RU2670623C9 - Method and device of borehole acoustic radiator with a smooth nozzle input for generating waves of pressure in annulus of injection well - Google Patents

Method and device of borehole acoustic radiator with a smooth nozzle input for generating waves of pressure in annulus of injection well Download PDF

Info

Publication number
RU2670623C9
RU2670623C9 RU2017135194A RU2017135194A RU2670623C9 RU 2670623 C9 RU2670623 C9 RU 2670623C9 RU 2017135194 A RU2017135194 A RU 2017135194A RU 2017135194 A RU2017135194 A RU 2017135194A RU 2670623 C9 RU2670623 C9 RU 2670623C9
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzle
section
cylindrical
outlet
sharp edge
Prior art date
Application number
RU2017135194A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2670623C1 (en
Inventor
Алексей Алланович Абдрашитов
Евгений Александрович Марфин
Денис Владимирович Чачков
Владимир Матвеевич Чефанов
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 RU2017135194A priority Critical patent/RU2670623C9/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2670623C1 publication Critical patent/RU2670623C1/en
Publication of RU2670623C9 publication Critical patent/RU2670623C9/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
    • 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)
  • Nozzles (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.SUBSTANCE: group of inventions refers to the oil industry and is intended for cleaning from solid deposits of casing walls and perforation holes, decolmatation of the bottomhole formation zone and increasing mobility of formation fluids. Borehole acoustic radiator for generating pressure waves in a liquid flow is a hollow body of revolution and consists of: cylindrical chamber with two flat covers; axially symmetric nozzle formed in the center of the front cover and an outlet with a sharp edge made coaxially with a nozzle in the center of the rear cover. Moreover, the nozzle includes a tapering accelerating portion and a cylindrical alignment portion terminating in a plane nozzle cut orthogonal to the axis of the nozzle. At the same time, the geometry of the tapering acceleration section is smoothly coupled to the geometry of the cylindrical aligning section without kink of the contour of the nozzle. In this case, the flat nozzle section is located on the inner wall of the front cover.EFFECT: technical result is an increase in the amplitude of pressure oscillations in the annulus of the injection well.2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для очистки от твёрдых отложений стенок обсадных труб и отверстий перфорации, декольматации призабойной зоны пласта и увеличения подвижности пластовых флюидов.The invention relates to the oil industry and is intended for cleaning from solid deposits of casing walls and perforations, 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 через НКТ, прокачивают сжимаемую жидкость через ГГ, генерируют колебания давления внутри ГГ и формируют волны давления за ГГ в стволе нагнетающей скважины и далее - в затрубном пространстве 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 is pumped through the tubing, compressible fluid is pumped through the GG, pressure fluctuations are generated inside the GG and form pressure waves behind the GG in the injection well bore and then in the annulus of the injection well ..

Добывающие нефтяные скважины периодически прочищают от твёрдых отложений на стенках и в отверстиях перфорации обсадной трубы, закачивая различные технические сжимаемые жидкости (газ, воздух, пар). При этом замечено, что наличие колебаний давления в прокачиваемом газе способствует достижению лучшего результата. Oil production wells are periodically cleaned from solid deposits on the walls and in the perforation holes of the casing, pumping various technical compressible fluids (gas, air, steam). It was noted that the presence of pressure fluctuations in the pumped gas helps to achieve a better result.

Наиболее эффективны способы создания колебаний давления в стволе нагнетающей скважины при помощи ГГ, устанавливаемых непосредственно в том месте, где они наиболее востребованы, т.е. на нижнем конце НКТ. При таком способе генерирования колебаний давления, весь газ прокачивается через ГГ, который создаёт колебания давления в протекающем через него газе, распространяя своё воздействие на прилегающую область. The most effective methods of creating pressure fluctuations in the well bore with the help of GGs installed directly in the place where they are most in demand, i.e. at the lower end of the tubing. With this method of generating pressure fluctuations, all gas is pumped through the GG, which creates pressure fluctuations in the gas flowing through it, spreading its effect on the adjacent area.

В ГГ отсутствуют подвижные детали. ГГ представляет собой устройство, в котором часть кинетической энергии потока прокачиваемой жидкости (газа) преобразуется в колебательную энергию при помощи специальной формы канала. In the GG there are no moving parts. GG is a device in which part of the kinetic energy of the pumped liquid (gas) flow is converted into vibrational energy using a special channel shape.

Недостаток ГГ заключается в том, что лишь небольшая доля кинетической энергии потока преобразуется в колебательную энергию.The disadvantage of GH is that only a small fraction of the kinetic energy of the stream is converted into vibrational energy.

Известен способ генерирования волн давления в стволе нагнетательной скважины, реализованный в устройстве (см. Morel Th. Экспериментальное исследование осциллятора Гельмгольца, управляемого струёй. Перевод ВЦП №В-56251 из J.Fluid Engineering, 1979, 101, IX, №3, 383-390, приложен на диске) наиболее близкий по технической сущности и взятый за прототип, при котором устанавливают на нижнем конце насосно-компрессорной трубы (НКТ) скважинный акустический излучатель, состоящий из: камеры-резонатора с двумя крышками; сопла, расположенного в передней крышке, и выходного отверстия с острой кромкой, расположенного соосно соплу в задней крышке; в котором сопло соединяют с НКТ, а выходное отверстие направляют в затрубное пространство скважины, причём, сопло включает разгонный участок и выравнивающий участок, заканчивающийся сопловым срезом, при этом, подают жидкость по НКТ в сопло, увеличивают скорость потока жидкости на разгонном участке и создают на выравнивающем участке струю жидкости с пониженным статическим давлением, формируют за сопловым срезом свободную струю жидкости, которую направляют на острую кромку выходного отверстия, генерируют первичные колебания давления в области острой кромки, усиливают эти первичные колебания давления в камере-резонаторе, частота собственных колебаний которой настроена в резонанс с частотой генерации первичных колебаний давления, и создают волны давления за выходным отверстием в затрубном пространстве скважиныA known method of generating pressure waves in the injection wellbore, implemented in the 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, attached to the disk) closest in technical essence and taken as a prototype, in which a downhole acoustic emitter is installed on the lower end of the tubing (tubing), consisting of: a resonator chamber with two covers; a nozzle located in the front cover and an outlet with a sharp edge located coaxially with the nozzle in the rear cover; in which the nozzle is connected to the tubing, and the outlet is directed into the annulus of the well, moreover, the nozzle includes a booster section and a leveling section ending with a nozzle section, while supplying liquid through the tubing to the nozzle, increasing the fluid flow rate in the booster section and creating leveling section of the liquid stream with reduced static pressure, form a free liquid stream behind the nozzle cut, which is directed to the sharp edge of the outlet, generate primary pressure fluctuations in areas of the sharp edge reinforce these primary pressure oscillations in the resonator chamber, the natural oscillation frequency of which is tuned in resonance with the frequency of the primary pressure oscillation generation, and create pressure waves behind the outlet in the annulus of the well

