[go: up one dir, main page]

RU2637009C2 - Method and device of jet parametrical gun with two toroidal chambers for pressure waves generating and modulating in the injection well hole - Google Patents

Method and device of jet parametrical gun with two toroidal chambers for pressure waves generating and modulating in the injection well hole Download PDF

Info

Publication number
RU2637009C2
RU2637009C2 RU2016103468A RU2016103468A RU2637009C2 RU 2637009 C2 RU2637009 C2 RU 2637009C2 RU 2016103468 A RU2016103468 A RU 2016103468A RU 2016103468 A RU2016103468 A RU 2016103468A RU 2637009 C2 RU2637009 C2 RU 2637009C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channel
frequency
amplitude
sharp edges
pressure
Prior art date
Application number
RU2016103468A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016103468A (en
Inventor
Алексей Алланович Абдрашитов
Яков Исаакович Кравцов
Евгений Александрович Марфин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский научный центр Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский научный центр Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский научный центр Российской академии наук
Priority to RU2016103468A priority Critical patent/RU2637009C2/en
Publication of RU2016103468A publication Critical patent/RU2016103468A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2637009C2 publication Critical patent/RU2637009C2/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25Methods for stimulating production
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/20Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of a vibrating fluid
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B28/00Vibration generating arrangements for boreholes or wells, e.g. for stimulating production
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/003Vibrating earth formations
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/12Fluid oscillators or pulse generators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: group of inventions is designed for the casing walls and perforations cleaning from solid deposits, decolmatation of the bottomhole formation region (BFR) and increase of formation fluids mobility. The method of the pressure waves generating and modulating in the injection well hole, in which: the jet gun is used. The gun consists of the ring channel with sharp edges on the outer and inner walls and combined with the channel of external and internal toroidal-shaped swirl resonance chambers (TSRC). TSRC are made on the walls of the channel and represent two independent acoustic oscillating systems, which are excited, when the gas flow is leaking on the sharp edges, made to meet the flow, in which both TSRC serve as the resonators. Arrange the gas flow in the ring channel. Generate the primary oscillations of small amplitude pressure in the local region near the sharp edges, when the gas flow is leaking on them. Deviate the nearwall parts of the flow inside both TSRC and intensify the amplitude of the primary pressure oscillations in both TSRC, which natural oscillation frequency is tuned into the resonance with the generation frequency of the primary pressure oscillations at the corresponding sharp edge. Pressure waves are formed in the gas flow inside the channel. Moreover, the primary pressure oscillations of different frequencies are generated on the external and internal sharp edges and intensify its amplitude in the corresponding TSRC, and additional volume resonance chamber is installed at the output from the channel. In this case, primary low-frequency pressure oscillations are generated on the external sharp edge and intensify its amplitude in the external TSRC, and on the inner sharp edge the primary high-frequency pressure oscillations are generated and intensify its amplitude in the internal TSRC. Thus, two acoustic waves of low and high frequencies are formed in the channel, which during interaction and mutual modulation, create the beat mode in the channel and form the wave packet in the channel, containing along with the primary frequencies waves and the difference frequency wave, which amplitude is intensified in the additional volume resonance chamber at the output from the channel and then the pressure wave is directed into the injection well hole.
EFFECT: increase of fluid mobility in the injection well hole and enhance of mechanical effect on solid deposits.
3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для очистки стенок скважин и отверстий перфорации от твердых отложений, декольматации призабойной зоны пласта и увеличения подвижности пластовых флюидов.The invention relates to the oil industry and is intended for cleaning the walls of wells and perforation holes from solid deposits, decolmatization of the bottomhole formation zone and increasing the mobility of formation fluids.

Известен способ генерирования волн давления в стволе нагнетательной скважины (см. патент №96118034) при их промывке техническими сжимаемыми жидкостями (газом, воздухом, паром), при котором устанавливают на конце насосно-компрессорной трубы (НКТ) гидродинамический генератор (ГГ), закачивают газ по НКТ в скважину, прокачивают газ через ГГ, генерируют колебания давления внутри ГГ и формируют волну давления за ГГ в призабойном пространстве продуктивного пласта.A known method of generating pressure waves in the injection wellbore (see patent No. 96118034) when they are flushed with technical compressible fluids (gas, air, steam), in which a hydrodynamic generator (GG) is installed at the end of the tubing, gas is pumped through the tubing into the well, pump gas through the GG, generate pressure fluctuations inside the GG and form a pressure wave behind the GG in the bottomhole space of the reservoir.

