RU2674165C1 - Well acoustic transmitter - Google Patents
Well acoustic transmitter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2674165C1 RU2674165C1 RU2018103162A RU2018103162A RU2674165C1 RU 2674165 C1 RU2674165 C1 RU 2674165C1 RU 2018103162 A RU2018103162 A RU 2018103162A RU 2018103162 A RU2018103162 A RU 2018103162A RU 2674165 C1 RU2674165 C1 RU 2674165C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waveguide
- cavity
- acoustic radiation
- sealed
- housing
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 64
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 3
- 238000005476 soldering Methods 0.000 claims description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 4
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B28/00—Vibration generating arrangements for boreholes or wells, e.g. for stimulating production
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/003—Vibrating earth formations
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и предназначено, в частности, для обработки нефтяных и газовых скважин.The invention relates to the oil and gas industry and is intended, in particular, for the treatment of oil and gas wells.
Известно устройство для акустического воздействия на призабойную зону продуктивных пластов по патенту РФ № 2026970, содержащее наземный блок, соединенный посредством кабеля со скважинным прибором, состоящим из генератора, акустического излучателя и датчика, при этом скважинный прибор выполнен трехсекционным с локатором муфт, при этом в нижней секции размещен акустический излучатель, в средней секции - генератор, в верхней секции - локатор муфт и датчик. Нижняя секция скважинного прибора заполнена трансформаторным маслом и вакуумирована, средняя секция - заполнена трансформаторным маслом не более чем на 3/4 ее объема и находится под атмосферным давлением, а верхняя секция сообщена с окружающей средой в месте размещения датчика.A device for acoustic impact on the bottom-hole zone of productive formations according to the patent of the Russian Federation No. 2026970, comprising a ground unit connected via a cable to a downhole tool consisting of a generator, an acoustic emitter and a sensor, while the downhole tool is made three-section with a locator of couplings, while in the lower section placed acoustic emitter, in the middle section - the generator in the upper section - locator couplings and sensor. The lower section of the downhole tool is filled with transformer oil and evacuated, the middle section is filled with transformer oil no more than 3/4 of its volume and is under atmospheric pressure, and the upper section is in communication with the environment at the location of the sensor.
Недостатком устройства по патенту № 2026970 является то, что излучение от торцевых поверхностей акустического излучателя происходит в обе стороны, причем, излучение происходит в жидкость, которой заполнен прибор и через стенку корпуса прибора акустическое поле распространяется в скважину, что вызывает потери акустической мощности, в результате мощность излучения, а, следовательно, и эффективность воздействия на призабойную зону резко уменьшаются.The disadvantage of the device according to patent No. 2026970 is that the radiation from the end surfaces of the acoustic emitter occurs in both directions, moreover, the radiation occurs in the liquid with which the device is filled and through the wall of the device body the acoustic field propagates into the well, which causes loss of acoustic power, resulting the radiation power, and, consequently, the effectiveness of the impact on the bottomhole zone is sharply reduced.
Известен скважинный акустический излучатель по патенту РФ № 2196217, содержащий опорный корпус, состоящий из открытой части, контактирующей со скважинной жидкостью посредством выполненных в открытой части опорного корпуса окон, и герметичной части, заполненной электроизоляционной жидкостью и имеющей воздушную полость, находящуюся под атмосферным давлением, при этом в опорном корпусе расположен стержневой магнитострикционный преобразователь, причем верхняя излучающая поверхность магнитострикционного преобразователя взаимодействует с воздушной полостью, при этом в опорном корпусе дополнительно установлен акустический волновод, выполненный в виде металлического цилиндра, жестко и соосно соединенного своей верхней торцевой поверхностью с нижней излучающей поверхностью магнитострикционного преобразователя, кроме того, акустический волновод в своей средней части, совпадающей с нулевой точкой своего колебания, по периметру жестко и герметично соединен с опорным корпусом, разделяя его на открытую и герметичную части, причем нижняя торцевая поверхность акустического волновода расположена в открытой части опорного корпуса.Known borehole acoustic emitter according to the patent of the Russian Federation No. 2196217, comprising a support body, consisting of an open part in contact with the well fluid through openings in the open part of the support body, and a sealed part filled with an electrical insulating fluid and having an air cavity under atmospheric pressure at a rod magnetostrictive transducer is located in the support case, the upper radiating surface of the magnetostrictive transducer interacting with an air cavity, while in the support case an acoustic waveguide is additionally installed, made in the form of a metal cylinder rigidly and coaxially connected with its upper end surface to the lower radiating surface of the magnetostrictive transducer, in addition, the acoustic waveguide in its middle part coincides with the zero point of its oscillations, along the perimeter it is rigidly and hermetically connected to the supporting body, dividing it into open and airtight parts, the lower end surface of the acoustic the waveguide is located in the open part of the supporting body.