Гидродинамические генераторы колебаний давления в потоке жидкости различаются конструктивно, но, как правило, включают в свой состав две основные части: струйный генератор (СГ) и камеру объёмного резонатора (КОР), функционирующие относительно самостоятельно. СГ предназначен для преобразования некоторой части кинетической энергии струи в энергию первичных колебаний потока. КОР предназначена для увеличения амплитуды первичных колебаний давления. Для усиления первичных колебаний давления необходимо согласовать частоту их генерации с частотой собственных колебаний КОР. Иными словами, две части одного устройства должны быть настроены в унисон для достижения резонанса.Hydrodynamic generators of pressure fluctuations in the fluid flow are structurally different, but, as a rule, they include two main parts: a jet generator (SG) and a cavity resonator chamber (CCF), which function relatively independently. SG is designed to convert some part of the kinetic energy of the jet into the energy of the primary oscillations of the flow. COR is designed to increase the amplitude of the primary pressure fluctuations. To amplify the primary pressure oscillations, it is necessary to coordinate the frequency of their generation with the frequency of natural oscillations of the BOR. In other words, two parts of the same device must be tuned in unison to achieve resonance.

Наиболее эффективным устройством, служащим для преобразования энергии скоростного напора струи в колебательную энергию потока, является струйный резонатор Гельмгольца (СРГ в материалах перевода статьи, взятой в качестве прототипа), который мы называем струйным акустическим излучателем (САИ).The most effective device for converting the energy of the high-pressure head of the jet into the vibrational energy of the flow is the Helmholtz resonator (AWG in the translation of the article taken as a prototype), which we call the jet acoustic emitter (SAI).

Процесс генерации колебаний давления в СГ начинается с разгона потока, поскольку амплитуда колебаний давления А увеличивается с увеличением величины скоростного напора A~ρυ2/2струи. Разгон потока осуществляется во входном сопле, которое кроме увеличения скорости служит ещё для формирования круглой струи. Сформированная свободная струя направляется через всю камеру-резонатор прямо в выходное отверстие и задевает своей возмущённой периферией его острую внутреннюю кромку. Это порождает небольшие локальные возмущения давления в области острой кромки. Резонатор служит для усиления этих первичных колебаний давления. The process of generating pressure oscillations in the IG stream begins with acceleration, since the amplitude of pressure oscillations A increases with the magnitude of the velocity head A ~ ρυ 2 / 2strui. The acceleration of the flow is carried out in the inlet nozzle, which, in addition to increasing the speed, also serves to form a round jet. The formed free stream is directed through the entire cavity chamber directly into the outlet and touches its sharp inner edge with its perturbed periphery. This gives rise to small local pressure disturbances in the region of the sharp edge. The resonator serves to amplify these primary pressure fluctuations.

При втекании в сопло поток сужается и разгоняется, а давление внутри него уменьшается, в соответствие с законом Бернулли. При этом поток внутри сопла занимает лишь часть проходного сечения. Но при течении внутри сопла поток постепенно расширяется, и если длина сопла достаточная, то на выходе из сопла поток расширяется настолько, что занимает всю площадь соплового среза. Если же длина сопла оказывается недостаточной, то поток занимает лишь центральную часть соплового среза, а по стенке сопла, снаружи струи, станет подсасываться жидкость из камеры-резонатора внутрь сопла, поскольку там давление ниже, нежели в камере.When flowing into the nozzle, the flow narrows and accelerates, and the pressure inside it decreases, in accordance with Bernoulli's law. In this case, the flow inside the nozzle occupies only a part of the bore. But during the flow inside the nozzle, the flow gradually expands, and if the length of the nozzle is sufficient, then at the exit from the nozzle, the flow expands so much that it occupies the entire area of the nozzle exit. If the nozzle length is insufficient, then the flow occupies only the central part of the nozzle cut, and along the nozzle wall, outside the jet, liquid from the resonator chamber will begin to be sucked into the nozzle, since the pressure there is lower than in the chamber.

Эта жидкость перемещается внутри сопла по стенке навстречу потоку в виде тонкой плёнки, окружающей круглую струю со всех сторон, а затем подхватывается струёй и выносится наружу. Эта вялотекущая плёнка, обволакивающая свободную струю жидкости на выходе из сопла, снижает интенсивность взаимодействия струи с острой кромкой выходного отверстия, вследствие чего наблюдается заметное ослабление генерации первичных колебаний давления в области выходной острой кромки и уменьшение амплитуды колебаний давления на выходе из устройства.This liquid moves inside the nozzle along the wall towards the flow in the form of a thin film surrounding a round stream from all sides, and then it is picked up by the stream and carried out. This sluggish film enveloping a free stream of liquid at the exit of the nozzle reduces the intensity of the interaction of the jet with the sharp edge of the outlet, resulting in a noticeable weakening of the generation of primary pressure oscillations in the region of the output sharp edge and a decrease in the amplitude of pressure fluctuations at the exit of the device.

Недостатком способа, взятого за прототип, является невысокая интенсивность взаимодействия струи с острой кромкой выходного отверстия.The disadvantage of this method, taken as a prototype, is the low intensity of the interaction of the jet with the sharp edge of the outlet.

Известно устройство для генерирования колебаний давления в потоке жидкости (см. патент US 6029746), представляющее собой полое тело вращения и состоящее из: цилиндрической камеры с двумя крышками; цилиндрического сопла, выполненного в центре передней крышки и выходного отверстия с острой кромкой, расположенного соосно соплу в центре задней крышки; причём, цилиндрическое сопло заканчивается плоским сопловым срезом, ортогональным оси сопла и расположенным на внутренней стенке передней крышки камеры.A device is known for generating pressure fluctuations in a fluid stream (see US Pat. No. 6,029,746), which is a hollow body of revolution and consisting of: a cylindrical chamber with two covers; a cylindrical nozzle made in the center of the front cover and an outlet with a sharp edge located coaxially with the nozzle in the center of the back cover; moreover, the cylindrical nozzle ends with a flat nozzle cut orthogonal to the axis of the nozzle and located on the inner wall of the front cover of the chamber.

Устройство состоит из двух относительно самостоятельных элементов. Входное сопло, выпускное отверстие и струя газа, протекающая между ними образуют собой струйный генератор (СГ) первичных колебаний давления, который функционирует и при отсутствии камеры объёмного резонатора (КОР), хотя амплитуда генерируемых им первичных колебаний давления весьма невелика. Но если установить СГ внутрь настроенной КОР, то амплитуда первичных колебаний давления многократно увеличится. The device consists of two relatively independent elements. The inlet nozzle, the outlet, and the gas stream flowing between them form a jet generator (SG) of primary pressure oscillations, which also functions in the absence of a cavity resonator chamber (CBS), although the amplitude of the primary pressure oscillations generated by it is very small. But if you install SG inside a tuned CDF, then the amplitude of the primary pressure fluctuations will increase many times.

