WO2019151895A1 - Устройство акустического излучателя для регулярной очистки скважинного фильтра - Google Patents

Устройство акустического излучателя для регулярной очистки скважинного фильтра Download PDF

Info

Publication number
WO2019151895A1
WO2019151895A1 PCT/RU2018/000812 RU2018000812W WO2019151895A1 WO 2019151895 A1 WO2019151895 A1 WO 2019151895A1 RU 2018000812 W RU2018000812 W RU 2018000812W WO 2019151895 A1 WO2019151895 A1 WO 2019151895A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
filter
ultrasonic
acoustic emitter
axis
electric motor
Prior art date
Application number
PCT/RU2018/000812
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Сергей Викторович КОРОСТЕЛЕВ
Original Assignee
Сергей Викторович КОРОСТЕЛЕВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Викторович КОРОСТЕЛЕВ filed Critical Сергей Викторович КОРОСТЕЛЕВ
Priority to US16/966,854 priority Critical patent/US11945012B2/en
Priority to EP18903754.2A priority patent/EP3748121B1/en
Publication of WO2019151895A1 publication Critical patent/WO2019151895A1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • B08B9/02—Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
    • B08B9/027—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • B08B9/02—Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
    • B08B9/027—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages
    • B08B9/04—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes
    • B08B9/043—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes moved by externally powered mechanical linkage, e.g. pushed or drawn through the pipes
    • B08B9/0433—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes moved by externally powered mechanical linkage, e.g. pushed or drawn through the pipes provided exclusively with fluid jets as cleaning tools
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B3/00—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water
    • E03B3/06—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water from underground
    • E03B3/08—Obtaining and confining water by means of wells
    • E03B3/16—Component parts of wells
    • E03B3/18—Well filters
    • 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
    • E21B37/00—Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells
    • E21B37/08—Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells cleaning in situ of down-hole filters, screens, e.g. casing perforations, or gravel packs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B2203/00—Details of cleaning machines or methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B2203/02—Details of machines or methods for cleaning by the force of jets or sprays
    • B08B2203/0288—Ultra or megasonic jets

