RU2470330C2 - Method and apparatus for obtaining optical and impact waves in liquid - Google Patents
Method and apparatus for obtaining optical and impact waves in liquid Download PDFInfo
- Publication number
- RU2470330C2 RU2470330C2 RU2010125344/28A RU2010125344A RU2470330C2 RU 2470330 C2 RU2470330 C2 RU 2470330C2 RU 2010125344/28 A RU2010125344/28 A RU 2010125344/28A RU 2010125344 A RU2010125344 A RU 2010125344A RU 2470330 C2 RU2470330 C2 RU 2470330C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- cable
- electrolyte
- electrodes
- well
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам получения мощных световых и акустических импульсов в проводящей жидкости и может быть использовано в нефтяной промышленности для очистки призабойных зон нефтяных скважин, обсадных колонн и колонн НКТ от асфальто-смолистых и парафиновых отложений, а также в технологиях морской и скважинной сейсморазведки полезных ископаемых.The invention relates to methods for producing powerful light and acoustic pulses in a conductive fluid and can be used in the oil industry for cleaning bottom-hole zones of oil wells, casing strings and tubing strings from asphalt-resinous and paraffin deposits, as well as in marine and downhole seismic exploration technologies for minerals .
Известен способ возбуждения упругих волн в толще земной коры при сейсмической разведке (см. а.с. СССР 106338. Авторы Л.А.Юткин, Л.И.Гольцова, заявл. 13.07.53, опубл. в БИ №5, 1957 г.), заключающийся в том, что для возбуждения упругих волн применяют импульсный электрический разряд, создаваемый между электродами, подключенными к высоковольтному конденсатору и погруженными в водоем либо в скважину в земле, заполненную жидкостью.A known method of excitation of elastic waves in the thickness of the earth's crust during seismic exploration (see A.S. USSR 106338. Authors L.A. Yutkin, L.I. Goltsova, publ. 13.07.53, published in BI No. 5, 1957 .), which consists in the fact that to excite elastic waves, a pulsed electric discharge is applied, which is created between the electrodes connected to a high-voltage capacitor and immersed in a pond or in a well in the ground filled with liquid.
Кпд данного способа растет при уменьшении активной (т.е. соприкасающейся с жидкостью) площади положительного электрода и одновременном увеличении активной площади отрицательного электрода, а также при условии максимального сокращения фронта импульса напряжения, укорочения длительности импульса тока и обеспечении формы импульса тока, близкой к апериодической (см. книгу Л.А.Юткин. «Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности». Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1986. - 253 с., ил.).The efficiency of this method increases with a decrease in the active (i.e., in contact with the liquid) area of the positive electrode and a simultaneous increase in the active area of the negative electrode, as well as subject to a maximum reduction in the voltage pulse front, shortening of the current pulse and providing a current pulse shape close to aperiodic (see the book by L. A. Yutkin. “Electro-hydraulic effect and its application in industry.” L .: Engineering, Leningrad Branch, 1986. - 253 pp., ill.).
Однако данный способ не позволяет сконцентрировать значительную часть энергии заряженной конденсаторной батареи в тонком канале разряда и получить мощную ударную волну, т.е. обеспечить необходимую дальность сейсморазведки, если жидкость является проводящей, например, морской водой или минерализованной обводненной нефтью (в них ток растекается по всему объему жидкости).However, this method does not allow to concentrate a significant part of the energy of a charged capacitor bank in a thin discharge channel and to obtain a powerful shock wave, i.e. provide the necessary seismic range if the fluid is conductive, for example, seawater or mineralized flooded oil (the current flows throughout the entire volume of the fluid).
Известен также способ получения световых и ударных волн в проводящей жидкости - электролите (см. статью Санкин Г.Н., Дрожжин А.П., Ломанович К.А., Тесленко B.C. Многоочаговый диафрагменный генератор ударных волн в жидкости. // Приборы и техника эксперимента, 2004, №4. C.114-118), заключающийся в том, что для возбуждения световых и ударных волн в проводящей жидкости (электролите) применяют многоочаговый электрический разряд, создаваемый между электродами, разделенными перфорированным диэлектрическим барьером, погруженными в проводящую жидкость и подключенными к высоковольтному источнику питания.There is also a method of producing light and shock waves in a conducting fluid - an electrolyte (see article Sankin G.N., Drozhzhin A.P., Lomanovich K.A., Teslenko BC Multi-focal diaphragm generator of shock waves in a liquid. // Instruments and technology experiment, 2004, No. 4. C.114-118), which consists in the fact that to excite light and shock waves in a conductive fluid (electrolyte), a multi-focal electric discharge is applied, created between electrodes separated by a perforated dielectric barrier immersed in a conductive fluid and sub so me to the high voltage power supply.
Реализован данный способ в генераторах плоских и сферических световых и ударных волн. В первом из них (см. рис.1 вышеуказанной статьи) электроды выполнены из нержавеющей стали в виде сетки. В качестве проводящей жидкости использовался водный раствор поваренной соли с концентрацией соли по массе 5%. Проводящая жидкость заливалась в кювету из прозрачного органического стекла. Электроды погружались в жидкость и располагались параллельно друг другу. Расстояние между электродами составляло 60 мм. Перфорированный диэлектрический барьер представлял собой лавсановую пленку толщиной 0,05 мм с множественными отверстиями (10 рядов по 10 отверстий) диаметром 0,4-0,5 мм. Пленка располагалась между сетчатыми электродами ближе к высоковольтному электроду и делила кювету на две части. Источником питания служила конденсаторная батарея емкостью 2 мкФ, заряженная до напряжения 6 кВ и подключенная к электродам через управляемый разрядник РУ-62.This method is implemented in generators of plane and spherical light and shock waves. In the first of them (see Fig. 1 of the above article), the electrodes are made of stainless steel in the form of a grid. An aqueous solution of sodium chloride with a salt concentration of 5% by weight was used as the conductive liquid. The conductive liquid was poured into a cuvette made of transparent organic glass. The electrodes were immersed in a liquid and arranged parallel to each other. The distance between the electrodes was 60 mm. The perforated dielectric barrier was a 0.05 mm thick Dacron film with multiple holes (10 rows of 10 holes) with a diameter of 0.4-0.5 mm. The film was located between the mesh electrodes closer to the high-voltage electrode and divided the cell into two parts. The power source was a 2 μF capacitor bank charged to a voltage of 6 kV and connected to the electrodes through a controlled spark gap RU-62.
