RU2452853C1

RU2452853C1 - Method of wave action on deposit, and device for its implementation

Info

Publication number: RU2452853C1
Application number: RU2010149364/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Георгиевич Кю (RU); Николай Георгиевич Кю
Original assignee: Учреждение Российской академии наук Институт горного дела Сибирского отделения РАН
Priority date: 2010-12-02
Filing date: 2010-12-02
Publication date: 2012-06-10

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: method involves load action and creation of elastic vibrations in the formation during deposit development by means of wells. Action with load is performed on well walls through the fluid which is supplied to sealed well section; at that, elastic vibrations are created with load swinging along well axis under action of the force applied to it. Device includes load and hoisting mechanism related to the load. It is equipped with hydraulic cylinder capable of changing its diameter. Load is connected to hydraulic cylinder plunger, and hoisting mechanism is equipped with load swinging device along hydraulic cylinder axis.

EFFECT: increasing efficiency of wave action on deposit due to directed action on it with higher force and lower energy loss on formation of elastic waves and device due to controlled action on well walls with effect of hydraulic reinforcement.

8 cl, 2 dwg

Description

Техническое решение относится к горному делу и может быть использовано для волнового воздействия на залежь с целью увеличения притока полезного ископаемого, например нефти к скважине.The technical solution relates to mining and can be used for wave impact on the reservoir in order to increase the influx of minerals, such as oil to the well.

Известен способ сейсмической разведки полезных ископаемых по авт. св. СССР №68812, опубл. в БИ №14, 1964 г., включающий создание в скважине импульса упругой волны и последующую регистрацию параметров этой волны на поверхности. Импульс упругой волны в скважине создают путем удара о забой скважины бойком.A known method of seismic exploration of minerals by ed. St. USSR No. 68812, publ. in BI No. 14, 1964, which includes the generation of an elastic wave impulse in the well and the subsequent registration of the parameters of this wave on the surface. An elastic wave impulse in the well is created by impacting the bottom of the well briskly.

В этом способе импульс упругой волны формируют энергией удара, передаваемой породному массиву через сравнительно малую площадь, ограниченную забоем скважины, и в течение короткого времени, отчего в области забоя скважины возникают высокие напряжения, превышение которых приводит к разрушению горной породы, что существенно ограничивает достижимые значения энергии импульсов упругой волны. Поэтому способ обладает относительно низкой эффективностью.In this method, an elastic wave impulse is generated by the impact energy transmitted to the rock mass through a relatively small area limited by the bottom of the well, and for a short time, why high stresses arise in the bottom of the well, the excess of which leads to the destruction of the rock, which significantly limits the achievable values pulse energy of an elastic wave. Therefore, the method has a relatively low efficiency.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является способ волнового воздействия на залежь по авт. св. СССР №1710709, кл. Е21В 43/25, опубл. в БИ №5, 1992 г. Он включает нанесение ударов падающим грузом и создание упругих колебаний в нефтенасыщенном пласте в процессе разработки залежи эксплуатационными скважинами. Удары падающим грузом по нефтенасыщенному пласту проводят через забой эксплуатационных скважин.The closest in technical essence and the totality of essential features is the method of wave impact on the reservoir according to ed. St. USSR No. 1710709, class ЕВВ 43/25, publ. in BI No. 5, 1992. It includes striking with a falling load and creating elastic vibrations in an oil-saturated formation during the development of a reservoir by production wells. Impacts of a falling load on an oil-saturated formation are carried out through the bottom of production wells.

Удары падающим грузом по пласту через забой скважины создают в нем упругие импульсы с широким спектром частот. Из-за малого времени действия ударной нагрузки большая часть гармоник спектра лежит в области верхних частот, которые затухают непосредственно в месте возникновения и преобразуются в тепловую энергию. Поэтому коэффициент преобразования энергии падающего груза в упругие колебания, способные распространяться в пласте на значительные расстояния, сравнительно низкий. Кроме этого, ударная нагрузка создает высокие напряжения в горной породе, способствующие ее разрушению. Это ограничивает допустимую величину ударной нагрузки, тем более на относительно малую площадь, какой обладает забой скважины. Все это обуславливает низкую эффективность способа.Impacts of a falling load on the formation through the bottom of the well create elastic impulses in it with a wide spectrum of frequencies. Due to the short duration of the shock load, most of the harmonics of the spectrum lie in the high frequency region, which attenuates directly at the place of origin and is converted into thermal energy. Therefore, the coefficient of conversion of the energy of the falling load into elastic vibrations that can propagate in the reservoir over significant distances is relatively low. In addition, the shock load creates high stresses in the rock, contributing to its destruction. This limits the permissible value of the shock load, especially to a relatively small area, which has a bottom hole. All this leads to low efficiency of the method.