Резонатор пассивен, он лишь откликается, т.е. усиливает колебания давления, созданные каким-то другим устройством, поскольку заключённый в нём столб газа почти неподвижен. Генератор активен, он сам создаёт первичные колебания давления, поскольку в его составе имеется высокоскоростная струя, располагающая для этого запасом кинетической энергии.The resonator is passive, it only responds, i.e. amplifies the pressure fluctuations created by some other device, because the gas column enclosed in it is almost motionless. The generator is active, it itself creates the primary pressure fluctuations, since it contains a high-speed jet, which has a kinetic energy reserve for this.

Устройство снабжено цилиндрическим соплом, представляющим собой сквозное сверление в плоской крышке. Входной участок, как таковой, отсутствует. Сопло начинается с острой входной кромки и заканчивается острой выходной кромкой. В канале цилиндрической формы струя сильно поджимается, огибая входную острую кромку, и заполняет сечение канала на 70% (Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение. 1992). The device is equipped with a cylindrical nozzle, which is a through hole in a flat cap. The input section, as such, is absent. The nozzle begins with a sharp inlet edge and ends with a sharp outlet edge. In a cylindrical channel, the jet is strongly compressed, enveloping the input sharp edge, and fills the channel section by 70% (Idelchik I.E. Handbook of hydraulic resistances. M .: Mechanical Engineering. 1992).

Недостатком устройства является отсутствие сужающегося входного участка сопла.The disadvantage of this device is the lack of a tapering inlet portion of the nozzle.

Известно устройство для генерирования колебаний давления в потоке жидкости (см. патент US 4041984), состоящее из цилиндрической камеры с двумя крышками; осесимметричного сужающегося сопла, установленного в центре передней крышки и выходного отверстия с острой кромкой, расположенного соосно соплу в центре задней крышки; причём, сопло заканчивается плоским сопловым срезом, ортогональным оси сопла.A device for generating pressure fluctuations in a fluid stream (see patent US 4041984), consisting of a cylindrical chamber with two covers; an axisymmetric tapering nozzle mounted in the center of the front cover and an outlet with a sharp edge located coaxially with the nozzle in the center of the back cover; moreover, the nozzle ends with a flat nozzle cut orthogonal to the axis of the nozzle.

Это устройство включает в себя те же основные элементы, как и устройство, описанное выше, а именно, это струйный генератор, установленный в камере объёмного резонатора. Сопло имеет сужающийся входной участок, обеспечивающий плавное увеличение скорости жидкости без отрыва потока от стенок и полное заполнение сопла потоком жидкости на выравнивающем участке. Поток также заполняет полностью и площадь соплового среза, не оставляя возможности жидкости из камеры затекать внутрь сопла по кольцевому зазору между струёй и стенкой сопла.This device includes the same basic elements as the device described above, namely, it is a jet generator installed in the chamber of the cavity resonator. The nozzle has a tapering inlet section, providing a smooth increase in the fluid velocity without separation of the flow from the walls and the nozzle is completely filled with the fluid flow in the leveling section. The flow also completely fills the nozzle cut area, leaving no possibility for the liquid from the chamber to flow into the nozzle along the annular gap between the jet and the nozzle wall.

Сопло с плоским срезом, ортогональным оси сопла, значительно утоплено внутрь цилиндрической камеры. При таком расположении соплового среза длина свободного участка струи между сопловым срезом и острой кромкой выходного отверстия меньше длины камеры.A nozzle with a flat cut orthogonal to the axis of the nozzle is significantly recessed into the cylindrical chamber. With this arrangement of the nozzle cut, the length of the free portion of the jet between the nozzle cut and the sharp edge of the outlet is less than the length of the chamber.

Внешняя стенка сопла плавно утоньшается (сходит на нет), и сопло имеет острую кольцевую кромку, подобную лезвию ножа, в плоскости соплового среза. Вследствие отсутствия плоского торца на выходе из сопла, в плоскости соплового среза не формируется кольцевой вихрь, порождающий неустойчивость на периферии струи и определяющий генерацию первичных колебаний давления на острой кромке выходного отверстия. The outer wall of the nozzle gradually thins (disappears), and the nozzle has a sharp annular edge, similar to a knife blade, in the plane of the nozzle cut. Due to the absence of a flat end at the exit of the nozzle, an annular vortex is not formed in the plane of the nozzle cut, generating instability at the periphery of the jet and determining the generation of primary pressure oscillations at the sharp edge of the outlet.

Недостатком устройства является утапливание сопла вглубь камеры и расположение плоского соплового среза не на плоской внутренней стенке передней крышки, а в глубине камеры.The disadvantage of this device is the recessing of the nozzle deep into the chamber and the location of the flat nozzle cut not on the flat inner wall of the front cover, but in the depth of the chamber.

Известно устройство для генерирования волн в потоке жидкости, наиболее близкое по технической сущности и взятое за прототип, (см. Morel Th. Экспериментальное исследование осциллятора Гельмгольца, управляемого струёй. Перевод ВЦП №В-56251 из J.Fluid Engineering, 1979, 101, IX, №3, 383-390, приложен на диске), представляющее собой полое тело вращения и состоящее из: цилиндрической камеры с двумя плоскими крышками; осесимметричного сопла, выполненного в центре передней крышки и выходного отверстия с острой кромкой, выполненного соосно соплу в центре задней крышки; причём, сопло включает сужающийся участок и цилиндрический участок, заканчивающийся плоским сопловым срезом, ортогональным оси сопла.A device is known for generating waves in a fluid flow, the closest in technical essence and taken as a prototype, (see Morel Th. Experimental study of a Helmholtz oscillator controlled by a jet. Translation of digital-electronic converter No. B-56251 from J. Fluid Engineering, 1979, 101, IX No. 3, 383-390, attached to the disk), which is a hollow body of revolution and consisting of: a cylindrical chamber with two flat covers; an axisymmetric nozzle made in the center of the front cover and an outlet with a sharp edge, made coaxially with the nozzle in the center of the back cover; moreover, the nozzle includes a tapering section and a cylindrical section ending in a flat nozzle section orthogonal to the axis of the nozzle.