Кинограммы формирования и распространения ударных волн в генераторе плоских световых и ударно-акустических волн (от плоского излучателя в электролите) показали, что ударные волны на отверстиях лавсановой диафрагмы возникают синхронно. Разряд на каждом отверстии формирует сферически расходящуюся волну давления. Результатом суперпозиции этих волн является плоская ударная волна. Распределение амплитуды импульса давления вдоль и поперек оси плоского излучателя колоколообразное. В точке фокуса при 1400 отверстиях в диафрагме амплитуда импульса давления достигает 17 МПа, длительность импульса давления 0,9 мкс.The kinograms of the formation and propagation of shock waves in a generator of plane light and shock acoustic waves (from a plane emitter in an electrolyte) showed that shock waves at the openings of the mylar diaphragm occur synchronously. The discharge at each hole forms a spherically diverging pressure wave. The superposition of these waves results in a plane shock wave. The distribution of the amplitude of the pressure pulse along and across the axis of the flat emitter is bell-shaped. At the focal point at 1400 holes in the diaphragm, the amplitude of the pressure pulse reaches 17 MPa, the duration of the pressure pulse is 0.9 μs.
Недостатком данного способа и устройства для его осуществления является их отсутствие (неприменение) в промышленности. Они используются только в научных лабораториях, где исследуются процессы кавитации, сонолюминесценции и разрушения почечных камней.The disadvantage of this method and device for its implementation is their absence (non-use) in industry. They are used only in scientific laboratories where cavitation, sonoluminescence and destruction of kidney stones are studied.
Наиболее близким способом по технической сущности к заявляемому изобретению является способ получения световых и ударно-акустических волн в проводящей жидкости - электролите (см. статью Тесленко B.C., Медведев Р.Н., Дрожжин А.П. Самосинхронизация электрогидродинамических автоколебаний при многоочаговых разрядах в электролите. // Письма в ЖТФ, 2007, том 33, вып.19, с.55-63), заключающийся в том, что для возбуждения световых и ударно-акустических волн в проводящей жидкости (электролите) применяют многоочаговый электрический разряд, создаваемый между электродами, разделенными перфорированным диэлектрическим барьером, погруженными в проводящую жидкость и подключенными к высоковольтному источнику питания, при этом для самосинхронизации электродинамических автоколебаний многоочаговых разрядов в жидкости в разрядную цепь (между источником питания и электродами) включают дополнительную индуктивность.The closest method in technical essence to the claimed invention is a method for producing light and shock-acoustic waves in a conductive fluid - an electrolyte (see article Teslenko BC, Medvedev R.N., Drozhzhin A.P. Self-synchronization of electrohydrodynamic self-oscillations in multi-fused discharges in an electrolyte. // Letters in ZhTF, 2007, volume 33, issue 19, pp. 55-63), which consists in the fact that for the excitation of light and shock-acoustic waves in a conductive liquid (electrolyte), a multi-focal electric discharge created between Electrode separated by a perforated dielectric barrier immersed in a conductive fluid and connected to a high voltage power source, wherein for self-synchronization of electrodynamic oscillations multispark discharges liquid in the discharge circuit (between the power source and electrodes) include additional inductance.
В устройстве для осуществления данного способа использовались следующие варианты перфорирования диэлектрического барьера и изготовления концентраторов тока: а) два концентратора тока в виде отверстий диаметром 0,26-0,28 мм в тефлоновой пленке толщиной 20 мкм; б) пять концентраторов тока в виде срезов из платиновых проволочек диаметром 0,5 мм, установленных заподлицо в резиновой пластине; в) 32 концентратора тока из стальных проволочек диаметром 0,4 мм в виде срезов, выполненных заподлицо в пластине из эпоксидной смолы; г) 56 концентраторов тока из стальных проволочек диаметром 0,2 мм в виде срезов, выполненных заподлицо в пластине из эпоксидной смолы.In the device for implementing this method, the following options were used to perforate the dielectric barrier and manufacture current concentrators: a) two current concentrators in the form of holes with a diameter of 0.26-0.28 mm in a Teflon film with a thickness of 20 μm; b) five current concentrators in the form of slices of platinum wires with a diameter of 0.5 mm, mounted flush in the rubber plate; c) 32 current concentrators from steel wires with a diameter of 0.4 mm in the form of slices made flush in the epoxy resin plate; d) 56 concentrators of current from steel wires with a diameter of 0.2 mm in the form of sections made flush in the plate of epoxy resin.
