WO2019147170A1 - Downhole acoustic emitter - Google Patents
Downhole acoustic emitter Download PDFInfo
- Publication number
- WO2019147170A1 WO2019147170A1 PCT/RU2019/000038 RU2019000038W WO2019147170A1 WO 2019147170 A1 WO2019147170 A1 WO 2019147170A1 RU 2019000038 W RU2019000038 W RU 2019000038W WO 2019147170 A1 WO2019147170 A1 WO 2019147170A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- waveguide
- housing
- cavity
- acoustic
- acoustic radiation
- Prior art date
Links
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP 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 DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP 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
Abstract
The invention relates to a downhole acoustic emitter. The technical result is an increase in efficiency and a broadening of functional capabilities. The downhole acoustic emitter comprises a housing with a hermetically sealed section filled with a dielectric liquid, an acoustic radiation source equipped with a waveguide, part of the waveguide being arranged in an open cavity of the housing, the waveguide being connected in a rigid and hermetically sealed manner along the perimeter to the housing, dividing the cavity of said housing into an open cavity and a hermetically sealed cavity. The housing comprises a second hermetically sealed section. The open section of the housing is arranged between the hermetically sealed sections. The second hermetically sealed section is filled with a dielectric liquid, and a second acoustic radiation source equipped with a waveguide is arranged in said section. The waveguide is rigidly and coaxially connected to a radiating surface of the second source. Part of the second waveguide is arranged in the open cavity of the housing. The second waveguide is connected along the perimeter to the housing. The waveguides are arranged at a distance from each other, each waveguide having a through opening. The waveguides are connected by a hollow connecting pipe such that the distance can be changed. The internal cavity of the connecting pipe is insulated from the open cavity of the housing.
Description
Название изобретения: «Скважинный акустический излучатель» Title of the invention: "Well acoustic emitter"
«Область техники» "Field of Technology"
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.
«Предшествующий уровень техники» "Prior art"
Известно устройство для акустического воздействия на призабойную зону продуктивных пластов по патенту РФ >Г° 2026970, содержащее наземный блок, соединенный посредством кабеля со скважинным прибором, состоящим из генератора, акустического излучателя и датчика, при этом скважи нны й 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 bottomhole zone of productive layers by RF patent> Г ° 2026970 is known. an acoustic emitter is located in the lower section, a generator in the middle section, a coupling locator and a sensor in the upper section. 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 communicates with the environment at the location of the sensor.
Недостатком устройства по патенту N° 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 N ° 2026970 is that the radiation from the end surfaces of the acoustic emitter occurs in both directions, moreover, the radiation occurs in the fluid with which the device is filled and through the wall of the device body the acoustic field propagates into the well, which causes a loss of acoustic power As a result, the radiation power, and, consequently, the effectiveness of the impact on the bottomhole zone, decreases sharply.
Известен скважинный акустический излучатель по патенту РФ Ns 219621 7, 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 downhole acoustic emitter according to the patent of Russian Federation Ns 219621 7, containing a support body consisting of an open part in contact with a well fluid through windows made in the open part of the support body, and a sealed part filled with insulating fluid and. having an air cavity under atmospheric pressure, wherein a rod magnetostrictive transducer is located in the supporting case, the upper radiating surface of the magnetostrictive transducer interacting with the air cavity, while in the supporting case there is an additional acoustic waveguide, made in the form a metal cylinder rigidly and coaxially connected by its upper end surface to the lower radiating surface of the magnetostrictive transducer, moreover, the acoustic waveguide in its middle part coinciding with the zero point of its oscillation is rigidly and hermetically connected around the perimeter to the supporting body, dividing it into an open and hermetic part, and the lower end surface of the acoustic waveguide is located in the open part of the support body.
Недостатком акустического излучателя по патенту Ns 21 962 1 7 является его недостаточная эффективность в эксплуатации, ограниченные функциональные возможности. The disadvantage of the acoustic emitter according to patent Ns 21 962 1 7 is its lack of operational efficiency, limited functionality.
Акустический излучатель по патенту РФ » 2196217 выбран в качестве наиболее близкого аналога. Acoustic emitter according to the patent of the Russian Federation "2196217 selected as the closest analogue.