Недостатком акустического излучателя по патенту № 2196217 является его недостаточная эффективность в эксплуатации, ограниченные функциональные возможности.The disadvantage of the acoustic emitter according to patent No. 2196217 is its lack of efficiency in operation, limited functionality.
Акустический излучатель по патенту РФ № 2196217 выбран в качестве наиболее близкого аналога.The acoustic emitter according to the patent of the Russian Federation No. 2196217 is selected as the closest analogue.
Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением – создание эффективного, надежного и удобного в эксплуатации скважинного акустического излучателя.The technical problem solved by the invention is the creation of an effective, reliable and easy-to-use downhole acoustic emitter.
Технический результат, достигаемый изобретением – повышение эффективности и расширение функциональных возможностей.The technical result achieved by the invention is improving efficiency and expanding functionality.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что в скважинном акустическом излучателе, содержащем корпус с герметичным участком, заполненным электроизоляционной жидкостью, источник акустического излучения, размещенный в полости герметичного участка корпуса, источник акустического излучения снабжен волноводом, жестко и соосно соединенным с излучающей поверхностью источника акустического излучения, с противоположной стороны часть волновода размещена в открытой полости корпуса, сообщенной с внешней средой, волновод в средней части, совпадающей с нулевой точкой своего колебания, по периметру жестко и герметично соединен с корпусом, разделяя его полости на открытую и герметичную, при этом открытый участок корпуса выполнен с возможностью обеспечения прохождения акустического излучения к скважине, согласно изобретению корпус содержит второй герметичный участок, при этом открытый участок корпуса расположен между герметичными участками, полость второго герметичного участка заполнена электроизоляционной жидкостью, в полости второго герметичного участка аксиально первому источнику акустического излучения расположен второй источник акустического излучения, снабженный волноводом, жестко и соосно соединенным с излучающей поверхностью второго источника акустического излучения и обращенным к первому волноводу, часть второго волновода размещена в открытой полости корпуса напротив первого волновода, второй волновод в средней части, совпадающей с нулевой точкой своего колебания, по периметру жестко и герметично соединен с корпусом, отделяя открытую полость от второй герметичной полости, волноводы расположены на расстоянии друг от друга, при этом каждый волновод выполнен со сквозным отверстием, выходящим на противоположные торцы волновода и сообщенным с внутренней герметичной полостью корпуса, оба волновода соединены полой соединительной трубкой, установленной в сквозных отверстиях волноводов, при этом внутренняя полость соединительной трубки изолирована от открытой полости корпуса, источник акустического излучения и соединительная трубка установлены с возможностью изменения расстояния между волноводами.The claimed technical result is achieved due to the fact that in a borehole acoustic emitter comprising a housing with a sealed portion filled with electrical insulation fluid, an acoustic source located in the cavity of the sealed portion of the housing, the acoustic radiation source is provided with a waveguide rigidly and coaxially connected to the radiating surface of the acoustic source radiation, on the opposite side, a part of the waveguide is placed in the open cavity of the housing in communication with the external environment, the waveguide in the middle part, which coincides with the zero point of its oscillation, is rigidly and hermetically connected to the casing along the perimeter, dividing its cavities into open and tight, while the open casing section is configured to allow acoustic radiation to pass to the well, according to the invention, the casing comprises a second sealed section, while the open section of the housing is located between the sealed sections, the cavity of the second sealed section is filled with an insulating liquid, in the cavity of the second sealed section and axially to the first acoustic radiation source, there is a second acoustic radiation source equipped with a waveguide rigidly and coaxially connected to the radiating surface of the second acoustic radiation source and facing the first waveguide, a part of the second waveguide is placed in an open cavity of the casing opposite the first waveguide, the second waveguide in the middle part, coinciding with the zero point of its oscillation, along the perimeter it is rigidly and hermetically connected to the housing, separating the open cavity from the second tight cavity and, the waveguides are located at a distance from each other, each waveguide made with a through hole extending to opposite ends of the waveguide and communicated with the internal sealed cavity of the body, both waveguides are connected by a hollow connecting tube installed in the through holes of the waveguides, while the internal cavity is connected the tube is isolated from the open cavity of the housing, the source of acoustic radiation and the connecting tube are installed with the possibility of changing the distance between the waveguides.
Источник акустического излучения может быть выполнен в виде магнитострикционного преобразователя стержневого типа.The acoustic radiation source can be made in the form of a rod-type magnetostrictive transducer.
В качестве электроизоляционной жидкости может быть использовано трансформаторное масло.Transformer oil can be used as an insulating liquid.
В качестве электроизоляционной жидкости может быть использована высокотемпературная кремнийорганическая жидкость.A high-temperature organosilicon liquid can be used as an insulating liquid.