Известно приспособление по авт. св. СССР №68812, опубл. в БИ №14, 1964 г., состоящее из бойка и бабы. На штангу бабы надеты два контактных кольца, замыкающих электрическую цепь регистрирующего прибора, верхнее из которых закреплено на штанге бабы неподвижно, а нижнее подпружинено и надето на штангу бабы с трением с целью размыкания электрической цепи регистрирующего прибора в момент удара бабы о боек вследствие смещения нижнего кольца по инерции вперед.Known device according to ed. St. USSR No. 68812, publ. in BI No. 14, 1964, consisting of a striker and a woman. Two contact rings are put on the woman’s rod, closing the electric circuit of the recording device, the upper of which is fixed on the woman’s rod, while the lower one is spring loaded and put on the woman’s rod with friction in order to open the recording device’s electric circuit when the woman strikes the strikers due to the displacement of the lower ring by inertia forward.

В этом приспособлении воздействие на боек осуществляют только в направлении свободного падения бабы, т.е. в направлении забоя скважины. Оно не может быть использовано для воздействия на стенки скважины и поэтому малоэффективно.In this device, the impact on the striker is carried out only in the direction of the free fall of the woman, i.e. in the direction of the bottom of the well. It can not be used to affect the walls of the well and therefore ineffective.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является устройство для волнового воздействия на залежь по авт. св. СССР №1710709, кл. E21B 43/25, опубл. в БИ №5, 1992 г. Оно включает груз для нанесения ударов, подъемный механизм, связанный с грузом, траверсу с захватными элементами и прерыватель, скрепленный со скважиной. Груз для нанесения ударов выполнен в виде заполненных утяжеленной жидкостью бурильных труб, связанных между собой муфтами с проходными каналами, имеющими в верхней части ловильную головку, а в нижней части - сливной клапан и болванку. Прерыватель выполнен в виде стакана с фиксаторами на внутреннем периметре, установленного на ловильной головке с возможностью взаимодействия при помощи фиксаторов с захватными элементами и скрепленного тросами со скважиной. Захватные элементы выполнены с проточкой под фиксатор и с наклонными рабочими поверхностями для поворота захватных элементов под действием силы тяжести груза.The closest in technical essence and the set of essential features is a device for wave action on the reservoir according to ed. St. USSR No. 1710709, class E21B 43/25, publ. in BI No. 5, 1992. It includes a load for striking, a lifting mechanism associated with the load, a beam with gripping elements and a breaker fastened to the well. The load for striking is made in the form of drill pipes filled with fluid-weighted fluid, interconnected by couplings with passage channels having a fishing head in the upper part and a drain valve and a blank in the lower part. The breaker is made in the form of a glass with clamps on the inner perimeter mounted on the fishing head with the possibility of interaction with the help of clamps with gripping elements and fastened with cables to the well. The gripping elements are made with a groove under the lock and with inclined working surfaces for turning the gripping elements under the action of gravity.

В момент нанесения ударов детали устройства испытывают большие динамические нагрузки, что снижает их долговечность. Особенно это относится к муфтам, связывающим бурильные трубы, как правило, резьбовыми соединениями. Действующая на породный массив сила существенно ограничена предельным напряжением упругой деформации горных пород, достигающим больших значений из-за сравнительно малой контактной площади груза и взаимодействующего с ним элемента, например наковальни. Устройство не может быть использовано для силового воздействия на стенки скважины, ориентированной преимущественно нормально залежи. Все это обуславливает сравнительно низкую эффективность устройства.At the time of impact, device parts experience large dynamic loads, which reduces their durability. This is especially true for couplings connecting drill pipes, usually with threaded joints. The force acting on the rock mass is significantly limited by the ultimate stress of elastic deformation of the rocks, reaching large values due to the relatively small contact area of the load and the element interacting with it, for example, anvils. The device cannot be used for force impact on the walls of the well, oriented mainly normally deposits. All this leads to a relatively low efficiency of the device.

Решаемая техническая задача заключается в повышении эффективности волнового воздействия на залежь за счет направленного воздействия на нее с большим усилием и меньшей потерей энергии на формирование упругих волн и в повышении эффективности устройства за счет управляемого воздействия на стенки скважины с эффектом гидравлического усиления.The technical problem to be solved is to increase the efficiency of the wave action on the reservoir due to the directed action on it with greater effort and less energy loss on the formation of elastic waves and to increase the efficiency of the device due to the controlled effect on the well walls with the effect of hydraulic amplification.