«Раскрытие изобретения» "Disclosure of the invention"
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 an increase in efficiency and an increase in 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 downhole acoustic emitter comprising a housing with a sealed section filled with insulating fluid, an acoustic radiation source placed in the cavity of the sealed housing section, 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 of the waveguide is placed in the open cavity of the body, communicated with the external medium, the waveguide in The middle part, coinciding with the zero point of its oscillation, is rigidly and hermetically connected to the body along the perimeter, dividing its cavities into open and airtight, while the open part of the body is adapted to ensure the passage of acoustic radiation to the well, according to the invention; the section, while the open area of the housing is located between the sealed areas, the cavity of the second sealed section is filled with electrically insulating fluid, in the cavity of the second sealed section axially to the first acoustic radiation source is located the 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 the open cavity of the housing opposite the first The second waveguide, the second waveguide in the middle part, coinciding with the zero point of its oscillation, is rigidly and hermetically connected around the perimeter to the body, separating the open cavity from the second airtight cavity, the waveguides are spaced apart from each other, with each waveguide made with a through hole, facing the opposite ends of the waveguide and communicated with the internal sealed cavity of the housing, both waveguides are connected by a hollow connecting tube installed in the through holes of the waveguides, while the internal floor The core of the connecting 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 source of acoustic radiation can be made in the form of a rod-type magnetostrictive transducer.
В качестве электроизоляционной жидкости может быть использовано трансформаторное масло. As an insulating fluid can be used transformer oil.
В качестве электроизоляционной жидкости может быть использована высокотемпературная кремнийорганическая жидкость. As an electrically insulating fluid can be used high-temperature silicone fluid.
Давление жидкости внутри каждой герметичной полости может быть равно давлению в скважине. The pressure of the fluid 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 made with the possibility of concentration of acoustic radiation in the direction from the source of acoustic radiation to the open part of the body.
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 power wires of the second source of acoustic radiation and test equipment located outside the second sealed portion of the housing.
Первый герметичный участок корпуса может быть расположен со стороны источника электропитания излучателя. The first sealed section of the housing can be located on the side of the power source of the radiator.
Каждый источник акустического излучения может быть выполнен с возможностью изменения частоты акустического излучения. Each source of acoustic radiation can be made with the possibility of changing the frequency of 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 the internal cavity of the connective wheelhouse can be provided by means of sealing rings.
Уплотнительные кольца могут быть расположены в сквозных отверстиях в средней части каждого волновода. Sealing rings can 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 body can 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 area can be located bellows, designed to equalize the pressure in the internal sealed cavities of the housing with the pressure in the well.
В сильфоне может быть выполнено закрывающееся отверстие для заливки в герметичные полости корпуса электроизоляционной жидкости. In the bellows, a closing opening can be made for pouring electrically insulating liquid into the hermetic cavities of the housing.
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 interval 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 негерметнчпий 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 акустическою излучения, формирующегося в промежутке между волноводами, к стенке скважины. The borehole acoustic emitter contains two core sources of acoustic radiation (electro-acoustic transducers) located axially at a distance from each other with the possibility of changing the specified distance. The casing of the borehole acoustic emitter contains three axial sections - the central non-hermetic section, the internal cavity of which can communicate with the cavity of the well, as well as two sections adjacent to the central section, made airtight, these sections, for convenience, can be called extreme. what's outside of these plots may be other sections of the corps 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 electrically insulating fluid (for example, transformer oil or silicone high-temperature fluid), which is under a pressure equal to the pressure in the well. In the inner cavity of the hermetic sections of the housing are core sources of acoustic radiation, made, for example, from a magnetostrictive material. The ends of these sources of acoustic radiation (acoustic transducers) facing each other are equipped with waveguides that extend into the internal cavity of the central non-hermetic section. Moreover, these waveguides are located at a distance from each other. The central non-hermetic section is intended to connect two extreme sections located at a distance from each other and impart rigidity and integrity to the whole structure of the acoustic emitter. The lateral surface of the central section is made with cutouts that ensure the unimpeded passage of acoustic radiation, which is formed 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 центрально участке корпуса. Для одновременного обеспечения функции концентрирования акустического излучения сквозное отверстие в каждом волноводе может быть выполнено таким образом, чтобы поперечное сечение волновода па 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 акустического излучения можно обеспечить геометрической формой
(например, конусной) каждого волновода. The internal cavities of the two extreme sealed sections communicate with each other through a hollow connecting tube; for this, a hole is made in each waveguide that extends from one side into the corresponding cavity of the sealed section of the radiator housing, and from the other side into the gap between the waveguides in the central section of the housing. To simultaneously provide the function of concentrating acoustic radiation, the through hole in each waveguide can be designed 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 facing the central portion of the housing. Alternatively, the function of concentration of acoustic radiation can be provided by the geometric form (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 гермети чном 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, interconnects the waveguides, fixing their position (and, consequently, the position of the acoustic transducers) relative to each other, and on the other hand, the connecting tube allows power supply to the acoustic transducer located in the lower hermetic section of the housing emitter and monitoring and measurement devices that can be placed at the bottom of the acoustic emitter. The power supply to the monitoring and measurement devices is provided by placing (transit) the electrical wires in the internal cavity of the connecting tube. This will allow optimally (reliably, without risk of damage, without kinking, etc.) to provide power to the second acoustic emitter and to monitor the acoustic impact on the well directly during exposure.