Давление жидкости внутри каждой герметичной полости может быть равно давлению в скважине.The fluid pressure inside each sealed cavity may be equal to the pressure in the well.
Каждый волновод может быть выполнен с возможностью концентрирования акустического излучения по направлению от источника акустического излучения к открытому участку корпуса.Each waveguide can be configured to concentrate the acoustic radiation in the direction from the source of acoustic radiation to an open portion of the housing.
Во внутренней полости соединительной трубки могут быть размещены провода питания второго источника акустического излучения и контрольно-измерительной аппаратуры, расположенной за пределами второго герметичного участка корпуса.In the inner cavity of the connecting tube can be placed the power wires of the second source of acoustic radiation and instrumentation located outside the second sealed portion of the housing.
Первый герметичный участок корпуса может быть расположен со стороны источника электропитания излучателя.The first sealed portion of the housing may be located on the side of the power source of the emitter.
Каждый источник акустического излучения может быть выполнен с возможностью изменения частоты акустического излучения.Each acoustic radiation source may be configured to change the frequency of the acoustic radiation.
Каждый источник акустического излучения может быть соединен с волноводом посредством пайки.Each source of acoustic radiation can be connected to the waveguide by soldering.
Герметизация внутренней полости соединительной рубки может быть обеспечена посредством уплотнительных колец.Sealing of the inner cavity of the connecting cabin can be achieved by means of o-rings.
Уплотнительные кольца могут быть расположены в сквозных отверстиях в средней части каждого волновода.O-rings may be located in through holes in the middle of each waveguide.
Давления во внутренних герметичных полостях корпуса могут быть равны между собой.The pressures in the internal sealed cavities of the housing may be equal to each other.
В полости второго герметичного участка может быть расположен сильфон, предназначенный для выравнивания давления во внутренних герметичных полостях корпуса с давлением в скважине.In the cavity of the second sealed section, a bellows may be arranged to equalize the pressure in the internal sealed cavities of the body with the pressure in the well.
В сильфоне может быть выполнено закрывающееся отверстие для заливки в герметичные полости корпуса электроизоляционной жидкости.In the bellows can be made a closing hole for pouring into the sealed cavity of the body of the insulating liquid.
За счет регулирования расстояния между волноводами и частоты акустического излучения каждого волновода возможно обеспечивать регулирование значения и направленности акустического поля в промежутке между волноводами.By adjusting the distance between the waveguides and the frequency of the acoustic radiation of each waveguide, it is possible to control the value and directivity of the acoustic field in the gap between the waveguides.
Скважинный акустический излучатель содержит два стержневых источника акустического излучения (электроакустические преобразователи), расположенных аксиально на расстоянии друг от друга с возможностью изменения указанного расстояния. Корпус скважинного акустического излучателя содержит три аксиальных участка – центральный негерметичный участок, внутренняя полость которого может сообщаться с полостью скважины, а также два участка, смежных с центральным участком, выполненных герметичными. Данные участки, для удобства, можно называть крайними, имея при этом ввиду, что за пределами этих участков могут быть другие участки корпуса, предназначенные для целей, не влияющих на достижение заявленного в настоящей заявке технического результата. Внутренняя полость каждого из двух крайних участков изолирована от внешней среды и заполнена электроизоляционной жидкостью (например, трансформаторным маслом или кремнийорганической высокотемпературной жидкостью), которая находится под давлением, равным давлению в скважине. Во внутренней полости герметичных участков корпуса расположены стержневые источники акустического излучения, выполненные, например, из магнитострикционного материала. Торцы указанных источников акустического излучения (акустических преобразователей), обращенные друг к другу, снабжены волноводами, выходящими во внутреннюю полость центрального негерметичного участка. При этом указанные волноводы расположены на расстоянии друг от друга. Центральный негерметичный участок предназначен для соединения двух крайних участков, расположенных на расстоянии друг от друга и придания жесткости и целостности всей конструкции акустического излучателя. Боковая поверхность центрального участка выполнена с вырезами, обеспечивающими беспрепятственное прохождение акустического излучения, формирующегося в промежутке между волноводами, к стенке скважины.Downhole acoustic emitter contains two rod source of acoustic radiation (electro-acoustic transducers) located axially at a distance from each other with the possibility of changing the specified distance. The body of the borehole acoustic emitter contains three axial sections - the central leaky section, the internal cavity of which can communicate with the cavity of the well, as well as two sections adjacent to the central section, which are sealed. These sections, for convenience, can be called extreme, bearing in mind that outside these sections there may be other sections of the building intended for purposes that do not affect the achievement of the technical result stated in this application. The internal cavity of each of the two extreme sections is isolated from the external environment and filled with an insulating fluid (for example, transformer oil or high-temperature silicone fluid), which is under pressure equal to the pressure in the well. In the internal cavity of the sealed sections of the housing are rod sources of acoustic radiation made, for example, of magnetostrictive material. The ends of these sources of acoustic radiation (acoustic transducers), facing each other, are equipped with waveguides that go into the inner cavity of the Central leaking section. Moreover, these waveguides are located at a distance from each other. The central leaky section is designed to connect two extreme sections located at a distance from each other and to give rigidity and integrity to the entire structure of the acoustic emitter. The lateral surface of the central section is made with cutouts that provide unhindered passage of acoustic radiation that forms in the gap between the waveguides to the borehole wall.