Задача решается тем, что в способе волнового воздействия на залежь, включающем воздействие грузом и создание упругих колебаний в пласте в процессе разработки залежи скважинами, согласно техническому решению воздействие грузом осуществляют на стенки скважины через жидкость, которую подают предварительно в герметизированный участок скважины, при этом упругие колебания создают раскачиванием груза вдоль оси скважины под действием прикладываемого к нему усилия.The problem is solved in that in the method of wave impact on the reservoir, including the impact of the load and the creation of elastic vibrations in the reservoir during the development of the reservoir by the wells, according to the technical solution, the impact of the load is carried out on the walls of the well through a liquid that is previously supplied to the sealed section of the well, while the vibrations are created by swinging the load along the axis of the well under the action of the force applied to it.

При воздействии на стенки скважины грузом через жидкость проявляется эффект гидравлического усиления, за счет которого для создания большого усилия можно использовать груз относительно малого веса. Обусловлено это тем, что усилие, с которым жидкость воздействует на породный массив, определяется как произведение площади ее контакта со стенками скважины на давление. Изменением длины герметизированного участка скважины это усилие можно варьировать в широком диапазоне и доводить до больших значений при сравнительно малом давлении жидкости. Поэтому в отличие от прототипа в предлагаемом способе без превышения предельного напряжения упругой деформации горной породы достигается в десятки раз большее усилие. Стенки скважины находятся под давлением жидкости постоянно. Из-за этого их возможное разрушение, например, обусловленное слабой прочностью горной породы либо высоким горным давлением, не происходит. Упругие колебания создают изменением давления жидкости, деформирующей стенки скважины. Для этого груз раскачивают вдоль оси скважины под действием прикладываемого к нему усилия, выбранного согласно заданным параметрам упругих колебаний. Груз находится в месте герметизированного участка скважины, из-за чего характер прикладываемого к нему усилия определяет параметры создаваемых упругих волн. Предполагается создавать гармонические упругие волны с частотой, близкой к резонансной частоте возбуждающей системы (стенки скважины, жидкость и груз). В этом случае диаграмма направленности упругих волн имеет форму тора, т.е. направлена радиально оси скважины. Причем из-за расположения скважины преимущественно нормально залежи энергия упругих волн оказывается направленной в сторону извлекаемого полезного ископаемого. Отсутствие сильнозатухающих высокочастотных гармоник существенно снижает потери энергии упругих колебаний. В результате без сложных гидравлических установок и систем их управления воздействием на стенки скважины грузом через жидкость, предварительно поданную в герметизированный участок скважины, достигается направленное воздействие на залежь с большим усилием и меньшей потерей энергии на формирование упругих волн, что повышает эффективность способа.When a load is exposed to the walls of a well through a fluid, the effect of hydraulic reinforcement is manifested, due to which a relatively light weight can be used to create a large force. This is due to the fact that the force with which the fluid acts on the rock mass is defined as the product of the area of its contact with the walls of the well and pressure. By changing the length of the sealed section of the well, this force can be varied over a wide range and brought to high values at a relatively low pressure of the fluid. Therefore, unlike the prototype in the proposed method, without exceeding the ultimate stress of elastic deformation of the rock, tens of times greater force is achieved. The walls of the well are constantly under fluid pressure. Because of this, their possible destruction, for example, due to weak rock strength or high rock pressure, does not occur. Elastic vibrations are created by changing the pressure of the fluid deforming the walls of the well. For this, the load is pumped along the axis of the well under the action of the force applied to it, selected according to the specified parameters of elastic vibrations. The load is in place of the sealed section of the well, due to which the nature of the force applied to it determines the parameters of the generated elastic waves. It is supposed to create harmonic elastic waves with a frequency close to the resonant frequency of the exciting system (well walls, fluid and load). In this case, the directivity pattern of elastic waves has the shape of a torus, i.e. directed radially to the axis of the well. Moreover, due to the location of the well, mainly normal deposits, the energy of the elastic waves is directed towards the recoverable mineral. The absence of strongly damped high-frequency harmonics significantly reduces the energy loss of elastic vibrations. As a result, without complex hydraulic installations and systems for controlling the impact on the walls of the well with cargo through the liquid previously supplied to the sealed section of the well, a directed effect on the reservoir is achieved with great effort and less energy loss for the formation of elastic waves, which increases the efficiency of the method.

