RU2544201C2 - Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation constant frequency - Google Patents
Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation constant frequency Download PDFInfo
- Publication number
- RU2544201C2 RU2544201C2 RU2013101085/03A RU2013101085A RU2544201C2 RU 2544201 C2 RU2544201 C2 RU 2544201C2 RU 2013101085/03 A RU2013101085/03 A RU 2013101085/03A RU 2013101085 A RU2013101085 A RU 2013101085A RU 2544201 C2 RU2544201 C2 RU 2544201C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sleeve
- jet
- tubing
- outlet
- piston
- Prior art date
Links
Landscapes
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- Surgical Instruments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для увеличения подвижности пластовых флюидов.The invention relates to the oil industry and is intended to increase the mobility of reservoir fluids.
Известен способ генерирования волнового поля на забое нагнетательной скважины (см. патент №2399746), при котором формируют колебания давления в потоке жидкости, закачиваемой в продуктивный пласт по НКТ, прокачивая жидкость через струйный резонатор.A known method of generating a wave field at the bottom of an injection well (see patent No. 2399746), in which pressure fluctuations are formed in the fluid flow pumped into the reservoir through the tubing, pumping the fluid through the jet resonator.
Капли нефти и воды - флюиды, заполняющие капилляры продуктивного нефтяного пласта, обладают малой подвижностью вследствие ряда причин. Их перемещение по пласту к добывающей скважине ускоряют, пробуривая вокруг нее несколько нагнетательных скважин, по которым под большим давлением закачивают в продуктивный пласт различные технические жидкости. Нефтяниками давно замечено, что закачивание технических жидкостей в пласт толчками способствует лучшему выходу флюидов через добывающую скважину. Для генерации колебаний давления в потоке закачиваемой жидкости используют специальное устройство - струйный резонатор, преобразующий кинетическую энергию потока в колебательную энергию.Drops of oil and water - fluids filling the capillaries of a productive oil reservoir, have low mobility due to a number of reasons. Their movement along the formation to the production well is accelerated by drilling several injection wells around it, through which various technical fluids are pumped into the reservoir under high pressure. It has long been noted by oil industry workers that pumping technical fluids into the formation with shocks promotes a better exit of fluids through the producing well. To generate pressure fluctuations in the flow of injected fluid, a special device is used - a jet resonator that converts the kinetic energy of the flow into vibrational energy.
По нагнетательным скважинам в продуктивный пласт подают жидкость: воду, воздух, пар, химреагенты. В скважины опущены насосно-компрессорные трубы, на нижнем конце которых смонтирован струйный резонатор. Подаваемая в продуктивный пласт жидкость прокачивается через струйный резонатор который возбуждает в потоке колебания давления. Эти колебания давления распространяются во все стороны в виде акустических волн, формируя на забое скважины волновое поле (см. патент №2122109).Liquid is supplied through injection wells to the reservoir: water, air, steam, chemicals. Tubing pipes are lowered into the wells, the jet resonator is mounted at the lower end of which. The fluid supplied to the reservoir is pumped through the jet resonator which excites pressure fluctuations in the flow. These pressure fluctuations propagate in all directions in the form of acoustic waves, forming a wave field at the bottom of the well (see patent No. 212109).
Также известен способ генерирования колебаний давления в потоке протекающей жидкости, реализованный в струйном резонаторе (см. патент №2077960) путем прокачивания жидкости через струйный резонатор с входным соплом и выходным отверстием с острыми кромками, в котором расстояние между соплом и отверстием согласовано со скоростью струи на срезе сопла.Also known is a method of generating pressure fluctuations in the flow of a flowing fluid, implemented in a jet resonator (see patent No. 2077960) by pumping fluid through a jet resonator with an inlet nozzle and an outlet with sharp edges, in which the distance between the nozzle and the hole is consistent with the speed of the jet at nozzle cut.
Задают расход жидкости и скорость струи на срезе входного сопла и настраивают расстояние между соплом и выходным отверстием так, чтобы частота генерации при этом соответствовала частоте собственных колебаний резонатораThe fluid flow rate and the jet velocity at the inlet nozzle exit are set and the distance between the nozzle and the outlet is adjusted so that the generation frequency in this case corresponds to the resonator natural frequency
Закачиваемую в скважину жидкость подают через входное сопло и формируют струю, направленную на острую кромку выходного отверстия. При этом в прилегающей к острой кромке области формируются локальные возмущения давления, называемые тоном отверстия, амплитуда которых невелика. Если же скорость струи подобрана таким образом, что частота тона отверстия совпадает с собственной частотой камеры струйного резонатора, то наступает резонанс и амплитуда колебаний тона отверстия многократно возрастает.The fluid injected into the well is fed through the inlet nozzle and a jet is formed that is directed to the sharp edge of the outlet. At the same time, local pressure perturbations are formed in the region adjacent to the sharp edge of the region, called the tone of the hole, the amplitude of which is small. If the speed of the jet is selected in such a way that the frequency of the tone of the hole coincides with the natural frequency of the chamber of the jet resonator, then resonance occurs and the amplitude of the oscillations of the tone of the hole increases many times.
Недостатком данного способа является невысокий коэффициент усиления кольцевого резонатора.The disadvantage of this method is the low gain of the ring resonator.
Известен способ генерирования колебаний давления в потоке протекающей жидкости, реализованный в струйном резонаторе Гельмгольца (см. статью Morel Th. Экспериментальное исследование осциллятора Гельмгольца, управляемого струей. Перевод ВЦП № В-56251 из J.Fluid Engineering, 1979, 101, IX, №3, 383-390), при котором формируют колебания давления в потоке жидкости, закачиваемой в продуктивный пласт по насосно-компрессорной трубе (НКТ), путем ее прокачивания через струйный резонатор Гельмгольца (СРГ) и при этом поддерживают в соответствии скорость струи на срезе входного сопла и расстояние между входным соплом и втулкой с выходным отверстием.A known method of generating pressure fluctuations in the flow of a flowing fluid, implemented in a Helmholtz jet resonator (see Morel Th. Experimental study of a Helmholtz oscillator controlled by a jet. Translation of the WCP No. B-56251 from J. Fluid Engineering, 1979, 101, IX, No. 3 , 383-390), in which pressure fluctuations are formed in the fluid flow pumped into the reservoir through the tubing by pumping it through a Helmholtz jet resonator (SRG) and at the same time, the inlet stream velocity is maintained in accordance with the input th nozzle and the distance between the inlet nozzle and the sleeve with the outlet.
Поскольку проходная площадь сопла постоянна, то скорость струи на срезе сопла определяется величиной перепада давления на устройстве и задается расходом прокачиваемой жидкости. Больше расход жидкости - больше и скорость струи, и наоборот. При изменении скорости струи, натекающей на острые кромки выпускного отверстия, изменяется и частота тона отверстия, несмотря на то, что резонатор настроен на определенную частоту. При отклонении частоты тона отверстия от частоты собственных колебаний резонатора амплитуда генерации уменьшается.Since the nozzle passage area is constant, the jet velocity at the nozzle exit is determined by the pressure drop across the device and is determined by the flow rate of the pumped liquid. More fluid consumption - more and jet velocity, and vice versa. When changing the speed of the jet flowing onto the sharp edges of the outlet, the frequency of the tone of the hole also changes, despite the fact that the resonator is tuned to a certain frequency. When the hole tone frequency deviates from the resonator natural vibration frequency, the generation amplitude decreases.
Недостатком данного способа является узкий рабочий диапазон изменения расхода жидкости и скорости струи.The disadvantage of this method is the narrow operating range of fluid flow rate and jet velocity.
Известно устройство, ближайшее по технической сущности и взятое за прототип, (см. Experimental Study of a Jet-Driven Helmholtz Oscillator, J. Fluids Eng., September 1979, Volume 101, Issue 3, p.383, doi:10.1115/1.3448983, Перевод ВЦП № B-56251 из J.Fluid Engineering, 1979, 101, IX, №3, 383-390), состоящее из струйного резонатора Гельмгольца (СРГ), установленного внутри насосно-компрессорной трубы (НКТ) и представляющего собой полую цилиндрическую камеру с плоскими днищами, в переднем днище которой размещают входное сопло, а в заднем днище размещают втулку с выходным отверстием.A device is known which is closest in technical essence and is taken as a prototype (see Experimental Study of a Jet-Driven Helmholtz Oscillator, J. Fluids Eng., September 1979, Volume 101, Issue 3, p.383, doi: 10.1115 / 1.3448983, Translation of the VCP No. B-56251 from J. Fluid Engineering, 1979, 101, IX, No. 3, 383-390), consisting of a Helmholtz jet resonator (AWG) installed inside a tubing (tubing) and representing a hollow cylindrical chamber with flat bottoms, in the front bottom of which an inlet nozzle is placed, and in the rear bottom a sleeve with an outlet is placed.
Струйный резонатор Гельмгольца представляет собой два плоских параллельных днища, между которыми зажата обечайка. Обычно обечайку выполняют цилиндрической формы, но бывают обечайки квадратного сечения. При этом во входном плоском днище организовано круглое входное сопло, которое может выступать внутрь камеры, а в противоположном выходном плоском днище организован круглый выходной канал с острыми кромками. Выходной канал представляет собой втулку с острыми краями, установленную в днище генератора, или просто отверстие. Втулка также может выступать внутрь камеры. Сопло и выходной канал выполняются соосными по отношению друг к другу и располагаются на оси цилиндрической обечайки.The Helmholtz jet resonator consists of two flat parallel bottoms, between which a shell is clamped. Usually the shell is cylindrical, but there are square shells. At the same time, a circular inlet nozzle is arranged in the inlet flat bottom, which can protrude into the chamber, and a round outlet channel with sharp edges is organized in the opposite flat outlet bottom. The output channel is a sharp-edged bushing installed in the bottom of the generator, or just a hole. The sleeve may also protrude into the chamber. The nozzle and the outlet channel are coaxial with respect to each other and are located on the axis of the cylindrical shell.
Струя жидкости, сформированная во входном сопле, при вытекании из камеры резонатора задевает своей периферией острые кромки выпускного отверстия. При этом генерируются локальные возмущения давления, распространяющиеся во все стороны в виде акустической волны. Это так называемый тон отверстия. Амплитуда локальных возмущений давления невелика, но если их частота совпадает с частотой собственных колебаний резонатора, то наступает резонанс и амплитуда генерации увеличивается на порядки.The liquid jet formed in the inlet nozzle, when flowing out of the cavity chamber, touches the sharp edges of the outlet opening with its periphery. In this case, local pressure disturbances are generated, propagating in all directions in the form of an acoustic wave. This is the so-called hole tone. The amplitude of local pressure perturbations is small, but if their frequency coincides with the frequency of the natural oscillations of the resonator, then resonance occurs and the generation amplitude increases by orders of magnitude.
Частота тона отверстия прямо пропорциональна скорости струи W и обратно пропорциональна расстоянию между входным соплом и выпускным отверстием L. Если расстояние между ними L неизменно, то скорость струи W должна быть строго определенной, иначе резонанс невозможен. Из этого следует, что существует некоторый интервал величины скорости потока, определяемый добротностью резонатора, внутри которого наступает резонанс. Наибольшее усиление амплитуды тона отверстия происходит на частоте собственных колебаний резонатора, но при отклонении скорости струи на допустимую величину амплитуда колебаний все равно увеличивается, правда с меньшим коэффициентом усиления.The frequency of the hole tone is directly proportional to the speed of the jet W and inversely proportional to the distance between the inlet nozzle and the outlet L. If the distance between them L is constant, then the speed of the jet W must be strictly defined, otherwise resonance is impossible. From this it follows that there is a certain range of the flow velocity, determined by the quality factor of the resonator, within which resonance occurs. The greatest amplification of the amplitude of the hole tone occurs at the frequency of the resonator's own oscillations, but when the jet velocity deviates by an acceptable value, the oscillation amplitude still increases, though with a lower gain.
Недостатком струйного резонатора Гельмгольца, взятого за прототип, является невозможность регулировки частоты тона отверстия при изменении расхода жидкости и подстройки резонансного режима при изменении перепада давления на устройстве.The disadvantage of the Helmholtz inkjet resonator, taken as a prototype, is the inability to adjust the tone frequency of the hole when changing the flow rate and adjusting the resonant mode when changing the pressure drop across the device.
Технический результат достигается за счет того, что в способе генерирования волнового поля на забое нагнетательной скважины с автоматической настройкой постоянной частоты генерации, при котором формируют колебания давления в потоке жидкости, закачиваемой в продуктивный пласт по насосно-компрессорной трубе (НКТ), путем ее прокачивания через струйный резонатор Гельмгольца (СРГ), и при этом поддерживают в соответствии скорость струи на срезе входного сопла и расстояние между входным соплом и втулкой с выходным отверстием, поддерживают в соответствии скорость струи на срезе входного сопла и расстояние между входным соплом и втулкой с выходным отверстием за счет перемещения втулки с выходным отверстием, обеспечивая увеличение этого расстояния при увеличении скорости струи и уменьшение этого расстояния при уменьшении скорости струи.The technical result is achieved due to the fact that in the method of generating a wave field at the bottom of the injection well with automatic tuning of the constant generation frequency, at which pressure fluctuations are generated in the fluid flow pumped into the reservoir through the tubing, by pumping it through Helmholtz jet resonator (SRG), and while maintaining in accordance with the speed of the jet at the exit of the inlet nozzle and the distance between the inlet nozzle and the sleeve with the outlet, support The appropriate jet velocity at the exit of the inlet nozzle and the distance between the inlet nozzle and the sleeve to the outlet by moving the sleeve to the outlet, providing an increase in this distance by increasing the jet velocity and decrease with decreasing distance of the jet velocity.
В устройстве, состоящем из струйного резонатора Гельмгольца (СРГ), установленного внутри насосно-компрессорной трубы (НКТ) и представляющего собой полую цилиндрическую камеру с плоскими днищами, в переднем днище которой размещают входное сопло, а в заднем днище размещают втулку с выходным отверстием, втулка с выходным отверстием выполнена подвижной, а внутри НКТ, за СРГ, установлен неподвижно гидроцилиндр с подпружиненным поршнем, соединенным штоком с подвижной втулкой с выходным отверстием, причем полость внутри гидроцилиндра перед поршнем, в направлении по потоку, сообщена с затрубным пространством, а полость за поршнем соединена с внутренним объемом НКТ.In a device consisting of a Helmholtz jet resonator (SRG) installed inside a tubing (tubing) and consisting of a hollow cylindrical chamber with flat bottoms, in the front bottom of which an inlet nozzle is placed, and in the rear bottom there is a sleeve with an outlet, a sleeve the outlet is made movable, and inside the tubing, behind the AWG, the hydraulic cylinder is fixedly mounted with a spring-loaded piston connected by a rod to the movable sleeve with the outlet, and the cavity inside the hydraulic cylinder in front of shnem in the downstream direction, communicates with the annular space and the cavity behind the piston is connected with the interior of the tubing.
Предложенный способ позволяет поддерживать стабильную частоту генерации колебаний давления на забое нагнетающей скважины, равную частоте собственных колебаний резонатора за счет согласования режимных параметров и конструктивных размеров струйного резонатора Гельмгольца (СРГ) при генерации колебаний давления в потоке протекающей жидкости и обеспечивать максимальный коэффициент усиления.The proposed method allows you to maintain a stable frequency of the generation of pressure fluctuations at the bottom of the injection well, equal to the frequency of the natural oscillations of the resonator due to the coordination of the operating parameters and the design dimensions of the Helmholtz jet resonator (AWG) during the generation of pressure fluctuations in the flowing fluid flow and to ensure the maximum gain.
На фиг.1 представлена схема струйного резонатора с автоматической настройкой и гидроприводом.Figure 1 presents a diagram of a jet resonator with automatic tuning and hydraulic drive.
Сущность изобретения состоит в следующем.The invention consists in the following.
В отечественной технической литературе это комбинированное устройство называют по имени той его части, которая больше привлекает внимание автора, - струйный генератор или же струйный резонатор. Хотя, если говорить о резонаторе, то резонатор, все-таки акустический, а никак не струйный. Это же ошибка сделана и в переводе статьи Т. Мореля, из которой взят прототип. В иностранной технической литературе это устройство именуют осциллятором, но в русском языке понятие осциллятор чаще употребляется в электронике.In the domestic technical literature, this combined device is called by the name of the part that attracts the author’s attention more - the jet generator or the jet resonator. Although, if we talk about the resonator, then the resonator is still acoustic, but not jet. The same mistake was made in the translation of the article by T. Morel, from which the prototype was taken. In foreign technical literature, this device is called an oscillator, but in Russian the concept of an oscillator is more often used in electronics.
Не следует забывать, что резонирует не корпус резонатора, а столб жидкости, заключенный внутри, хотя корпус, конечно, тоже звучит, но его частота собственных колебаний обычно существенно ниже. Резонатор пассивен, он лишь откликается, т.е. усиливает колебания давления, созданные каким-то другим устройством, поскольку заключенный в нем столб жидкости почти неподвижен. Генератор активен, он сам создает колебания давления, поскольку в его составе имеется высокоскоростная струя, располагающая запасом кинетической энергии.We should not forget that it is not the resonator body that resonates, but the column of liquid enclosed inside, although the body, of course, also sounds, but its frequency of natural oscillations is usually much lower. The resonator is passive, it only responds, i.e. enhances the pressure fluctuations created by some other device, because the column of liquid enclosed in it is almost motionless. The generator is active, it itself creates pressure fluctuations, since it contains a high-speed jet with a kinetic energy reserve.
Струйный резонатор Гельмгольца представляет собой двуединое устройство, объединяющее конструктивно в одном корпусе два самостоятельных устройства: струйный генератор колебаний давления в прокачиваемой жидкости и акустический резонатор.The Helmholtz inkjet resonator is a two-part device that structurally combines two independent devices in a single housing: an inkjet oscillator of pressure fluctuations in the pumped liquid and an acoustic resonator.
Акустический резонатор представляет собой обечайку в форме полого цилиндра с двумя параллельными днищами. В переднем (по направлению потока) днище установлено питающее сопло, представляющее собой втулку, через которую внутрь резонатора подается жидкость. В выходном днище выполнено выпускное отверстие с острыми краями, через которое жидкость удаляется из резонатора. Питающее сопло и выпускное отверстие расположены на оси обечайки резонатора. Этот комплекс, состоящий из сопла - струи - отверстия, и есть струйный генератор.The acoustic resonator is a shell in the form of a hollow cylinder with two parallel bottoms. A feed nozzle is installed in the front (in the direction of flow) bottom, which is a sleeve through which liquid is supplied into the cavity. In the outlet bottom, an outlet with sharp edges is made through which liquid is removed from the resonator. The feed nozzle and outlet are located on the axis of the resonator shell. This complex, consisting of a nozzle - a jet - a hole, is a jet generator.
Струйный генератор: сопло - струя - отверстие, формирует локальные возмущения давления в области острой кромки выходного отверстия вне зависимости от наличия резонатора в окружающем пространстве. Столб жидкости, заключенный в резонаторе, отвечает за преобразование частотного спектра распространяющейся в нем акустической волны, с усилением гармоники, соответствующей частоте собственных колебаний столба. Но без отражения падающих волн работа резонатора прекратится. Из этого следует, что усиление волн в цилиндре происходит только в направлении вдоль потока, между торцевыми параллельными днищами. При распространении в поперечном направлении, при отражении от цилиндрической обечайки, волны рассеиваются.The jet generator: nozzle - jet - hole, forms local pressure disturbances in the region of the sharp edge of the outlet hole, regardless of the presence of a resonator in the surrounding space. The liquid column enclosed in the resonator is responsible for the conversion of the frequency spectrum of the acoustic wave propagating in it, with amplification of the harmonic corresponding to the natural frequency of the column. But without reflection of the incident waves, the operation of the resonator will cease. From this it follows that the amplification of waves in the cylinder occurs only in the direction along the flow, between end parallel bottoms. When propagating in the transverse direction, when reflected from a cylindrical shell, the waves scatter.
Обычно габаритные размеры струйного резонатора Гельмгольца неизменны. Максимальное усиление резонатором тона отверстия достигается на строго определенной скорости потока, замеренной на срезе сопла. Однако увеличении расхода жидкости приводит к увеличению скорости струи, и частота тона отверстия также возрастает при этом, а при уменьшении скорости струи уменьшается.Typically, the overall dimensions of a Helmholtz jet resonator are unchanged. The resonator maximizes the tone of the hole at a strictly defined flow rate, measured at the nozzle exit. However, an increase in the flow rate of the liquid leads to an increase in the speed of the jet, and the frequency of the tone of the hole also increases, while decreasing the speed of the jet decreases.
Для согласования скорости струи и частоты тона отверстия с объемом резонатора и частотой его собственных колебаний предлагается выполнять выходное отверстие в специальной втулке, что само по себе не ново, которую можно перемещать вдоль оси резонатора в соответствии с изменением скорости струи: при увеличении скорости струи следует увеличивать расстояние между соплом и втулкой, а при уменьшении скорости струи - уменьшать. При увеличении скорости струи увеличивается частота тона отверстия, и для обеспечения максимального усиления следует частоту тона отверстия понизить до частоты собственных колебаний резонатора, для чего следует увеличить расстояние между соплом и втулкой. И наоборот, при уменьшении скорости струи также уменьшается частота тона отверстия и следует уменьшать расстояние между соплом и втулкой для поддержания частоты тона отверстия на частоте собственных колебаний резонатора. Стабилизация частоты генерации позволяет обеспечить максимальный коэффициент усиления.To coordinate the jet velocity and the tone frequency of the hole with the volume of the resonator and the frequency of its own vibrations, it is proposed to produce an outlet in a special sleeve, which is not new in itself, which can be moved along the resonator axis in accordance with a change in the jet velocity: with an increase in the jet velocity, it should be increased the distance between the nozzle and the sleeve, and when reducing the speed of the jet - to reduce. As the jet velocity increases, the tone frequency of the hole increases, and to ensure maximum amplification, the tone frequency of the hole should be reduced to the resonator natural frequency, for which the distance between the nozzle and the sleeve should be increased. Conversely, with a decrease in the jet velocity, the hole tone frequency also decreases, and the distance between the nozzle and the sleeve should be reduced to maintain the hole tone frequency at the resonator natural frequency. Stabilization of the generation frequency allows for maximum gain.
Для автоматической настройки резонатора в насосно-компрессорной трубе НКТ, за резонатором (по направлению потока), устанавливают гидроцилиндр с поршнем, соединенным штоком со втулкой. Поршень разделяет гидроцилиндр на две камеры, задняя сообщается с внутренним объемом НКТ, а передняя соединена с затрубным пространством.For automatic tuning of the resonator in the tubing tubing, behind the resonator (in the direction of flow), a hydraulic cylinder is installed with a piston connected by a rod to the sleeve. The piston divides the hydraulic cylinder into two chambers, the rear communicates with the internal volume of the tubing, and the front is connected to the annulus.
При расчетном расходе жидкости и перепаде давления на резонаторе поршень занимает положение в середине цилиндра. При увеличении давления в НКТ за резонатором перепад давления на резонаторе уменьшается и скорость струи также уменьшается. Увеличение давления в НКТ за резонатором приведет к увеличению давления в задней камере гидроцилиндра за поршнем и заставит поршень переместиться в сторону меньшего давления и толкнуть перед собой втулку. Увеличение давления в НКТ за резонатором перемещает поршень гидроцилиндра и втулку для уменьшения расстояния между соплом и втулкой. Это приводит к увеличению частоты собственных колебаний резонатора и настраивает резонанс с частотой тона отверстия.With a calculated fluid flow rate and pressure drop across the resonator, the piston occupies a position in the middle of the cylinder. With increasing pressure in the tubing behind the resonator, the pressure drop across the resonator decreases and the jet velocity also decreases. An increase in pressure in the tubing behind the resonator will increase the pressure in the rear chamber of the hydraulic cylinder behind the piston and cause the piston to move to the side of lower pressure and push the sleeve in front of it. The increase in pressure in the tubing behind the resonator moves the piston of the hydraulic cylinder and the sleeve to reduce the distance between the nozzle and the sleeve. This leads to an increase in the natural frequency of the resonator and adjusts the resonance with the tone frequency of the hole.
Можно установить гидроцилиндры с обеих сторон резонатора. При увеличении давления перед резонатором и скорости струи поршень переднего гидроцилиндра должен перемещать сопло от втулки для увеличения расстояния между соплом и втулкой и уменьшения частоты тона отверстия, а при уменьшении давления перед резонатором перемещать сопло ближе к втулке для увеличения частоты тона отверстия. Задний гидроцилиндр должен также сдвигать сопло и втулку при увеличении перепада давления на устройстве и раздвигать сопло и втулку при увеличении перепада. Установка гидроцилиндров с обеих сторон резонатора позволит автоматически отслеживать все возможные комбинации изменения давления в НКТ, как до, так и за резонатором.You can install the hydraulic cylinders on both sides of the resonator. When the pressure in front of the resonator and the jet velocity increase, the piston of the front hydraulic cylinder must move the nozzle from the sleeve to increase the distance between the nozzle and the sleeve and reduce the frequency of the hole tone, and when the pressure in front of the resonator decreases, move the nozzle closer to the sleeve to increase the frequency of the hole tone. The rear hydraulic cylinder must also shift the nozzle and sleeve when the differential pressure across the device increases and to extend the nozzle and sleeve when the differential increases. The installation of hydraulic cylinders on both sides of the resonator will automatically monitor all possible combinations of pressure changes in the tubing, both before and behind the resonator.
Струйный резонатор, предназначенный для возбуждения волнового поля на забое нагнетательной скважины, включает в себя камеру, состоящую из цилиндрической обечайки 1 (см. фиг.1) с плоскими днищами на обоих торцах. В переднем (по направлению потока) днище 2 установлено сопло 3, представляющее собой втулку с закругленными краями на входе. В заднем днище 4 установлена втулка 5 с выходным отверстием с острыми входными кромками. Втулка установлена с возможностью перемещения вдоль продольной оси резонатора. В заднем днище предусмотрена цилиндрическая юбка для центрирования втулки. Между втулкой и юбкой установлено манжетное уплотнение.The jet resonator, designed to excite the wave field at the bottom of the injection well, includes a chamber consisting of a cylindrical shell 1 (see Fig. 1) with flat bottoms at both ends. In the front (in the direction of flow) bottom 2, a nozzle 3 is installed, which is a sleeve with rounded edges at the inlet. In the rear bottom 4 there is a sleeve 5 with an outlet with sharp inlet edges. The sleeve is mounted to move along the longitudinal axis of the resonator. A cylindrical skirt is provided in the rear for centering the sleeve. A lip seal is installed between the sleeve and the skirt.
За струйным резонатором установлен неподвижно гидроцилиндр 7 с поршнем, который соединен штоком 6 с кронштейном на внешней стороне втулки. В стенке гидроцилиндра выполнены два отверстия. При помощи одного отверстия "А" внутренний объем гидроцилиндра сообщается с внутренним объемом НКТ, а при помощи другого "В" - с затрубным пространством. Поршень изначально устанавливается между этими отверстиями и после установки перемещение поршня ограничивается двумя винтами. Для компенсации расчетного перепада давления поршень подпружинен. Жесткость пружины и длину штока следует подбирать таким образом, чтобы при расчетном перепаде давления положение поршня соответствовало положению втулки, при котором расстояние между соплом и втулкой также является расчетным.Behind the jet resonator, the hydraulic cylinder 7 is fixedly mounted with a piston, which is connected by a rod 6 to a bracket on the outside of the sleeve. Two holes are made in the wall of the hydraulic cylinder. Using one hole "A", the internal volume of the hydraulic cylinder communicates with the internal volume of the tubing, and with the help of another "B" - with the annulus. The piston is initially installed between these holes and, after installation, the movement of the piston is limited by two screws. To compensate for the calculated differential pressure, the piston is spring loaded. The stiffness of the spring and the length of the rod should be selected so that, with the calculated pressure drop, the position of the piston corresponds to the position of the sleeve, at which the distance between the nozzle and the sleeve is also calculated.
Если в НКТ установлены два гидроцилиндра с обеих сторон струйного резонатора для перемещения и сопла, и втулки, то у переднего гидроцилиндра расположение окон обратное: ближнее к гидроцилиндру окно открыто в НКТ, а дальнее - в затрубное пространство. При увеличении перепада давления сопло и втулка должны раздвигаться, а при уменьшении перепада - сдвигаться.If two hydraulic cylinders are installed in the tubing on both sides of the jet resonator to move both the nozzle and the sleeve, then the front hydraulic cylinder has the opposite position of the windows: the window closest to the hydraulic cylinder is open in the tubing and the distant window into the annulus. With an increase in pressure drop, the nozzle and sleeve must be moved apart, and with a decrease in pressure drop, they must be moved.
Работает струйный резонатор с автоматической настройкой следующим образом. Жидкость подается под определенным давлением по НКТ на забой скважины, где в трубе установлен струйный резонатор. Жидкость поступает в струйный резонатор через входное сопло и вытекает из него через выпускное отверстие во втулке. При этом формируется струя с определенной скоростью, которая далее задевает своей периферией острую кромку отверстия, и вследствие этого в прикромочной области формируются локальные возмущения давления малой амплитуды, которые распространяются вокруг в виде акустической волны определенной частоты.The jet resonator operates with automatic tuning as follows. The fluid is supplied under a certain pressure through the tubing to the bottom of the well, where the jet resonator is installed in the pipe. The fluid enters the jet resonator through the inlet nozzle and flows out of it through the outlet in the sleeve. In this case, a jet is formed at a certain speed, which then touches the sharp edge of the hole with its periphery, and as a result, local small-amplitude pressure perturbations are formed in the edge region, which propagate around in the form of an acoustic wave of a certain frequency.
Поскольку частота распространяющейся в резонаторе акустической волны соответствует частоте собственных колебаний столба жидкости, заключенного внутри резонатора, то амплитуда колебаний давления в потоке жидкости многократно увеличивается. Далее жидкость через перфорацию в НКТ подается в продуктивный пласт и заставляет колебаться флюиды в поровом пространстве.Since the frequency of the acoustic wave propagating in the resonator corresponds to the frequency of the natural oscillations of the liquid column enclosed inside the resonator, the amplitude of the pressure oscillations in the liquid flow increases many times. Further, the fluid through the perforation in the tubing is fed into the reservoir and causes vibrations to vibrate in the pore space.
При увеличении величины противодавления за струйным резонатором перепад давления на устройстве уменьшается, что приводит к уменьшению скорости струи и уменьшению частоты тона отверстия. При этом увеличение давления внутри НКТ за струйным резонатором заставит переместиться поршень заднего гидроцилиндра ближе к струйному резонатору и толкнуть втулку ближе к соплу, что приведет к уменьшению расстояния между ними и, соответственно, увеличению частоты тона отверстия до величины, соответствующей частоте собственных колебаний резонатора. Струйный резонатор станет снова работать в согласованном режиме с максимальным коэффициентом усиления.With an increase in the backpressure behind the jet resonator, the pressure drop across the device decreases, which leads to a decrease in the jet velocity and a decrease in the tone frequency of the hole. At the same time, an increase in pressure inside the tubing behind the jet resonator will cause the piston of the rear hydraulic cylinder to move closer to the jet resonator and push the sleeve closer to the nozzle, which will lead to a decrease in the distance between them and, correspondingly, an increase in the tone frequency of the hole to a value corresponding to the resonator natural vibration frequency. The jet resonator will again work in matched mode with a maximum gain.
При уменьшении величины противодавления за струйным резонатором все произойдет наоборот: скорость струи увеличится, частота тона отверстия тоже увеличится, но уменьшение давления за струйным резонатором заставит переместиться поршень гидроцилиндра от резонатора и отодвинуть втулку от сопла. Это приведет к увеличению расстояния между ними и, соответственно, уменьшению частоты тона отверстия до величины, соответствующей частоте собственных колебаний резонатора, и настроит его работу с максимальным коэффициентом усиления.When the backpressure behind the jet resonator decreases, the opposite will happen: the jet speed will increase, the tone frequency of the hole will also increase, but the decrease in pressure behind the jet resonator will cause the piston of the hydraulic cylinder to move from the resonator and move the sleeve away from the nozzle. This will lead to an increase in the distance between them and, correspondingly, to a decrease in the frequency of the tone of the hole to a value corresponding to the frequency of natural oscillations of the resonator, and will adjust its operation to the maximum gain.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013101085/03A RU2544201C2 (en) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation constant frequency |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013101085/03A RU2544201C2 (en) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation constant frequency |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013101085A RU2013101085A (en) | 2014-07-20 |
| RU2544201C2 true RU2544201C2 (en) | 2015-03-10 |
Family
ID=51215153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013101085/03A RU2544201C2 (en) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation constant frequency |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2544201C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2637009C2 (en) * | 2016-02-02 | 2017-11-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский научный центр Российской академии наук | Method and device of jet parametrical gun with two toroidal chambers for pressure waves generating and modulating in the injection well hole |
| RU2637008C2 (en) * | 2016-02-16 | 2017-11-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский научный центр Российской академии наук | Method and device for jet honeycomb parametrical gun for pressure waves generating and modulating in the injection well hole |
| RU2670623C1 (en) * | 2017-10-04 | 2018-10-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук" | Method and device of borehole acoustic radiator with a smooth nozzle input for generating waves of pressure in annulus of injection well |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5165438A (en) * | 1992-05-26 | 1992-11-24 | Facteau David M | Fluidic oscillator |
| RU2128285C1 (en) * | 1997-02-20 | 1999-03-27 | Открытое акционерное общество "Запсибгазпром" | Unit for hydropulse stimulation of productive strata |
| SU1450448A1 (en) * | 1987-01-26 | 2000-08-20 | Уфимский Нефтяной Институт | HYDRAULIC PRESSURE WAVE GENERATOR |
| RU2010149816A (en) * | 2010-12-03 | 2012-06-10 | Учреждение российской академии наук Казанский Научный Центр РАН (RU) | METHOD AND DEVICE FOR GENERATING PRESSURE OSCILLATIONS IN A LIQUID FLOW |
-
2013
- 2013-01-09 RU RU2013101085/03A patent/RU2544201C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1450448A1 (en) * | 1987-01-26 | 2000-08-20 | Уфимский Нефтяной Институт | HYDRAULIC PRESSURE WAVE GENERATOR |
| US5165438A (en) * | 1992-05-26 | 1992-11-24 | Facteau David M | Fluidic oscillator |
| RU2128285C1 (en) * | 1997-02-20 | 1999-03-27 | Открытое акционерное общество "Запсибгазпром" | Unit for hydropulse stimulation of productive strata |
| RU2010149816A (en) * | 2010-12-03 | 2012-06-10 | Учреждение российской академии наук Казанский Научный Центр РАН (RU) | METHOD AND DEVICE FOR GENERATING PRESSURE OSCILLATIONS IN A LIQUID FLOW |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Experimental study of a Jet-Driven Helmholtz Oscillator, J. Fluids Eng., September 1979, Volume 101, Issue 3, p.383. doi:10.1115/1.34448983, перевод ВЦП NB-56251 из J. Fluid Engineering, 1979, 101, IX, N3, 383-390. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2637009C2 (en) * | 2016-02-02 | 2017-11-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский научный центр Российской академии наук | Method and device of jet parametrical gun with two toroidal chambers for pressure waves generating and modulating in the injection well hole |
| RU2637008C2 (en) * | 2016-02-16 | 2017-11-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский научный центр Российской академии наук | Method and device for jet honeycomb parametrical gun for pressure waves generating and modulating in the injection well hole |
| RU2670623C1 (en) * | 2017-10-04 | 2018-10-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук" | Method and device of borehole acoustic radiator with a smooth nozzle input for generating waves of pressure in annulus of injection well |
| RU2670623C9 (en) * | 2017-10-04 | 2018-11-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук" | Method and device of borehole acoustic radiator with a smooth nozzle input for generating waves of pressure in annulus of injection well |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013101085A (en) | 2014-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5495903A (en) | Pulsation nozzle, for self-excited oscillation of a drilling fluid jet stream | |
| IE55031B1 (en) | Enhancing liquid jet erosion | |
| CA2692683A1 (en) | Oscillating fluid flow in a wellbore | |
| RU2544201C2 (en) | Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation constant frequency | |
| RU2175718C2 (en) | Equipment to treat face zone of pool and hydrodynamic generator of flow rate variations for it | |
| RU2400615C1 (en) | Device for pulse pumping of liquid to formation | |
| RU2369734C1 (en) | Facility for wave treatment of payout bed | |
| CN221245664U (en) | A cavitation jet generator | |
| RU97107521A (en) | WELL-EQUIPMENT FOR PROCESSING THE BOTTOM-HOLE ZONE AND A HYDRODYNAMIC EXPENDITURE GENERATOR FOR IT | |
| EA027514B1 (en) | Apparatus and method for liquid pumping | |
| RU2544200C2 (en) | Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation resonant mode | |
| RU2540746C2 (en) | Method and device for wave field generation at injector bottomhole with permanent rate of generation at changeable formation pressure | |
| RU2478438C2 (en) | Method of combined device to generate pressure oscillation in fluid flow | |
| RU2572250C2 (en) | Method and device with ring for generation of pressure waves at bottom of well | |
| RU2653205C2 (en) | Method and device of jet combined parametrical gun for pressure waves generating and modulating in the injection well hole | |
| RU2789492C1 (en) | Method for generating and modulating pressure waves in an injection wellbore and a device for its implementation | |
| RU2637008C2 (en) | Method and device for jet honeycomb parametrical gun for pressure waves generating and modulating in the injection well hole | |
| RU2670623C9 (en) | Method and device of borehole acoustic radiator with a smooth nozzle input for generating waves of pressure in annulus of injection well | |
| RU2267364C1 (en) | Method of generation of oscillations of a fluid flow and a hydrodynamic generator of the oscillations | |
| RU2705126C1 (en) | Method of generating pressure waves in the annular space of an injection well and a jet acoustic radiator with a short nozzle and a slot resonator for its implementation | |
| RU2511888C1 (en) | Method to generate oscillations of liquid flow and hydrodynamic generator of oscillations for its realisation | |
| RU2100661C1 (en) | Tandem well jet plant | |
| RU2610598C2 (en) | Method and device for two-chamber helmholz spray oscillator for generating pressure waves at the bottom hole | |
| RU2637009C2 (en) | Method and device of jet parametrical gun with two toroidal chambers for pressure waves generating and modulating in the injection well hole | |
| RU2616024C1 (en) | Method and device with solid bottom to generate pressure waves in the injection well bore |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150402 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20161120 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180110 |