Внутренние полости двух крайних герметичных участков сообщены между собой посредством полой соединительной трубки, для этого в каждом волноводе выполнено отверстие, выходящее, с одной стороны в соответствующую полость герметичного участка корпуса излучателя, а с другой стороны – в промежуток между волноводами в центральном участке корпуса. Для одновременного обеспечения функции концентрирования акустического излучения сквозное отверстие в каждом волноводе может быть выполнено таким образом, чтобы поперечное сечение волновода на его конце, обращенном к акустическому излучателю было больше, чем поперечное сечение волновода на конце, выходящем в центральный участок корпуса. Или же функцию концентрирования акустического излучения можно обеспечить геометрической формой (например, конусной) каждого волновода.The internal cavities of the two extreme tight sections are interconnected by means of a hollow connecting tube; for this, a hole is made in each waveguide, which extends, on the one hand, into the corresponding cavity of the sealed section of the emitter housing, and on the other hand, into the gap between the waveguides in the central section of the housing. To simultaneously provide the function of concentration of acoustic radiation, a through hole in each waveguide can be made so that the cross section of the waveguide at its end facing the acoustic emitter is larger than the cross section of the waveguide at the end that extends into the central portion of the body. Or, the function of concentrating acoustic radiation can be ensured by the geometric shape (for example, conical) of each waveguide.
Соединительная трубка, с одной стороны, соединяет между собой волноводы, фиксируя их положение (а, следовательно, и положение акустических преобразователей) относительно друг друга, а с другой стороны, соединительная трубка позволяет подвести электропитание к акустическому преобразователю, расположенному в нижнем герметичном участке корпуса излучателя и к устройствам контроля и измерения, которые могут быть размещены в нижней части акустического излучателя. Подвод электропитания к устройствам контроля и измерения обеспечивается путем размещения (транзита) электропроводов во внутренней полости соединительной трубки. Это позволит оптимальным образом (надежно, без риска повреждения, без перегибов и т.д.) обеспечить электропитание второго акустического излучателя и осуществлять контроль акустического воздействия на скважину непосредственно в процессе воздействия.The connecting tube, on the one hand, connects the waveguides to each other, fixing their position (and, consequently, the position of the acoustic transducers) relative to each other, and on the other hand, the connecting tube allows you to supply power to the acoustic transducer located in the lower sealed section of the emitter housing and to monitoring and measuring devices that can be placed at the bottom of the acoustic emitter. The power supply to the control and measurement devices is provided by placing (transit) the electrical wires in the internal cavity of the connecting tube. This will allow the optimal way (reliably, without risk of damage, without kinks, etc.) to provide power to the second acoustic emitter and to control the acoustic impact on the well directly during the impact.
Исходный промежуток (зазор) между волноводами задается размером негерметичного корпуса и длиной соединительной трубки. При этом величина указанного зазора определяется условием отражения от стенки скважины продольной волны, которое обеспечивается заданием угла падения акустической волны от волновода на стенку скважины не более критического угла, при котором сводится к минимуму внутреннее отражение.The initial gap (gap) between the waveguides is determined by the size of the leaky housing and the length of the connecting tube. The magnitude of this gap is determined by the condition of reflection of a longitudinal wave from the borehole wall, which is ensured by setting the angle of incidence of the acoustic wave from the waveguide onto the borehole wall to not exceed a critical angle at which internal reflection is minimized.
Каждый акустический преобразователь с волноводом формирует акустическое излучение на собственной резонансной частоте f1 и f2, которые в частом случае могут быть равны между собой.Each acoustic transducer with a waveguide generates acoustic radiation at its own resonant frequency f1 and f2, which in the frequent case can be equal to each other.
Путем подбора расстояния между источниками акустического излучения, можно обеспечить такую направленность основной составляющей акустического поля в промежутке между волноводами, при которой она будет падать на стенку скважины с минимальным отражением с тем, чтобы большая часть полезной энергии акустического поля направлялась внутрь скважины, а не отражалась бы от стенки скважины.By selecting the distance between the sources of acoustic radiation, it is possible to ensure that the main component of the acoustic field in the interval between the waveguides is such that it will fall on the wall of the borehole with minimal reflection so that most of the useful energy of the acoustic field is directed into the borehole rather than reflected from the wall of the well.
