта через перфорационные отверстия в стенке обсадной трубы.1. A method of generating and modulating pressure waves in a wellbore, wherein: a combined acoustic vibrational system is assembled, which consists of two combined acoustic vibrational systems, namely, the external acoustic vibrational system is a Helmholtz jet resonator and includes an inlet nozzle, a resonator chamber and the exhaust channel, and the internal acoustic oscillatory system is a Galton whistle and includes an inlet nozzle and a resonator sleeve, both of which are acoustic Such oscillatory systems are simultaneously excited by one gas jet supplied from a common annular nozzle to the sharp inlet edges of the exhaust channel and the resonator sleeve, respectively, connect the annular nozzle to the channel of the tubing and supply gas to it, arrange a jet behind the annular nozzle gas and direct it to the sharp inlet edges of the exhaust channel and the resonator sleeve; generate pressure fluctuations on the sharp inlet edges of the exhaust channel and increase their amplitude in the resonator chamber; generate pressure fluctuations on the sharp inlet edges of the resonator sleeve and amplify their amplitude in the resonator sleeve; form at the exit from the combined acoustic vibrational system pressure waves propagating through the exhaust channel and acting on each other in the near field; characterized in that they generate high-frequency pressure fluctuations on the sharp input edges of the resonator sleeve and amplify their amplitude in the resonator sleeve; generate low-frequency pressure fluctuations on the sharp inlet edges of the exhaust channel and amplify their amplitude in the cavity chamber; form a wave packet at the outlet of the combined acoustic oscillatory system, including high and low frequency pressure waves, perform their mutual modulation with the formation of a difference frequency wave, the amplitude of which is amplified behind the exhaust channel and sent to the bottom hole of the formation through perforations in the wall of the casing. 2. Устройство струйного комбинированного параметрического излучателя для осуществления способа по п. 1, состоящее из: струйного резонатора Гельмгольца, включающего полую цилиндрическую камеру-резонатор с двумя параллельными крышками, кольцевого сопла, установленного в передней крышке на оси камеры-резонатора, и круглого выхлопного канала с острыми входными кромками, выполненного в задней крышке соосно кольцевому соплу; а также свистка Гальтона, совмещенного со струйным резонатором Гельмгольца и включающего кольцевое сопло и втулку-резонатор, представляющую собой стакан с боковыми стенками и днищем; причем кольцевое сопло у них общее, а втулка-резонатор установлена на оси круглого выхлопного канала с возможностью перемещения вдоль оси цилиндрической камеры-резонатора, входным отверстием к кольцевому соплу, отличающееся тем, что за круглым выхлопным каналом установлен объемный низкочастотный резонатор. 2. The device of the combined jet parametric emitter for implementing the method according to claim 1, consisting of: a Helmholtz ink resonator comprising a hollow cylindrical resonator chamber with two parallel covers, an annular nozzle mounted in the front cover on the axis of the resonator chamber, and a round exhaust channel with sharp inlet edges made in the back cover coaxially to the annular nozzle; as well as a Galton whistle combined with a Helmholtz jet resonator and including an annular nozzle and a resonator sleeve, which is a glass with side walls and a bottom; moreover, the annular nozzle is common, and the resonator sleeve is mounted on the axis of the circular exhaust channel with the possibility of moving along the axis of the cylindrical chamber-resonator, with an inlet to the annular nozzle, characterized in that a volume low-frequency resonator is installed behind the circular exhaust channel.
RU2016108549A 2016-03-09 2016-03-09 Method and device of jet combined parametrical gun for pressure waves generating and modulating in the injection well hole RU2653205C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016108549A RU2653205C2 (en) 2016-03-09 2016-03-09 Method and device of jet combined parametrical gun for pressure waves generating and modulating in the injection well hole

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016108549A RU2653205C2 (en) 2016-03-09 2016-03-09 Method and device of jet combined parametrical gun for pressure waves generating and modulating in the injection well hole

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016108549A RU2016108549A (en) 2017-09-14
RU2653205C2 true RU2653205C2 (en) 2018-05-07