Добывающие нефтяные скважины периодически прочищают от твердых отложений на стенках и в отверстиях перфорации обсадной трубы, и устраняют засорение призабойной зоны (декольматируют), закачивая различные технические сжимаемые жидкости. При этом замечено, что наличие колебаний давления в закачиваемой жидкости способствует достижению лучшего результата.Oil producing wells are periodically cleaned of solid deposits on the walls and in the holes of the perforation of the casing, and eliminate blockage of the bottomhole zone (decolmatize) by pumping various technical compressible fluids. It was noted that the presence of pressure fluctuations in the injected fluid helps to achieve a better result.

Давно известно, что закачка жидкости в продуктивный пласт на поздней стадии разработки увеличивает дебит добывающих скважин. Также известно, что создание колебаний давления в пласте способствует выходу капиллярно защемленной нефти, декольматации призабойной зоны, что также приводит к увеличению дебита добывающих скважин. Закачку жидкости в продуктивный пласт осуществляют через несколько нагнетающих скважин, расположенных вокруг добывающей скважины.It has long been known that the injection of fluid into a reservoir at a late stage of development increases the production rate of production wells. It is also known that the creation of pressure fluctuations in the formation contributes to the release of capillary trapped oil, decolmation of the bottomhole zone, which also leads to an increase in the production rate of production wells. Fluid is injected into the reservoir through several injection wells located around the production well.

Наиболее эффективны способы создания колебаний давления на забое скважины с использованием для этой цели гидродинамических генераторов, устанавливаемых непосредственно в том месте, где они наиболее востребованы, т.е. на нижнем конце НКТ. Волны давления, генерируемые этими устройствами, достаточно быстро затухают, и поэтому желательно располагать их в непосредственной близости с объектом воздействия, а именно, с отверстиями перфорации в обсадных трубах и призабойной зоной пласта.The most effective methods of creating pressure fluctuations at the bottom of the well using for this purpose hydrodynamic generators installed directly in the place where they are most in demand, i.e. at the lower end of the tubing. The pressure waves generated by these devices decay quickly enough, and therefore it is desirable to place them in close proximity to the object of influence, namely, with perforation holes in the casing and the bottomhole formation zone.

Недостатком этого способа является невысокая эффективность обработки скважины высокочастотными колебаниями давления.The disadvantage of this method is the low efficiency of the well treatment by high-frequency pressure fluctuations.

Известен способ генерирования низкочастотных волн давления за счет модуляции двух волн высокой частоты (см. Волны, Берклеевский курс физики, т.III, Ф.Крауфорд, Наука, М., 1976, с.42). При суперпозиции двух гармонических волн, описываемых уравнениями s1=A1cos ω1t и s2=A2cos ω2t с частотами ω1 и ω2, излучаемых двумя источниками, в окружающем пространстве формируется волна разностной частоты (ω12). Этот способ генерирования позволяет сформировать в окружающем пространстве волну низкой частоты из двух высокочастотных волн.A known method of generating low-frequency pressure waves due to the modulation of two high-frequency waves (see Waves, Berkeley Physics Course, vol. III, F. Crawford, Nauka, M., 1976, p. 42). With a superposition of two harmonic waves described by the equations s 1 = A 1 cos ω 1 t and s 2 = A 2 cos ω 2 t with frequencies ω 1 and ω 2 emitted by two sources, a difference frequency wave (ω 1 - ω 2 ). This generation method allows the formation of a low-frequency wave from two high-frequency waves in the surrounding space.

При этом в канале распространяются две гармонические волны: высокой ω1 и низкой ω2 частоты, параметры которых изменяются по закону синуса. Если амплитуда этих волн не слишком велика и форма волн не претерпевает изменения при удалении от источников, то согласно принципу суперпозиции эти волны не оказывают друг на друга никакого влияния.In this case, two harmonic waves propagate in the channel: high ω 1 and low ω 2 frequencies, the parameters of which vary according to the sine law. If the amplitude of these waves is not too large and the waveform does not undergo changes when moving away from the sources, then according to the principle of superposition these waves do not have any effect on each other.