Целесообразно вес груза выбирать таким, чтобы исходное давление жидкости было не меньше естественного горного давления в зоне волнового воздействия на залежь, но не превышало давления разрыва породного массива. Под исходным давлением понимают максимальное давление жидкости, создаваемое грузом без усилия на него. В качестве постоянной составляющей колебаний давления жидкости принимают естественное горное давление в зоне волнового воздействия на залежь. В этом случае источник упругих колебаний, представляющий собой колеблющиеся под действием изменяющегося давления жидкости стенки скважины, оказывается максимально согласованным с породным массивом, т.к. он, являясь составной частью последнего, находится в том же состоянии, что и горная порода в зоне залежи. Стенки скважины раскачивают переменной составляющей давления жидкости воздействием на груз соответствующим усилием. Давление жидкости не поднимают выше давления разрыва породного массива во избежание разрыва стенок скважины. В результате обеспечивается максимальное согласование источника упругих колебаний и породного массива, а также исключается повреждение стенок скважины, отчего повышается эффективность способа.It is advisable to choose the weight of the cargo so that the initial fluid pressure is not less than the natural rock pressure in the zone of wave impact on the reservoir, but does not exceed the fracture pressure of the rock mass. Initial pressure is understood to mean the maximum fluid pressure created by the load without effort on it. The natural rock pressure in the zone of wave action on the reservoir is taken as a constant component of fluid pressure fluctuations. In this case, the source of elastic vibrations, which is the walls of the well that oscillate under the influence of the changing fluid pressure of the well, is maximally consistent with the rock mass, because he, being an integral part of the latter, is in the same condition as the rock in the zone of the deposit. The walls of the borehole swing the variable component of the pressure of the fluid by acting on the load with the appropriate force. The fluid pressure does not rise above the fracture pressure of the rock mass in order to avoid rupture of the walls of the well. As a result, the maximum coordination of the source of elastic vibrations and the rock mass is ensured, and damage to the walls of the well is eliminated, which increases the efficiency of the method.

Целесообразно воздействие грузом на стенки скважины осуществлять в диапазоне линейной упругой деформации горной породы в массиве. В этом случае упругие колебания в горной породе по форме совпадают с прикладываемым к грузу усилием, что облегчает управление процессом волнового воздействия на залежь. Это повышает эффективность способа.It is advisable that the load on the walls of the well be carried out in the range of linear elastic deformation of the rock in the array. In this case, the elastic vibrations in the rock coincide in shape with the force applied to the load, which makes it easier to control the process of wave action on the reservoir. This increases the efficiency of the method.

Целесообразно усилие к грузу прикладывать в направлении, противоположном его весу. Это снижает величину холостого хода элементов системы для реализации способа и, следовательно, их влияние на форму упругих колебаний. В этом случае все элементы системы, расположенные выше груза, находятся на одной линии под действием растягивающего усилия, обусловленного весом груза. Поэтому их взаимное смещение оказывается минимальным. Наибольший эффект от такого технического решения проявляется при возбуждении упругих колебаний на больших глубинах, исчисляемых сотнями метров. В результате повышается эффективность способа за счет придания упругим колебаниям требуемой формы, например синусоидальной.It is advisable to apply a force to the load in the direction opposite to its weight. This reduces the idle speed of the elements of the system for implementing the method and, therefore, their influence on the shape of elastic vibrations. In this case, all elements of the system located above the load are on the same line under the action of tensile forces due to the weight of the load. Therefore, their mutual displacement is minimal. The greatest effect of such a technical solution is manifested in the excitation of elastic vibrations at great depths, calculated in hundreds of meters. As a result, the efficiency of the method is increased by imparting to the elastic vibrations the desired shape, for example, sinusoidal.

Целесообразно усилие к грузу прикладывать через упругий элемент, например пружину или резину. Это позволяет подбором параметров упругого элемента использовать многие существующие механизмы возвратно-поступательного действия для создания требуемого усилия на груз, что также повышает эффективность способа.It is advisable to apply a force to the load through an elastic element, such as a spring or rubber. This allows the selection of the parameters of the elastic element to use many existing mechanisms of reciprocating action to create the required effort on the load, which also increases the efficiency of the method.

Задача также решается тем, что устройство для волнового воздействия на залежь, включающее груз и подъемный механизм, связанный с грузом, согласно техническому решению снабжено гидроцилиндром, способным изменять свой диаметр, при этом груз скреплен с плунжером гидроцилиндра, а подъемный механизм снабжен приспособлением для раскачивания груза вдоль оси гидроцилиндра.The problem is also solved in that the device for wave action on the reservoir, including the load and the lifting mechanism associated with the load, according to the technical solution is equipped with a hydraulic cylinder capable of changing its diameter, while the cargo is fastened with a plunger of the hydraulic cylinder, and the lifting mechanism is equipped with a device for rocking the load along the axis of the hydraulic cylinder.

Такое техническое решение позволяет, используя груз со сравнительно малым весом, воздействовать на породный массив с усилием, многократно превышающим усилие, достигаемое в прототипе, и при этом создавать на стенках скважины управляемое давление, включающее постоянную и переменную составляющие. Постоянная составляющая достигается весом груза и обеспечивает максимальное согласование устройства и породного массива, а переменная составляющая создается приспособлением для раскачивания груза вдоль оси гидроцилиндра. Упругие колебания направлены в сторону расположения залежи. В результате обеспечивается управляемое воздействие на стенки скважины и благодаря гидроцилиндру с эффектом гидравлического усиления, что повышает эффективность устройства.This technical solution allows, using a cargo with a relatively low weight, to act on the rock mass with a force many times greater than the force achieved in the prototype, and at the same time create controlled pressure on the walls of the well, including constant and variable components. The constant component is achieved by the weight of the cargo and ensures maximum coordination between the device and the rock mass, and the variable component is created by a device for rocking the load along the axis of the hydraulic cylinder. Elastic vibrations are directed towards the location of the reservoir. The result is a controlled effect on the walls of the well and thanks to the hydraulic cylinder with the effect of hydraulic amplification, which increases the efficiency of the device.