Таким образом, обеспечивается максимальная эффективность заявляемого скважинного акустического излучателя.Thus, the maximum efficiency of the inventive downhole acoustic emitter is provided.
Заявляемый акустический излучатель обладает высокой степенью адаптивности к различным типам скважин (универсальность, широкие функциональные возможности), к различным типам пластов, обусловленных особенностями геологии скважин, пластов, за счет возможности одновременного осуществления «грубой» настройки акустического поля в промежутке между волноводами и последующей «тонкой» настройки, более тонкой корректировки. Такую «грубую» настройку осуществляют путем изменения расстояния между источниками акустического излучения, а более «тонкую» настройку осуществляют путем подбора значений f1 и f2.The inventive acoustic emitter has a high degree of adaptability to various types of wells (versatility, wide functionality), to various types of formations, due to the peculiarities of the geology of wells, formations, due to the possibility of simultaneous implementation of the "rough" adjustment of the acoustic field in the gap between the waveguides and the subsequent "thin »Settings, more fine-tuning. Such a “coarse” tuning is carried out by changing the distance between the sources of acoustic radiation, and a more “fine” tuning is done by selecting the values of f1 and f2.
Все это свидетельствует о высокой адаптивной способности заявляемого излучателя, его универсальности, широкой функциональности.All this indicates the high adaptive ability of the inventive emitter, its versatility, wide functionality.
Таким образом, заявляемое изобретение обеспечивает расширение функциональных возможностей и универсальность устройства для акустического воздействия на скважину, обеспечивает повышение эффективности акустического воздействия на скважину.Thus, the claimed invention provides enhanced functionality and versatility of the device for acoustic impact on the well, improves the efficiency of acoustic impact on the well.
Каждый источник акустического излучения (акустический преобразователь) со своим волноводом соединены между собой при помощи пайки, например, серебряным припоем, либо любым другим.Each source of acoustic radiation (acoustic transducer) with its waveguide are interconnected by soldering, for example, silver solder, or any other.
Внутренние полости герметичных участков корпуса имеют гидравлическую связь, обеспечиваемую соединительной трубкой, которая имеет узел герметизации в виде резиновых колец, расположенных в соответствующих сквозных отверстиях в средней части волноводов. Таким образом, эти уплотнения находятся в узловой зоне наименьших колебаний в волноводах и не подвержены воздействию, которое могло бы привести к нарушению герметизации.The internal cavities of the sealed sections of the housing have a hydraulic connection provided by a connecting tube, which has a sealing unit in the form of rubber rings located in the corresponding through holes in the middle of the waveguides. Thus, these seals are located in the nodal zone of least oscillations in the waveguides and are not exposed to the impact that could lead to a violation of the seal.
Выравнивание давления во внутренних полостях герметичных участков корпуса излучателя, заполненных электроизоляционной жидкостью под давлением равным давлению в скважине, осуществляется при помощи сильфона, который расположен во втором (нижнем) герметичном корпусе. При этом в полости первого герметичного участка корпуса (ближайшем к источнику электрической энергии) расположены герметичные электрические вводы при помощи которых осуществляется подключение обмоток возбуждения обоих магнитострикционных преобразователей. В сильфоне, кроме того, выполнено отверстие, закрытое пробкой, через которое производится заливка электроизоляционной жидкости одновременно во все герметичные полости корпуса скважинного излучателя.Pressure equalization in the internal cavities of the sealed sections of the emitter body, filled with an insulating liquid under pressure equal to the pressure in the well, is carried out using a bellows, which is located in the second (lower) sealed case. Moreover, in the cavity of the first sealed section of the housing (closest to the source of electrical energy) are sealed electrical inputs with the help of which the field windings of both magnetostrictive converters are connected. In the bellows, in addition, a hole is made, closed by a stopper, through which the insulating fluid is poured simultaneously into all sealed cavities of the downhole emitter body.
Герметизация крайних участков корпуса излучателя по линии соединения с волноводами осуществляется, например, при помощи разъёмных резьбовых соединений и уплотнений резиновыми кольцами на фланцах волноводов, расположенных в их средней части.Sealing of the extreme sections of the emitter housing along the line of connection with the waveguides is carried out, for example, using detachable threaded joints and seals with rubber rings on the flanges of the waveguides located in their middle part.
Заявляемое изобретение поясняется чертежами.The claimed invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 изображено устройство для акустического воздействия на скважину в разрезе.In FIG. 1 shows a sectional view of a device for acoustic impact on a well.
На фиг. 2 изображен поперечный разрез А-А.In FIG. 2 shows a cross section AA.