Family

ID=59893564

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016108549A RU2653205C2 (en) 2016-03-09 2016-03-09 Method and device of jet combined parametrical gun for pressure waves generating and modulating in the injection well hole

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2653205C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2705126C1 (en) * 2019-01-14 2019-11-05 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук" 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
RU2789492C1 (en) * 2022-09-28 2023-02-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук" Method for generating and modulating pressure waves in an injection wellbore and a device for its implementation

Citations (5)

* 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
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
RU2399746C1 (en) * 2009-09-07 2010-09-20 Эдуард Афанасьевич Буторин Device for wave processing of productive formations
RU2478438C2 (en) * 2011-04-06 2013-04-10 Учреждение Российской академии наук Казанский научный центр РАН Method of combined device to generate pressure oscillation in fluid flow

Patent Citations (5)

* 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
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
RU2399746C1 (en) * 2009-09-07 2010-09-20 Эдуард Афанасьевич Буторин Device for wave processing of productive formations
RU2478438C2 (en) * 2011-04-06 2013-04-10 Учреждение Российской академии наук Казанский научный центр РАН Method of combined device to generate pressure oscillation in fluid flow

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2705126C1 (en) * 2019-01-14 2019-11-05 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук" 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
RU2789492C1 (en) * 2022-09-28 2023-02-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук" Method for generating and modulating pressure waves in an injection wellbore and a device for its implementation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016108549A (en) 2017-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Vijay et al. Ultrasonic modulation of high-speed water jets
JP2017201302A (en) Dual resonant single aperture seismic source
RU2653205C2 (en) Method and device of jet combined parametrical gun for pressure waves generating and modulating in the injection well hole
RU2369734C1 (en) Facility for wave treatment of payout bed
RU2637008C2 (en) Method and device for jet honeycomb parametrical gun for pressure waves generating and modulating in the injection well hole
RU2544201C2 (en) Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation constant frequency
WO2014046560A1 (en) Device for decolmatation of the critical area of exploitation and injection wells
Abdrashitov et al. Effect of nozzle shape on amplitude of well acoustic emitter generation
RU2478438C2 (en) Method of combined device to generate pressure oscillation in fluid flow
RU2572250C2 (en) Method and device with ring for generation of pressure waves at bottom of well
RU2637009C2 (en) Method and device of jet parametrical gun with two toroidal chambers for pressure waves generating and modulating in the injection well hole
RU2789492C1 (en) Method for generating and modulating pressure waves in an injection wellbore and a device for its implementation
RU2616024C1 (en) Method and device with solid bottom to generate pressure waves in the injection well bore
RU2175718C2 (en) Equipment to treat face zone of pool and hydrodynamic generator of flow rate variations for it
RU2610598C2 (en) Method and device for two-chamber helmholz spray oscillator for generating pressure waves at the bottom hole
RU2399746C1 (en) Device for wave processing of productive formations
RU2544200C2 (en) Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation resonant mode
RU2670623C9 (en) Method and device of borehole acoustic radiator with a smooth nozzle input for generating waves of pressure in annulus of injection well
RU2456438C2 (en) Method for increasing amplitude of wave action on productive formations
RU2540746C2 (en) Method and device for wave field generation at injector bottomhole with permanent rate of generation at changeable formation pressure
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
RU2509252C1 (en) Muffler of hydrodynamic noise in pipeline
RU2015123226A (en) METHOD AND DEVICE FOR COMBINING STEAM-GRAVITATIONAL DRAINAGE (SAGD) WITH VIBRO-WAVE INFLUENCE ON PRODUCTIVE LAYER UNDER CONDITIONS OF HORIZONTAL WELLS
RU2135736C1 (en) Gear to treat productive stratum
RU2068495C1 (en) Method of noise modulation in operational well casing string outside space during periodical liquid pumping off by submerged electrical pump using oil well tubing

Legal Events

Date Code Title Description
HZ9A Changing address for correspondence with an applicant
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210310