В действительности, из-за ряда причин, в том числе из-за нелинейности среды, в которой волны распространяются, а именно - воздуха, форма волн изменяется по мере их удаления от камер-резонаторов и волны оказывают влияние друг на друга при распространении в канале. При взаимовлиянии волн друг на друга в канале формируется т.н. “волновой пакет”, включающий семейство волн различной частоты и амплитуды в дополнение к первоначальным частотам ω1 и ω2. Нас интересует, главным образом, появление в спектре частот волны разностной частоты (ω12).In fact, due to a number of reasons, including the nonlinearity of the medium in which the waves propagate, namely, air, the shape of the waves changes as they move away from the resonator chambers and the waves influence each other when propagating in the channel . With the influence of waves on each other in the channel, the so-called “Wave packet”, including a family of waves of different frequencies and amplitudes in addition to the initial frequencies ω 1 and ω 2 . We are mainly interested in the appearance of a difference frequency wave (ω 12 ) in the frequency spectrum of a wave.

Недостатком этого способа генерирования является невысокая амплитуда волны с разностной частотой колебаний давления.The disadvantage of this method of generation is the low amplitude of the wave with a differential frequency of pressure fluctuations.

Известен способ генерирования волн давления, наиболее близкий по технической сущности и взятый за прототип, реализованный в устройстве (см. патент US 2755767), при котором используют струйный излучатель, состоящий из кольцевого канала с острыми кромками на внешней и внутренней стенках и совмещенных с каналом внешней и внутренней тороидальных вихревых резонансных камер (ТВРК), выполненных в стенках канала и представляющих собой две самостоятельные акустические колебательные системы, возбуждаемые при натекании потока газа на острые кромки, выполненные навстречу потоку, в которых резонаторами служат обе ТВРК, организуют поток газа в кольцевом канале; генерируют первичные колебания давления небольшой амплитуды в локальной области вблизи острых кромок при натекании на них потока газа; отклоняют пристеночные части потока внутрь обеих ТВРК и усиливают амплитуду первичных колебаний давления в обеих ТВРК, частота собственных колебаний которых настроена в резонанс с частотой генерации первичных колебаний давления на соответствующей острой кромке; формируют волны давления в потоке газа внутри канала.A known method of generating pressure waves, the closest in technical essence and taken as a prototype, implemented in a device (see patent US 2755767), which uses a jet emitter consisting of an annular channel with sharp edges on the outer and inner walls and combined with the channel of the outer and internal toroidal vortex resonance chambers (TVRK), made in the walls of the channel and representing two independent acoustic oscillatory systems, excited by the flow of a gas flow on sharp edges, in complements upstream, in which the resonators are both TVRK organize the flow of gas in the annular channel; generate primary pressure fluctuations of small amplitude in the local area near sharp edges when a gas stream flows on them; reject the near-wall parts of the flow inside both TWRCs and increase the amplitude of the primary pressure oscillations in both TWRCs, the natural oscillation frequency of which is tuned in resonance with the frequency of generation of the primary pressure oscillations at the corresponding sharp edge; form pressure waves in the gas stream inside the channel.

Газ разгоняют в сужающемся кольцевом канале и направляют кольцевой поток газа по каналу таким образом, чтобы поток задевал своей внешней и внутренней пристеночными слоями острые кромки, выполненные на стенках канала навстречу движению потока. В стенках, вокруг канала, выполняют две камеры - каждая представляет собой тороидальную полость, которая располагается поперек канала и частично совмещена с каналом таким образом, что кромка камеры направленная «по потоку» выполнена заподлицо со стенкой канала, а кромка камеры направленная навстречу потоку выступает внутрь канала. Таким образом, в стенке канала, в поперечном направлении, образована кольцевая щель с двумя кольцевыми кромками, одна кромка направлена по потоку, другая - навстречу потоку.The gas is dispersed in a tapering annular channel and the annular gas flow is directed along the channel so that the flow touches sharp edges made on the walls of the channel against the flow movement with its outer and inner wall layers. Two chambers are made in the walls around the channel — each one represents a toroidal cavity, which is located across the channel and partially aligned with the channel so that the camera edge directed “upstream” is flush with the channel wall, and the camera edge directed towards the stream protrudes inward channel. Thus, in the channel wall, in the transverse direction, an annular gap is formed with two annular edges, one edge is directed along the flow, and the other is directed towards the flow.