Диэлектрический барьер (или диафрагма) с отверстиями или концентраторами тока располагался в центре двух кювет, выполненных из оргстекла и на одинаковом расстоянии от металлических электродов. Использование двух геометрически разделенных кювет связано с исключением взаимного влияния гидродинамических процессов между генерируемыми пузырьками в катодной и анодной областях (кюветах). Эксперименты проводились в водном растворе хлорида натрия с концентрацией 1%. В качестве источника питания использовался конденсатор емкостью 100 мкФ, заряженный до напряжения 200-400 В. Коммутация тока осуществлялась электромеханическим разрядником. Собственная индуктивность разрядной цепи составляла 5 мкГн. Для автосинхронизации разрядов в разрядную цепь включалась дополнительная индуктивность величиной 0,8 мГн или 7,7 мГн (в 160 раз или 1540 раз большая, чем собственная индуктивность разрядной цепи).A dielectric barrier (or diaphragm) with holes or current concentrators was located in the center of two pockets made of plexiglass and at the same distance from metal electrodes. The use of two geometrically separated cuvettes is associated with the exclusion of the mutual influence of hydrodynamic processes between the generated bubbles in the cathode and anode regions (cuvettes). The experiments were carried out in an aqueous solution of sodium chloride with a concentration of 1%. A 100 μF capacitor charged to a voltage of 200–400 V was used as a power source. The current was switched by an electromechanical spark gap. The inductance of the discharge circuit was 5 μH. For auto-synchronization of discharges, an additional inductance of 0.8 mH or 7.7 mH was included in the discharge circuit (160 times or 1540 times greater than the intrinsic inductance of the discharge circuit).
Результаты киносъемки генерируемых при разряде пузырьков и осциллограммы разрядного тока показали, что при включении в разрядную цепь дополнительной индуктивности наблюдается выравнивание фаз пульсаций всех паровоздушных пузырьков и импульсов света над концентраторами тока. Увеличение числа концентраторов тока приводит к уменьшению величины дополнительной индуктивности, необходимой для развития самосинхронизации разрядов.The filming results of the bubbles generated during the discharge and the oscillograms of the discharge current showed that when an additional inductance is included in the discharge circuit, the pulsation phases of all vapor-air bubbles and light pulses are aligned over current concentrators. An increase in the number of current concentrators leads to a decrease in the value of the additional inductance necessary for the development of self-synchronization of discharges.
Недостатки способа-прототипа и устройства для его осуществления такие же, как у второго аналога, - это исследовательский характер и узкая область применения. Например, на основе данного способа его авторы предлагают создавать жидкостные коммутаторы тока с релаксационными свойствами (см. статью Тесленко B.C., Зайковский А.В., Медведев Р.Н. Жидкостный коммутатор тока - генератор напряжения. // Труды 12 Международной конференции по генерации мегагауссных магнитных полей и родственным экспериментам, Новосибирск, Россия, 13-18 июля 2008 г.).The disadvantages of the prototype method and device for its implementation are the same as that of the second analogue - it is a research character and a narrow scope. For example, on the basis of this method, its authors propose creating liquid current switches with relaxation properties (see article Teslenko BC, Zaikovsky AV, Medvedev RN Liquid current switch - voltage generator. // Proceedings of the 12th International Conference on Generation of Mega-Gaussian magnetic fields and related experiments, Novosibirsk, Russia, July 13-18, 2008).
Задачей изобретения является создание нового класса различных по конструкции, геометрии, энергии, мощности и областям применения источников световых и ударно-акустических волн с многоочаговым диафрагменным электрическим разрядом.The objective of the invention is the creation of a new class of different in design, geometry, energy, power and application areas of light and shock-acoustic waves with multi-focal diaphragm electric discharge.
Технический результат изобретения - расширение области применения способа в добывающую промышленность и разведку полезных ископаемых.The technical result of the invention is the expansion of the scope of the method in the mining industry and mineral exploration.
Технический результат изобретения достигается тем, что в известном способе возбуждения световых и ударных волн в проводящей жидкости - электролите, где применяют многоочаговый электрический разряд, создаваемый между электродами, разделенными перфорированным диэлектрическим барьером, погруженными в проводящую жидкость и подключенными к высоковольтному источнику питания, при этом для самосинхронизации электродинамических автоколебаний многоочаговых разрядов в жидкости в разрядную цепь включают дополнительную индуктивность, новым является то, что в качестве дополнительной индуктивности используют длинный изолированный проводник или экранированный кабель, на котором один или оба электрода спускают в море, океан или скважину.The technical result of the invention is achieved by the fact that in the known method of exciting light and shock waves in a conductive fluid, an electrolyte, a multi-focal electric discharge is used, which is created between electrodes separated by a perforated dielectric barrier immersed in a conductive fluid and connected to a high voltage power source, while self-synchronization of electrodynamic self-oscillations of multifocal discharges in a liquid in the discharge circuit include additional inductance, new is that as an additional inductance use a long insulated conductor or shielded cable, on which one or both electrodes are lowered into the sea, ocean or borehole.
Кроме того, в качестве длинного проводника используют высоковольтный провод для систем зажигания; в качестве экранированного кабеля - высоковольтный коаксиальный кабель, или геофизический кабель, или кабель питания погружных электроцентробежных насосов; в качестве одного из электродов используют корпус корабля или обсадную колонну скважины.In addition, a high voltage wire for ignition systems is used as a long conductor; as a shielded cable - a high-voltage coaxial cable, or a geophysical cable, or a power cable of submersible electric centrifugal pumps; as one of the electrodes use the hull of the ship or the casing of the well.