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 unpressurized body and the length of the connecting tube. The value of the specified gap is determined by the condition of reflection from the borehole wall of the longitudinal wave, which is provided by setting the angle of incidence of the acoustic wave from the waveguide on the borehole wall no more than the critical angle at which the internal reflection is minimized.
Каждый акустический преобразователь с волноводом формирует акустическое излучение на собственной резонансной частоте fl и f2, которые, в частном случае, могут быть равны между собой. Each acoustic transducer with a waveguide generates acoustic radiation at its own resonant frequency fl and f2, which, in the particular 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 волноводам и, п ри 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 provide such an orientation of the main component of the acoustic field in the gap between the waveguides and, at which it will fall on the borehole wall with minimal reflection so that most of the useful energy of the acoustic field is directed inside the well, rather than would be reflected from the borehole wall.
Таким образом, обеспечивается максимальная эффективность заявляемого скважинного акустического излучателя.
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 fl и f2. This ensures maximum efficiency of the inventive downhole acoustic emitter. The inventive acoustic emitter has a high degree of adaptability to various types of wells (versatility, wide functionality), to various types of layers due to the geology of wells, layers, due to the possibility of simultaneous implementation of "coarse" tuning of the acoustic field in between the waveguides and the subsequent "thin" settings, more fine adjustments. Such a “coarse” adjustment is carried out by changing the distance between the sources of acoustic radiation, and a more “fine” adjustment is carried out by selecting the values fl and f2.
Все это свидетельствует о высокой адаптивной способности заявляемого излучателя, его универсальности, широкой функциональности. All this testifies to the high adaptive ability of the proposed emitter, its versatility, broad 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 the acoustic impact on the well, provides an increase in the efficiency of the 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 is 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 hermetic sections of the body have a hydraulic connection provided by the connecting tube, which has a sealing assembly in the form of rubber rings located in the corresponding through holes in the middle part of the waveguides. Thus, these seals are located in the nodal zone of the least oscillations in the waveguides and are not affected by exposure, which could lead to a seal failure.
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 hermetic portions of the radiator housing, filled with electrically insulating fluid under pressure equal to the pressure in the well, is carried out using a bellows, which is located in the second (lower) sealed enclosure. At the same time, in the cavity of the first hermetic section of the housing (closest to the source of electrical energy) there are sealed electrical inputs with which the excitation windings of both magnetostrictive transducers are connected. In the bellows, in addition, there is a hole closed by a plug, through which the insulating fluid is poured simultaneously into all the sealed cavities of the casing of the borehole radiator.
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. The sealing of the extreme portions of the radiator housing along the line of connection with the waveguides is carried out, for example, by means of detachable threaded connections and sealing with rubber rings on the flanges of the waveguides located in their middle part.
«Краткое описание чертежей» "Brief Description of the Drawings"
Заявляемое изобретение поясняется чертежами. The claimed invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 изображено устройство для акустического воздействия на скважину в разрезе. FIG. 1 shows a device for acoustic impact on a well in section.
На фиг. 2 изображен поперечный разрез А-А. FIG. 2 shows a cross-section A-A.