Схематически устройство изображено на фиг.1. Устройство представляет собой цилиндрическую камеру с двумя плоскими крышками. В центре передней крышки выполнено сопло цилиндрической формы, которое подсоединяется к магистрали подачи рабочей жидкости. В центре задней крышки, соосно соплу, выполнено выходное цилиндрическое отверстие с острой входной кромкой. Диаметр выходного отверстия примерно равен 1,3 диаметра сопла. Длина камеры равна интервалу между передней и задней крышками и соответствует длине струи, которая протекает внутри камеры между соплом и выходным отверстием. Schematically, the device is shown in figure 1. The device is a cylindrical chamber with two flat covers. In the center of the front cover is a nozzle of cylindrical shape, which is connected to the supply line of the working fluid. In the center of the back cover, coaxial to the nozzle, there is a cylindrical outlet with a sharp inlet edge. The diameter of the outlet is approximately 1.3 nozzle diameters. The length of the chamber is equal to the interval between the front and rear covers and corresponds to the length of the jet that flows inside the chamber between the nozzle and the outlet.

Сопло представляет собой сверление в плоской крышке и имеет острые кромки с обеих сторон. Входной участок такого сопла представляет собой резкий переход с большего диаметра на меньший, поскольку внутренний диаметр трубы, к которой пристыковано сопло, существенно превышает диаметр сопла. Сопло обрезано плоскостью, ортогональной оси сопла и представляющей собой внутреннюю стенку передней крышки. Выход сопла обращён внутрь камеры, диаметр которой значительно превышает диаметр сопла. The nozzle is a drilling in a flat cap and has sharp edges on both sides. The inlet portion of such a nozzle represents a sharp transition from a larger diameter to a smaller one, since the inner diameter of the pipe to which the nozzle is connected substantially exceeds the diameter of the nozzle. The nozzle is cut off by a plane orthogonal to the axis of the nozzle and representing the inner wall of the front cover. The nozzle exit faces the inside of the chamber, the diameter of which significantly exceeds the diameter of the nozzle.

Недостатком устройства является отсутствие плавного входного участка у сопла.The disadvantage of this device is the lack of a smooth inlet area at the nozzle.

Целью настоящего изобретения является: создание САИ с профилированным соплом, в котором предусмотрен сужающийся входной участок, а цилиндрический участок завершается плоским сопловым срезом, расположенным на внутренней стенке передней крышки камеры.The aim of the present invention is: the creation of AIS with a profiled nozzle, which provides a tapering inlet section, and the cylindrical section ends with a flat nozzle section located on the inner wall of the front cover of the camera.

Технический результат достигается за счёт того, что способе генерирования волн давления в затрубном пространстве нагнетательной скважины, при котором устанавливают на нижнем конце насосно-компрессорной трубы (НКТ) скважинный акустический излучатель, состоящий из: камеры-резонатора с двумя крышками; сопла, расположенного в передней крышке, и выходного отверстия с острой кромкой, расположенного соосно соплу в задней крышке; в котором сопло соединяют с НКТ, а выходное отверстие направляют в затрубное пространство скважины, причём, сопло включает разгонный участок и выравнивающий участок, заканчивающийся сопловым срезом, при этом, подают жидкость по НКТ в сопло, увеличивают скорость потока жидкости на разгонном участке и создают на выравнивающем участке струю жидкости с пониженным статическим давлением, формируют за сопловым срезом свободную струю жидкости, которую направляют на острую кромку выходного отверстия, генерируют первичные колебания давления в области острой кромки, усиливают эти первичные колебания давления в камере-резонаторе, частота собственных колебаний которой настроена в резонанс с частотой генерации первичных колебаний давления, и создают волны давления за выходным отверстием в затрубном пространстве скважины, обеспечивают плавное увеличение скорости жидкость на разгонном участке сопла без отрыва потока от стенок и без поджатия струи на выравнивающем участке, равномерно заполняют сопло на выравнивающем участке и формируют прямоугольную эпюру скорости на сопловом срезе, исключают подсасывание жидкости по краю соплового среза из камеры-резонатора внутрь сопла по стенке выравнивающего участка, препятствуют образованию на периферии струи за сопловым срезом толстой вялотекущей плёнки, интенсифицируют взаимодействие струи с острой кромкой выходного отверстия.The technical result is achieved due to the fact that the method of generating pressure waves in the annulus of the injection well, in which a downhole acoustic emitter is installed at the lower end of the tubing (tubing), consisting of: a resonator chamber with two covers; a nozzle located in the front cover and an outlet with a sharp edge located coaxially with the nozzle in the rear cover; in which the nozzle is connected to the tubing, and the outlet is directed into the annulus of the well, moreover, the nozzle includes a booster section and a leveling section ending with a nozzle section, while supplying liquid through the tubing to the nozzle, increasing the fluid flow rate in the booster section and creating leveling section of the liquid stream with reduced static pressure, form a free liquid stream behind the nozzle cut, which is directed to the sharp edge of the outlet, generate primary pressure fluctuations in the areas of the sharp edge reinforce these primary pressure oscillations in the resonator chamber, the natural oscillation frequency of which is tuned in resonance with the frequency of the primary pressure oscillation generation, and create pressure waves behind the outlet in the annulus of the borehole, provide a smooth increase in the fluid velocity at the acceleration section of the nozzle without separation of the flow from the walls and without preloading the jet in the leveling section, uniformly fill the nozzle in the leveling section and form a rectangular velocity plot on the nozzle with cut, exclude liquid suction along the edge of the nozzle cut from the resonator chamber into the nozzle along the wall of the leveling section, prevent the formation of a thick sluggish film on the periphery of the jet behind the nozzle cut, and intensify the interaction of the jet with the sharp edge of the outlet.

В устройстве для генерирования волн давления в потоке жидкости, представляющем собой полое тело вращения и состоящем из: цилиндрической камеры с двумя плоскими крышками; осесимметричного сопла, выполненного в центре передней крышки и выходного отверстия с острой кромкой, выполненного соосно соплу в центре задней крышки; причём, сопло включает сужающийся участок и цилиндрический участок, заканчивающийся плоским сопловым срезом, ортогональным оси сопла, геометрия сужающегося участка плавно сопряжена с геометрией цилиндрического участка без излома контура сопла, а плоский сопловой срез расположен на внутренней стенке передней крышки.In a device for generating pressure waves in a fluid stream, which is a hollow body of revolution and consisting of: a cylindrical chamber with two flat covers; an axisymmetric nozzle made in the center of the front cover and an outlet with a sharp edge, made coaxially with the nozzle in the center of the back cover; moreover, the nozzle includes a tapering section and a cylindrical section ending with a flat nozzle section orthogonal to the axis of the nozzle, the geometry of the tapering section smoothly matches the geometry of the cylindrical section without breaking the nozzle contour, and a flat nozzle section is located on the inner wall of the front cover.