Технический результат изобретения достигается тем, что в известном устройстве для возбуждения световых и ударных волн в проводящей жидкости - электролите, где применяют многоочаговый электрический разряд, содержащем резервуар с проводящей жидкостью, два электрода, разделенные перфорированным диэлектрическим барьером, погруженные в проводящую жидкость и подключенные к высоковольтному источнику питания через дополнительную индуктивность, новым является то, что в качестве резервуара для жидкости использован естественный водоем, например море или океан, или искусственный водоем, например артезианская или нефтяная скважина, а дополнительная индуктивность выполнена в виде длинного изолированного проводника или одной или нескольких жил экранированного кабеля, на котором один или оба электрода спущены в море, океан или скважину.The technical result of the invention is achieved by the fact that in the known device for exciting light and shock waves in a conductive fluid — an electrolyte, where a multi-focal electric discharge containing a reservoir with conductive fluid is used, two electrodes separated by a perforated dielectric barrier immersed in a conductive fluid and connected to a high voltage the power source through an additional inductance, new is that a natural reservoir, such as measures the sea or ocean, or an artificial pond, e.g. artesian or oil well, and an additional inductance formed as a long insulated conductor or one or more veins shielded cable in which one or both electrodes are lowered into the sea, ocean or borehole.
Кроме того, в качестве высоковольтного источника питания применен трансформатор напряжения, или высоковольтный выпрямитель, или конденсаторная батарея, располагаемые на поверхности земли, или на корабле, или в скважине.In addition, a voltage transformer, or a high-voltage rectifier, or a capacitor bank located on the surface of the earth, or on a ship, or in a well, is used as a high-voltage power source.
Использование в качестве дополнительной индуктивности длинного изолированного проводника или экранированного кабеля, например высоковольтного коаксиального кабеля, или геофизического кабеля, или кабеля для электроцентробежных погружных насосов, позволяет:The use of a long insulated conductor or shielded cable as an additional inductance, for example, a high-voltage coaxial cable, or a geophysical cable, or a cable for electric centrifugal submersible pumps, allows:
- использовать длинный изолированный проводник или экранированный кабель как средство доставки одного высоковольтного электрода или обоих электродов на большую глубину, например на дно моря или океана, и осуществлять там излучение ударно-акустических волн и применять их для целей глубинной сейсморазведки;- use a long insulated conductor or shielded cable as a means of delivering one high-voltage electrode or both electrodes to a great depth, for example, to the bottom of the sea or ocean, and emit shock-acoustic waves there and use them for deep seismic purposes;
- спустить на геофизическом кабеле или кабеле для электроцентробежных насосов высоковольтный электрод или оба электрода непосредственно на забой нефтяной скважины или разместить электроды под электроцентробежным насосом и, подав с поверхности земли напряжение на кабель, вести светорадиационную и ударно-волновую обработку добываемой нефти непосредственно на забое скважины, снижая при этом ее вязкость, облегчая работу насоса и добычу в целом нефти;- lower the high-voltage electrode or both electrodes directly onto the bottom of an oil well on a geophysical cable or cable for electric centrifugal pumps, or place the electrodes under the electric centrifugal pump and, applying voltage to the cable from the surface of the earth, conduct light-radiation and shock-wave processing of the produced oil directly to the bottom of the well, while reducing its viscosity, facilitating the operation of the pump and the production of oil in general;
- опуская или поднимая при помощи каротажного подъемника геофизический кабель или кабель питания для электроцентробежных насосов с электродами и подавая при этом на кабель электропитание, можно осуществлять очистку интервала перфорации и внутренней поверхности обсадной колонны или колонны насосно-компрессорных труб от асфальто-смолистых и парафиновых отложений.- lowering or lifting a geophysical cable or power cable for electric centrifugal pumps with electrodes using a wireline elevator and applying electric power to the cable, it is possible to clean the perforation interval and the inner surface of the casing or tubing string from asphalt-resinous and paraffin deposits.
При этом индуктивности высоковольтного коаксиального кабеля, или геофизического кабеля, или кабеля питания для погружных насосов (0,14-0,23 мГн или 1,4-3,6 мГн на 1 км длины кабеля соответственно) достаточно для самосинхронизации электродинамических автоколебаний многоочаговых разрядов и, соответственно, световых и ударных волн в зоне электродов. Кроме того, высокое допустимое рабочее напряжение высоковольтных коаксиальных кабелей (до 50 кВ) и кабелей для погружных насосов (4-5 кВ) позволяет увеличить длину электродов и число концентраторов тока на электродах, т.е. длину зоны светорадиационного и ударно-волнового воздействия на морскую воду, добываемый скважинный флюид - сырую нефть, асфальто-смолистые и парафиновые отложения на стенках обсадной колонны и т.д.In this case, the inductance of a high-voltage coaxial cable, or a geophysical cable, or a power cable for submersible pumps (0.14-0.23 mH or 1.4-3.6 mH per 1 km of cable length, respectively) is sufficient for self-synchronization of electrodynamic self-oscillations of multi-focal discharges and , respectively, light and shock waves in the area of the electrodes. In addition, the high permissible operating voltage of high-voltage coaxial cables (up to 50 kV) and cables for submersible pumps (4-5 kV) allows to increase the length of the electrodes and the number of current concentrators on the electrodes, i.e. the length of the zone of light-radiation and shock-wave impact on sea water, produced well fluid - crude oil, asphalt-resinous and paraffin deposits on the walls of the casing, etc.
Применение в качестве источника питания трансформатора напряжения позволяет:The use of a voltage transformer as a power source allows you to:
- улучшить согласование многоочагового диафрагменного разряда в проводящей жидкости (нелинейной во времени индуктивно-резистивной нагрузки) с промышленной электрической сетью, а именно уменьшить вносимое в первичную обмотку трансформатора достаточно большое активное сопротивление диафрагменного разряда;- to improve the coordination of a multi-focal diaphragm discharge in a conductive liquid (inductive time resistive load non-linear in time) with an industrial electric network, namely, to reduce a sufficiently large diaphragm discharge active resistance introduced into the transformer primary winding;
- увеличить коэффициент передачи электрической энергии в многоочаговый диафрагменный разряд, так как вторичная обмотка трансформатора имеет индуктивность значительно превышающую индуктивность длинного геофизического кабеля или кабеля для электроцентробежных насосов.- increase the coefficient of transmission of electric energy to a multi-focal diaphragm discharge, since the secondary winding of the transformer has an inductance significantly higher than the inductance of a long geophysical cable or cable for electric centrifugal pumps.