Целесообразно указанный гидроцилиндр выполнить в виде втулки, в которую вставлен плунжер с поршнем, скрепленной с трубой с продольными прорезями и заглушкой на конце, в трубу вставлена трубка с продольными прорезями, а в трубку вставлен рукав из эластичного материала, при этом продольные прорези трубы и трубки выполнить не совпадающими.It is advisable to make the specified hydraulic cylinder in the form of a sleeve into which a plunger with a piston is inserted, fastened to a pipe with longitudinal slots and a plug at the end, a pipe with longitudinal slots is inserted into the pipe, and a sleeve of elastic material is inserted into the pipe, while the longitudinal cuts of the pipe and pipe perform not matching.

Такое техническое решение позволяет преобразовывать вес груза в многократно возрастающее усилие на стенки скважины, которое не зависит и, следовательно, не меняется от деформации горной породы. Это объясняется тем, что при изменении диаметра гидроцилиндра, обусловленном деформацией стенок скважины, размеры втулки и вставленного в нее поршня, скрепленного с грузом через плунжер, остаются неизменными. Труба с продольными прорезями и заглушкой на конце надежно противостоит нагрузке со стороны груза и легко изменяет поперечное сечение без существенной деформации материала, из которого она выполнена. Вставленная в трубу трубка с продольными прорезями и эластичный рукав, вставленный в трубку, исключают утечку жидкости из трубы через ее продольные прорези. Несовпадение продольных прорезей трубы и трубки исключает выдавливание эластичного рукава из гидроцилиндра давлением жидкости. В результате гидроцилиндр плотно прилегает к стенкам скважины, проявляет эффект гидравлического усиления, противостоит нагрузке со стороны груза и передает породному массиву практически без искажения постоянную и переменную составляющие колебаний давления жидкости, возбуждаемых грузом. Это также повышает эффективность устройства.This technical solution allows you to convert the weight of the load into a multiply increasing force on the wall of the well, which is independent and, therefore, does not change from the deformation of the rock. This is because when the diameter of the hydraulic cylinder changes due to deformation of the walls of the well, the dimensions of the sleeve and the piston inserted into it, fastened to the load through the plunger, remain unchanged. A pipe with longitudinal slots and a plug at the end reliably resists the load from the load and easily changes the cross section without significant deformation of the material from which it is made. A tube with longitudinal slots inserted into the pipe and an elastic sleeve inserted into the tube prevent fluid leakage from the pipe through its longitudinal slots. The mismatch of the longitudinal slots of the pipe and tube eliminates the extrusion of the elastic sleeve from the hydraulic cylinder by fluid pressure. As a result, the hydraulic cylinder fits snugly against the walls of the borehole, exhibits the effect of hydraulic reinforcement, withstands the load from the load and transfers to the rock mass practically and without distortion the constant and variable components of the fluid pressure oscillations excited by the load. It also improves the efficiency of the device.

Целесообразно приспособление для раскачивания груза вдоль оси гидроцилиндра представить как механизм возвратно-поступательного перемещения, скрепленный с упругим элементом, например пружиной или резиной. Такое техническое решение обеспечивает выполнение указанного приспособления из существующих механизмов возвратно-поступательного перемещения и упругих элементов, что упрощает и снижает стоимость устройства.It is advisable to present the device for rocking the load along the axis of the hydraulic cylinder as a reciprocating movement, fastened to an elastic element, for example, a spring or rubber. Such a technical solution ensures that said device is made of existing reciprocating mechanisms and elastic elements, which simplifies and reduces the cost of the device.

Сущность технического решения поясняется примером реализации способа, конкретным исполнением устройства и чертежами фиг.1, 2.The essence of the technical solution is illustrated by an example implementation of the method, a specific implementation of the device and the drawings of figures 1, 2.

На фиг.1 показана схема волнового воздействия на залежь и устройства для его осуществления, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.Figure 1 shows a diagram of the wave action on the reservoir and devices for its implementation, a longitudinal section; figure 2 is a section aa in figure 1.

Способ волнового воздействия на залежь реализуют с помощью устройства того же назначения следующим образом.The method of wave action on the reservoir is implemented using a device of the same purpose as follows.