Предложенный способ позволяет только за счёт профилирования входного участка сопла, выполненного в передней крышке таким образом, чтобы сопловой срез располагался на внутренней стенке передней крышки, увеличить амплитуду колебаний давления в затрубном пространстве нагнетательной скважины в три и более раза.The proposed method allows only by profiling the inlet portion of the nozzle made in the front cover so that the nozzle section is located on the inner wall of the front cover to increase the amplitude of pressure fluctuations in the annulus of the injection well three or more times.

На фиг.1. представлена схема камеры струйного акустического излучателя с цилиндрическим соплом.In figure 1. presents a diagram of the camera jet acoustic emitter with a cylindrical nozzle.

На фиг.2 представлена схема камеры струйного акустического излучателя с профилированным соплом, имеющим сужающийся входной участок, плавно сопрягающийся с цилиндрическим участком, заканчивающимся плоским сопловым срезом. Figure 2 presents a diagram of the camera jet acoustic emitter with a profiled nozzle having a tapering inlet section, smoothly mating with a cylindrical section ending in a flat nozzle section.

На фиг.3 представлено схематическое изображение струи в цилиндрическом канале сопла и на свободном участке и её характерные размеры.Figure 3 presents a schematic representation of the jet in the cylindrical channel of the nozzle and in the free section and its characteristic dimensions.

На фиг.4 представлено схематическое изображение струи в профилированном канале сопла и на свободном участке и её характерные размеры.Figure 4 presents a schematic representation of the jet in the profiled channel of the nozzle and in the free section and its characteristic dimensions.

На фиг.5 изображена струя, заполняющая канал цилиндрического сопла. Также изображено возвратное течение внутри сопла по стенке канала, фрагменты которого увлекаются струёй к выходному отверстию. Figure 5 shows the jet filling the channel of the cylindrical nozzle. Also shown is the return flow inside the nozzle along the channel wall, fragments of which are carried away by the jet to the outlet.

На фиг.6 изображена струя, заполняющая канал профилированного сопла. Также изображены фрагменты вихревого кольца, увлекаемые струёй к выходному отверстию. Figure 6 shows the jet filling the channel of the profiled nozzle. Also depicted are fragments of a vortex ring carried by a jet to an outlet.

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

Сопло, как известно, представляет собой сужение канала и служит для увеличения скорости потока, причём скорость потока на выходе из профилированного сопла (см. фиг.2), имеющего плавное сужение на входе, отличается весьма незначительно от скорости потока на выходе из простого сопла (см.фиг.1), имеющего цилиндрическую форму. Коэффициент скорости ϕ, представляющий собой отношение истинной скорости к теоретической, составляет величину порядка 0,97 для сопел, значительно различающихся геометрически, (см. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение. 1992).The nozzle, as you know, is a narrowing of the channel and serves to increase the flow rate, and the flow rate at the exit of the profiled nozzle (see figure 2), having a smooth narrowing at the inlet, differs very slightly from the flow rate at the exit of a simple nozzle ( see figure 1) having a cylindrical shape. The velocity coefficient ϕ, which is the ratio of the true velocity to the theoretical one, is of the order of 0.97 for nozzles that differ significantly geometrically (see I. Idelchik, Handbook of Hydraulic Resistances. M.: Mechanical Engineering. 1992).

При этом, проведённые эксперименты с соплами различной формы показывают, что амплитуда колебаний давления в камере-резонаторе с профилированным соплом может быть в три раза выше, нежели с соплом цилиндрической формы. Профилированное сопло, также как и непрофилированное, имело цилиндрический участок равный диаметру сопла, и отличалось наличием плавно сужающегося входного участка. Форма сужающегося участка обеспечивала безотрывное течение воздуха, как в самом сужающемся участке, так и в цилиндрическом участке. Известно, что сопла, профилированные таким образом, имеют на выходе равномерный профиль скорости (Артемьева Т.В., Лысенко Т.М., Румянцева А.Н., Стесин С.П. Гидравлика, гидромашины и гидропневмопривод. М.: Издательский центр “Академия”. 2005). Moreover, the experiments with nozzles of various shapes show that the amplitude of pressure fluctuations in the cavity chamber with a profiled nozzle can be three times higher than with a cylindrical nozzle. The profiled nozzle, as well as the non-profiled one, had a cylindrical section equal to the diameter of the nozzle, and was distinguished by the presence of a smoothly tapering inlet section. The shape of the tapering section provided an uninterrupted flow of air, both in the tapering section itself and in the cylindrical section. It is known that nozzles shaped in this way have a uniform velocity profile at the output (Artemyeva T.V., Lysenko T.M., Rumyantseva A.N., Stesin S.P. Hydraulics, hydraulic machines and hydropneumatic actuators. M .: Publishing Center “Academy". 2005).

В цилиндрическом сопле, установленном в подводящей магистрали, представляющей собой трубу большего диаметра, поток значительно поджимается при повороте вокруг входной острой кромки и отрывается от стенки цилиндрического участка сопла (см. фиг. 3). Статическое давление в потоке (в дальнейшем просто давление) при увеличении скорости заметно уменьшается. Поток заполняет примерно 70% площади поперечного сечения сопла, а давление внутри канала сопла примерно соответствует давлению в потоке. Площадь соплового среза занята потоком лишь на 70% в центре, а в кольцевом промежутке между стенкой сопла и потоком направленное движение отсутствует. По этой причине воздух из камеры устремляется внутрь сопла вдоль стенки по кольцевому промежутку, поскольку там давление ниже, чем давление в камере-резонаторе, формируя обратное течение возле стенки канала сопла (см. рис. 5). Обратное течение распространяет своё влияние почти до входной острой кромки сопла, и жидкость из камеры-резонатора движется по стенке почти до входной кромки сопла, а затем подхватывается потоком и выносится из сопла в камеру. In a cylindrical nozzle installed in the supply line, which is a pipe of a larger diameter, the flow is significantly compressed when turning around the input sharp edge and detaches from the wall of the cylindrical section of the nozzle (see Fig. 3). The static pressure in the stream (hereinafter simply pressure) decreases significantly with increasing speed. The stream fills approximately 70% of the nozzle cross-sectional area, and the pressure inside the nozzle channel approximately corresponds to the pressure in the stream. The nozzle cut area is occupied by the flow by only 70% in the center, and in the annular gap between the nozzle wall and the flow there is no directional movement. For this reason, air from the chamber rushes into the nozzle along the wall along the annular gap, since there the pressure is lower than the pressure in the resonator chamber, forming a reverse flow near the nozzle channel wall (see Fig. 5). The reverse flow extends its influence almost to the inlet sharp edge of the nozzle, and the liquid from the resonator chamber moves along the wall almost to the inlet edge of the nozzle, and then it is picked up by the flow and carried out of the nozzle into the chamber.