Применение в качестве источника питания высоковольтного выпрямителя позволяет уменьшить потери электрической энергии при передаче ее к многоочаговому диафрагменному разряду через длинный геофизический кабель или кабель питания для электроцентробежных насосов. Например, на постоянном токе токопроводящие жилы геофизического кабеля имеют минимальное активное сопротивление 24-25 Ом/км, а на переменном токе это сопротивление увеличивается, в результате, например, на частоте 4 кГц на геофизическом кабеле длиной 5 км теряется большая часть - 66% электрической энергии наземного источника электропитания.The use of a high-voltage rectifier as a power source makes it possible to reduce the loss of electric energy when transferring it to a multi-focal diaphragm discharge through a long geophysical cable or a power cable for electric centrifugal pumps. For example, in direct current the conductive conductors of the geophysical cable have a minimum active resistance of 24-25 Ohm / km, and in alternating current this resistance increases, as a result, for example, at a frequency of 4 kHz, a large part is lost on a geophysical cable 5 km long - 66% of the electrical energy ground power source.
Отличительных признаков заявляемого способа среди патентов РФ и научной литературы не обнаружено, что свидетельствует о его новизне и изобретательском уровне.Distinctive features of the proposed method among patents of the Russian Federation and scientific literature were not found, which indicates its novelty and inventive step.
Заявляемый способ включает в себя следующие операции:The inventive method includes the following operations:
а) используют естественный водоем с соленой и, соответственно, проводящей водой, например море, или океан, или нефтяную скважину с обводненной и минерализованной нефтью;a) use a natural body of water with salt and, accordingly, conductive water, such as the sea, or the ocean, or an oil well with waterlogged and mineralized oil;
б) изготавливают, по крайней мере, один высоковольтный электрод с перфорированной изоляцией на его поверхности, при этом диаметр отверстий в изоляции или диаметр проволок - концентраторов тока выполняют не более 0,5 мм, число отверстий или концентраторов тока берут из условия достижения тока 0,3-0,4 А через каждое отверстие или концентратор тока;b) at least one high-voltage electrode is made with perforated insulation on its surface, while the diameter of the holes in the insulation or the diameter of the wires of the current concentrators is no more than 0.5 mm, the number of holes or current concentrators is taken from the condition that the current reaches 0, 3-0.4 A through each hole or current concentrator;
в) берут отрезок стандартного высоковольтного провода для систем зажигания или отрезок высоковольтного коаксиального кабеля, или геофизического кабеля, или кабеля для электроцентробежных насосов, при этом длина отрезка вышеуказанного провода или кабеля должна быть не меньшей глубины погружения высоковольтного электрода в проводящую жидкость;c) take a piece of a standard high-voltage wire for ignition systems or a piece of a high-voltage coaxial cable, or a geophysical cable, or a cable for electric centrifugal pumps, while the length of the above-mentioned wire or cable should not be less than the immersion depth of the high-voltage electrode in a conductive liquid;
г) присоединяют высоковольтный электрод с перфорированной изоляцией к длинному изолированному проводу или к жиле (жилам) высоковольтного коаксиального кабеля, или геофизического кабеля, или кабеля для электроцентробежных насосов;d) attach a high-voltage electrode with perforated insulation to a long insulated wire or to the core (s) of a high-voltage coaxial cable, or a geophysical cable, or a cable for electric centrifugal pumps;
д) опускают на изолированном проводе или экранированном кабеле высоковольтный электрод с перфорированной изоляцией в проводящую жидкость, находящуюся в море, океане или в скважине;e) lower the high-voltage electrode with perforated insulation on an insulated wire or shielded cable into a conductive fluid located in the sea, ocean or in the well;
е) подключают верхний конец изолированного провода или жилы экранированного кабеля, связанные с высоковольтным электродом, к высоковольтному полюсу источника питания, а заземленный полюс высоковольтного источника питания соединяют с корпусом корабля, или обсадной колонной или броней (наружной оплеткой) экранированного кабеля;f) connect the upper end of the insulated wire or conductors of the shielded cable connected to the high-voltage electrode to the high-voltage pole of the power source, and the grounded pole of the high-voltage power supply is connected to the ship's hull, or casing or armor (outer braid) of the shielded cable;
ж) включают высоковольтный источник питания, например трансформатор напряжения, высоковольтный выпрямитель или конденсаторную батарею, и подают напряжение на высоковольтный электрод, при этом с высоковольтного электрода с перфорированной изоляцией, обеспечивающей многоточечный контакт с проводящей жидкостью, развивается многоочаговый диафрагменный электрический разряд;g) include a high-voltage power source, for example, a voltage transformer, a high-voltage rectifier or a capacitor bank, and supply voltage to the high-voltage electrode, while a multi-focal diaphragm electric discharge develops from a high-voltage electrode with perforated insulation providing multi-point contact with a conductive liquid;
д) от каждого канала (очага) разряда на поверхности изолированного высоковольтного электрода распространяются сферически расходящиеся световая и ударная волны. Эти волны самосинхронизированы и многочисленны и складываются в единый фронт с образованием плоской или цилиндрической (повторяющей геометрию высоковольтного электрода) световой и ударной волн. Яркостная температура на фронте световой волны достигает 5000-9000°К, амплитуда ударной волны превышает 17 МПа (170 атм). Эти световые и ударные волны следуют (повторяются), например, в случае использования конденсаторной батареи через каждые 0,2 мс; в случае использования промышленного трансформатора через 20 мс;e) spherically diverging light and shock waves propagate from each channel (focus) of the discharge on the surface of an isolated high-voltage electrode. These waves are self-synchronized and numerous and fold into a single front with the formation of a plane or cylindrical (repeating the geometry of the high-voltage electrode) light and shock waves. The brightness temperature at the front of the light wave reaches 5000–9000 ° K, the amplitude of the shock wave exceeds 17 MPa (170 atm). These light and shock waves follow (repeat), for example, in the case of using a capacitor bank every 0.2 ms; in case of using an industrial transformer after 20 ms;
э) энергию этих световых и ударных волн от многоочагового разряда используют для совершения многочисленных видов работ: морской сейсморазведки, очистки призабойной зоны скважины и обсадной колонны от асфальто-смолистых отложений; снижения вязкости добываемой нефти и пр.e) the energy of these light and shock waves from a multi-focal discharge is used to perform numerous types of work: marine seismic surveying, cleaning the bottom-hole zone of the well and the casing from asphalt-tar deposits; reducing the viscosity of oil produced, etc.