На фиг. 3 изображено акустическое поле, формируемое в промежутке между волноводами. FIG. 3 shows the acoustic field generated between the waveguides.
«Осуществление изобретения» "Implementation of the invention"
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 б 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 1 1, 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 1 1 имеет двойное назначение: во - первых, она соединяет и фиксирует относительно друг друга волноводы 6 и 7, а во - вторых, через внутреннюю полость трубки 1 1 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 - a central section 1, which is made untight; two sections 2 and 3 located on opposite sides of the central section 1. The sections 2 and 3 of the housing are sealed to protect the radiator elements located in their cavities — magnetostrictive core transducers 4 and 5, as well as elements providing power to the transducers 4 and 5. Facing each other ends of the transducers 4 and 5 are provided with waveguides 6 and 7, extending into the internal open cavity of the central section 1, while the waveguides 6 and 7 are located at a distance from each other. The central section 1 is made with notches 8, ensuring the smooth passage of acoustic radiation generated in the gap between waveguides 6 and 7 to the borehole wall. Through holes 9 and 10 are made inside waveguides b and 7, which extend from one side into the internal cavity of the corresponding hermetic section of housing 2 and 3, and on the other hand into the internal cavity of central section 1. In the holes 9 and 10 of the waveguides 6 and 7, a hollow connecting tube 1 1 is installed, the internal cavity of which through the holes 9 and 10 on one side communicates with the internal cavities of sections 2 and 3 of the housing and on the other side is isolated from the internal cavity of the central section 1. Connecting tube 1 1 has a dual purpose: firstly, it connects and fixes waveguides 6 and 7 relative to each other, and secondly, electrical wires can be passed through the internal cavity of tube 1 1 to supply the second mag itostriktsionnogo converter 5 and for monitoring and measurement devices arranged at the bottom of the acoustic radiator. The pressure in the internal cavities of the radiator is aligned with the well pressure by means of the bellows 12.
Заявляемое устройство работает следующим образом. The inventive device works as follows.
На каждый из акустических преобразователей 4 и 5 одновременно подается высокочастотное напряжение питания на их собственных резонансных частотах fl 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 ч Each of the acoustic transducers 4 and 5 simultaneously supplies high-frequency supply voltage at their own resonant frequencies fl and f2. Moreover, these frequencies may be equal or different from each other. Due to the connection of the converters 4 and 5 with the waveguides 6 and 7, respectively, the elastic energy of the oscillations from them into the open space of the well through h
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 1 1. 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: the internal cavity of the Central section 1 of the downhole acoustic emitter. In the borehole space, the interaction of elastic pressure waves from each emitter and the formation of the total acoustic field in the well and near-well space of the geological environment. With such an arrangement of acoustic emitters, a radiation pattern is formed as shown in FIG. 3. The radiation pattern is a body of rotation about the axis of the device and the axis of the well with the petals of the main directions of radiation of the greatest amplitude, which are located under a certain angle to the longitudinal axis of the assembly emitter - waveguide. When overlapping radiation patterns of two acoustic emitters, the total diagram changes the angle of the main lobe depending on the distance between the ends of the waveguides. The gap between the radiating surfaces of the waveguides 6 and 7 is determined by the size of the unpressurized body - the central section 1 and the length of the connecting tube 1 1. The gap size is determined by the reflection condition from the borehole wall of the longitudinal main lobe of the radiation pattern, which is provided by the angle of incidence of the acoustic wave on the borehole wall. The angle of incidence of the acoustic wave in the direction of the main lobe should not exceed the value of the critical angle at which the internal reflection is minimized. The critical angle is determined by the ratio of the wave velocity in the liquid to the velocity of the longitudinal and transverse waves in the rock massif with known expressions:
(Хкр.р = arcsin (V Vp) (1) (Hk r . P = arcsin (VV p ) (1)
aKp.s = arcsin (VJK/VS) (2) a K p. s = arcsin (v jk / v s ) (2)
Диаграмма направленности акустического излучателя, приведенная на фиг.З показывает направление главных лепестков излучения акустического поля при определенном зазоре D между концентраторами. Угол, показанный на рисунке равен 2(Х, 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 FIG. 3 shows the direction of the main lobes of the radiation of the acoustic field at a certain gap D between the hubs. The angle shown in the figure is 2 (X, i.e., equal to the double angle of incidence to the normal of the borehole wall. The radiation pattern is obtained by measuring the pressure of the acoustic field of the radiator in the free field in the plane of rotation relative to the axis passing through the center point, which is located on the axis device between hubs.