Авторами предлагается устранить затекание жидкости из камеры-резонатора внутрь сопла. Для этого следует организовать течение жидкости на входном участке сопла таким образом, чтобы не происходило отрыва потока от стенки сопла при его разгоне и повороте перед втеканием в цилиндрический участок. Следует организовать разгон жидкости и поворот потока на входном участке таким образом, чтобы площадь соплового среза сопла была полностью заполнена потоком, и эпюра скорости на срезе сопла имела бы равномерный прямоугольный профиль (см. фиг.4). The authors propose to eliminate the flow of fluid from the cavity chamber into the nozzle. For this, it is necessary to organize the fluid flow in the inlet section of the nozzle in such a way that there is no flow separation from the nozzle wall during its acceleration and rotation before flowing into the cylindrical section. It is necessary to arrange the acceleration of the liquid and the rotation of the flow at the inlet so that the nozzle exit area of the nozzle is completely filled with the flow, and the velocity plot at the nozzle exit has a uniform rectangular profile (see Fig. 4).

При этом, следует располагать срез сопла на внутренней поверхности передней крышки камеры. Сопловой срез должен быть плоским. Плоскость соплового среза должна быть ортогональной оси сопла и быть совмещена с плоскостью внутренней стенки передней крышки камеры. На выходе из сопла, за выходной острой кромкой 90°, нужно организовать кольцевой вихрь в застойной зоне.In this case, the nozzle cut should be located on the inner surface of the front cover of the camera. The nozzle cut must be flat. The plane of the nozzle cut should be orthogonal to the axis of the nozzle and should be aligned with the plane of the inner wall of the front cover of the chamber. At the exit of the nozzle, behind the exit with a sharp edge of 90 °, it is necessary to organize an annular vortex in the stagnant zone.

Механизм генерации колебаний давления в общепринятой форме описан в материалах статьи, из которой взяты прототипы и способа, и устройства. Он заключается в формировании струёй вихревого кольца за выходной кромкой сопла, от которого строго периодически отрываются вихревые фрагменты и увлекаются струёй на острую кромку выходного отверстия. Ударяясь об острую кромку, эти вихревые фрагменты деформируются, в результате чего в камере-резонаторе, в локальной области вблизи кромки, возникают слабые первичные колебания давления. Частота собственных колебаний камеры-резонатора соответствует частоте генерации первичных колебаний давления, вследствие этого наступает режим резонанса – амплитуда колебаний давления в камере многократно увеличивается. The mechanism for generating pressure fluctuations in the generally accepted form is described in the materials of the article, from which the prototypes of both the method and the device are taken. It consists in the formation by the jet of a vortex ring behind the outlet edge of the nozzle, from which the vortex fragments are strictly periodically torn off and carried away by the stream onto the sharp edge of the outlet. Hitting a sharp edge, these vortex fragments are deformed, as a result of which in the resonator chamber, in the local region near the edge, weak primary pressure oscillations arise. The natural frequency of the resonator chamber corresponds to the frequency of generation of the primary pressure oscillations; as a result, the resonance mode sets in - the amplitude of the pressure oscillations in the chamber increases many times.

На фиг.5 условно изображена картина течения в сопле устройства, взятого в качестве прототипа – видно, что вихреобразование начинается глубоко внутри сопла, вблизи входной острой кромки сопла и постепенно занимает всю толщину потока. Штриховой линией показано невозмущённое ядро потока, которое постепенно размывается. Струя вытекает из такого сопла окружённая толстой вихревой вялотекущей плёнкой, которая препятствует взаимодействию собственно струи с острой кромкой.Figure 5 conditionally shows a picture of the flow in the nozzle of a device taken as a prototype — it can be seen that vortex formation begins deep inside the nozzle, near the inlet sharp edge of the nozzle and gradually occupies the entire thickness of the stream. The dashed line shows the unperturbed core of the flow, which is gradually eroded. A jet flows from such a nozzle surrounded by a thick vortex sluggish film, which prevents the interaction of the jet itself with a sharp edge.

На фиг.6 изображена картина течения в профилированном сопле с плавным входом – видно, что сопловой срез заполнен полностью струёй жидкости, подсасывание жидкости внутрь сопла отсутствует, ничто не мешает струе взаимодействовать как с кольцевым вихрём на срезе сопла, так и с острой кромкой выходного отверстия. Вихревые фрагменты с большой скоростью увлекаются струёй на острую кромку и интенсивно деформируются, формируя первичные колебаний давления более существенной амплитуды, нежели в первом случае. Интенсивность колебаний давления в камере-резонаторе существенно возрастает. Figure 6 shows the flow pattern in a profiled nozzle with a smooth entry - it is clear that the nozzle section is completely filled with a liquid jet, there is no liquid suction inside the nozzle, nothing prevents the jet from interacting with both the annular vortex at the nozzle exit and the sharp edge of the outlet . Vortex fragments with high speed are carried away by the jet to a sharp edge and are intensively deformed, forming primary pressure fluctuations of a more substantial amplitude than in the first case. The intensity of pressure fluctuations in the cavity chamber increases significantly.

Устройство для генерирования волн давления в затрубном пространстве нагнетающей скважины (см. фиг.2) состоит из цилиндрического корпуса 1, передней плоской крышки 2, задней плоской крышки 3, профилированного сопла с плавным входом 4 в передней крышке, выходного отверстия с острой кромкой 5 в задней крышке. Камера объёмного резонатора представляет собой трубу, заглушенную с обоих торцев плоскими крышками, установленными параллельно друг другу и перпендикулярно оси камеры-резонатора. В первой (по-потоку) крышке камеры выполнено входное сопло, а в задней крышке - выходное отверстие. A device for generating pressure waves in the annulus of an injection well (see FIG. 2) consists of a cylindrical body 1, a front flat cover 2, a rear flat cover 3, a profiled nozzle with a smooth inlet 4 in the front cover, an outlet with a sharp edge 5 in back cover. The chamber of the cavity resonator is a tube plugged at both ends with flat caps mounted parallel to each other and perpendicular to the axis of the cavity chamber. An inlet nozzle is made in the first (downstream) chamber lid, and an outlet is made in the rear lid.

Сопло имеет разгонный сужающийся участок, профиль которого представляет собой участок дуги окружности с радиусом не меньшим четырёх диаметров цилиндрического участка сопла. Сужающийся участок может быть выполнен более сложным образом, например, спрофилирован по кривой Витошинского или по лемнискате Бернулли. В этих случаях сужающийся разгонный участок сопрягается с цилиндрическим выравнивающим участком без излома профиля контура, а поток движется в сопле без отрыва от стенки. Цилиндрический участок сопла заканчивается плоским сопловым срезом с острой выходной кромкой 90°. Плоскость, в которой выполнен сопловой срез, ортогональна оси сопла и совмещена с внутренней плоской стенкой передней крышки, в которой и выполнено сопло.The nozzle has an accelerating tapering section, the profile of which is a section of an arc of a circle with a radius of at least four diameters of the cylindrical section of the nozzle. The narrowing section can be performed in a more complex way, for example, profiled along the Vitoshinsky curve or Bernoulli's lemniscate. In these cases, the tapering acceleration section mates with the cylindrical leveling section without breaking the profile of the contour, and the flow moves in the nozzle without separation from the wall. The cylindrical section of the nozzle ends with a flat nozzle cut with a sharp exit edge of 90 °. The plane in which the nozzle section is made is orthogonal to the axis of the nozzle and aligned with the inner flat wall of the front cover, in which the nozzle is made.