Когда поток газа задевает своей периферией острую кромку, выполненную на стенке канала навстречу движению потока и в тоже время на стенке камеры, в локальной области вокруг острой кромки генерируются первичные колебания давления небольшой амплитуды. Частота генерации первичных колебаний определяется скоростью потока, шириной щели и поперечным размером камеры-резонатора. На острой кромке, направленной навстречу потоку, часть газа отклоняется из потока внутрь камеры-резонатора и совершает в ней круговое движение, образуя кольцевой вихрь.When the gas flow touches with its periphery a sharp edge, made on the channel wall towards the flow movement and at the same time on the chamber wall, in the local area around the sharp edge, primary pressure fluctuations of small amplitude are generated. The frequency of generation of the primary oscillations is determined by the flow rate, the width of the slit, and the transverse size of the cavity chamber. On a sharp edge directed towards the flow, part of the gas deviates from the flow into the cavity chamber and makes a circular motion in it, forming an annular vortex.

Если размеры тороидальной камеры подобраны соответствующим образом, и частота собственных колебаний столба сжимаемой жидкости, заключенной в камере, соответствует частоте генерации первичных колебаний давления, то наступает режим резонанса и амплитуда колебаний давления в камере-резонаторе многократно возрастает. Колебания давления высокой амплитуды распространяются из камеры-резонатора в канал через кольцевую щель и дальше по каналу в виде волны давления.If the dimensions of the toroidal chamber are appropriately selected, and the frequency of natural oscillations of the column of compressible fluid enclosed in the chamber corresponds to the frequency of generation of the primary pressure oscillations, then the resonance mode sets in and the amplitude of the pressure oscillations in the resonator chamber increases many times. High-amplitude pressure oscillations propagate from the resonator chamber into the channel through the annular gap and further along the channel in the form of a pressure wave.

В способе, взятом за прототип, в кольцевом канале возбуждаются колебания давления одинаковой частоты от двух самостоятельных источников, размещенных в канале.In the method taken as a prototype, pressure fluctuations of the same frequency from two independent sources located in the channel are excited in the annular channel.

Недостатком способа является отсутствие возможности генерировать в канале колебания давления низкой частоты при помощи двух одинаковых источников колебаний.The disadvantage of this method is the inability to generate low-frequency pressure fluctuations in the channel using two identical oscillation sources.

Известно устройство для генерирования колебаний давления в потоке жидкости (см. патент №2161078), представляющее собой канал с двумя разновеликими камерами в стенке канала, расположенными последовательно, одна за другой, и частично совмещенными с каналом таким образом, что острые кромки камер, расположенные «по потоку», выполнены заподлицо со стенкой канала, а кромки расположенные навстречу направлению потока, выступают внутрь канала.A device is known for generating pressure fluctuations in a fluid flow (see patent No. 2161078), which is a channel with two different-sized chambers in the channel wall, arranged sequentially, one after another, and partially aligned with the channel so that the sharp edges of the chambers located " downstream ”, made flush with the channel wall, and the edges located towards the direction of flow, protrude into the channel.

Наличие в канале двух разновеликих камер с острыми кромками позволяет генерировать в протекающей жидкости две волны колебаний давления на двух частотах. Скорость потока перед обеими камерами практически одинакова, но размеры щелей между камерами и каналом выполнены различными: камера большего размера имеет большую щель, а камера меньшего размера имеет меньшую щель. Таким образом, при одинаковой скорости потока обеспечивается различная частота первичной генерации на острых кромках обеих камер. Камера большего поперечного размера резонирует на низкой частоте, а камера меньшего размера резонирует на высокой частоте. Известно, что волны высокой частоты быстро рассеиваются в пространстве, поэтому последовательное расположение камер в канале может привести к преждевременному затуханию каждой волны в отдельности до их взаимодействия.The presence in the channel of two different-sized chambers with sharp edges makes it possible to generate two waves of pressure fluctuations at two frequencies in the flowing liquid. The flow rate in front of both cameras is almost the same, but the sizes of the slots between the cameras and the channel are different: the larger camera has a larger gap, and the smaller camera has a smaller gap. Thus, at the same flow rate, a different frequency of primary generation at the sharp edges of both chambers is provided. A larger transverse camera resonates at a low frequency, and a smaller camera resonates at a high frequency. It is known that high-frequency waves quickly scatter in space, so the sequential arrangement of cameras in the channel can lead to premature attenuation of each wave individually before they interact.

В канале распространяются две волны колебаний давления: с низкой частотой и с высокой частотой. В какой-то степени, в канале происходит модуляция волн и формируется волновой пакет, содержащий, в том числе, и волну разностной частоты. Но амплитуда волны разностной частоты невелика, и без последующего усиления в резонаторе эта волна рассеивается на выходе из канала.Two waves of pressure fluctuations propagate in the channel: with a low frequency and with a high frequency. To some extent, a wave modulation occurs in the channel and a wave packet is formed, which contains, among other things, a difference frequency wave. But the amplitude of the difference-frequency wave is small, and without subsequent amplification in the resonator, this wave is scattered at the channel exit.