На фиг. 3 изображено акустическое поле, формируемое в промежутке между волноводами.In FIG. 3 shows an acoustic field generated in the gap between the waveguides.
Скважинный акустический излучатель, фиг. 1 содержит корпус, содержащий три аксиальных участка – центральный участок 1, который выполнен негерметичным; два участка 2 и 3, расположенные с противоположных сторон центрального участка 1. Участки 2 и 3 корпуса выполнены герметичными для защиты расположенных в их полостях элементов излучателя – магнитострикционных стрежневых преобразователей 4 и 5, а также элементов, обеспечивающих подвод питания к преобразователям 4 и 5. Обращенные друг к другу торцы преобразователей 4 и 5 снабжены волноводами 6 и 7, выходящими во внутреннюю открытую полость центрального участка 1, при этом волноводы 6 и 7 расположены на расстоянии друг от друга. Центральный участок 1 выполнен с вырезами 8, обеспечивающими беспрепятственное прохождение акустического излучения, формируемого в промежутке между волноводами 6 и 7 к стенке скважины. Внутри волноводов 6 и 7 выполнены сквозные отверстия 9 и 10, выходящие с одной стороны во внутреннюю полость соответствующего герметичного участка корпуса 2 и 3, а с другой стороны – во внутреннюю полость центрального участка 1. В отверстия 9 и 10 волноводов 6 и 7 установлена полая соединительная трубка 11, внутренняя полость которой через отверстия 9 и 10 с одной стороны сообщена с внутренними полостями участков 2 и 3 корпуса, а с другой стороны – изолирована от внутренней полости центрального участка 1. Соединительная трубка 11 имеет двойное назначение: во – первых, она соединяет и фиксирует относительно друг друга волноводы 6 и 7, а во – вторых, через внутреннюю полость трубки 11 без риска повреждения могут проходить электропровода, предназначенные для питания второго магнитострикционного преобразователя 5, а также для устройств контроля и измерения, расположенных в нижней части акустического излучателя. Давление во внутренних полостях излучателя выравнивается со скважинным давлением посредством сильфона 12.Downhole acoustic emitter, FIG. 1 contains a housing containing three axial sections - the central section 1, which is made leaking; two
Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.
На каждый из акустических преобразователей 4 и 5 одновременно подается высокочастотное напряжение питания на их собственных резонансных частотах f1 и f2. Причем эти частоты могут быть равными либо отличаться друг от друга. Благодаря соединению преобразователей 4 и 5 с волноводами 6 и 7 соответственно, происходит передача упругой энергии колебаний от них в открытое пространство скважины через внутреннюю полость центрального участка 1 скважинного акустического излучателя. В скважинном пространстве происходит взаимодействие упругих волн давления от каждого излучателя и формирование суммарного акустического поля в скважине и прискважинном пространстве геологической среды. При таком расположении акустических излучателей формируется диаграмма направленности излучения как показано на фиг. 3. Диаграмма направленности представляет собой тело вращения относительно оси прибора и оси скважины с лепестками главных направлений излучения наибольшей амплитуды, которые распложены под определенным углом к продольной оси сборки излучатель – волновод. При наложении диаграмм направленности двух акустических излучателей, суммарная диаграмма меняет угол наклона главного лепестка в зависимости от расстояния между торцами волноводов. Зазор между излучающими поверхностями волноводов 6 и 7 задается размером негерметичного корпуса – центрального участка 1 и длиной соединительной трубки 11. При этом величина зазора определяется условием отражения от стенки скважины продольной волны главного лепестка диаграммы направленности, которое обеспечивается углом падения акустической волны на стенку скважины. Угол падения акустической волны в направлении главного лепестка не должен превышать значение критического угла, при котором сводится к минимуму внутреннее отражение. Критический угол определяется отношением скорости волны в жидкости к скорости продольной и поперечной волны в массиве горной породы известными выражениями: Each of the
бкр.p = arcsin (Vж/Vp) (1)b cr.p = arcsin (V w / V p ) (1)
бкр.s = arcsin (Vж/Vs) (2)b cr.s = arcsin (V w / V s ) (2)
Диаграмма направленности акустического излучателя, приведенная на фиг.3 показывает направление главных лепестков излучения акустического поля при определенном зазоре D между концентраторами. Угол, показанный на рисунке равен 2б, т.е. равен величине двойного угла падения к нормали стенки скважины. Диаграмма направленности получена путем измерения давления акустического поля излучателя в свободном поле в плоскости вращения относительно оси проходящей через центральную точку, которая расположена на оси прибора между концентраторами.The radiation pattern of the acoustic emitter shown in figure 3 shows the direction of the main radiation lobes of the acoustic field at a certain gap D between the concentrators. The angle shown in the figure is 2b, i.e. equal to the double dip angle to the normal to the well wall. The radiation pattern was obtained by measuring the pressure of the acoustic field of the emitter in a free field in the plane of rotation relative to the axis passing through a central point, which is located on the axis of the device between the concentrators.