Выходное отверстие выполнено в задней крышке соосно соплу и имеет острую кромку 90°, направленную в сторону сопла. The outlet in the rear cover is aligned with the nozzle and has a sharp edge of 90 ° directed towards the nozzle.

Устройство установлено на нижнем конце НКТ и его сопло соединено с каналом НКТ, а выпускное отверстие направлено вниз, вдоль перфорации скважины.The device is installed on the lower end of the tubing and its nozzle is connected to the tubing channel, and the outlet is directed down along the perforation of the well.

Работает устройство для генерирования волн давления в затрубном пространстве скважины следующим образом. При подаче в НКТ ремонтируемой скважины технической сжимаемой жидкости, вся подаваемая жидкость протекает через скважинный акустический излучатель. При этом на выходе из сопла формируется круглая струя жидкости, которая устремляется в выходное отверстие, задевает острую кромку своей возмущённой периферией и в области острой кромки генерируются со строгой периодичностью слабые первичные колебания давления. Поскольку частота генерации первичных колебаний давления соответствует частоте собственных колебаний давления камеры-резонатора, то их амплитуда многократно увеличивается, а за выходным отверстием формируется волна давления. Далее волна распространяется через отверстия перфорации в затрубное пространство.A device for generating pressure waves in the annulus of a well operates as follows. When a technical compressible fluid is supplied to the tubing of a well being repaired, all the supplied fluid flows through the borehole acoustic emitter. At the same time, a circular stream of liquid is formed at the exit from the nozzle, which rushes into the outlet, touches the sharp edge with its perturbed periphery, and weak primary pressure oscillations are generated with strict periodicity in the region of the sharp edge. Since the frequency of generation of the primary pressure oscillations corresponds to the frequency of natural oscillations of the pressure of the cavity chamber, their amplitude increases many times, and a pressure wave forms behind the outlet. Further, the wave propagates through the perforation holes into the annulus.

Отличительной особенностью работы данного устройства является то, что при увеличении скорости потока в профилированном сопле не происходит отрыва потока от стенок входного участка сопла, вследствие того, что профиль входного участка обеспечивает безотрывной режим движения потока жидкости и плавно сопрягается с выравнивающим участком. В общем случае, выравнивающего цилиндрического участка можно и не предусматривать, поскольку на выходе из разгонного сужающегося участка уже выходит струя с прямоугольным профилем скорости. A distinctive feature of the operation of this device is that when the flow rate in the profiled nozzle increases, the flow does not detach from the walls of the nozzle inlet section, due to the fact that the inlet section profile provides an uninterrupted mode of fluid flow and smoothly mates with the leveling section. In the general case, a leveling cylindrical section may not be necessary, since a stream with a rectangular velocity profile already exits from the accelerating tapering section.

Поток заполняет на выходе из цилиндрического участка всю площадь соплового среза. И, хотя статическое давление внутри цилиндрического участка сопла ниже, чем давление в камере-резонаторе и соответствует величине давления в струе на этом участке, затекания жидкости из камеры-резонатора внутрь сопла не происходит, поскольку струя заполняет весь сопловой срез и сносит прилегающую жидкость за острой кромкой среза сопла. При таком режиме истечения струи из сопла считается, что на срезе пограничный слой отсутствует. Толщина пограничного слоя струи вычисляется, начиная от среза сопла, и увеличивается по мере удаления от него. Периферия струи на свободном участке движется очень энергично, и интенсивно взаимодействует с острой кромкой выходного отверстия, генерируя периодические возмущения высокой амплитуды. Эти первичные возмущения усиливаются камерой-резонатором и формируют на выходе из устройства упругую волну, распространяющуюся по межтрубному пространству через отверстия перфорации наружу.The stream fills the entire area of the nozzle exit at the exit from the cylindrical section. And, although the static pressure inside the cylindrical section of the nozzle is lower than the pressure in the resonator chamber and corresponds to the pressure in the jet in this section, liquid does not flow from the resonator chamber into the nozzle, since the jet fills the entire nozzle section and carries the adjacent fluid beyond the sharp nozzle cut edge. With this regime of jet outflow from the nozzle, it is considered that the boundary layer is absent at the section. The thickness of the boundary layer of the jet is calculated starting from the nozzle exit, and increases with distance from it. The periphery of the jet in a free section moves very energetically, and intensively interacts with the sharp edge of the outlet, generating periodic disturbances of high amplitude. These primary perturbations are amplified by the resonator chamber and form an elastic wave at the outlet of the device, propagating through the annulus through the perforation holes to the outside.

Claims (2)