Недостатком этого способа является отсутствие усиления волны разностной частоты на выходе из канала.The disadvantage of this method is the lack of amplification of the wave of the differential frequency at the output of the channel.

Известно устройство для генерирования колебаний давления в потоке жидкости наиболее близкое по технической сущности и взятое за прототип (см. патент US 2755767), содержащее втулку с профилированным осесимметричным каналом (ПОК) в центре и цилиндрический заостренный с обеих сторон обтекатель, размещенный на оси втулки, оснащенное двумя кольцевыми камерами круглого поперечного сечения в форме тора, выполненными во втулке и в обтекателе вокруг ПОК, одна из которых выполнена в стенке втулки, представляющей собой внешнюю стенку ПОК, а вторая - в стенке обтекателя, представляющей собой внутреннюю стенку ПОК, причем каждая кольцевая камера соединена с ПОК кольцевой щелью по всей своей длине таким образом, что передние острые кромки кольцевых щелей выполнены заподлицо со стенками, а задние острые кромки выступают внутрь ПОК, вследствие этого, интервал между передней и задней острой кромкой вдоль стенки в осевом направлении определяет ширину кольцевой щели.A device for generating pressure fluctuations in a fluid stream is closest in technical essence and taken as a prototype (see patent US 2755767), containing a sleeve with a profiled axisymmetric channel (POC) in the center and a cylindrical pointed fairing on both sides located on the axis of the sleeve, equipped with two annular chambers of circular cross-section in the shape of a torus, made in the sleeve and in the fairing around the POK, one of which is made in the wall of the sleeve, which is the outer wall of the POK, and the second in the fairing ridge, which is the inner wall of the POC, with each annular chamber connected to the POC with an annular gap along its entire length so that the front sharp edges of the annular slots are flush with the walls and the rear sharp edges protrude inside the POC, as a result of which the interval between the front and the rear sharp edge along the wall in the axial direction determines the width of the annular gap.

За прототип взят свисток Левавассера. Этот свисток не имеет подвижных деталей и представляет собой осесимметричную конструкцию, в которой все детали - тела вращения. В свистке организован сужающийся кольцевой канал, заканчивающийся двумя острыми кромками в минимальном сечении канала - кольцевым соплом. Кромки сопла расположены в минимальном поперечном сечении канала напротив друг друга. За соплом, в стенках, выполнены две тороидальные камеры (бублика) поперек канала и опоясывающие его. Внешняя тороидальная камера выполнена в детали, образующей внешнюю стенку кольцевого канала, а внутренняя камера выполнена в детали, образующей внутреннюю стенку кольцевого канала. При этом торы (как геометрические фигуры) не полностью утоплены в свои стенки. Внутренняя часть торов выступает внутрь канала. В местах сопряжения торов со стенками каналов образуются острые кромки.The prototype is the whistle of Levavasser. This whistle has no moving parts and is an axisymmetric design in which all the parts are bodies of revolution. In the whistle, a tapering annular channel is organized, ending with two sharp edges in the minimum section of the channel — an annular nozzle. The nozzle edges are located in the minimum cross section of the channel opposite each other. Behind the nozzle, in the walls, two toroidal chambers (bagels) are made across the channel and encircling it. The external toroidal chamber is made in the part forming the outer wall of the annular channel, and the inner chamber is made in the part forming the inner wall of the annular channel. Moreover, the tori (like geometric figures) are not completely recessed into their walls. The inner part of the tori protrudes into the channel. Sharp edges are formed at the points of coupling of the tori with the walls of the channels.

Кромки, расположенные на стенках канала «по потоку», выполнены заподлицо со стенками и представляют собой выходные кромки сопла, а кромки, расположенные навстречу потоку в канале, выступают внутрь канала. Интервал между входной и выходной кромкой вдоль стенки, в направлении оси канала, образует кольцевую щель в каждой стенке, через которую объем тороидальной камеры сообщается с каналом.The edges located on the walls of the channel "downstream" are flush with the walls and represent the outlet edges of the nozzle, and the edges located opposite the flow in the channel protrude into the channel. The interval between the inlet and outlet edges along the wall, in the direction of the channel axis, forms an annular gap in each wall, through which the volume of the toroidal chamber communicates with the channel.