На фиг.1-3 представлены разрезы трех различных устройств для реализации заявляемого способа.Figure 1-3 presents sections of three different devices for implementing the proposed method.
Первое и второе из предлагаемых устройств предназначены для очистки нефтяных скважин от асфальто-смолистых отложений и межскважинного сейсмопросвечивания, третье устройство - для морской сейсморазведки и уплотнения донных грунтов.The first and second of the proposed devices are designed for cleaning oil wells from asphalt-tar deposits and cross-hole seismic surveying, the third device is for offshore seismic exploration and compaction of bottom soils.
Первое устройство, которое автором названо как двухэлектродная система с многоочаговым разрядом, имеет коаксиальную конструкцию и содержит (см. фиг.1) центральный высоковольтный электрод - анод 1 и наружный заземленный электрод -корпус 2. Высоковольтный электрод - анод 1 покрыт эпоксидной изоляцией 3 со всех сторон (как на боковой поверхности, так и с торцов). В наружном электроде-корпусе 2 выполнен ряд (от 20 до 60) конических отверстий (зенковок) 4. Через эти отверстия тонкими сверлами диаметром не более 0,5 мм выполнена перфорация эпоксидной изоляции 3 на высоковольтном электроде 1 и таким образом осуществлен множественный электрический контакт металлической поверхности анода 1 с проводящей жидкостью - морской водой или обводненной и минерализованной скважинной жидкостью. Диаметр внутреннего электрода равен 30 мм, диаметр наружного электрода-корпуса 50 мм. В верхней части корпуса 2 установлена стандартная зондовая головка 5 марки НКБ-3-36. Все три контакта (штыря) зондовой головки 5 соединены проводниками 6 с центральным электродом 1, а корпус зондовой головки 5 - с наружным электродом 2.The first device, which the author named as a two-electrode system with a multi-focal discharge, has a coaxial design and contains (see Fig. 1) a central high-voltage electrode - anode 1 and an external grounded electrode - housing 2. High-voltage electrode - anode 1 is coated with
Во втором устройстве (см. фиг.2), которое автором названо как мультиэлектродная система с многоочаговым разрядом, центральный высоковольтный электрод - анод 1 выполнен трехсекционным, при этом каждая секция электрода выполнена в поперечном сечении в виде 120-градусного металлического сектора и изолирована со всех сторон при помощи эпоксидного или кремнийорганического компаунда 3. Секции анода 1 установлены внутри сетчатого заземленного электрода - корпуса 2 и подключены каждая к отдельной жиле (фазе) кабеля для электроцентробежных насосов. Диаметр высоковольтного электрода - анода 1 по изоляции равен 60 мм, диаметр наружного сетчатого электрода 2 составляет не более 62 мм. В эпоксидной изоляции 3 (по центру ячеек сетчатого корпуса 2) тонкими сверлами диаметром не более 0,5 мм выполнено от 200 до 600 отверстий на цилиндрических поверхностях секций высоковольтного электрода-анода 1. Таким образом осуществлен множественный электрический контакт металлической поверхности каждой секции анода 1 с проводящей жидкостью - обводненной и минерализованной скважинной жидкостью.In the second device (see figure 2), which the author named as a multi-electrode system with a multi-focal discharge, the central high-voltage electrode - anode 1 is made of three sections, with each section of the electrode made in cross section in the form of a 120-degree metal sector and isolated from all sides using an epoxy or
Третье устройство автором названо как донный излучатель и представляет собой коаксиально-дисковую конструкцию, содержащую (см. фиг.3) центральный высоковольтный электрод - анод 1 и наружный заземленный электрод - корпус 2. Высоковольтный электрод - анод 1 покрыт эпоксидной изоляцией 3 со всех сторон (как на боковой поверхности, так и с торцов). В нижней (донной) части наружного электрода-корпуса 2 равномерно по кругу выполнены от 100 до 600 конических отверстий (зенковок) 4. Через эти отверстия тонкими сверлами диаметром не более 0,5 мм выполнена перфорация эпоксидной изоляции 3 на высоковольтном электроде 1 и таким образом осуществлен множественный электрический контакт металлической поверхности анода 1 с проводящей жидкостью - морской водой. Диаметр внутреннего электрода 1 равен 1130 мм, диаметр наружного электрода - корпуса 2 равен 1250 мм. В верхней части корпуса 2 закреплен высоковольтный разъем, к которому присоединен высоковольтный коаксиальный кабель 5 марки РК-50-11-17. Жила кабеля 5 присоединена внизу к высоковольтному электроду 1, вверху к вторичной обмотке высоковольтного трансформатора 6. Оплетка кабеля 5 присоединена внизу к наружному электроду-корпусу 2 излучателя, вверху - к корпусу корабля. Для облегчения спуска и повышения устойчивости донного излучателя (снижения отдачи при работе) он пригружается сверху коническим грузом 7.The third device is named by the author as a bottom radiator and is a coaxial-disk construction containing (see Fig. 3) a central high-voltage electrode - anode 1 and an external grounded electrode - housing 2. The high-voltage electrode - anode 1 is coated with