Величина зазора D и угол раскрытия главных лепестков диаграммы направленности (X определяются эмпирической зависимостью: The size of the gap D and the angle of the main lobes of the pattern (X are determined by empirical dependence:
D = -3,0789* а + 148,71 (3) D = -3.0789 * a + 148.71 (3)
которая была получена в процессе измерения диаграммы направленности в свободном поле при изменении зазора между концентраторами.
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. which was obtained in the process of measuring the radiation pattern in a free field when the gap between the hubs changes. The gap D has a different optimal value for the operation of the device in the wells of various high-speed sections. So the 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 those 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, l - длина волны в жидкости заполняющей скважину на частоте работы акустического излучателя.
In general, depending on the operating frequency of the radiator and the type of fluid in the well, the ranges of the specified clearance are in relative units: D * = (0.6 - 0.97) for terrigenous and D * = (1, 13 - 1, 69 ), for carbonate reservoirs. Where D * is the size of the gap in relative units of 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
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
Пункт 1. Скважинный акустический излучатель, содержащий 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 час ть 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, отличающийся тем, что 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.
Пункт 2. Излучатель по п. 1„ отличающийся тем, что источник акустического излучения выполнен в виде магнитострикционного преобразователя. Item 1. A downhole acoustic emitter, comprising a housing with an airtight section filled with insulating fluid, a source of acoustic radiation placed in the cavity of the sealed section of the housing, the source of acoustic radiation supplied with a waveguide rigidly and coaxially connected to the radiating surface of the source of acoustic radiation, on the opposite side the waveguide is placed in the open cavity of the housing, communicated with the external environment, the waveguide in the middle part, coinciding with the zero point of its oscillation It is rigidly and tightly connected around the perimeter to the body, dividing its cavities into an open and airtight, while the open part of the body is designed to ensure the passage of acoustic radiation to the well, characterized in that the body contains a second sealed part, while the open part of the body between the sealed areas, the cavity of the second sealed area is filled with electrically insulating fluid, in the cavity of the second sealed area axially to the first source of acoustic radiation p A second source of acoustic radiation is placed, equipped with a waveguide rigidly and coaxially connected to the radiating surface of the second source of acoustic radiation and facing the first waveguide, a part of the second waveguide is placed in the open cavity of the housing opposite the first waveguide, the second waveguide in the middle part coinciding with the zero point of its oscillation , along the perimeter is rigidly and tightly connected to the housing, separating the open cavity from the second sealed cavity, the waveguides are located at a distance from each other, with each waveguide is made with a through hole that faces the opposite ends of the waveguide and communicates with the internal sealed cavity of the housing, both waveguides are connected by a hollow connecting tube installed in the through holes of the waveguide, while the internal cavity of the connecting tube is isolated from the open cavity of the housing, the source of acoustic radiation and the connecting tube is installed with the possibility of changing the distance between the waveguides. Item 2. The emitter according to claim. 1, characterized in that the source of acoustic radiation is made in the form of a magnetostrictive transducer.
Пункт 3. Излучатель по п. 1 , отличающийся тем, что в качестве электроизоляционной жидкости использовано трансформаторное масло. Item 3. The emitter according to claim. 1, characterized in that transformer oil is used as an electrical insulating fluid.
Пункт 4. Излучатель по п. 1 , отличающийся тем, что в качестве электроизоляционной жидкости использована высокотемпературная кремнийорганическая жидкость.