Definitions

  • the present invention relates to the oil and gas industry and the water sector, and in particular to methods for restoring the productivity of boreholes and filter cleaning devices in borehole conditions.
  • a known method and device for cleaning the filter zone of vertical water wells without dismantling the lifting equipment according to the patent of the Russian Federation N ° 2612046 - prototype.
  • the design of the wells is a casing, in the lower part of which there is a filter zone in the form of a slotted strainer, the space around the filter is filled with gravel.
  • water intake equipment consisting of a pipeline for pumping water, at the end of which there is a submersible pump located above the filter.
  • the device consists of an acoustic emitter and elevator equipment for its delivery into the inner space of the filter, which are connected respectively
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) an electric communication cable with a control panel for elevator equipment and a generator of high-frequency electrical vibrations.
  • the control panel and the generator of electrical vibrations are on the surface of the earth.
  • the elevator equipment is mounted on the bottom of the submersible pump and makes a reciprocating movement (top-down and back) of the acoustic emitter along the axis of the well filter. This method allows you to regularly clean the filter zone of the well at any suitable time.
  • An acoustic emitter consists of a chain of interconnected sectors (blocks) located along the filter axis and made of waterproof cylindrical housings whose symmetry axes are perpendicular to the filter axis.
  • Two ultrasonic oscillatory systems are installed in the body of each block, the operation of which is based on the use of piezoelectric (piezoceramic) or magnetostrictive transducers of electrical vibrations into mechanical ones.
  • the working surfaces of the waveguide instruments sources of ultrasonic vibrations
  • the axis of symmetry of the blocks relative to each other is located at an angle equal to a multiple of dividing 180 ° by their number (like a circular fan).
  • the number of blocks is set on the inner surface of the filter so that the total ultrasonic stream (from all sources) when the acoustic emitter moves affects the entire inner surface filter.
  • a chain of blocks in the form of a garland is fixed along the axis of the filter with the help of two sets of spacer elements in the form of flexible centralizer rods fan-shaped perpendicular to the filter axis in the upper and lower parts of the garland.
  • the disadvantage of this acoustic emitter is that with small dimensions of the inner diameter of the downhole filter, it is possible to use only small-sized ultrasonic oscillatory systems with limited dimensions of the working surface of the waveguide tool.
  • Such sources of ultrasonic vibrations have small projection sizes of the ultrasonic flow onto the filter; therefore, a large number of ultrasonic transducer blocks are required, which greatly complicates the design of the acoustic emitter.
  • the technical result is achieved by the fact that they use one block of ultrasonic transducers, base plates, a rotation unit and an electric motor are installed on top and bottom of the block.
  • the device has the form of a garland of the following elements connected in series: the upper base plate, the rotation unit, the block of ultrasonic transducers, the electric motor and the lower base plate.
  • Base plates are perpendicular to the filter axis and have spacer elements around the perimeter.
  • rotational oscillations of the block are made through an angle equal to 180 ° according to the type of a pendulum, while ultrasonic fluid flows from the working surfaces of the waveguide tools scan the inner surface of the filter 360 ° around the entire circumference of the filter.
  • an ultrasonic oscillating system with a large amplitude of oscillation described in RF patent N 2465071, is used as an ultrasonic transducer.
  • the design of the oscillating system has the shape of a body of revolution and consists of at least two disk piezoelectric elements located between the reflecting and concentrating plates with the waveguide - a tool at the end in the form of a disk.
  • FIG. 1 is a general side view of an acoustic emitter device.
  • FIG. 2 is a top view (A) of the acoustic emitter device of FIG. one.
  • FIG. 3 is a sectional diagram of a sectional view of the components of an acoustic emitter in FIG. 1. DETAILED DESCRIPTION
  • the block of ultrasonic transducers (Fig. 1) is made of two cylindrical housings (upper 1 and lower 2), interconnected by pipe 3.
  • the symmetry axis of the housings 1 and 2 are parallel and offset along the filter axis.
  • One ultrasonic oscillating system is installed in each housing 1 and 2, the concentrating plates 4 of the systems are directed in opposite directions so that the working surfaces of the waveguides-tools 5 are directly in front of the inner surface of the filter 6.
  • the housing 1 is attached to the upper base plate through the rotation unit 7 8, the housing 2 through the electric motor 9 is fixed on the lower base plate 10.
  • spacer elements 11 are spacer elements 11, as an example, in the form of flexible rods such as bowden-tr CA, at the ends of which the roll-on rollers 12 and metal brushes 13 are alternately mounted, which are supported on the inner surface of the filter 6.
  • the block of ultrasonic transducers (housings 1 and 2) and the electric motor 9 are connected to the high-frequency electric oscillation generator by means of an electric cable 14 and a splitter 15 and remote control motor 9, which are located on the surface of the earth (in Fig. 1 not shown).
  • a connecting element 16 connects the acoustic emitter to the delivery vehicle (not shown in FIG. 1).
  • the dashed arrows indicate the direction of the ultrasonic fluid flow to the inner surface of the filter 6 with a diameter of D f
  • FIG. 2 shows a base plate 8 with six spacer elements 11 (similarly to the base plate 10), which provide centering and mobility of the device along the axis of the filter 6 and prevent the rotation of the base plates 8 and 10 around the axis of the filter.
  • the circular arrows show the directions of vibrational rotations of the block of ultrasonic transducers (housing 1 and 2) through an angle of 180 °.
  • FIG. 3 On the assembly diagram of the installation and placement of the components of the acoustic emitter (FIG. 3), where, in addition to the parts indicated by the same numbers in FIG. 1 and 2, the following elements are indicated: two ultrasonic oscillatory systems 17 located in the buildings 1 and 2; mushroom-shaped axis 18 of the rotation unit 7, resting its head on
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) thrust bearing 19 located in the casing 20; waterproof electrical connectors 21 connecting the splitter 15 of the electric cable 14 with electric wires 22 to the electric motor 9 and ultrasonic vibrating systems 17.
  • the upper case 1 is connected to the axis 18 of the rotation unit 7, the casing 20 is attached to the upper base plate 8.
  • the lower case 2 is attached to the shaft of the electric motor 9, which is mounted on its base on the lower base plate 10.
  • the arrows indicate the directions of movement of the acoustic emitter (working surfaces of the waveguide tools 5) along the axis filter 6.
  • the proposed device operates as follows.
  • ultrasonic vibrating systems 17 When ultrasonic vibrating systems 17 are turned on from waveguides-tools 5, which are disk-shaped, create two differently directed ultrasonic fluid flows (in the form of rasters) onto the inner surface of the filter 6, forming circular sections of the projection of the effects of ultrasonic vibrations with a diameter of D on it (see Fig. 1).
  • the shaft of the motor 9 When the shaft of the motor 9 is rotated in an oscillatory mode (clockwise and vice versa) through an angle of 180 °, the housings 1 and 2 perform the same rotational vibrations and scan the inner surface of the filter 6 with an ultrasonic fluid flow from the waveguide tools 5 over the entire circumference 360 ° ( see Fig. 2).
  • the acoustic emitter is moved (top-down) along the axis of the filter 6 (see Fig. 3), thus scanning the entire the inner surface of the filter 6 by ultrasonic fluid flow and cleaning the filter zone of the well.
  • a delivery means for example, elevator equipment
  • the frequency and power of ultrasonic vibrations are preliminarily determined.
  • the following parameters of the ultrasonic transducers are selected: power density in the range from 8 to 12 W / cm, vibration frequency - from 17 to 25 kHz (the most a resonant frequency of about 20 kHz is preferred).
  • T minimum time of the effective action of the ultrasonic fluid flow to destroy a certain type of collimatant and the diameter D of the projection of the flow onto the filter’s inner surface with a diameter D f are determined. Based on these values and the scanning conditions by ultrasonic flow of the entire inner surface of the filter, the following options for the filtering zone cleaning procedure are selected:
  • the first option is cleaning in one pass of the device along the axis of the filter, while calculating the rotation parameters of the shaft of the electric motor 9 and the movement of the acoustic emitter along the axis of the filter according to the following formulas: the velocity of the projection of the ultrasonic flow around the circumference of the filter - Dn-T; projection transit time along the filter circumference - (71xD f HT) n-D; frequency of rotation of the motor shaft - ⁇ - ⁇ (7 ⁇ f ⁇ ); the speed of movement of the device along the axis of the filter is (DxD) -K (7GxD f xT), where 71 is the number of Pi;
  • the second option is step-by-step cleaning, when the device does not move along the filter axis at a certain stage and the ultrasonic irradiation is carried out due to the vibrational rotation of the ultrasonic transducers around the filter axis, while the angular rotation speed and vibration frequency are selected from the condition that the total exposure time of the ultrasonic flow is sufficient for effective cleaning of each section of the inner surface of the filter, after which the device moves along the filter axis by a distance D and the process ultrasonic treatment repeated for the next portion of the inner circumferential surface of the filter;
  • the third option - ultrasonic irradiation is carried out continuously by repeatedly moving the device along the axis of the filter with periodic stops at the extreme points of the filter (upper and lower) and, at the same time, constant vibrational rotation of the ultrasonic emitter, the speed of longitudinal movement, the angular velocity and frequency of oscillations during rotation, and the number of passes along the axis of the filter is determined from the condition of continuous scanning by ultrasonic flow of the inner surface of the filter and guaranteed removing contaminants (colmatant).
  • any other delivery equipment is used that moves the acoustic emitter in the filter space, for example, the device described in RF patent N ° 2382178, which contains an electric motor with a hydraulic propulsion.
  • the device allows simultaneously with acoustic cleaning to carry out chemical cleaning of the filter by pumping cleaning fluid into the well, as well as ultrasonic disinfection of the filter zone. After cleaning the filter zone, dirty water is pumped out for its subsequent purification in ground conditions.
  • Scanning of the inner surface of the filter by ultrasonic flow of liquid is carried out simultaneously in two directions: along the axis and around the circumference of the filter.
  • the invention is industrially applicable.