В скважину 1 до упора в ее забой (фиг.1) опускают устройство для волнового воздействия на залежь (далее - устройство). Устройство включает груз 2 и подъемный механизм (на фиг.1 не показан), связанный с грузом 2 тросом 3 через упругий элемент, например пружину 4. Груз 2 скреплен резьбовым соединением 5 с плунжером 6 гидроцилиндра, способного изменять свой диаметр (далее - гидроцилиндр). Подъемный механизм снабжен приспособлением (на фиг.1 не показано) для раскачивания груза 2 вдоль оси гидроцилиндра (вдоль оси скважины). Приспособление представляет собой механизм возвратно-поступательного перемещения, скрепленный с упругим элементом, например со свободным от груза 2 концом пружины 4, через трос 3. Гидроцилиндр выполнен в виде втулки 7, в которую вставлен плунжер 6 с поршнем 8, скрепленной резьбовым соединением 9 с трубой 10 с продольными прорезями 11 (далее - прорези 11) и заглушкой 12 на конце. Плунжер 6 связан с поршнем 8 резьбовым соединением 13. Заглушка 12 соединена с трубой 10 через резьбовое соединение 14 и вкручена в нее с помощью гнезда 15 для ключа. В трубу 10 вставлена трубка 16 с продольными прорезями 17 (далее - прорези 17). В трубку 16 вставлен рукав 18 из эластичного материала (далее - рукав 18). Прорези 11 трубы 10 не совпадают с прорезями 17 трубки 16 (фиг.2). Во втулку 7 со стороны, противоположной трубе 10, вкручен болт 19 с центральным отверстием 20, через которое пропущен плунжер 6. На поршне 8 установлены уплотнительные кольца 21. Нижний конец пружины 4 связан с рымом 22, скрепленным с грузом 2 резьбовым соединением 23. На концах втулки 7 и заглушки 12 выполнены соответственно ступенчатые утончения 24 и 25, к которым придавлены концы трубы 10, трубки 16 и рукава 18 (с применением операции обжатия). Гидроцилиндр заполнен жидкостью 26. Груз 2 через плунжер 6 с поршнем 8 воздействует на жидкость 26 и создает в ней давление, которое через рукав 18 и трубку 16 придавливает к стенкам скважины 1 внешние боковые поверхности трубы 10, и таким образом взаимодействует с породным массивом. При этом зону контакта гидроцилиндра с горной породой можно рассматривать как герметизированный участок скважины 1, в который предварительно подана жидкость 26, контактирующая со стенками скважины 1 через боковые поверхности гидроцилиндра, устраняющие фильтрацию жидкости 26 в породный массив.In the well 1 to the stop in its face (figure 1) lower the device for wave action on the reservoir (hereinafter - the device). The device includes a load 2 and a lifting mechanism (not shown in FIG. 1) connected to the load 2 by a cable 3 through an elastic element, such as a spring 4. The load 2 is fastened by a threaded connection 5 with a plunger 6 of a hydraulic cylinder capable of changing its diameter (hereinafter - the hydraulic cylinder) . The lifting mechanism is equipped with a device (not shown in FIG. 1) for swinging the load 2 along the axis of the hydraulic cylinder (along the axis of the well). The device is a reciprocating mechanism fastened with an elastic element, for example, with the end of the spring 4 free of cargo 2, through the cable 3. The hydraulic cylinder is made in the form of a sleeve 7, into which a plunger 6 with a piston 8 is inserted, fastened by a threaded connection 9 with a pipe 10 with longitudinal slots 11 (hereinafter referred to as slots 11) and a plug 12 at the end. The plunger 6 is connected to the piston 8 by a threaded connection 13. The plug 12 is connected to the pipe 10 through a threaded connection 14 and screwed into it using the socket 15 for the key. A tube 16 with longitudinal slots 17 (hereinafter, slots 17) is inserted into the pipe 10. A sleeve 18 of elastic material (hereinafter referred to as sleeve 18) is inserted into the tube 16. The slots 11 of the pipe 10 do not coincide with the slots 17 of the tube 16 (figure 2). A bolt 19 with a central hole 20 is screwed into the sleeve 7 from the side opposite to the pipe 10, through which the plunger 6 is passed. O-rings 21 are mounted on the piston 8. The lower end of the spring 4 is connected to the eyelet 22, which is fastened to the load 2 by a threaded connection 23. On the ends of the sleeve 7 and the plug 12 are respectively made stepwise thinning 24 and 25, to which the ends of the pipe 10, the tube 16 and the sleeve 18 are pressed (using the crimping operation). The hydraulic cylinder is filled with liquid 26. The load 2 through the plunger 6 with the piston 8 acts on the liquid 26 and creates a pressure in it, which presses the outer side surfaces of the pipe 10 to the walls of the well 1 through the sleeve 18 and the pipe 16, and thus interacts with the rock mass. In this case, the contact zone of the hydraulic cylinder with the rock can be considered as a sealed section of the well 1, into which the liquid 26 is preliminarily supplied, which contacts the walls of the well 1 through the side surfaces of the hydraulic cylinder, eliminating the filtration of the liquid 26 into the rock mass.