Работают устройства фиг.1-3 примерно одинаковым образом. Поэтому детально опишем работу только одной из них - двухэлектродной системы с многоочаговым разрядом (см. фиг.1). Вначале к зондовой головке 5 двухэлектродной системы присоединяется через кабельный наконечник стандартный трехжильный геофизический кабель КГ 3×0,75-60-130, и двухэлектродная система при помощи геофизического кабеля и каротажного подъемника ПКС-5М спускается через колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) на забой нефтяной скважины с обводненной и минерализованной скважинной жидкостью. Затем к коллектору каротажного подъемника (к жилам и броне геофизического кабеля) подключается конденсаторная батарея емкостью 100 мкФ и напряжением 500-800 В или генератор переменного напряжения частотой 50-400 Гц и напряжением до 800 В. В качестве генератора переменного напряжения может выступать также промышленный трансформатор. После включения конденсаторной батареи или генератора переменного напряжения на высоковольтном электроде 1 появляется постоянное или переменное напряжение, а в отверстиях 4 в эпоксидной изоляции 3 - тонких каналах из обводненной и минерализованной (проводящей) скважинной жидкости концентрируется электрический ток. Если ток через каждое отверстие превышает 0,3-0,4 А или удельная мощность, выделяемая на каждом отверстии, превышает 200 Вт/мм2, то скважинная жидкость в отверстиях 4 начинает разогреваться и вблизи отверстий 4 образуются парогазовые пузырьки. Каждый формирующий парогазовый пузырек излучает сферическую ударную (акустическую) волну. Внутри пузырьков зажигаются электрические разряды, которые излучают, в свою очередь, световые импульсы. Вследствие многоочаговости и синхронности разрядов ударные волны и световые импульсы от разрядов интерферируют и складываются друг с другом в единый фронт с образованием расходящихся цилиндрических световой и ударной волн. Эти две волны (два физических поля) циклически повторяются (следуют) в случае конденсаторной батареи через каждые 0,2 мс (в случае трансформатора через 2,5-20 мс) и, падая на внутреннюю поверхность обсадной колонны и отражаясь от нее, разрушают асфальто-смолистые и парафиновые отложения на внутренней поверхности обсадной колонны и в зоне перфорационных отверстий, а также промывают последние. В результате повышается проницаемость призабойной зоны скважины и увеличивается дебит нефтяной скважины.The devices of FIGS. 1-3 operate in approximately the same way. Therefore, we describe in detail the work of only one of them - a two-electrode system with a multi-focal discharge (see figure 1). First, a standard three-core
Вследствие малого диаметра двухэлектродной системы фиг.1 ее можно также использовать для очистки внутренней поверхности колонны насосно-компрессорных труб от асфальто-смолистых и парафиновых отложений без подъема колонны НКТ на поверхность земли.Due to the small diameter of the two-electrode system of FIG. 1, it can also be used to clean the inner surface of the tubing string from asphalt-resinous and paraffin deposits without lifting the tubing string to the ground.
Мультиэлектродная система фиг.2 в отличие от двухэлектродной системы фиг.1 в скважине может работать не эпизодически, а постоянно. Например, разместив электроды системы фиг.2 под электроцентробежным насосом и подключив их параллельно к системе питания насоса и подав с поверхности земли напряжение на кабель для электропогружных насосов, можно вести светорадиационную и ударно-волновую обработку добываемой нефти непосредственно на забое скважины, снижая при этом ее вязкость и облегчая работу насоса и добычу в целом нефти.The multi-electrode system of figure 2, in contrast to the two-electrode system of figure 1 in the well, can work not occasionally, but continuously. For example, by placing the electrodes of the system of Fig. 2 under an electric centrifugal pump and connecting them in parallel to the pump power system and applying voltage to the cable for electric submersible pumps from the surface of the earth, it is possible to conduct light-radiation and shock-wave processing of the produced oil directly at the bottom of the well, while reducing it viscosity and facilitating pump operation and overall oil production.
Донный излучатель фиг.3, имея вертикальную и колоколообразную направленность ударно-акустического излучения, может применяться для детальной сейсморазведки на морском шельфе, а также для уплотнения донных грунтов при строительстве морских причалов. При давлении на фронте ударной волны 17 МПа (1 МПа=1 кгс/см2) и площади излучателя 1 м2=104 см2 на морское дно будет действовать импульс силы F=P·S=17·104=170·103 кгс. Это равносильно действию на морское дно 170-тонного вибратора.The bottom emitter of figure 3, having a vertical and bell-shaped directivity of shock acoustic radiation, can be used for detailed seismic exploration on the sea shelf, as well as for compaction of bottom soils during the construction of sea moorings. At a pressure at the front of the shock wave of 17 MPa (1 MPa = 1 kgf / cm 2 ) and an emitter area of 1 m 2 = 10 4 cm 2 , a force impulse will act on the seabed F = P · S = 17 · 10 4 = 170 · 10 3 kgf. This is equivalent to acting on the seabed of a 170-ton vibrator.