Abstract

Изобретение относится к методам восстановления производительности буровых скважин и устройствам очистки забойных сетчатых фильтров без демонтажа водоподъемного оборудования. Восстановление и сохранение производительности скважин основаны на применении акустического метода и создании направленного ультразвукового потока жидкости на фильтр для очистки прифильтровой зоны от кольматируюгцих отложений путем перемещения акустического излучателя вдоль фильтра. Акустический излучатель размещен внутри нижней части обсадной колонны после погружного скважинного насоса и связан со средством его доставки в зону фильтра. Устройство акустического излучателя содержит блок ультразвуковых преобразователей, который расположен между двух опорных плит и соединен с ними через узел вращения и электродвигатель. Блок ультразвуковых преобразователей выполнен в виде двух ультразвуковых колебательных систем в отдельных цилиндрических корпусах расположенных поперек оси фильтра, рабочие поверхности волноводов-инструментов колебательных систем направлены в противоположные стороны на внутреннюю поверхность фильтра. Узел вращения и электродвигатель связанны с блоком ультразвукового преобразователя и установлены соответственно на верхней и нижней опорных плитах. Плоскости опорных плит перпендикулярны оси фильтра и по периметру имеют распорные элементы для фиксации внутри фильтра. С помощью электродвигателя осуществляют вращательные колебания ультразвуковых преобразователей на угол равный 180°, подобно часовому маятнику, при этом волноводы-инструменты сканируют внутреннюю поверхность фильтра ультразвуковым потоком жидкости по окружности фильтра на 360°. Одновременно с этим процессом, с помощью средства доставки производят возвратно-поступательные перемещения акустического излучателя вдоль оси фильтра, что обеспечивает последовательную обработку всей внутренней поверхности скважинного фильтра направленным ультразвуковым потоком жидкости и регулярную очистку прифильтровой зоны скважины без демонтажа водоподъемной колонны и погружного насоса.