Величина зазора D и угол раскрытия главных лепестков диаграммы направленности б определяются эмпирической зависимостью: The size of the gap D and the opening angle of the main lobes of the radiation pattern b are determined by an empirical relationship:
D = -3,0789* б + 148,71 (3)D = -3.0789 * b + 148.71 (3)
которая была получена в процессе измерения диаграммы направленности в свободном поле при изменении зазора между концентраторами.which was obtained in the process of measuring the radiation pattern in a free field when changing the gap between the concentrators.
Зазор D имеет различное оптимальное значение для работы прибора в скважинах различного скоростного разреза. Так скважины, пробуренные в песчанике терригенных коллекторов, обладают низкоскоростным разрезом и потому критические углы отражения рассчитанные по формулам (1) и (2) будут отличаться от углов рассчитанных для высокоскоростных разрезов, например карбонатных коллекторов.The gap D has different optimal values for the operation of the device in wells of different velocity sections. So, wells drilled in the sandstone of terrigenous reservoirs have a low-speed section and therefore the critical reflection angles calculated by formulas (1) and (2) will differ from the angles calculated for high-speed sections, for example, carbonate reservoirs.
В общем виде в зависимости от рабочей частоты излучателя и типа жидкости в скважине, диапазоны задаваемого зазора составляет в относительных единицах величину: D*= (0,6 – 0,97) для терригенных и D*= (1,13 – 1,69) , для карбонатных коллекторов. Где D* - величина зазора в относительных единицах длины волны в жидкости заполняющей скважину, л – длина волны в жидкости заполняющей скважину на частоте работы акустического излучателя.In general terms, depending on the operating frequency of the emitter and the type of fluid in the well, the ranges of the specified gap are in relative units: D * = (0.6 - 0.97) for terrigenous and D * = (1.13 - 1.69 ), for carbonate reservoirs. Where D * is the gap in relative units of the wavelength in the fluid filling the well, l is the wavelength in the fluid filling the well at the frequency of the acoustic emitter.
Claims (16)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018103162A RU2674165C1 (en) | 2018-01-29 | 2018-01-29 | Well acoustic transmitter |
| PCT/RU2019/000038 WO2019147170A1 (en) | 2018-01-29 | 2019-01-28 | Downhole acoustic emitter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018103162A RU2674165C1 (en) | 2018-01-29 | 2018-01-29 | Well acoustic transmitter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2674165C1 true RU2674165C1 (en) | 2018-12-05 |
Family
ID=64603654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018103162A RU2674165C1 (en) | 2018-01-29 | 2018-01-29 | Well acoustic transmitter |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2674165C1 (en) |
| WO (1) | WO2019147170A1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2699421C1 (en) * | 2018-09-06 | 2019-09-05 | Общество с ограниченной ответственностью "НПФ "ИНТЕНСОНИК" | Method of acoustic impact on well |
| WO2021013613A1 (en) * | 2019-07-23 | 2021-01-28 | Kulbuzhev Timur Sultanovich | Emitter for acoustic treatment of the well bottom zones of oil wells |
| EP3792449A1 (en) | 2019-09-16 | 2021-03-17 | Bashir Sultanovich Kulbuzhev | Acoustic emitter for the treatment of oil and gas wells |
| WO2022069060A1 (en) * | 2020-10-02 | 2022-04-07 | Kulbuzhev Bashir Sultanovich | Acoustic transmitter with active waveguides for oil well treatment |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109676172B (en) * | 2019-03-01 | 2020-10-30 | 厦门扬森数控设备有限公司 | Numerical control ultrasonic drilling machine tool |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2196217C2 (en) * | 2001-04-17 | 2003-01-10 | Дрягин Вениамин Викторович | Downhole acoustic radiator |
| RU34406U1 (en) * | 2003-09-03 | 2003-12-10 | Закрытое акционерное общество "ИНЕФ" | ACOUSTIC WELL RADIATOR |
| US20060096752A1 (en) * | 2004-11-11 | 2006-05-11 | Mario Arnoldo Barrientos | Electroacoustic method and device for stimulation of mass transfer processes for enhanced well recovery |
| RU64274U1 (en) * | 2007-02-02 | 2007-06-27 | Дмитрий Павлович Фролов | DEVICE FOR LOW-FREQUENCY ACOUSTIC INFLUENCE ON THE PERFORATION ZONE AND OIL LAYER IN THE BOTTOM-HOLE ZONE |