Груз 2 раскачивают вдоль оси скважины 1 под действием прикладываемого к нему усилия, выбранного согласно заданным параметрам упругих колебаний, в направлении, например, противоположном его весу. В результате в прилегающем к стенкам скважины 1 породном массиве возникают упругие колебания, включающие постоянную, обусловленную весом груза, и переменную, обусловленную указанным усилием, составляющие. Вес груза 2 выбирают таким, чтобы исходное давление жидкости 26 было не меньше естественного горного давления в зоне волнового воздействия на залежь, но не превышало давление разрыва породного массива. Воздействие на стенки скважины 1 осуществляют в диапазоне линейной упругой деформации горной породы в массиве. Усилие к грузу 2 можно прикладывать через пружину 4 или резину (на фиг.1 не показана). Создание упругих колебаний в пласте осуществляют в процессе разработки залежи скважинами.The load 2 is swinging along the axis of the well 1 under the action of the force applied to it, selected according to the given parameters of elastic vibrations, in the direction, for example, opposite to its weight. As a result, in the rock mass adjacent to the walls of the borehole 1, elastic vibrations occur, including constituents, due to the weight of the load, and variables, due to the indicated force. The weight of the load 2 is chosen so that the initial pressure of the liquid 26 is not less than the natural rock pressure in the zone of wave impact on the reservoir, but does not exceed the fracture pressure of the rock mass. The impact on the walls of the well 1 is carried out in the range of linear elastic deformation of the rock in the array. The force to the load 2 can be applied through the spring 4 or rubber (not shown in figure 1). The creation of elastic vibrations in the reservoir is carried out in the process of developing a reservoir by wells.

Внутри породного массива действует горное давление Р₀, определяемое по известной формулеInside the rock mass there is a mountain pressure P ₀ determined by the well-known formula

где γ - удельный вес горной породы, усредненный по глубине Н ее залегания. Из-за этого в прилегающей к скважине 1 области породного массива возникает градиент давления или нормальные к стенкам скважины 1 напряжения, отжимающие в свободное пространство горную породу. В результате вокруг скважины 1 происходит дезинтеграция горных пород с образованием расслоений и раскрытых трещин, существенно осложняющих образование упругих волн, способных распространяться в породном массиве на значительное расстояние. Для больших глубин во избежание нарушения устойчивости стенок скважины 1, обусловленного большим горным давлением, принимают меры, которые направлены на сохранение скважины 1, а не на восстановления исходного состояния породного массива. В предлагаемом способе влияние скважины 1 на процесс формирования упругой волны минимизируют воздействием на ее стенки статическим давлением (постоянной составляющей), соизмеримым с горным давлением. Осуществляют это весом Р_гр груза 2, автоматически поддерживающего постоянное давление Р жидкости 26, определяемое какwhere γ is the specific gravity of the rock averaged over the depth H of its occurrence. Because of this, a pressure gradient or stresses normal to the walls of the well 1 arise in the area adjacent to the well 1 of the rock mass, squeezing the rock into the free space. As a result, around the well 1, rock disintegration occurs with the formation of delaminations and open cracks, which significantly complicate the formation of elastic waves that can propagate in the rock mass over a considerable distance. For greater depths, in order to avoid disturbance of the stability of the walls of the well 1 due to high rock pressure, measures are taken that are aimed at maintaining the well 1, and not at restoring the initial state of the rock mass. In the proposed method, the influence of the well 1 on the process of elastic wave formation is minimized by exposure to its walls with static pressure (constant component) commensurate with rock pressure. This is carried out with a weight P _{g of} cargo 2, which automatically maintains a constant pressure P of liquid 26, defined as

где Р_гр - вес груза 2;where P _gr - the weight of the cargo 2;

r_п - радиус поршня 8.r _p - the radius of the piston 8.

Согласно способу Р≥P₀=γН, откуда, учитывая (2), следует, чтоAccording to the method P≥P ₀ = γH, whence, given (2), it follows that

Известно, что в случае равномерно компонентного состояния породного массива его разрыв наступает при условииIt is known that in the case of a uniformly component state of the rock mass, its rupture occurs under the condition

где σ_р - прочность горной породы на растяжение.where σ _p - tensile strength of the rock.