Description

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:
«Устройство акустического излучателя для регулярной очистки скважинного фильтра»
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Предлагаемое изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и водохозяйственному комплексу, а именно к методам восстановления производительности буровых скважин и устройствам очистки фильтра в скважинных условиях.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Так как производительность (удельный дебит) скважин с течением времени снижается из- за засорения сетчатого фильтра и окружающей его гравийной обсыпки различного типа кольматантами (загрязнениями), возникает необходимость внеплановой остановки работы скважины для периодической очистки фильтра и прифильтровой зоны скважины.
Известен акустический метод декольматации фильтра при помощи магнитострикционных или пьезоэлектрических излучателей ультразвуковых колебаний (российская публикация в книге «Восстановление дебита водозаборных скважин» М.: Агропромиздат, 1987. Авторы В. С. Алексеев, В.Г.Гребенников. Стр 156). Способ обладает широким спектром частот излучаемых колебаний, возможностью генерировать кавитационный поток жидкости высокой энергии, что позволяет разрушать кольматанты различных типов. Кроме этого, при прохождении ультразвуковых колебаний имеет место эффект обеззараживания и подавления развития биологических организмов в жидкой среде. Недостатком способа является то, что для его применения требуется демонтаж водоподъемного оборудования каждый раз, когда производительность скважины снижается до критического уровня.
Известны способ и устройство очистки прифильтровой зоны вертикальных водозаборных скважин без демонтажа водоподъемного оборудования по патенту РФ N° 2612046 - прототип. Конструкция скважин представляет собой обсадную колонну, в нижней части которой расположена прифильтровая зона в виде сетчатого фильтра щелевого типа, пространство снаружи вокруг фильтра заполнено гравийной обсыпкой. Внутри обсадной колонны расположено водозаборное оборудование состоящее из трубопровода для откачки воды, на конце которого установлен погружной насос, находящийся выше фильтра. Устройство состоит из акустического излучателя и лифтового оборудования для его доставки во внутреннее пространство фильтра, которые соединены соответственно
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) кабелем электрической связи с пультом управления лифтовым оборудованием и генератором высокочастотных электрических колебаний. Пульт управления и генератор электрических колебаний находятся на поверхности земли. Лифтовое оборудование закреплено на нижней части погружного насоса и производит возвратно-поступательное перемещение (верх-вниз и обратно) акустического излучателя вдоль оси скважинного фильтра. Данный способ позволяет производить регулярную очистку прифильтровой зоны скважины в любой подходящий момент времени.
Акустический излучатель состоит из цепочки связанных между собой секторов (блоков), расположенных вдоль оси фильтра и выполненных из водонепроницаемых цилиндрических корпусов, оси симметрии которых перпендикулярны оси фильтра. В корпусе каждого блока установлены две ультразвуковые колебательные системы, работа которых основана на применении пьезоэлектрических (пьезокерамических) или магнитострикционных преобразователей электрических колебаний в механические. Рабочие поверхности волноводов-инструментов (источники ультразвуковых колебаний) направлены в противоположные стороны на внутреннюю поверхность фильтра. Оси симметрии блоков относительно друг друга расположены под углом равным кратному от деления 180° на их количество (по типу кругового веера). В зависимости от площади рабочей поверхности волновода-инструмента и, соответственно, размера проекции ультразвукового потока (от одного источника) на внутреннюю поверхность фильтра устанавливают такое количество блоков, при котором суммарный ультразвуковой поток (от всех источников) при перемещении акустического излучателя воздействует на всю внутреннюю поверхность фильтра. Цепочка блоков в виде гирлянды фиксируется вдоль оси фильтра с помощью двух наборов распорных элементов в виде гибких стержней- центраторов расположенных веером перпендикулярно оси фильтра в верхней и нижней части гирлянды.
Недостаток данного акустического излучателя заключается в том, что при малых размерах внутреннего диаметра скважинного фильтра возможно применение только малогабаритных ультразвуковых колебательных систем с ограниченными размерами рабочей поверхности волновода-инструмента. Такие источники ультразвуковых колебаний имеют небольшие размеры проекции ультразвукового потока на фильтр, поэтому требуется большое количество блоков ультразвуковых преобразователей, что значительно усложняет конструкцию акустического излучателя.
ЗАМЕНЯЮЩИМ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является устранение недостатков прототипа и решение следующих задач:
- сокращение количества блоков ультразвуковых преобразователей до одного;
- повышение мощности ультразвуковых преобразователей;
- увеличение площади рабочей поверхности волновода-инструмента и, соответственно, площади проекции ультразвукового потока на внутреннюю поверхность фильтра;
- повышение надежности работы акустического излучателя.
Технический результат достигается тем, что используют один блок ультразвуковых преобразователей, сверху и снизу блока устанавливают опорные плиты, узел вращения и электродвигатель. Устройство имеет вид гирлянды из следующих последовательно соединенных между собой элементов: верхняя опорная плита, узел вращения, блок ультразвуковых преобразователей, электродвигатель и нижняя опорная плита. Опорные плиты расположены перпендикулярно оси фильтра и по периметру имеют распорные элементы. С помощью электродвигателя производят вращательные колебания блока на угол равный 180° по типу часового маятника, при этом ультразвуковые потоки жидкости от рабочих поверхностей волноводов-инструментов сканируют внутреннюю поверхность фильтра по всей окружности фильтра на 360°. Одновременно с этим процессом, с помощью средства доставки осуществляют возвратно-поступательные перемещения акустического излучателя вдоль оси фильтра. Таким образом, обеспечивают последовательную обработку всей внутренней поверхности скважинного фильтра ультразвуковыми потоками жидкости и регулярную очистку прифильтровой зоны скважины без демонтажа водоподъемного оборудования.
Как пример, в качестве ультразвукового преобразователя используют ультразвуковую колебательную систему с большой амплитудой колебания, описанную в патенте РФ N« 2465071. Конструкция колебательной системы имеет форму тела вращения и состоит из, по крайней мере, двух дисковых пьезоэлементов расположенных между отражающей и концентрирующей накладкой с волноводом-инструментом на конце в форме диска.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Сущность изобретения поясняется на чертежах (фиг.1, 2 и 3), где представлен конкретный пример конструкции устройства, который наглядно демонстрирует возможность получения технического результата.
Фиг. 1 - общий вид сбоку устройства акустического излучателя.
Фиг. 2 - вид сверху (А) устройства акустического излучателя по фиг. 1.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Фиг. 3 - схема монтажа компонентов акустического излучателя в разрезе по фиг. 1. ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
В примерном варианте для ультразвуковых колебательных систем высокой мощности с большой амплитудой колебания необходимо применять дисковые пъезоэлементы большого диаметра, что приводит к увеличению габаритных размеров колебательных систем в целом. Для их размещения в акустическом излучателе блок ультразвуковых преобразователей (фиг.1) выполнен из двух цилиндрических корпусов (верхнего 1 и нижнего 2), связанных между собой патрубком 3. Оси симметрии корпусов 1 и 2 параллельны и смещены вдоль оси фильтра. В каждом корпусе 1 и 2 устанавливают по одной ультразвуковой колебательной системе, концентрирующие накладки 4 систем направлены в противоположные стороны таким образом, чтобы рабочие поверхности волноводов-инструментов 5 находились непосредственно перед внутренней поверхностью фильтра 6. Корпус 1 через узел вращения 7 прикрепляют к верхней опорной плите 8, корпус 2 через электродвигатель 9 закрепляют на нижней опорной плите 10. По периметру опорных плит 8 и 10 расположены распорные элементы 11, как пример, в виде гибких стержней типа боуден-троса, на концах которых поочередно устанавливают обкатные ролики 12 и металлические щетки 13, которые опираются на внутреннюю поверхность фильтра 6. Блок ультразвуковых преобразователей (корпуса 1 и 2) и электродвигатель 9 с помощью электрического кабеля 14 и разветвителя 15 связаны с генератором высокочастотных электрических колебаний и пультом управления электродвигателем 9, которые находятся на поверхности земли (на фиг. 1 не показаны). Соединительный элемент 16 связывает акустический излучатель со средством доставки (на фиг. 1 не показано). Пунктирными стрелками показано направление ультразвукового потока жидкости на внутреннюю поверхность фильтра 6 диаметром Дф
Как пример, на фиг. 2 показана опорная плита 8 с шестью распорными элементами 11 (аналогично и на опорной плите 10), которые обеспечивают центрирование и подвижность устройства вдоль оси фильтра 6 и предотвращают вращение опорных плит 8 и 10 вокруг оси фильтра. Круговыми стрелками показаны направления колебательных вращений блока ультразвуковых преобразователей (корпуса 1 и 2) на угол 180°.
На сборочной схеме монтажа и размещения компонентов акустического излучателя (фиг.З), где кроме деталей, обозначенных под теми же номерами на фиг. 1 и 2, указаны следующие элементы: две ультразвуковые колебательные системы 17, размещенные в корпусах 1 и 2; грибовидная ось 18 узла вращения 7, опирающаяся своей шляпкой на
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) упорный подшипник 19, расположенный в кожухе 20; водонепроницаемые электрические соединители 21, соединяющие разветвитель 15 электрического кабеля 14 при помощи электрических проводов 22 с электродвигателем 9 и ультразвуковыми колебательными системами 17. Верхний корпус 1 соединен с осью 18 узла вращения 7, кожух 20 прикреплен к верхней опорной плите 8. Нижний корпус 2 прикреплен к валу электродвигателя 9, который своим основанием закреплен на нижней опорной плите 10. Стрелками показаны направления перемещений акустического излучателя (рабочих поверхностей волноводов-инструментов 5) вдоль оси фильтра 6.
Предложенное устройство работает следующим образом.
При включении в работу ультразвуковых колебательных систем 17 от волноводов- инструментов 5, которые имеют форму диска, создают два разно направленных ультразвуковых потока жидкости (в виде растров) на внутреннюю поверхность фильтра 6, образую на ней круговые участки проекции воздействия ультразвуковых колебаний диаметром Д (смотри фиг. 1). При вращении вала электродвигателя 9 в колебательном режиме (по часовой стрелке и обратно) на угол 180° корпуса 1 и 2 совершают такие же вращательные колебания и производят сканирование внутренней поверхности фильтра 6 ультразвуковым потоком жидкости от волноводов-инструментов 5 по всей окружности на 360° (смотри фиг. 2). Одновременно с этим процессом, с помощью средства доставки (например, лифтового оборудования), закрепленного на нижнем торце погружного насоса, производят перемещение (верх-вниз) акустического излучателя вдоль оси фильтра 6 (смотри фиг. 3), осуществляя, таким образом, сканирование всей внутренней поверхности фильтра 6 ультразвуковым потоком жидкости и очистку прифильтровой зоны скважины.
С целью оптимизации процедуры очистки фильтра с помощью предлагаемого устройства предварительно определяют частоту и мощность ультразвуковых колебание. Обширные экспериментальные испытания показали, что для хорошей очистки щелевых фильтров и гравийного наполнителя прифильтровой зоны скважины, как вариант, выбирают следующие параметры работы ультразвуковых преобразователей: плотность мощности в пределах от 8 до 12 Вт/см , частота колебаний - от 17 до 25 кГц (наиболее предпочтительна резонансная частота около 20 кГц). Одновременно определяют минимальное время (Т) эффективного воздействия ультразвукового потока жидкости для разрушения кольматантов определенного типа и величину диаметра Д проекции потока на внутреннюю поверхность фильтра диаметром Дф. На основании этих значений и условия сканирования ультразвуковым потоком всей внутренней поверхности фильтра выбираются следующие варианты процедуры очистки прифильтровой зоны:
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) первый вариант - очистка за один проход устройства вдоль оси фильтра, при этом вычисляют параметры вращения вала электродвигателя 9 и движения акустического излучателя вдоль оси фильтра по следующим формулам: скорость перемещения проекции ультразвукового потока по окружности фильтра - Дн-Т; время прохождения проекции по длине окружности фильтра - (71хДфХТ)н-Д; частота вращения вала электродвигателя - Д-ь(7ГхДфХТ); скорость перемещения устройства вдоль оси фильтра - (ДхД)-К (7ГхДфхТ), где 71 - число Пи;
второй вариант - ступенчатая очистка, когда устройство на определенном этапе не перемещается вдоль оси фильтра и ультразвуковое облучение осуществляется за счет колебательного вращения ультразвуковых преобразователей вокруг оси фильтра, при этом угловая скорость вращения и частота колебаний выбираются из условия того, что суммарное время воздействия ультразвукового потока достаточно для эффективной очистки каждого участка внутренней поверхности фильтра, после чего устройство перемещается вдоль оси фильтра на расстояние Д и процесс ультразвуковой обработки повторяется для следующего кругового участка внутренней поверхности фильтра;
третий вариант - ультразвуковое облучение производится непрерывно путем многократного перемещения устройства вдоль оси фильтра с периодическими остановками в крайних точках фильтра (верхней и нижней) и, одновременно, постоянного колебательного вращения ультразвукового излучателя, скорость продольного перемещения, угловая скорость и частота колебаний при вращении, а также количество прохождений вдоль оси фильтра определяются из условия сплошного сканирования ультразвуковым потоком внутренней поверхности фильтра и гарантированного удаления загрязнений (кольматантов).
Для очистки фильтров наклонных и горизонтальных скважин применяют любое другое оборудование средств доставки, которое производит перемещение акустического излучателя в фильтровом пространстве, например устройство, описанное в патенте РФ N° 2382178, которое содержит электродвигатель с гидравлическим движителем.
Устройство позволяет одновременно с акустической очисткой производить химическую очистку фильтра путем закачивания в скважину очищающей жидкости, а также ультразвуковое обеззараживание прифильтровой зоны. После очистки прифильтровой зоны производится откачка грязной воды для последующей ее очистки в наземных условиях.
ЗАМЕНЯЮЩИМ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Таким образом, предлагаемое техническое решение устройства акустического излучателя имеет следующие преимущества перед другими известными:
1. Сканирование внутренней поверхности фильтра ультразвуковым потоком жидкости производится одновременно в двух направлениях: вдоль оси и по окружности фильтра.
2. Простота конструкции с использованием известных компонентов и средств.
3. Возможность очистки прифильтровой зоны в автоматическом режиме по заданной программе.
4. Очистка фильтра как вертикальных, так и наклонных или горизонтальных скважин без демонтажа водоподъемного оборудования.
5. Наличие эффекта обеззараживания и подавления развитие биологических организмов.
6. Возможность совмещения акустического способа очистки с химической очисткой фильтра.
Изобретение промышленно применимо.
ЗАМЕНЯЮЩИМ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)

Claims

(57) ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство для регулярной очистки скважинного фильтра, включающее акустический излучатель и средство его доставки, отличающееся тем, что акустический излучатель выполнен составным из последовательно связанных между собой верхней опорной плиты с узлом вращения, блока из двух разно направленных ультразвуковых преобразователей и электродвигателя закрепленного на нижней опорной плите для осуществления вращательных колебаний блока ультразвуковых преобразователей на угол 180°, при этом средство доставки производит возвратно-поступательное перемещение акустического излучателя, обеспечивая сканирование внутренней поверхности фильтра ультразвуковым потоком жидкости одновременно вдоль оси и по окружности фильтра.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
PCT/RU2018/000812 2018-02-02 2018-12-12 Устройство акустического излучателя для регулярной очистки скважинного фильтра WO2019151895A1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/966,854 US11945012B2 (en) 2018-02-02 2018-12-12 Acoustic emitter device for regular cleaning of a downhole filter
EP18903754.2A EP3748121B1 (en) 2018-02-02 2018-12-12 Acoustic emitter device for regular cleaning of a downhole filter

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018104161A RU2672074C1 (ru) 2018-02-02 2018-02-02 Устройство акустического излучателя для регулярной очистки скважинного фильтра
RU2018104161 2018-02-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019151895A1 true WO2019151895A1 (ru) 2019-08-08

Family

ID=64103436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2018/000812 WO2019151895A1 (ru) 2018-02-02 2018-12-12 Устройство акустического излучателя для регулярной очистки скважинного фильтра

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11945012B2 (ru)
EP (1) EP3748121B1 (ru)
RU (1) RU2672074C1 (ru)
WO (1) WO2019151895A1 (ru)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2738501C1 (ru) * 2020-04-14 2020-12-14 Николай Борисович Болотин Устройство для очистки скважинного фильтра
RU2739170C1 (ru) * 2020-04-20 2020-12-21 Николай Борисович Болотин Устройство для очистки скважинного фильтра
US11421494B1 (en) 2021-03-29 2022-08-23 Saudi Arabian Oil Company Filter tools and methods of filtering a drilling fluid
CN113383754A (zh) * 2021-06-06 2021-09-14 上海赟申船舶工程有限公司 一种超声波防海生物装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5727628A (en) * 1995-03-24 1998-03-17 Patzner; Norbert Method and apparatus for cleaning wells with ultrasonics
RU2382178C2 (ru) 2008-03-17 2010-02-20 Эдуард Федорович Соловьев Устройство для очистки скважинного фильтра
RU2465071C2 (ru) 2010-09-24 2012-10-27 Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики" Ультразвуковая колебательная система
US20160076340A1 (en) * 2013-04-30 2016-03-17 Ventora Technologies Ag Device for cleaning water wells
RU2612046C1 (ru) * 2015-09-14 2017-03-02 Сергей Викторович Коростелев Способ и устройство для регулярной очистки прифильтровой зоны и сохранения производительности гидрогеологических скважин

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2384694C2 (ru) * 2007-09-06 2010-03-20 Ежов Владимир Александрович Способ восстановления дебита водозаборных скважин
BR112014012723A8 (pt) * 2011-11-30 2017-06-20 Halliburton Energy Services Inc aparelho, sistema e método implementado por processador

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5727628A (en) * 1995-03-24 1998-03-17 Patzner; Norbert Method and apparatus for cleaning wells with ultrasonics
RU2382178C2 (ru) 2008-03-17 2010-02-20 Эдуард Федорович Соловьев Устройство для очистки скважинного фильтра
RU2465071C2 (ru) 2010-09-24 2012-10-27 Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики" Ультразвуковая колебательная система
US20160076340A1 (en) * 2013-04-30 2016-03-17 Ventora Technologies Ag Device for cleaning water wells
RU2612046C1 (ru) * 2015-09-14 2017-03-02 Сергей Викторович Коростелев Способ и устройство для регулярной очистки прифильтровой зоны и сохранения производительности гидрогеологических скважин

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3748121A4

Also Published As

Publication number Publication date
US20210039143A1 (en) 2021-02-11
EP3748121B1 (en) 2023-02-08
RU2672074C1 (ru) 2018-11-09
EP3748121A4 (en) 2021-07-28
US11945012B2 (en) 2024-04-02
EP3748121A1 (en) 2020-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019151895A1 (ru) Устройство акустического излучателя для регулярной очистки скважинного фильтра
ES2527092T3 (es) Aparato de procesado megasónico con barrido de frecuencia de transductores de modo de espesor
US9610617B2 (en) Megasonic multifrequency apparatus with matched transducer
US3648769A (en) Well cleaner
US3016093A (en) Method of and apparatus for cleaning out oil well casing perforations and surrounding formation by application of asymmetric acoustic waves with peaked compression phase
US11220890B2 (en) Induced cavitation to prevent scaling on wellbore pumps
RU2612046C1 (ru) Способ и устройство для регулярной очистки прифильтровой зоны и сохранения производительности гидрогеологических скважин
US4469175A (en) Mechanoacoustic transducer for use in transmitting high acoustic power densities into geological formations such as oil-saturated sandstone or shale
RU2738501C1 (ru) Устройство для очистки скважинного фильтра
RU2739170C1 (ru) Устройство для очистки скважинного фильтра
RU2140519C1 (ru) Устройство для акустического воздействия на нефтегазоносный пласт
US4332017A (en) Mechanoacoustic transducer for use in transmitting high acoustic power densities into geological formations such as oil-saturated sandstone or shale
RU2625465C1 (ru) Способ ультразвуковой обработки и установка для его осуществления
RU2263765C1 (ru) Способ предупреждения отложения парафина в нефтяной скважине
SU1661273A1 (ru) Способ уплотнени массива грунта
SU1409733A1 (ru) Устройство дл очистки фильтров скважин
Petrauskas Increasing the efficiency of water well regeneration with ultrasound by using acoustic transducers consisting of elements in flexural vibration
SU781402A1 (ru) Вибрационный насос бел ева
SU966174A1 (ru) Устройство дл вибрационной обработки фильтров водозаборных скважин
RU83287U1 (ru) Устройство акустического воздействия на дальнюю зону нефтеносного продуктивного пласта за перфорацией обсадной колонны скважины
EA001510B1 (ru) Способ резонансного акустического воздействия на нефтегазоносный пласт и устройство для его осуществления
SU525483A1 (ru) Электроакустическое устройство
RU2344001C2 (ru) Сирена встречных резонансных волн
RU2492002C1 (ru) Установка для мойки прецизионных подшипников
SU1068656A1 (ru) Устройство дл транспортировани жидкости

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: 18903754

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018903754

Country of ref document: EP

Effective date: 20200902