1.Способ генерирования волн давления в затрубном пространстве нагнетательной скважины, при котором устанавливают на нижнем конце насосно-компрессорной трубы (НКТ) скважинный акустический излучатель, состоящий из: камеры-резонатора с двумя крышками; сопла, расположенного в передней крышке, и выходного отверстия с острой кромкой, расположенного соосно соплу в задней крышке; в котором сопло соединяют с НКТ, а выходное отверстие направляют в затрубное пространство скважины, причём сопло включает сужающийся разгонный участок и цилиндрический выравнивающий участок, заканчивающийся сопловым срезом, при этом подают жидкость по НКТ в сопло, увеличивают скорость потока жидкости на сужающемся разгонном участке и создают на цилиндрическом выравнивающем участке струю жидкости с пониженным статическим давлением, формируют за сопловым срезом свободную струю жидкости, которую направляют на острую кромку выходного отверстия, генерируют первичные колебания давления в области острой кромки, усиливают эти первичные колебания давления в камере-резонаторе, частота собственных колебаний которой настроена в резонанс с частотой генерации первичных колебаний давления, и создают волны давления за выходным отверстием в затрубном пространстве скважины, отличающийся тем, что обеспечивают плавное увеличение скорости жидкости на сужающемся разгонном участке сопла без отрыва потока от стенок и без поджатия струи на цилиндрическом выравнивающем участке, равномерно заполняют сопло на цилиндрическом выравнивающем участке и формируют прямоугольную эпюру скорости на сопловом срезе, исключают подсасывание жидкости по краю соплового среза из камеры-резонатора внутрь сопла по стенке цилиндрического выравнивающего участка, препятствуют образованию на периферии струи за сопловым срезом толстой вялотекущей плёнки, интенсифицируют взаимодействие струи с острой кромкой выходного отверстия.1. A method of generating pressure waves in the annulus of an injection well, in which a downhole acoustic emitter is installed at the lower end of the tubing (tubing), consisting of: a resonator chamber with two covers; a nozzle located in the front cover and an outlet with a sharp edge located coaxially with the nozzle in the rear cover; in which the nozzle is connected to the tubing, and the outlet is directed into the annulus of the well, and the nozzle includes a tapering booster section and a cylindrical leveling section ending with a nozzle section, while supplying liquid through the tubing to the nozzle, increasing the fluid flow rate at the tapering booster section and creating in a cylindrical leveling section, a liquid stream with reduced static pressure forms a free liquid stream behind the nozzle section, which is directed to the sharp edge of the outlet versts, generate primary pressure fluctuations in the region of the sharp edge, amplify these primary pressure fluctuations in the resonator chamber, the natural frequency of which is tuned in resonance with the frequency of the primary pressure oscillations, and create pressure waves behind the outlet in the annulus of the well, characterized in that provide a smooth increase in the fluid velocity on the narrowing accelerating section of the nozzle without separation of the flow from the walls and without preloading the jet in the cylindrical leveling section, is Roughly fill the nozzle in a cylindrical leveling section and form a rectangular velocity plot on the nozzle section, exclude liquid sucking along the edge of the nozzle section from the resonator chamber into the nozzle along the wall of the cylindrical leveling section, prevent the formation of a thick sluggish film on the periphery of the stream behind the nozzle section, and intensify the interaction of the stream with a sharp edge of the outlet. 2. Скважинный акустический излучатель для генерирования волн давления в потоке жидкости, представляющий собой полое тело вращения и состоящий из: цилиндрической камеры с двумя плоскими крышками; осесимметричного сопла, выполненного в центре передней крышки и выходного отверстия с острой кромкой, выполненного соосно соплу в центре задней крышки; причём сопло включает сужающийся разгонный участок и цилиндрический выравнивающий участок, заканчивающийся плоским сопловым срезом, ортогональным оси сопла, отличающийся тем, что геометрия сужающегося разгонного участка плавно сопряжена с геометрией цилиндрического выравнивающего участка без излома контура сопла, а плоский сопловой срез расположен на внутренней стенке передней крышки.2. A downhole acoustic emitter for generating pressure waves in a fluid stream, which is a hollow body of revolution and consisting of: a cylindrical chamber with two flat covers; an axisymmetric nozzle made in the center of the front cover and an outlet with a sharp edge, made coaxially with the nozzle in the center of the back cover; moreover, the nozzle includes a tapering acceleration section and a cylindrical alignment section ending with a flat nozzle section orthogonal to the axis of the nozzle, characterized in that the geometry of the tapering acceleration section is smoothly coupled to the geometry of the cylindrical alignment section without breaking the nozzle contour, and a flat nozzle section is located on the inner wall of the front cover .
RU2017135194A 2017-10-04 2017-10-04 Method and device of borehole acoustic radiator with a smooth nozzle input for generating waves of pressure in annulus of injection well RU2670623C9 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017135194A RU2670623C9 (en) 2017-10-04 2017-10-04 Method and device of borehole acoustic radiator with a smooth nozzle input for generating waves of pressure in annulus of injection well

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017135194A RU2670623C9 (en) 2017-10-04 2017-10-04 Method and device of borehole acoustic radiator with a smooth nozzle input for generating waves of pressure in annulus of injection well

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2670623C1 RU2670623C1 (en) 2018-10-24
RU2670623C9 true RU2670623C9 (en) 2018-11-23

Family

ID=63923368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017135194A RU2670623C9 (en) 2017-10-04 2017-10-04 Method and device of borehole acoustic radiator with a smooth nozzle input for generating waves of pressure in annulus of injection well

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2670623C9 (en)

Families Citing this family (1)

* 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

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
US6029746A (en) * 1997-07-22 2000-02-29 Vortech, Inc. Self-excited jet stimulation tool for cleaning and stimulating wells
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
RU2544201C2 (en) * 2013-01-09 2015-03-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский научный центр Российской академии наук Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation constant frequency

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2572250C2 (en) * 2014-04-02 2016-01-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский научный центр Российской академии наук Method and device with ring for generation of pressure waves at bottom of well

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
US6029746A (en) * 1997-07-22 2000-02-29 Vortech, Inc. Self-excited jet stimulation tool for cleaning and stimulating wells
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
RU2544201C2 (en) * 2013-01-09 2015-03-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский научный центр Российской академии наук Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation constant frequency

Also Published As

Publication number Publication date
RU2670623C1 (en) 2018-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6029746A (en) Self-excited jet stimulation tool for cleaning and stimulating wells
US5495903A (en) Pulsation nozzle, for self-excited oscillation of a drilling fluid jet stream
CN103817028B (en) A kind of chamber long continuously adjustabe high pressure self-excited oscillation pulsed jet nozzle
IE55031B1 (en) Enhancing liquid jet erosion
WO2011062588A1 (en) Method and apparatus for forming a borehole
RU2670623C9 (en) Method and device of borehole acoustic radiator with a smooth nozzle input for generating waves of pressure in annulus of injection well
RU2013140288A (en) HYDRAULIC DRILL NOZZLE DEVICE
RU2542015C1 (en) Rotary hydraulic vibrator
RU2017136106A (en) DRILLING BIT WITH A SELF-CONTROLLED NOZZLE AND METHOD OF ITS APPLICATION
US10174592B2 (en) Well stimulation and cleaning tool
CN114837635A (en) Underground double-turbine cavitation generating device
US6470980B1 (en) Self-excited drill bit sub
CN104763349B (en) A kind of drilling well reinforcing pulse polycrystalline diamond compact bit
RU2572250C2 (en) Method and device with ring for generation of pressure waves at bottom of well
RU2544201C2 (en) Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation constant frequency
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
US10550668B2 (en) Vortices induced helical fluid delivery system
RU2789492C1 (en) Method for generating and modulating pressure waves in an injection wellbore and a device for its implementation
US10753154B1 (en) Extended reach fluidic oscillator
CN106545298B (en) Vibrating type rotary jet drill bit
RU2574889C2 (en) Method and device for oil extraction at low formation pressure
Zhang et al. Numerical simulation on the flow field of self-propelled multi-orifices nozzle for ultra-short radius radial jet drilling
RU173616U1 (en) Hydraulic vibrator for well treatment
RU2616024C1 (en) Method and device with solid bottom to generate pressure waves in the injection well bore
RU2576736C2 (en) Method and device generating pressure waves in well annulus

Legal Events

Date Code Title Description
TH4A Reissue of patent specification