SU1712921A1 - Способ возбуждени колебаний в пласте полезных ископаемых - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к геофизике и может быть использовано в технологиче* ских процессах нефте- и газодобычи. Цель изобретени  - повышение интенсивности возбуждени  - достигаетс  за счет размещени  у верхней границы пласта в скважи- не диафрагмы с отверстием, не превышающим 1/20 внутреннего диаметра обсадной трубы. При зтом излучение низкочастотных колебаний осуществл етс  возвратно-поступательными движени ми поршн , установленного на устье скважины, на резонансной частоте системы обсадна  труба - диафрагма' с отверстием - пласт.

Description

Изобретение относитс  к геофизике и может быть использовано в тенхнологических процессах нефте- и газодобычи.

Известны способы возбуждени  звукового пол  в пласте с помощью пульсирующих колебаний. При этом источник возбуждени  расположен на поверхности у усть  заполненной жидкостью скважины.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению  вл етс  способ обработки Пласта, согласно Которому в скважину на уровень пласта опускают излучатель; состо щий из излучающих элементов двух типов дл  комбинированного воздействи  на пласт как в низкочастотном, так и в высокочастотном диапазоне длин сейсмоакустических волн. В низкочастотном поле такого излучател  в фазе сжати  происходит уменьшение коэффициента затухани  высокочастотных волн, что приводит к повышению эффективности ввода акустической энергии в пласт в высокочастотном диапазоне.

Основным недостаткомспособа-прототипа  вл етс  то. что в нем используют излучатель , помещенный в скважине с малыми поперечными волновыми размерами. Известно , что интенсивность излучени  I в низкочастотном диапазоне пропорциональна I (, где 1с - волновое число излучаемого звука, d - радиус скважины.

Цель изобретени  - повышение интенсивности возбуждени .

Указанна  цель достигаетс  следующим образом.

В забое скважины устанавливают гиб кую диафрагму с малым отверстием. Возвратно-поступательное движение поршй . осуществл емое на резонансной частоте системы труба - диафрагма с отверстием пласт , приводит к возникновению нелинейных акустических колебаний в нефтеносном пласте. При Таком способе возбуждени  энергии. накапливаю14а с  в подобном резонаторе , распредел етс  по некоторому интервалу частот, а не сосредоточена только

на одной частоте, как в линейном резонаторе . В этом случае, как и при распространекии нелинейных волн, происходит перераспределение энергии из низкочастотной области спектра в высокочастотную .

Известно, что интенсивность излучени  зависит от амплитуды колебательной скорости , давлени  на поверхности излучател  и его площади. В предложенном способе излучающим элементом, вл етс  гибка  диафрагма с малым отверстием (излучением боковых стенок трубы пренебрегаем). Амплитуда колебательной скорости в горловине резонатора Vo растет при уменьшении отношени  a/d;

VO. . .v3f.)

ka Л a

Vn

где a - радиус отверсти  в диафрагме;

d - внутренний радиус трубы в скважине:

Vo - амплитуда колебательной скорости в отверстии:

Vn - амплитуда колебательной скорости поршн ;

k - волновое число, k

С

с скорость звука в жидкости, наполн ющей трубу;

(Ор - резонансна  частота дл  продольной моды колебаний.

Дл  частоты сор можно получить следующее выражение: ( -1+6); 2а - 5(-|-f ( 2) d л:Н(1 +1,1/91/р) где N - целое число. N - 1,2,3,...; Н - глубина залегани  пласта, равна  длине трубы; PI - плотность среды впласте; р- плотность воды. В этом выражении величина б принимает значени , много меньшие 1; поскольку - 1, очевидно, что и - « 1. поэтому ею dн можно пренебречь. Окончательно дл  резонансной частоты справедлива оценка В действительности колебательна  скорость в отверстии диафрагмы будет ограничена порогом кавитации дл  колебательного течени , и предельное значение скорости определ етс  условием равенства давлени  в отверстии диафрагмы и давлени  насыщенных паров воды. Это ограничение скорости приводит к ограничению отношени  a/d 1/20.

Способ реализуетс  следующим образом .

В скважине, соедин ющей нефтеносный пласте поверхностью земли, размещают металлическую трубу, снабженную в устье скважины излучателем, выполненным в виде поршн , соосного с трубой, диаметр

которого равен внутреннему диаметру трубы , а в забое скважины внутри трубы устанавливают гибкую диафрагму с малым отверстием. Внутренний объем трубы заполн ют звукопровод щей средой с малыми потер ми; например водой. Дл  достижени  положительного эффекта поршень совершает возвратно-поступательные движени  на резонансной частоте системы труба - диафрагма с отверстием - пласт,

определ емой формулой (3). При глубине залегани  пласта 1000 м, радиусе трубы d - 0,125 м, радиусе отверсти  в диафрагме а 0,00625 м, плотности воды/э 1000 кг/м , плотности среды в пласте p 2200 кг/м,

числе полуволн N 14, толщине пласта 10 м резонансна  частота ш, 65,94 1/с. На резонанснбй частоте колебательна  скорость, в отверстии будет определ тьс  следующим образом:

Claims (1)

1. v , Vn(ko0cos kH ,V, ,,,,1„,н, Vo Vo , V Vq /Э1С1 где ci - скорость звука в пласте, г - текуща  радиальна  координата ц отверстии диафрагмы. Характерна  скорость vo св зана с ограничением вследствие возникновени  кавитации . Мощность излучени  W в пласт можно вычислить из соотношени  N VV /pvdS, 4 где интеграл беретс  по полусфере радиуса R с центром, совпадающим с центром отверсти  в диафрагме; р - амплитуда давлени ; S - площадь. Тогда W 2  - oj,)i. При/71 2200 кг/м , С1 800 - 1000 м/с; о)р 65.94 1/с численное значение W находитс  в диапазоне (4,5 - 5,6) 10 Вт. Выбранные дл  приведенных оценок числовые значени  параметров соответствуют экспериментальным данным дл  импедансов нефте-, газо-водонасыщенных пластов. При атом мощность излучател  с малыми волновыми разм ерами определ етс  nq формуле Wcф 1,1-2 С1 ( - kid (3,5-4,3) Вт. В пласте толщиной 10 м можно разместить антенну с 20 низкочастотными излучающими Э11ементами. В этом случае суммарна  мощность излучени  в пласт составит 70 - 86 Вт. Формулаизобретени  Способ возбуждени  колебаний в пласте полезных ископаемых, включающий размещение излучател  в заполненной звукопровод щей жидкостью скважине и излучение низкочастотных колебаний, от л и чающийс  тем, что, с целью повышени  интенсивности возбуждени , скважину снабжают обсадной трубой, а излучатель выполн ют в виде поршн , размещенного у усть  скважины, диаметр которого совпадет с внутренним диаметром обсадной трубы, при этом в скважине у верхней границы с пластом устанавливают гибкую диафрагму с отверстием, не превышающим 1/20 внутреннего диаметра обсадной трубы, а излучение низкочастотных колебаний осуществл ют возвратно-поступательными колебани ми поршн  на резонансной частоте щ системы обсадна  труба - диафрагма с отверстием - пласт, выбираемой из соотношени  ft;,-N(jrc/H), где N - целое число; с - скорость звука в жидкости, заполн ющей скважину; Н -длина трубы.