| WO2009022935A1 (en) * | 2007-08-02 | 2009-02-19 | 'arter Technology Limited' | Device for low-frequency acoustic effect on perforation area and oil- bearing bed in bottom-hole zone |
| RU131062U1 (en) * | 2013-04-10 | 2013-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ИЛМАСОНИК" | Borehole Acoustic Device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2161244C1 (en) * | 2000-02-09 | 2000-12-27 | Мальченок Владимир Олимпиевич | Downhole thermoacoustic device (versions) |
-
2018
- 2018-01-29 RU RU2018103162A patent/RU2674165C1/en active IP Right Revival
-
2019
- 2019-01-28 WO PCT/RU2019/000038 patent/WO2019147170A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2196217C2 (en) * | 2001-04-17 | 2003-01-10 | Дрягин Вениамин Викторович | Downhole acoustic radiator |
| RU34406U1 (en) * | 2003-09-03 | 2003-12-10 | Закрытое акционерное общество "ИНЕФ" | ACOUSTIC WELL RADIATOR |
| US20060096752A1 (en) * | 2004-11-11 | 2006-05-11 | Mario Arnoldo Barrientos | Electroacoustic method and device for stimulation of mass transfer processes for enhanced well recovery |
| RU64274U1 (en) * | 2007-02-02 | 2007-06-27 | Дмитрий Павлович Фролов | DEVICE FOR LOW-FREQUENCY ACOUSTIC INFLUENCE ON THE PERFORATION ZONE AND OIL LAYER IN THE BOTTOM-HOLE ZONE |
| WO2009022935A1 (en) * | 2007-08-02 | 2009-02-19 | 'arter Technology Limited' | Device for low-frequency acoustic effect on perforation area and oil- bearing bed in bottom-hole zone |
| RU131062U1 (en) * | 2013-04-10 | 2013-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ИЛМАСОНИК" | Borehole Acoustic Device |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2699421C1 (en) * | 2018-09-06 | 2019-09-05 | Общество с ограниченной ответственностью "НПФ "ИНТЕНСОНИК" | Method of acoustic impact on well |
| WO2021013613A1 (en) * | 2019-07-23 | 2021-01-28 | Kulbuzhev Timur Sultanovich | Emitter for acoustic treatment of the well bottom zones of oil wells |
| EP3792449A1 (en) | 2019-09-16 | 2021-03-17 | Bashir Sultanovich Kulbuzhev | Acoustic emitter for the treatment of oil and gas wells |
| WO2022069060A1 (en) * | 2020-10-02 | 2022-04-07 | Kulbuzhev Bashir Sultanovich | Acoustic transmitter with active waveguides for oil well treatment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2019147170A1 (en) | 2019-08-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2674165C1 (en) | Well acoustic transmitter | |
| US20170016316A1 (en) | Downhole acoustic transducer, downhole probe and tool comprising such a transducer | |
| US5418335A (en) | Synchronized acoustic source | |
| US6135234A (en) | Dual mode multiple-element resonant cavity piezoceramic borehole energy source | |
| US9121970B2 (en) | Monopole acoustic transmitter ring comprising piezoelectric material | |
| RU2339057C2 (en) | Method and device for acoustic rock survey and acoustic isolator applied in them | |
| US5371330A (en) | Synchronized acoustic source | |
| US5080189A (en) | Electro-hydraulic dipole vibrator | |
| US4834210A (en) | Apparatus for generating seismic waves | |
| RU2634769C1 (en) | Downhole acoustic radiator | |
| RU131062U1 (en) | Borehole Acoustic Device | |
| RU2304214C1 (en) | Downhole sound emitting device | |
| JP3487602B2 (en) | Electroacoustic transducer with mechanical impedance transformer | |
| US4632212A (en) | Apparatus for generating seismic vibration energy in a borehole | |
| CN110295893B (en) | Low-frequency high-power transmitting transducer | |
| RU2196217C2 (en) | Downhole acoustic radiator | |
| EP3754649A1 (en) | Acoustic waveguide | |
| RU64274U1 (en) | DEVICE FOR LOW-FREQUENCY ACOUSTIC INFLUENCE ON THE PERFORATION ZONE AND OIL LAYER IN THE BOTTOM-HOLE ZONE | |
| CN111119839A (en) | While-drilling ultrasonic probe assembly and while-drilling ultrasonic detection method | |
| RU2717845C1 (en) | Emitter for acoustic action on bottomhole zone of oil wells | |
| RU2490668C2 (en) | Directed rod-shaped piezoceramic radiator for acoustic logging device, device and acoustic logging method | |
| RU2521094C1 (en) | Acoustic downhole emitter | |
| EP4221885B1 (en) | Acoustic transmitter with active waveguides for oil well treatment | |
| RU76958U1 (en) | DEVICE FOR ACOUSTIC INFLUENCE ON OIL AND GAS-BASED LAYER | |
| RU2476663C1 (en) | Acoustic downhole emitter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200130 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210323 |