Item 4. The emitter according to claim 1, characterized in that a high-temperature silicone fluid is used as an electrical insulating fluid.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018103162A RU2674165C1 (en) | 2018-01-29 | 2018-01-29 | Well acoustic transmitter |
| RU2018103162 | 2018-01-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2019147170A1 true WO2019147170A1 (en) | 2019-08-01 |
Family
ID=64603654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2019/000038 WO2019147170A1 (en) | 2018-01-29 | 2019-01-28 | Downhole acoustic emitter |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2674165C1 (en) |
| WO (1) | WO2019147170A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109676172A (en) * | 2019-03-01 | 2019-04-26 | 沈位 | A kind of ultrasonic drill hole machine tool of numerical control |
Families Citing this family (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 |
| RU2717845C1 (en) * | 2019-07-23 | 2020-03-26 | Башир Султанович Кульбужев | Emitter for acoustic action on bottomhole zone of oil wells |
| RU2720343C1 (en) | 2019-09-16 | 2020-04-29 | Башир Султанович Кульбужев | Acoustic radiator for treatment of oil and gas wells |
| EP4221885A1 (en) * | 2020-10-02 | 2023-08-09 | Bashir Sultanovich Kulbuzhev | Acoustic transmitter with active waveguides for oil well treatment |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2161244C1 (en) * | 2000-02-09 | 2000-12-27 | Мальченок Владимир Олимпиевич | Downhole thermoacoustic device (versions) |
| RU2196217C2 (en) * | 2001-04-17 | 2003-01-10 | Дрягин Вениамин Викторович | Downhole acoustic 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 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU34406U1 (en) * | 2003-09-03 | 2003-12-10 | Закрытое акционерное общество "ИНЕФ" | ACOUSTIC WELL RADIATOR |
| RU131062U1 (en) * | 2013-04-10 | 2013-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ИЛМАСОНИК" | Borehole Acoustic Device |
-
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 (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2161244C1 (en) * | 2000-02-09 | 2000-12-27 | Мальченок Владимир Олимпиевич | Downhole thermoacoustic device (versions) |
| RU2196217C2 (en) * | 2001-04-17 | 2003-01-10 | Дрягин Вениамин Викторович | Downhole acoustic 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 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109676172A (en) * | 2019-03-01 | 2019-04-26 | 沈位 | A kind of ultrasonic drill hole machine tool of numerical control |
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2674165C1 (en) | 2018-12-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2019147170A1 (en) | Downhole acoustic emitter | |
| US10472951B2 (en) | Downhole acoustic transducer, downhole probe and tool comprising such a transducer | |
| US5640371A (en) | Method and apparatus for beam steering and bessel shading of conformal array | |
| RU2358292C2 (en) | Multipolar source | |
| CA2668263C (en) | Monopole acoustic transmitter ring comprising piezoelectric material | |
| US5703836A (en) | Acoustic transducer | |
| US6135234A (en) | Dual mode multiple-element resonant cavity piezoceramic borehole energy source | |
| US3441094A (en) | Drilling methods and apparatus employing out-of-phase pressure variations in a drilling fluid | |
| EP1204886A1 (en) | Dipole/monopole acoustic transmitter, methods for making and using same in down hole tools | |
| CN107762491B (en) | While-drilling acoustic logging radiation device | |
| RU2634769C1 (en) | Downhole acoustic radiator | |
| JP2013508737A (en) | Equipment for recording sound measurement during drilling | |
| RU2304214C1 (en) | Downhole sound emitting device | |
| RU131062U1 (en) | Borehole Acoustic Device | |
| CN110295893B (en) | Low-frequency high-power transmitting transducer | |
| US5635685A (en) | Electroacoustic transducer with mechanical impedance transformer | |
| RU2140519C1 (en) | Device for acoustic stimulation of oil-gas formation | |
| RU2196217C2 (en) | Downhole acoustic radiator | |
| RU2717845C1 (en) | Emitter for acoustic action on bottomhole zone of oil wells | |
| RU64274U1 (en) | DEVICE FOR LOW-FREQUENCY ACOUSTIC INFLUENCE ON THE PERFORATION ZONE AND OIL LAYER IN THE BOTTOM-HOLE ZONE | |
| RU2166840C2 (en) | Hydroacoustic antenna | |
| RU34406U1 (en) | ACOUSTIC WELL RADIATOR | |
| RU44547U1 (en) | ELECTRO-ACOUSTIC TRANSMITTER AND ULTRASONIC RADIATOR (OPTIONS) | |
| RU2521094C1 (en) | Acoustic downhole emitter | |
| EP4221885A1 (en) | Acoustic transmitter with active waveguides for oil well treatment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 19743317 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 32PN | Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established |
Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 18.11.2020) |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 19743317 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |