RU2135736C1 - Gear to treat productive stratum - Google Patents
Gear to treat productive stratum Download PDFInfo
- Publication number
- RU2135736C1 RU2135736C1 RU98103836A RU98103836A RU2135736C1 RU 2135736 C1 RU2135736 C1 RU 2135736C1 RU 98103836 A RU98103836 A RU 98103836A RU 98103836 A RU98103836 A RU 98103836A RU 2135736 C1 RU2135736 C1 RU 2135736C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resonator
- flow
- cavity
- working agent
- acoustic
- Prior art date
Links
Landscapes
- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для создания звуковых полей высокой интенсивности в пласте для повышения его продуктивности. The invention relates to the oil and gas industry, and in particular to devices for creating high-intensity sound fields in a formation to increase its productivity.
Известно устройство для создания звуковых полей высокой интенсивности (а.с. 1222324, кл. B 06 B 1/20). Устройство состоит из корпуса, центрального цилиндрического стержня, расположенного в сопле соосно последнему, и полого резонатора, закрепленного на стрежне. A device for creating high-intensity sound fields (a.s. 1222324, class B 06 B 1/20) is known. The device consists of a housing, a central cylindrical rod located in the nozzle coaxially with the latter, and a hollow resonator mounted on the rod.
Недостатком этого устройства является необходимость подачи сжатого газа в сопло с давлением выше критического для обеспечения высокой эффективности преобразования кинетической энергии струи в звуковые колебания. При эксплуатации продуктивных скважин с большой величиной противодавления среды это приводит к необходимости иметь на входе в излучатель величину давления, по меньшей мере, втрое - вчетверо превышающую рабочее. Это, в свою очередь приводит к использованию промыслового энерготехнологического оборудования неоправданно высокой мощности и влечет за собой значительное удорожание процесса добычи. The disadvantage of this device is the need to supply compressed gas to the nozzle with a pressure higher than critical to ensure high efficiency of the conversion of the kinetic energy of the jet into sound vibrations. During the operation of productive wells with a large amount of backpressure of the medium, this leads to the need to have a pressure at the inlet of the emitter at least three times — four times the working pressure. This, in turn, leads to the use of field energy technology equipment of unjustifiably high power and entails a significant increase in the cost of the production process.
Известно также устройство - газоструйный излучатель звука для возбуждения интенсивных звуковых колебаний в высокоскоростном потоке газа (а.с. 1562034, кл. B 06 B 1/20). Излучатель содержит цилиндрический корпус, выполненный в виде стакана с радиальными отверстиями в его стенке для подвода рабочей среды, входную диафрагму в виде диффузора с отверстием и выходную диафрагму, закрепленную в корпусе гайкой. Газ из коллектора технологического устройства поступает через радиальные отверстия в полость корпуса излучателя и далее в диффузор. В нем происходит формирование бочек пристенной сверхзвуковой струи, истекающей через входную диафрагму в резонирующую область корпуса и далее через отверстие в выходной диафрагме в виде высокоскоростной пульсирующей, слаборасходящейся газовой струи. Частота пульсаций определяется соотношением диаметров отверстий диафрагм, длиной и диаметром резонирующей полости. A device is also known - a gas-jet sound emitter for exciting intense sound vibrations in a high-speed gas stream (AS 1562034, class B 06 B 1/20). The emitter comprises a cylindrical body made in the form of a glass with radial holes in its wall for supplying a working medium, an inlet diaphragm in the form of a diffuser with an opening, and an output diaphragm fixed in the body with a nut. Gas from the collector of the technological device flows through radial openings into the cavity of the emitter body and then into the diffuser. In it, the formation of barrels of a wall supersonic jet flows out through the inlet diaphragm into the resonating region of the body and then through the hole in the outlet diaphragm in the form of a high-speed pulsating, slightly diverging gas stream. The ripple frequency is determined by the ratio of the diameters of the apertures, the length and diameter of the resonating cavity.
Для эффективной работы этого устройства также предусматривается подача сжатого газа с давлением выше критического, что требует использования промыслового энерготехнологического оборудования неоправданно высокой мощности и приводит к удорожанию процесса добычи. For the effective operation of this device, a compressed gas supply with a pressure higher than critical is also provided, which requires the use of field power technology equipment of unjustifiably high power and leads to an increase in the cost of the production process.
Известно также аналогичное устройство (патент США N 3376847, НКИ 116 - 137) - акустический генератор, представляющее собой свисток, в конструкции которого имеются резонансная полость, размещенная на пути струи, и стержень. Последний выступает из указанной полости в струю с целью регулирования частоты генерации колебаний. Этому устройству присущи те же недостатки, а именно: необходимость подачи сжатого газа в сопло с давлением выше критического. A similar device is also known (US patent N 3376847, NKI 116-137) - an acoustic generator, which is a whistle, in the construction of which there is a resonant cavity located on the path of the jet, and a rod. The latter protrudes from the specified cavity into the stream in order to control the frequency of oscillation generation. This device has the same disadvantages, namely: the need to supply compressed gas to the nozzle with a pressure higher than critical.
Таким образом, рассмотренные выше устройства генерации акустических колебаний характеризуются низкой экономичностью. Thus, the above-described devices for generating acoustic vibrations are characterized by low efficiency.
Известно техническое решение (Brocher Eric and Duport Elisabeth. Resonance tubes in a subsonic flowfield. AJAA Journal. 1988, 26 N 5, 548 - 552), позволяющее возбуждать интенсивные колебания давления. В резонаторе, помещенном в дозвуковой поток рабочего агента, генерация колебаний достигается с помощью рассекателя, установленного в потоке перед входным сечением резонатора. Возбуждение колебаний обусловлено эффектом взаимодействия волн, распространяющихся в сдвиговом слое, образующемся в следе за рассекателем, и акустических волн, образующихся в резонаторе. Known technical solution (Brocher Eric and Duport Elisabeth. Resonance tubes in a subsonic flowfield. AJAA Journal. 1988, 26 N 5, 548 - 552), allowing to excite intense pressure fluctuations. In the resonator placed in the subsonic flow of the working agent, the generation of oscillations is achieved using a divider installed in the stream in front of the inlet section of the resonator. The excitation of oscillations is due to the effect of the interaction of waves propagating in the shear layer formed in the wake behind the divider, and acoustic waves generated in the resonator.
Это техническое решение является наиболее близким по сущности заявляемого решения и поэтому выбрано в качестве прототипа. Устройство состоит из резонатора, представляющего собой трубу, открытую с одного конца, и установленного перед ним соосно рассекателя. Рассекатель может быть различной формы (например, прямоугольной, клиновидной и т.д.). This technical solution is the closest in essence to the proposed solution and therefore is selected as a prototype. The device consists of a resonator, which is a pipe open at one end, and a divider coaxially mounted in front of it. The divider can be of various shapes (for example, rectangular, wedge-shaped, etc.).
Устройство устанавливается соосно направлению течения дозвукового потока рабочего агента. При натекании потока на рассекатель в следе за ним развивается сдвиговый слой, в котором присутствуют вихреобразования, что приводит к возникновению волн, взаимодействующих с акустическими волнами, генерируемыми резонатором, в результате чего образуются акустические колебания давления высокой амплитуды. The device is installed coaxially with the flow direction of the subsonic flow of the working agent. When the flow flows onto the divider, a shear layer develops in the wake after it, in which vortices are present, which leads to the appearance of waves interacting with the acoustic waves generated by the resonator, resulting in the formation of high-pressure acoustic pressure oscillations.
Подобные акустические устройства конструктивно просты, поскольку в них отсутствуют подвижные элементы конструкции. Они хорошо работают в условиях высоких температур, при воздействии вибраций и ударных нагрузок. Such acoustic devices are structurally simple, since they lack moving structural elements. They work well at high temperatures, when exposed to vibrations and shock loads.
Эти устройства не требуют дополнительных источников энергии, поскольку для возбуждения акустических колебаний используется кинетическая и потенциальная энергия дозвукового потока. С помощью устройства могут быть возбуждены колебания как низкой (десятки герц), так и высокой (килогерцы) частоты за счет изменения длины резонатора. These devices do not require additional energy sources, since the kinetic and potential energy of a subsonic flow is used to excite acoustic vibrations. Using the device, oscillations of both low (tens of hertz) and high (kilohertz) frequencies can be excited by changing the length of the resonator.
Известно, что зона влияния акустического воздействия на пласт может достигать сотен метров. Подобный эффект наблюдается при воздействии инфразвуковыми (до 20 Гц) и низкочастотными (до сотен Гц) колебаниями. It is known that the zone of influence of acoustic effects on the formation can reach hundreds of meters. A similar effect is observed when exposed to infrasonic (up to 20 Hz) and low-frequency (up to hundreds of Hz) oscillations.
Большой радиус воздействия достигается вследствие малого поглощения волновой энергии и может быть использован для улучшения фильтрационных свойств коллектора во всем межскважинном пространстве. A large impact radius is achieved due to the small absorption of wave energy and can be used to improve the filtration properties of the reservoir in the entire interwell space.
Акустическое воздействие на структурном уровне оказывает влияние на зону радиусом от 1 метра до нескольких десятков метров, что позволяет эффективно его использовать для обработки призабойных зон. Воздействие на структурном уровне осуществляется на частотах колебаний, равных 103-104Гц.The acoustic impact at the structural level affects the zone with a radius of 1 meter to several tens of meters, which allows it to be effectively used for processing bottom-hole zones. The impact at the structural level is carried out at vibration frequencies equal to 10 3 -10 4 Hz.
Таким образом, при низких частотах обеспечивается высокая эффективность волнового воздействия в межскважинном пространстве. Thus, at low frequencies, high efficiency of wave action in the interwell space is ensured.
Для генерации акустических колебаний низких частот, необходимы резонаторы большой длины. Так, например, для генерации акустических колебаний в воздушном потоке с частотой 25 Гц необходим резонатор длиной полости до 3,4 м. To generate acoustic low-frequency vibrations, long resonators are needed. So, for example, to generate acoustic vibrations in an air stream with a frequency of 25 Hz, a cavity with a cavity length of up to 3.4 m is required.
Однако, в процессе эксплуатации известного устройства, в полости излучателя будет скапливаться конденсат, содержащийся в рабочем агенте. Это обусловлено тем, что попадая в полузамкнутые полости с отношением длины к диаметру более 10 (а резонаторы для генерации низкочастотных колебаний характеризуются отношением, превышающим 100) конденсированная фаза. вследствие большого превышения плотности ее над плотностью газовой фазы, скапливается на дне полости, постепенно уменьшая эффективную длину канала резонатора. However, during operation of the known device, condensate contained in the working agent will accumulate in the emitter cavity. This is due to the fact that getting into a semi-closed cavity with a ratio of length to diameter of more than 10 (and resonators for generating low-frequency oscillations are characterized by a ratio exceeding 100) is the condensed phase. due to the large excess of its density over the density of the gas phase, it accumulates at the bottom of the cavity, gradually reducing the effective length of the resonator channel.
Процесс задачки в пласт рабочего агента достаточно длителен (от нескольких часов до нескольких месяцев). В этих условиях характеристики акустического излучателя могут существенно измениться, что приведет к изменению частоты генерируемых колебаний и, как следствие, к снижению эффективности волнового воздействия на пласт. Так, при уменьшении длины полости резонатора на 25% (с 3.4 м до 2.55 м) частота колебаний в потоке воздуха увеличится также на ≈25% (с 25 Гц до 37.5 Гц). При этом степень заполнения свободной полости резонатора увеличивается по мере, увеличения его длины, что затрудняет генерацию инфразвуковых и низкочастотных колебаний. The task process in the reservoir of the working agent is quite long (from several hours to several months). Under these conditions, the characteristics of the acoustic emitter can significantly change, which will lead to a change in the frequency of the generated oscillations and, as a result, to a decrease in the efficiency of the wave action on the formation. So, with a decrease in the cavity cavity length by 25% (from 3.4 m to 2.55 m), the oscillation frequency in the air stream will also increase by ≈25% (from 25 Hz to 37.5 Hz). In this case, the degree of filling of the free cavity of the resonator increases as its length increases, which makes it difficult to generate infrasonic and low-frequency oscillations.
Исследованиями резонаторов Гартмана-Шпренгера, выполненных при достаточно больших значениях их относительной длины (10 и более), установлено, что в процессе втекания даже сверхзвуковой поток проникает внутрь полости только на 3/4 (и несколько больше) ее глубины (В.Г. Дулов "Нелинейная теория малых возмущений для термоакустических явлений в полузамкнутых объемах". Препринт N 11-89. СО ИТПМ АН СССР. Новосибирск. 1989 г.). Вследствие этого даже газообразная среда в значительной части объема в придонной зоне резонатора не участвует в массообмене и не обновляется. Тем более не удаляется газовой дозвуковой струей придонной зоны резонатора конденсированная часть потока. Studies of Hartmann-Sprenger resonators, performed at sufficiently large values of their relative lengths (10 or more), established that even a supersonic flow penetrates into the cavity only 3/4 (and slightly more) its depth (VG Dulov) "Nonlinear theory of small perturbations for thermoacoustic phenomena in semi-enclosed volumes. Preprint N 11-89. SB ITPM AN SSSR. Novosibirsk. 1989). As a result of this, even a gaseous medium in a significant part of the volume in the bottom zone of the resonator is not involved in mass transfer and is not updated. Moreover, the condensed part of the flow is not removed by the gas subsonic jet of the bottom zone of the resonator.
1) Таким образом, одним из существенных недостатков рассмотренного устройства является неуправляемое изменение частоты генерируемых колебаний. Это приведет к снижению эффективности волнового воздействия на пласт - снижению интенсивности добычи и уменьшению нефтеотдачи пласта. 1) Thus, one of the significant drawbacks of the considered device is an uncontrolled change in the frequency of the generated oscillations. This will lead to a decrease in the efficiency of wave action on the formation — a decrease in the intensity of production and a decrease in oil recovery.
2) В процессе закачки в пласт агента воздействия с течением времени изменяется приемистость скважины. Последнее, вследствие изменения скорости звука в потоке при изменении давления также влияет на частоту колебаний и может привести к прекращению генерации колебаний. Следовательно, другой недостатков известного устройства - ограниченные условия его эксплуатации - только в скважинах с достаточно стабильным значением внутрипластового давления. 2) In the process of injection of the agent of influence into the reservoir over time, the injectivity of the well changes. The latter, due to a change in the speed of sound in the stream with a change in pressure, also affects the frequency of oscillations and can lead to the cessation of oscillation generation. Therefore, another disadvantage of the known device is the limited conditions for its operation - only in wells with a fairly stable value of the in-situ pressure.
3) Далее, внутренний диаметр эксплуатируемых на промыслах скважин существенно неоднозначен (от 120 до 220 мм). В то же время для обеспечения стабильных параметров генератора колебаний необходима вполне определенная скорость потока. Это влечет за собой изменение расхода агента с зависимости от диаметра эксплуатируемой скважины, что вызывает усложнение технологического процесса добычи, необходимость оснащения промысла наземной системой обеспечения подачи агента, ориентированной на предельную мощность, определяемую наличием скважин большого диаметра. Так, при установке излучателя в скважину диаметром 220 мм для обеспечения минимальной критической скорости в потоке агента потребуется массовый расход его, более чем втрое превышающий расход в случае установки устройства в скважину диаметром 130 мм. Увеличение массового расхода приводит к увеличению энергоемкости используемого оборудования и, одновременно, к более интенсивному росту противодавления в пласте, и, в итоге, к изменению частоты колебаний, а то и к прекращению из генерации. 3) Further, the internal diameter of wells operated in the fields is significantly ambiguous (from 120 to 220 mm). At the same time, to ensure stable parameters of the oscillation generator, a well-defined flow rate is necessary. This entails a change in agent consumption depending on the diameter of the well being operated, which complicates the production process, the need to equip the field with a ground-based agent supply system focused on the ultimate power, determined by the presence of large diameter wells. So, when installing the emitter in a well with a diameter of 220 mm, to ensure the minimum critical speed in the agent flow, its mass flow rate will be more than three times higher than if the device is installed in a well with a diameter of 130 mm. The increase in mass flow leads to an increase in the energy intensity of the equipment used and, at the same time, to a more intensive increase in back pressure in the reservoir, and, as a result, to a change in the frequency of oscillations, and even to a halt from generation.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании устройства для обработки продуктивных пластов, обеспечивающего повышения эффективности и экономичности воздействия на продуктивный пласт за счет повышения стабильности параметров излучателя при наличии конденсата в потоке рабочего агента, так и при изменении диаметра скважины, а также за счет устранения опасности срыва процесса генерации колебаний. The problem to which the claimed invention is directed, is to create a device for processing productive formations, providing increased efficiency and economy of impact on the productive formation by improving the stability of the parameters of the emitter in the presence of condensate in the flow of the working agent, and when changing the diameter of the well, and by eliminating the danger of disruption in the process of oscillation generation.
Сущность изобретения заключается в том, что известное устройство, предназначенное для обработки продуктивных пластов, содержащее акустический резонатор с ориентированной в сторону набегающего потока входной частью и рассекатель, установленный перед резонатором, для решения поставленной задачи - содержит проточную полость, установленную в потоке рабочего агента и ограничивающую его поперечное сечение, при этом выходная часть проточной полости выполнена в виде по меньшей мере одной трубки Вентури, а резонатор и рассекатель установлены внутри проточной полости, причем в донной части резонатора выполнено сточное отверстие. The essence of the invention lies in the fact that the known device designed for processing productive formations containing an acoustic resonator with an inlet oriented towards the incoming flow direction and a divider installed in front of the resonator, for solving the problem, contains a flow cavity installed in the flow of the working agent and restricting its cross section, while the outlet of the flow cavity is made in the form of at least one venturi, and the resonator and divider are installed flowing inside the cavity, the cavity in the bottom part holds a drain hole.
Кроме того, возможен конкретный вариант выполнения устройства, в котором проточная полость выполнена в виде отрезка трубы. In addition, a specific embodiment of the device is possible in which the flow cavity is made in the form of a pipe segment.
Для обеспечения стабильности генерируемой частоты и исключения возможности срыва генерации акустического излучателя предусматривается конструктивное сочленение трубки Вентури и резонатора (со сточным отверстием, обеспечивающим эффективный отвод конденсата из резонатора) посредством проточной полости, которая вместе с трубкой Вентури служит одновременно для снижения энергозатрат при эксплуатации излучателя в скважинах с различным внутренним диаметром обсадной колонны. To ensure the stability of the generated frequency and to exclude the possibility of disruption of the generation of the acoustic emitter, a constructive joint of the venturi and the resonator (with a drain hole providing efficient drainage of condensate from the resonator) is provided by means of a flow cavity, which together with the venturi also serves to reduce energy consumption during operation of the emitter in wells with different inner casing diameters.
Таким образом, только полное взаимосочетание предлагаемых конструктивных элементов устройства обеспечивает решение поставленной задачи. Thus, only a complete combination of the proposed structural elements of the device provides a solution to the problem.
Устройство изображено на чертеже. Устройство для обработки продуктивных пластов содержит акустический резонатор 1 со сточным отверстием 2 и установленный с зазором перед резонатором 1 рассекатель 3. Резонатор 1 и рассекатель 3 установлены в проточной полости 4 соосно с ней. Проточная полость 4 может быть выполнена из отрезка металлической трубы. К проточной полости 4 присоединены трубка Вентури 5 (или совокупность трубки Вентури), к выходу которой стыкуется блок ввода 6 рабочего агента в пласт через отверстия 7. The device shown in the drawing. A device for processing productive formations contains an acoustic resonator 1 with a drain hole 2 and a divider 3 installed with a gap in front of the resonator 1. The resonator 1 and the divider 3 are aligned with it in the flow cavity 4. The flow cavity 4 can be made of a piece of metal pipe. A venturi 5 (or a combination of a venturi) is attached to the flow cavity 4, to the outlet of which the input unit 6 of the working agent into the formation is connected through holes 7.
Устройство для обработки продуктивных пластов устанавливают на забое скважины вертикально, стыкуя предварительно, например, с насосно-компрессорной трубой, по которой поступает рабочий агент, сжимаемая жидкость (газ), например, воздух, азот, CO2, перегретый пар и др.A device for treating productive formations is installed vertically at the bottom of the well, connecting previously, for example, with a tubing through which a working agent, a compressible liquid (gas), for example, air, nitrogen, CO 2 , superheated steam, etc.
Работает устройство следующим образом: рабочий агент, например воздух под давлением, подается в проточную полость 4, в которой формируется дозвуковой поток. При натекании потока на рассекатель 3 вслед за ним происходит образование сдвигового слоя, в котором распространяются вихревые структуры с определенной периодичностью, что приводит к возникновению волн, взаимодействующих с потоком в резонаторе 1. В результате индуцируются резонансные колебания давления в полости резонатора большой амплитуды. The device operates as follows: a working agent, for example air under pressure, is supplied to the flow cavity 4, in which a subsonic flow is formed. When the flow flows onto the divider 3, a shear layer is formed after it, in which vortex structures propagate with a certain periodicity, which leads to the appearance of waves interacting with the flow in the resonator 1. As a result, resonant pressure oscillations in the cavity of a large amplitude are induced.
Акустические колебания, генерируемые резонатором 1, распространяются через поток рабочего агента в проточной полости 4, корпус проточной полости 4 и далее в продуктивный пласт. Acoustic vibrations generated by the resonator 1, propagate through the flow of the working agent in the flow cavity 4, the body of the flow cavity 4 and further into the reservoir.
Поток же рабочего агента, обтекая резонатор 1, поступает в трубу Вентури 5 и далее через отверстия 7 блока ввода 6 - в продуктивный пласт. The flow of the working agent, flowing around the resonator 1, enters the venturi 5 and then through the openings 7 of the input unit 6 into the reservoir.
Конденсат, поступая с потоком в полость резонатора 1, отводится через отверстие 2 в рабочий агент за резонатором 1 (перед трубкой Вентури 5). Condensate entering the cavity of the resonator 1 with a stream is discharged through the opening 2 into the working agent behind the resonator 1 (in front of the venturi 5).
Наличие проточной полости 4 позволяет формировать необходимые параметры потока рабочего агента (т.е. задавать определенные скорости) при натекании на рассекатель 3, ориентируясь на серийно выпускаемое промысловое оборудование (например, компрессоры). Этим достигаются необходимые условия работы излучателя независимо от внутреннего диаметра обсадных колонн скважин. Разница диаметров обсадных колонн скважин в настоящее время - до 1,5. The presence of a flow cavity 4 allows you to generate the necessary parameters of the flow of the working agent (i.e., set certain speeds) when flowing onto the divider 3, focusing on commercially available field equipment (for example, compressors). This ensures the necessary operating conditions for the emitter, regardless of the inner diameter of the casing of the wells. The difference in casing string diameters is currently up to 1.5.
Как известно, в процессе нагнетания в пласт рабочего агента может изменяться пластовое противодавление. В результате при дозвуковом потоке рабочего агента в устройстве будут меняться параметры потока (скорость), при приведет в ряде случаев к срыву или изменению частоты генерации колебаний в резонаторе 1. Постановка же трубки Вентури 5 позволит обеспечить независимость параметров потока в устройстве вплоть до увеличения противодавления в пласте до величины, составляющей 0,8 - 0,85 величины давления на входе в устройство. Таким образом, обеспечивается расширение области поддержания неизменными энергетических параметров (частота, мощность и др.) излучателя при изменении величины противодавления на забое скважины. As is known, in the process of injection of a working agent into the formation, the formation backpressure may change. As a result, during a subsonic flow of the working agent in the device, the flow parameters (speed) will change, and in some cases it will lead to a stall or change in the frequency of oscillation generation in the resonator 1. The installation of a Venturi 5 will ensure independence of the flow parameters in the device up to an increase in back pressure formation to a value of 0.8 - 0.85 of the pressure at the inlet to the device. Thus, the expansion of the area of maintaining unchanged energy parameters (frequency, power, etc.) of the emitter is provided when the amount of back pressure at the bottom of the well changes.
Перестройка частоты акустических колебаний устройством обеспечивается как изменением расстояния установки рассекателя 3 от резонатора 1, так и заменой резонатора одной длины на другую. The adjustment of the frequency of acoustic vibrations by the device is provided both by changing the installation distance of the divider 3 from the resonator 1, and by replacing the resonator of one length with another.
Для расширения диапазона возможного использования предлагаемого устройства с промысловым оборудованием различной производительности и давления предусматривается установка нескольких типоразмеров трубок Вентури, рассчитанных на различные расходы и давления агента воздействия. В рабочих условиях конкретного промысла выбирается одна наиболее приемлемая по характеристике трубка Вентури, обеспечивающая подачу рабочего агента в соответствии с технологией обработки пласта, имеющимся промысловым оборудованием. Остальные трубки Вентури заглушаются. To expand the range of possible use of the proposed device with field equipment of various capacities and pressures, it is planned to install several sizes of Venturi tubes designed for various flows and pressures of the exposure agent. Under the operating conditions of a particular field, one of the most suitable Venturi tubes is selected, which ensures the supply of a working agent in accordance with the technology of processing the formation available in the field equipment. The remaining venturi tubes are muffled.
Конкретная реализация предложенного технического решения представляется трудоемкой. Это, в частности, касается и выбора минимального и максимального значений площади сечения сточного отверстия в донной части резонатора. The specific implementation of the proposed technical solution seems to be time-consuming. This, in particular, concerns the choice of the minimum and maximum values of the cross-sectional area of the drain hole in the bottom of the resonator.
Следует подчеркнуть, что предельно допустимые (минимальные и максимальные) размеры площади сечения сточного отверстия зависят от выбора конкретного агента воздействия (воздух, азот, CO2, перегретый пар и др.) и возможных типоразмеров резонаторов. Поэтому охват их едиными условиями в формуле изобретения не представляется возможным.It should be emphasized that the maximum allowable (minimum and maximum) sizes of the cross-sectional area of the drain hole depend on the choice of a specific exposure agent (air, nitrogen, CO 2 , superheated steam, etc.) and the possible sizes of the resonators. Therefore, the coverage of their common conditions in the claims is not possible.
Тем не менее алгоритм расчета диаметра сточного отверстия для разных условий единый. Мы приводим конкретный расчет для случая использования воздуха в качестве агента воздействия. Nevertheless, the algorithm for calculating the diameter of the drain hole for different conditions is the same. We provide a specific calculation for the use of air as an agent of exposure.
Порядок определения минимального значения площади сечения сточного отверстия в донной части резонатора заключается в следующем: используемый рабочий агент (например, воздух), поступая на вход в компрессор, характеризуется в зависимости от давления и температуры окружающей среды абсолютной влажностью (массовое содержание водяного пара в единице объема воздуха - 1 м3). В предельном случае он характеризуется максимальной абсолютной влажностью (массовое содержание насыщенного водяного пара в 1 м3 воздуха). При относительной влажности 100% абсолютная и максимальная абсолютная влажности равны друг другу. Как правило, компрессорные установки рассчитываются на эксплуатацию в условиях 100% относительно влажности рабочего агента. При подаче агента на забой скважины температура его может значительно понижаться (до значений ниже температуры окружающей среды). В результате возможен переход насыщенного водяного пара в конденсат, который и будет поступать в резонатор. При этом предельное количество конденсата в единицу времени определяется произведением объемного расхода компрессора за единицу на массовое содержание насыщенного водяного пара в 1 м3 воздуха и на соотношение площадей сечений резонатора и проточной полости.The procedure for determining the minimum value of the cross-sectional area of the drain hole in the bottom of the resonator is as follows: the working agent used (for example, air) entering the compressor is characterized by absolute humidity depending on the pressure and ambient temperature (mass content of water vapor per unit volume air - 1 m 3 ). In the extreme case, it is characterized by maximum absolute humidity (mass content of saturated water vapor in 1 m 3 of air). At a relative humidity of 100%, the absolute and maximum absolute humidity are equal to each other. As a rule, compressor units are designed to operate in conditions of 100% relative to the humidity of the working agent. When the agent is supplied to the bottom of the well, its temperature can significantly decrease (to values below ambient temperature). As a result, the conversion of saturated water vapor into condensate is possible, which will enter the resonator. The maximum amount of condensate per unit time is determined by the product of the volumetric flow rate of the compressor per unit and the mass content of saturated water vapor in 1 m 3 of air and the ratio of the cross-sectional areas of the resonator and the flow cavity.
Площадь сечения сточного отверстия в резонаторе определяется по зависимости, включающей массовый расход в единицу времени, коэффициент расхода через отверстие (зависящий от формы отверстия), плотность жидкости и перепад давления ан сточном отверстии. С достаточной для практики точностью за величину перепада давления можно принять амплитуду колебания давления в полости резонатора. The cross-sectional area of the drain hole in the cavity is determined by the dependence including the mass flow rate per unit time, the coefficient of discharge through the hole (depending on the shape of the hole), the density of the liquid, and the pressure drop of the drain hole. With sufficient accuracy for practice, the amplitude of pressure fluctuations in the cavity of the resonator can be taken as the pressure drop.
Расчет предельной амплитуды колебания давления в полости резонатора приводится в работе (Brocher Eric and Duport Elisaberh. Resonance in a subsonic flowfield. AIAA Journal. 1988, 26, N 5, 548 - 552). The calculation of the limiting amplitude of pressure fluctuations in the cavity of the resonator is given in (Brocher Eric and Duport Elisaberh. Resonance in a subsonic flowfield. AIAA Journal. 1988, 26, N 5, 548 - 552).
Максимальная площадь сечения диаметра сточного отверстия определяется на основе сравнительной оценки величины добротности системы. Как известно [Лепендин Л.Ф. Акустика. М.: Высшая школа. 1978, С. 15] добротность системы есть величина, обратная коэффициенту потерь и равна числу полных колебаний, соответствующих уменьшению амплитуды в eπ раз.The maximum cross-sectional area of the diameter of the drain hole is determined based on a comparative assessment of the quality factor of the system. As you know [Lependin L.F. Acoustics. M .: Higher school. 1978, S. 15] the quality factor of the system is the reciprocal of the loss coefficient and is equal to the number of full oscillations corresponding to a decrease in amplitude by e π times.
Оценку значения величины добротности возможно выполнить на основе метода электроакустических аналогий, в которых используют (Лепендин Л.Ф. "Акустика". М: Высшая школа. 1978. С. 62): акустическая масса - mа, акустическая податливость - cа и акустическое сопротивление - rа.The value of the quality factor can be estimated on the basis of the method of electro-acoustic analogies in which they are used (Lependin LF "Acoustics". M: Higher School. 1978. P. 62): acoustic mass - m a , acoustic compliance - c a and acoustic resistance is r a .
В этом случае зависимость добротности резонатора с заглушенной донной частью имеет вид (Лепендин Л.Ф. "Акустика". М.: Высшая школа, 1978. С. 15., Скучик Е. Простые и сложные колебательные системы". М.: Мир. 1971. С. 95).:
где θ - добротность;
ω0 - собственная угловая частота колебаний потока в резонаторе;
a - скорость звука;
l - длина полости резонатора.In this case, the dependence of the Q factor of the resonator with the muffled bottom part has the form (Lependin L.F. “Acoustics.” M.: Vysshaya shkola, 1978. P. 15., Skuchik E. Simple and complex oscillatory systems. ”M .: Mir. 1971. S. 95) .:
where θ is the quality factor;
ω 0 is the natural angular frequency of the oscillations of the flow in the resonator;
a is the speed of sound;
l is the cavity cavity length.
Известно, что рабочий процесс в полости резонатора состоит из фазы втекания и фазы вытекания рабочего тела
При наличии сточного отверстия в донной части резонатора при фазе втекания, вследствие непрерывного вытекания части массового расхода воздуха, уменьшается масса рабочего тела в полости. Это уменьшение прямо пропорционально расходу воздуха через сочное отверстие.It is known that the working process in the cavity of the resonator consists of the inflow phase and the outflow phase of the working fluid
In the presence of a drain hole in the bottom of the resonator during the inflow phase, due to the continuous leakage of part of the mass air flow rate, the mass of the working fluid in the cavity decreases. This decrease is directly proportional to the air flow through the juicy hole.
Соответственно уменьшается в осредненная плотность воздуха в резонаторе, что вызывает в такой же мере снижение добротности резонатора. Accordingly, the averaged density of air in the resonator decreases, which causes an equal decrease in the quality factor of the resonator.
Пример расчета:
1) Исходные данные.Calculation example:
1) The source data.
агент воздействия - воздух;
относительная влажность - 100%;
температура окружающей среды - +33oC;
объемная производительность компрессора (q) - 1,8 нм3/с (2,32 кг/с);
число Маха в проточной полости (М) - 0,1;
давление в потоке (Ра) - 15 кг/см2;
показатель адиабаты (γ) - 1,43 (1,4);
площадь сечения проточной полости (Fп.п. - 38,5 см2;
площадь сечения полости резонатора (Fр) - 5 см2.exposure agent is air;
relative humidity - 100%;
ambient temperature - +33 o C;
compressor volumetric capacity (q) - 1.8 nm 3 / s (2.32 kg / s);
Mach number in the flow cavity (M) - 0.1;
the pressure in the stream (Ra) - 15 kg / cm 2 ;
the adiabatic index (γ) is 1.43 (1.4);
the cross-sectional area of the flow cavity (F pp - 38.5 cm 2 ;
the cross-sectional area of the cavity of the resonator (F p ) - 5 cm 2 .
2) Расчет. 2) Calculation.
2.1 Минимальный диаметр сточного отверстия. 2.1 Minimum diameter of the drain hole.
2.1.1. Абсолютная влажность воздуха при температуре 33oC - ρn = 35 г/м3 (см. "Карманный справочник нефтепереработчика". Ленинград. "Химия", 1989, с. 454.2.1.1. Absolute air humidity at a temperature of 33 o C - ρ n = 35 g / m 3 (see. "Pocket refiner". Leningrad. "Chemistry", 1989, p. 454.
2.1.2 Предельное содержание конденсата, поступающего в проточную полость устройства
mnn= ρn•q = 35•1,8 = 63 г/c.
2.1.3. Предельное содержание конденсата, поступающего в полость резонатора
mp = mnn • Fp/Fnn = 63 • 5/38,5 = 8,2 г/с.2.1.2 The maximum content of condensate entering the flow cavity of the device
m nn = ρ n • q = 35 • 1.8 = 63 g / s.
2.1.3. The maximum content of condensate entering the cavity of the resonator
m p = m nn • F p / F nn = 63 • 5 / 38.5 = 8.2 g / s.
2.1.4 Предельная амплитуда колебания давления в полости резонатора
ΔP = 2γMpa= 2,8•0,1•15 = 4,2 кг/см2.
2.1.5 Минимальное значение площади сечения сточного отверстия в донной части резонатора (с учетом знакопеременной величины амплитуды относительно давления в потоке - pа)
где 2 - коэффициент, учитывающий знакопеременность амплитуды;
μ - коэффициент расхода через отверстие (например, = 0,7);
ρ - удельный вес конденсата (воды), ρ = 0,001 кг/см3
При круглом отверстии его диаметр составляет
Для любого другого газа, который используется в качестве агента воздействия (азот, CO2, перегретый пар и др.), расчет минимального значения диаметра сточного отверстия в резонаторе может быть произведен аналогичным путем.2.1.4 Limit amplitude of pressure fluctuations in the cavity of the resonator
ΔP = 2γMp a = 2.8 • 0.1 • 15 = 4.2 kg / cm 2 .
2.1.5 The minimum value of the cross-sectional area of the drain hole in the bottom of the resonator (taking into account the alternating magnitude of the amplitude relative to the pressure in the stream - p a )
where 2 is a coefficient taking into account the alternating amplitude;
μ is the coefficient of flow through the hole (for example, = 0.7);
ρ is the specific gravity of the condensate (water), ρ = 0.001 kg / cm 3
With a round hole, its diameter is
For any other gas that is used as an exposure agent (nitrogen, CO 2 , superheated steam, etc.), the calculation of the minimum value of the diameter of the drain hole in the resonator can be performed in a similar way.
2.2 Максимальный диаметр сточного отверстия. 2.2 Maximum diameter of the drain hole.
2.2.1 Добротность резонатора при отсутствии сточного отверстия
θ = ω0ρвFp/(8ηвπ),
где ρв - плотность воздуха в полости резонатора (осредненное значение);
ηв - динамическая вязкость воздуха.2.2.1 The quality factor of the resonator in the absence of a drain hole
θ = ω 0 ρ in F p / (8η in π),
where ρ in - the density of air in the cavity of the resonator (averaged value);
η in - dynamic viscosity of air.
где 
Where
ηв≈ 1,983•10-5 кг/м•с (Себиси Т., Брэдшоу П. "Конвективный теплообмен" - М.: Мир. 1987, с. 559).η in ≈ 1,983 • 10 -5 kg / m • s (Sebisi T., Bradshaw P. "Convective heat transfer" - M .: Mir. 1987, p. 559).
2.2.2 При расходе истечения, составляющем, например 10% от втекающего в резонатор, площадь сточного отверстия в донной части резонатора составит (с учетом коэффициента расхода воздуха ≈0,93):
Fотв = Fp•0,1/0,93 = 0,0005•0,1/0,93=0,54 см2.
2.2.2 With an outflow rate of, for example, 10% of the flowing into the resonator, the area of the drain hole in the bottom of the resonator will be (taking into account the air flow coefficient ≈0.93):
F resp = F p • 0.1 / 0.93 = 0.0005 • 0.1 / 0.93 = 0.54 cm 2 .
Диаметр сточного отверстия - 
2.2.3 Добротность резонатора снизится на ≈10% и составит θ′ = 3350.
2.2.4 Поскольку предлагаемая акустическая система низкочастотная (при длине полости резонатора 1=3,4 м частота генерации колебаний давления f=25 Гц), то понижение добротности на ≈10% приведет к снижению амплитуды колебаний давления также примерно на 10% и предельная амплитуда колебаний давления в полости резонатора составит ΔP = 3,7 кг/см2 (вместо 4,2 кг/см2).Diameter of a drain opening -
2.2.3 The quality factor of the resonator will decrease by ≈10% and will be θ ′ = 3350.
2.2.4 Since the proposed acoustic system is low-frequency (with a cavity cavity length of 1 = 3.4 m, the frequency of generation of pressure oscillations is f = 25 Hz), a decrease in the quality factor by ≈10% will also lead to a decrease in the amplitude of pressure oscillations by about 10% and the limiting amplitude pressure fluctuations in the cavity of the resonator will be ΔP = 3.7 kg / cm 2 (instead of 4.2 kg / cm 2 ).
В свою очередь это вызовет снижение мощности устройства также на ≈10%, что не повлечет еще существенного снижения плотности энергии упругих колебаний при распространении их в продуктивном пласте. In turn, this will cause a decrease in the power of the device by ≈10%, which will not entail a significant reduction in the energy density of elastic vibrations during their propagation in the reservoir.
Дальнейшее увеличение диаметра сточного отверстия представляется нецелесообразным, практически же можно его диаметр выбрать как среднее значение максимально и минимально определенным значениями, т.е. ~4 - 5 мм. A further increase in the diameter of the drain hole seems inexpedient; in practice, its diameter can be chosen as the average value of the maximum and minimum defined values, i.e. ~ 4 - 5 mm.
Использование устройства для обработки продуктивных пластов позволяет обеспечить высокую надежность процесса воздействия на пласт, увеличить его отдачу и повысить экономичность за счет использования энергии потока рабочего тела для возбуждения акустических звуковых колебаний излучателем при воздействии последних на пласт. The use of a device for processing productive formations allows to ensure high reliability of the process of stimulating the formation, increasing its return and increasing profitability by using the energy of the flow of the working fluid to excite acoustic sound vibrations by the emitter when the latter acts on the formation.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98103836A RU2135736C1 (en) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | Gear to treat productive stratum |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98103836A RU2135736C1 (en) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | Gear to treat productive stratum |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2135736C1 true RU2135736C1 (en) | 1999-08-27 |
Family
ID=20202901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98103836A RU2135736C1 (en) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | Gear to treat productive stratum |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2135736C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2194850C2 (en) * | 2000-11-09 | 2002-12-20 | Свалов Александр Михайлович | Method of fluid pulse injection into formation |
| RU2276255C1 (en) * | 2004-09-15 | 2006-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тюменский государственный нефтегазовый университет | Method for vibratory bed treatment in injection wells |
| RU2281388C2 (en) * | 2004-10-12 | 2006-08-10 | Юрий Александрович Меламед | Method for productive bed and screen treatment |
| RU2281389C2 (en) * | 2004-10-12 | 2006-08-10 | Юрий Александрович Меламед | Vibratory device for vibro-wave production bed and well screen treatment |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2402757B2 (en) * | 1974-01-22 | 1978-03-16 | Koeolaj- Es Foeldgazbanyaszati Ipari Kutato Laboratorium, Budapest | Use of a device and method for treating earth formations |
| EP0512331A1 (en) * | 1991-05-06 | 1992-11-11 | WAVE TEC Ges.m.b.H. | Device for cleaning the well-bore-surrounding-zone |
| RU2047729C1 (en) * | 1992-06-05 | 1995-11-10 | Ибрагимов Лечи Хамзатович | Method and device for treatment of the near-bottom bed area |
| RU2047754C1 (en) * | 1991-10-04 | 1995-11-10 | Научно-производственная фирма "Волнотех" | Method and device for treatment of formation at producing well bottom hole |
-
1998
- 1998-02-16 RU RU98103836A patent/RU2135736C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2402757B2 (en) * | 1974-01-22 | 1978-03-16 | Koeolaj- Es Foeldgazbanyaszati Ipari Kutato Laboratorium, Budapest | Use of a device and method for treating earth formations |
| EP0512331A1 (en) * | 1991-05-06 | 1992-11-11 | WAVE TEC Ges.m.b.H. | Device for cleaning the well-bore-surrounding-zone |
| RU2047754C1 (en) * | 1991-10-04 | 1995-11-10 | Научно-производственная фирма "Волнотех" | Method and device for treatment of formation at producing well bottom hole |
| RU2047729C1 (en) * | 1992-06-05 | 1995-11-10 | Ибрагимов Лечи Хамзатович | Method and device for treatment of the near-bottom bed area |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Brocher Eric and Duport Elisabeth. Resonance tubes in a subsonic flowfi ld. AJAA Journal. 1988, 26, N 5, 548-552. * |
| Паладка Е.С. Ультразвук в нефтяной промышленности. - Киев: Госиздат тех.литературы, 1982, с. 4 - 5. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2194850C2 (en) * | 2000-11-09 | 2002-12-20 | Свалов Александр Михайлович | Method of fluid pulse injection into formation |
| RU2276255C1 (en) * | 2004-09-15 | 2006-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тюменский государственный нефтегазовый университет | Method for vibratory bed treatment in injection wells |
| RU2281388C2 (en) * | 2004-10-12 | 2006-08-10 | Юрий Александрович Меламед | Method for productive bed and screen treatment |
| RU2281389C2 (en) * | 2004-10-12 | 2006-08-10 | Юрий Александрович Меламед | Vibratory device for vibro-wave production bed and well screen treatment |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4681264A (en) | Enhancing liquid jet erosion | |
| CA2909334C (en) | Variable frequency fluid oscillators for use with a subterranean well | |
| Neppiras | Acoustic cavitation thresholds and cyclic processes | |
| US4389071A (en) | Enhancing liquid jet erosion | |
| RU2081292C1 (en) | Nozzle for self-excited oscillations of drilling mud and drilling tool with this nozzle | |
| RU2133332C1 (en) | Method for intensification of oil recovery | |
| CN112108278A (en) | Pulse oscillation device based on mathematical model construction design | |
| RU2325959C2 (en) | Hydrodynamic generator of ultrasonic acoustic vibrations and method of its generating | |
| RU2175718C2 (en) | Equipment to treat face zone of pool and hydrodynamic generator of flow rate variations for it | |
| US9932246B2 (en) | Pulse cavitation processor and method of using same | |
| Gubaidullin et al. | Experimental study of coagulation and sedimentation of gas-particle suspension in closed tube under transfer to the shock-wave regime | |
| RU2135736C1 (en) | Gear to treat productive stratum | |
| RU2109134C1 (en) | Method of treating bottom-hole zone of well | |
| Liu et al. | Study on cleaning effect of different water flows on the pulsed cavitating jet nozzle | |
| RU8407U1 (en) | PRODUCTIVE LAYER DEVICE | |
| RU2544201C2 (en) | Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation constant frequency | |
| RU2339888C1 (en) | Method of steam deposition in cooling tower | |
| RU77176U1 (en) | HYDRODYNAMIC ULTRASONIC DEPARAFFINIZER OF PUMP AND COMPRESSOR PIPES | |
| RU2194850C2 (en) | Method of fluid pulse injection into formation | |
| CN207453947U (en) | Low permeability reservoir augmented injection underground low-frequency hydraulic pulse couples waterpower ultrasonic generator | |
| RU2789492C1 (en) | Method for generating and modulating pressure waves in an injection wellbore and a device for its implementation | |
| RU2456438C2 (en) | Method for increasing amplitude of wave action on productive formations | |
| RU2392046C2 (en) | Hydrocarbon destruction device and application thereof | |
| RU85581U1 (en) | PRODUCTIVE LAYER DEVICE | |
| RU2653205C2 (en) | Method and device of jet combined parametrical gun for pressure waves generating and modulating in the injection well hole |