Таким образом, автором показано, что использование новых способа и устройств для возбуждения световых и ударных импульсов в проводящей жидкости расширяет область применения многоочагового диафрагменного разряда в добывающую промышленность и разведку полезных ископаемых.Thus, the author has shown that the use of new methods and devices for exciting light and shock pulses in a conductive liquid expands the scope of multi-focal diaphragm discharge in the mining industry and mineral exploration.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010125344/28A RU2470330C2 (en) | 2010-06-22 | 2010-06-22 | Method and apparatus for obtaining optical and impact waves in liquid |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010125344/28A RU2470330C2 (en) | 2010-06-22 | 2010-06-22 | Method and apparatus for obtaining optical and impact waves in liquid |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010125344A RU2010125344A (en) | 2011-12-27 |
| RU2470330C2 true RU2470330C2 (en) | 2012-12-20 |
Family
ID=45782232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010125344/28A RU2470330C2 (en) | 2010-06-22 | 2010-06-22 | Method and apparatus for obtaining optical and impact waves in liquid |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2470330C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU106338A1 (en) * | 1953-06-13 | 1956-11-30 | Л.И. Гольцова | The method of excitation of elastic waves in the earth's crust during seismic exploration |
| US3364708A (en) * | 1956-01-12 | 1968-01-23 | Rohr Corp | Electrical discharge method of and apparatus for generating shock waves in water |
| US4040000A (en) * | 1976-08-23 | 1977-08-02 | Teledyne Exploration Company | Solid state high energy electrical switch for under-sea-water electric discharge seismic generator |
| RU2223789C2 (en) * | 2001-02-23 | 2004-02-20 | Мамаев Анатолий Иванович | Method for cleaning and sterilizing non-metal materials and instruments |
| RU2228436C2 (en) * | 2002-04-23 | 2004-05-10 | Открытое акционерное общество "Инфотэк Груп" | Method for achieving high temperatures and pressures in limited and closed space |
-
2010
- 2010-06-22 RU RU2010125344/28A patent/RU2470330C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU106338A1 (en) * | 1953-06-13 | 1956-11-30 | Л.И. Гольцова | The method of excitation of elastic waves in the earth's crust during seismic exploration |
| US3364708A (en) * | 1956-01-12 | 1968-01-23 | Rohr Corp | Electrical discharge method of and apparatus for generating shock waves in water |
| US4040000A (en) * | 1976-08-23 | 1977-08-02 | Teledyne Exploration Company | Solid state high energy electrical switch for under-sea-water electric discharge seismic generator |
| RU2223789C2 (en) * | 2001-02-23 | 2004-02-20 | Мамаев Анатолий Иванович | Method for cleaning and sterilizing non-metal materials and instruments |
| RU2228436C2 (en) * | 2002-04-23 | 2004-05-10 | Открытое акционерное общество "Инфотэк Груп" | Method for achieving high temperatures and pressures in limited and closed space |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Санкин Г.Н., Дрожжин А.П., Ломанович К.А., Тесленко B.C. Многоочаговый диафрагменный генератор ударных волн в жидкости. Приборы и техника эксперимента, 2004, No.4, с.114-118. * |
| Санкин Г.Н., Дрожжин А.П., Ломанович К.А., Тесленко B.C. Многоочаговый диафрагменный генератор ударных волн в жидкости. Приборы и техника эксперимента, 2004, №4, с.114-118. * |
| Тесленко B.C., Медведев Р.Н., Дрожжин А.П. Самосинхронизация электрогидродинамических автоколебаний при многоочаговых разрядах в электролите. Письма в ЖТФ, 2007, том 33, вып.19, с.55-63. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010125344A (en) | 2011-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10746006B2 (en) | Plasma sources, systems, and methods for stimulating wells, deposits and boreholes | |
| US10400568B2 (en) | System and methods for controlled fracturing in formations | |
| RU2520672C2 (en) | Production simulation method in oil wells and device for its implementation | |
| CA2072919C (en) | Process to increase petroleum recovery from petroleum reservoirs | |
| CN102466812B (en) | Phased array spark subsource for seismic exploration | |
| RU2592313C2 (en) | Electric fracturing | |
| EA022107B1 (en) | Method for recovering oil using elastic vibration energy and assembly therefor | |
| US20170204707A1 (en) | Acoustic stimulation | |
| WO2010114415A1 (en) | Method for performing an electrohydraulic action on an oil formation and a device for carrying out said method | |
| RU2696740C1 (en) | Method and device of complex action for heavy oil and bitumen production by means of wave technology | |
| RU2470330C2 (en) | Method and apparatus for obtaining optical and impact waves in liquid | |
| RU2666830C1 (en) | Method of intensification of oil production, liquidation and prevention of deposits in oil and gas producing and discharge wells and device for implementation thereof | |
| RU2640846C1 (en) | Method and device for recovery of horizontal well production and effect on formation | |
| RU2306411C1 (en) | Gas-dynamic source of seismic oscillations | |
| EA010901B1 (en) | Device for electrohydraulic treatment of wellbottom zone | |
| US3613823A (en) | Double-bubble spark array | |
| RU2836799C1 (en) | Method of electrohydraulic impact on oil formation | |
| RU2244106C1 (en) | Method for intensifying oil extraction | |
| RU2362188C2 (en) | Facility for excitation of elastic waves in wells | |
| RU2151272C1 (en) | Plant for electric stimulation of oil formations | |
| RU2425962C1 (en) | Production method of oil, natural gas and gas condensate by their electromagnetic resonant displacement from productive formation | |
| US11325155B2 (en) | Immersible ultrasonic transmitter | |
| RU2256072C1 (en) | Method for speeding up extraction of hydrocarbons and device for its realization | |
| RU2438014C1 (en) | Electrode system of electrohydraulic downhole device (versions) | |
| RU2588086C2 (en) | Electric and static fracturing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121014 |