Откуда согласно способу, учитывая (3), вес Р_гр груза 2 выбирают из выраженияWhere according to the method, given (3), the weight P _{gr of} cargo 2 is selected from the expression

Отметим, что в большинстве случаев (для малой по сравнению с горным давлением амплитудой упругих колебаний) вес груза 2 предполагают выбирать из выраженияNote that in most cases (for a small amplitude of elastic vibrations compared to mountain pressure), the weight of load 2 is supposed to be selected from the expression

Силу F, действующую на стенки скважины 1, можно оценить какThe force F acting on the walls of the well 1 can be estimated as

где r_ц - внутренний радиус гидроцилиндра на участке скважины 1 длиною l, на котором она контактирует с гидроцилиндром.where r _C is the internal radius of the hydraulic cylinder in the well section 1 of length l, on which it is in contact with the hydraulic cylinder.

Подставляя (2) в (7), имеемSubstituting (2) in (7), we have

где

- коэффициент гидравлического усиления, показывающий, во сколько раз F превышает вес Р_гр груза 2. Отметим, что для реальных условий К может достигать нескольких сотен.Where

- coefficient of hydraulic gain, showing how many times F exceeds the weight P _{g of} cargo 2. Note that for real conditions, K can reach several hundred.

При расширении гидроцилиндра в области прорезей 11 трубы 10 часть жидкости 26 из втулки 7 перетекает в рукав 18. При этом поршень 8 перемещается по втулке 7 в сторону трубы 10 на величину Δh, определяемую какWhen expanding the hydraulic cylinder in the region of the slots 11 of the pipe 10, a part of the liquid 26 from the sleeve 7 flows into the sleeve 18. In this case, the piston 8 moves along the sleeve 7 towards the pipe 10 by the value Δh, defined as

где Δr_ц - приращение радиуса r_ц, обусловленное расширением гидроцилиндра. Очевидно, что длину втулки 7 следует выбирать с учетом Δh_max, которая соответствует Δr_{ц max} относительно минимального значения r_ц=r_{ц min} и определяется какwhere Δr _c is the increment of the radius r _c , due to the expansion of the hydraulic cylinder. Obviously, the length of the sleeve 7 should be chosen taking into account Δh _max , which corresponds to Δr _{c max} relative to the minimum value r _c = r _{c min} and is defined as

Воздействие на стенки скважины в диапазоне линейной упругой деформации горной породы в массиве означает, что упругие колебания частиц горной породы вблизи скважины 1 совпадают по форме с колебаниями груза 2. Поэтому по характеру колебаний груза 2 можно контролировать упругие колебания в горной породе, что существенно облегчает управление процессом излучения упругих волн. Например, вхождение системы устройство - породный массив в резонанс (изменением частоты вынужденных колебаний и при прочих равных условиях) определяют по максимальному возвратно-поступательному перемещению Δh_max груза 2 вдоль скважины 1.The impact on the walls of the well in the range of linear elastic deformation of the rock in the array means that the elastic vibrations of the rock particles near the well 1 coincide in shape with the vibrations of the load 2. Therefore, the nature of the vibrations of the load 2 can control the elastic vibrations in the rock, which greatly facilitates control the process of emission of elastic waves. For example, the occurrence of the device - rock mass system in resonance (by changing the frequency of the forced vibrations and all other things being equal) is determined by the maximum reciprocating movement Δh _{max of the} load 2 along the well 1.

Claims

1. The method of wave action on the reservoir, including the impact of the load and the creation of elastic vibrations in the reservoir during the development of the reservoir by wells, characterized in that the impact of the load is carried out on the walls of the borehole through a liquid that is previously supplied to the sealed section of the borehole, while the elastic vibrations are created by rocking load along the axis of the well under the action of the force applied to it.

2. The method according to claim 1, characterized in that the weight of the cargo is chosen so that the initial fluid pressure is not less than the natural rock pressure in the zone of wave impact on the reservoir, but does not exceed the fracture pressure of the rock mass.

3. The method according to claim 1, characterized in that the load on the walls of the well is carried out in the range of linear elastic deformation of the rock in the array.

4. The method according to claim 1, characterized in that the force is applied to the load in the direction opposite to its weight.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the force is applied to the load through an elastic element, such as a spring or rubber.

6. Device for wave action on the reservoir, including the load and the lifting mechanism associated with the load, characterized in that it is equipped with a hydraulic cylinder capable of changing its diameter, while the load is fastened to the plunger of the hydraulic cylinder, and the lifting mechanism is equipped with a device for swinging the load along the axis hydraulic cylinder.

7. The device according to claim 6, characterized in that said hydraulic cylinder is made in the form of a sleeve, into which a plunger is inserted with a piston fastened to a pipe with longitudinal slots and a plug at the end, a pipe with longitudinal slots is inserted into the pipe, and a sleeve is inserted into the pipe from an elastic material, while the longitudinal slots of the pipe and tube are made not matching.

8. The device according to claim 6 or 7, characterized in that the device for swinging the load along the axis of the hydraulic cylinder is a reciprocating movement, bonded to an elastic element, such as a spring or rubber.