Входные кромки поток обтекает максимально спокойно, не изменяя своего направления. А выходные острые кромки создают некоторое препятствие движению потока, прилегающая к стенке часть потока отклоняется внутрь тороидальной камеры, формируя внутри нее вихрь. Не зря эта камера называется вихревой камерой.The inlet edges flow around as calmly as possible, without changing their direction. And the output sharp edges create some obstacle to the flow, the part of the stream adjacent to the wall deviates into the toroidal chamber, forming a vortex inside it. No wonder this camera is called a vortex camera.

Целью настоящего изобретения является формирование низкочастотной волны давления с высокой амплитудой в стволе нагнетательной скважины.The aim of the present invention is the formation of a low-frequency pressure wave with high amplitude in the injection wellbore.

Технический результат достигается за счет того, что в способе генерирования и модуляции волн давления в стволе нагнетательной скважины, при котором: используют струйный излучатель, состоящий из кольцевого канала с острыми кромками на внешней и внутренней стенках и совмещенных с каналом внешней и внутренней тороидальных вихревых резонансных камер (ТВРК), выполненных в стенках канала и представляющих собой две самостоятельные акустические колебательные системы, возбуждаемые при натекании потока газа на острые кромки, выполненные навстречу потоку, в которых резонаторами служат обе ТВРК, организуют поток газа в кольцевом канале; генерируют первичные колебания давления небольшой амплитуды в локальной области вблизи острых кромок при натекании на них потока газа; отклоняют пристеночные части потока внутрь обеих ТВРК и усиливают амплитуду первичных колебаний давления в обеих ТВРК, частота собственных колебаний которых настроена в резонанс с частотой генерации первичных колебаний давления на соответствующей острой кромке; формируют волны давления в потоке газа внутри канала; генерируют первичные колебания давления разных частот на внешней и внутренней острых кромках и усиливают их амплитуду в соответствующих ТВРК, а на выходе из канала устанавливают дополнительную объемную резонансную камеру; при этом генерируют на внешней острой кромке первичные колебания давления низкой частоты и усиливают их амплитуду во внешней ТВРК, а на внутренней острой кромке генерируют первичные колебания давления высокой частоты и усиливают их амплитуду во внутренней ТВРК; таким образом, формируют в канале две акустические волны - низкой частоты и высокой частоты, которые при взаимодействии и взаимной модуляции создают в канале режим биений и формируют в канале волновой пакет, содержащий наряду с волнами первоначальных частот и волну разностной частоты, амплитуду которой усиливают в дополнительной объемной резонансной камере на выходе из канала и затем направляют волну давления в ствол нагнетательной скважины.The technical result is achieved due to the fact that in the method of generating and modulating pressure waves in the injection wellbore, in which: they use a jet emitter consisting of an annular channel with sharp edges on the external and internal walls and combined with the channel of the external and internal toroidal vortex resonant chambers (TVRK), made in the walls of the channel and representing two independent acoustic vibrational systems, excited when a gas stream flows onto sharp edges, made by echu flow in which the resonators are both TVRK organize the flow of gas in the annular channel; generate primary pressure fluctuations of small amplitude in the local area near sharp edges when a gas stream flows on them; reject the near-wall parts of the flow inside both TWRCs and increase the amplitude of the primary pressure oscillations in both TWRCs, the natural oscillation frequency of which is tuned in resonance with the frequency of generation of the primary pressure oscillations at the corresponding sharp edge; form pressure waves in the gas stream inside the channel; generate primary pressure fluctuations of different frequencies on the external and internal sharp edges and increase their amplitude in the corresponding TVRC, and at the outlet of the channel, an additional volume resonance chamber is installed; at the same time, primary oscillations of low-frequency pressure are generated on the external sharp edge and amplify their amplitude in the external TVRC, and on the internal sharp edge, primary oscillations of high-pressure pressure are generated and amplify their amplitude in the internal TVRC; Thus, two acoustic waves of low frequency and high frequency are formed in the channel, which, when interacting and mutually modulating, create a beating mode in the channel and form a wave packet in the channel containing, along with the waves of the initial frequencies, a difference frequency wave, the amplitude of which is amplified in an additional volume resonance chamber at the outlet of the channel and then direct the pressure wave into the well of the injection well.

В устройстве для генерирования волн давления в стволе нагнетательной скважины, содержащем втулку с профилированным осесимметричным каналом (ПОК) в центре и цилиндрический заостренный с обеих сторон обтекатель, размещенный на оси втулки, оснащенном двумя кольцевыми камерами круглого поперечного сечения в форме тора, выполненными во втулке и в обтекателе вокруг ПОК, одна из которых выполнена в стенке втулки, представляющей собой внешнюю стенку ПОК, а вторая - в стенке обтекателя, представляющей собой внутреннюю стенку ПОК, причем каждая кольцевая камера соединена с ПОК кольцевой щелью по всей своей длине таким образом, что передние острые кромки кольцевых щелей выполнены заподлицо со стенками, а задние острые кромки выступают внутрь ПОК, вследствие этого, интервал между передней и задней острой кромкой вдоль стенки в осевом направлении определяет ширину кольцевой щели, внешняя кольцевая камера в стенке втулки выполнена большего размера в поперечном сечении и кольцевая щель у нее шире, а внутренняя кольцевая камера выполнена меньшего поперечного размера и кольцевая щель у нее уже, кроме того, устройство размещено в хвостовике насосно-компрессорной трубы нагнетающей скважины, и на выходе из ПОК установлена дополнительная объемная резонансная камера.In a device for generating pressure waves in an injection wellbore, comprising a sleeve with a profiled axisymmetric channel (POC) in the center and a cylindrical pointed fairing on both sides, mounted on the axis of the sleeve, equipped with two circular annular chambers of circular cross section in the shape of a torus, made in the sleeve and in the fairing around the POC, one of which is made in the wall of the sleeve, which is the outer wall of the POC, and the second is in the wall of the fairing, which is the inner wall of the POC, each the front camera is connected to the POC with an annular gap along its entire length so that the front sharp edges of the annular slots are flush with the walls and the rear sharp edges protrude inward of the POC, as a result of which the distance between the front and rear sharp edges along the wall in the axial direction determines the width annular gap, the outer annular chamber in the wall of the sleeve is made larger in cross section and the annular gap is wider, and the inner annular chamber is made smaller in transverse size and the annular gap she already has, in addition, the device is located in the shank of the pumping tubing of the injection well, and an additional volume resonance chamber is installed at the outlet of the POC.

Также, обтекатель может быть установлен с возможностью перемещения вдоль оси втулки.Also, the fairing can be mounted to move along the axis of the sleeve.

Предложенный способ позволяет повысить подвижность флюидов в стволе нагнетательной скважины и усилить механическое воздействие на твердые отложения при закачке в нее технической сжимаемой жидкости через струйный параметрический излучатель за счет формирования волны давления с низкой частотой и высокой амплитудой.The proposed method allows to increase the fluid mobility in the injection well bore and to increase the mechanical effect on the solid deposits when technical compressible fluid is injected into it through a jet parametric emitter due to the formation of a pressure wave with a low frequency and high amplitude.

На фиг.1 изображена схема струйного параметрического излучателя с объемным резонатором.Figure 1 shows a diagram of a jet parametric emitter with a cavity resonator.

Сущность предложенного изобретения состоит в следующем.The essence of the proposed invention is as follows.

В предлагаемом авторами способе и устройстве для генерирования и модуляции волн давления в стволе нагнетательной скважины получила дальнейшее развитие идея, сформированная Левавассером с свистке известной конструкции, который носит его имя. В конструкции своего свистка Левавассер расположил в сужающемся кольцевом канале две тороидальные камеры напротив друг друга, в стенках деталей, образующих канал. Причем размеры этих камер никак не оговорены в тексте патента. Отсутствие уточнений о размерах камер позволяет толковать это место произвольным образом, к сожалению.In the proposed method and device for generating and modulating pressure waves in the injection wellbore, the idea developed by Levavasser with a whistle of a known design that bears his name was further developed. In the construction of his whistle, Levavasser placed two toroidal chambers opposite each other in the narrowing ring channel in the walls of the parts forming the channel. Moreover, the dimensions of these cameras are not specified in the text of the patent. The lack of clarification on the size of the cameras allows us to interpret this place arbitrarily, unfortunately.

Свисток Левавассера производит в расширяющемся канале за тороидальными камерами две акустические волны одинаковой частоты. В действительности, из-за сложности с настройкой положения острых кромок в канале, частота все равно получается различной. В какой степени различной – зависит в каждом отдельном случае от тщательности настройки. Положение входных кромок не менее важно для получения за соплом равномерного поля скорости поперек потока. При некотором смещении кромок сопла относительно друг друга можно получить в результате сопло с так называемым “косым срезом”, и скорости в поперечном сечении потока за соплом будут различаться. Насколько - опять-таки это зависит от тщательности настройки.The Levavasser whistle produces two acoustic waves of the same frequency in the expanding channel behind the toroidal chambers. In fact, due to the difficulty in adjusting the position of the sharp edges in the channel, the frequency is still different. To what extent it varies - in each case depends on the thoroughness of the settings. The position of the input edges is equally important to obtain a uniform velocity field across the flow behind the nozzle. With a certain displacement of the nozzle edges relative to each other, a nozzle with a so-called “oblique cut” can be obtained, and the velocities in the cross section of the flow behind the nozzle will differ. How much - again, it depends on the thoroughness of the settings.

Даже, если в свистке Левавассера случайным образом генерируются две волны близкой частоты и они модулируются в канале за тороидальными камерами с образованием волны разностной частоты, то эта волна имеет маленькую амплитуду. В книге авторов Красильникова В.А. и Крылова В.В. “Введение в физическую акустику” говорится о том, что в волну разностной частоты переходит при самомодуляции порядка одного процента энергии пары исходных волн высокой частоты. Поэтому, при отсутствии резонатора, настроенного на усиление волны этой частоты, она быстро рассеется в окружающем пространстве.Even if two waves of close frequency are randomly generated in the Levavasser whistle and they are modulated in the channel behind the toroidal cameras to form a difference frequency wave, this wave has a small amplitude. In the book of authors Krasilnikova V.A. and Krylova V.V. “Introduction to physical acoustics” states that it transforms into a wave of difference frequency upon self-modulation on the order of one percent of the energy of a pair of initial high-frequency waves. Therefore, in the absence of a resonator tuned to amplify a wave of this frequency, it will quickly dissipate in the surrounding space.

Изобретение представляет собой профилированный кольцевой канал с сужающимся участком и расширяющимся участком, между которыми расположен рабочий участок, содержащий с обеих сторон тороидальные резонирующие камеры. В сужающемся участке канала происходит увеличение скорости течения жидкости, а в расширяющемся участке - торможение потока. Сужающийся кольцевой участок представляет собой кольцевое сопло.The invention is a profiled annular channel with a tapering section and an expanding section, between which there is a working section containing toroidal resonating chambers on both sides. In the narrowing section of the channel, an increase in the flow rate of the liquid occurs, and in the expanding section, the flow slows down. The tapering annular portion is an annular nozzle.

Во внешней стенке канала, во втулке, выполнена тороидальная камера, причем тор (как геометрическая фигура) утоплен в стенку не полностью, а выступает частично в канал. Тороидальная камера выполнена поперек канала и вокруг канала, вследствие этого, во внешней стенке канала образуется кольцевая щель с острыми кромками. Кольцевая кромка, направленная «по потоку», выполнена заподлицо с внешней стенкой канала, а кольцевая кромка, направленная навстречу потоку, выдвинута внутрь канала, создавая некоторое препятствие потоку жидкости в канале.A toroidal chamber is made in the outer wall of the channel, in the sleeve, and the torus (like a geometric figure) is not completely recessed into the wall, but partially protrudes into the channel. A toroidal chamber is made across the channel and around the channel; as a result, an annular gap with sharp edges is formed in the outer wall of the channel. The annular edge directed “upstream” is flush with the outer wall of the channel, and the annular edge directed towards the stream is extended into the channel, creating some obstacle to the fluid flow in the channel.

В центре канала, с некоторым интервалом, установлен обтекатель, представляющий собой цилиндрическое тело вращения, заостряющееся на обоих торцах. В теле обтекателя таким же образом выполнена тороидальная камера меньшего размера. Меньший диаметр камеры в направлении поперек канала обусловлен той причиной, что камера выполнена в обтекателе, который имеет наружный диаметр меньше внутреннего диаметра втулки. Также камера имеет меньший диаметр в направлении продольного сечения канала.In the center of the channel, with a certain interval, a fairing is installed, which is a cylindrical body of revolution, sharpening at both ends. A smaller toroidal chamber is likewise made in the fairing body. The smaller diameter of the chamber in the direction transverse to the channel is due to the reason that the chamber is made in a fairing, which has an outer diameter smaller than the inner diameter of the sleeve. The camera also has a smaller diameter in the direction of the longitudinal section of the channel.

Таким образом, в кольцевом канале имеются две кольцевые острые кромки, выступающие в канал и направленные навстречу потоку жидкости. Также в стенках канала выполнены две тороидальные камеры, сообщающиеся с каналом каждая через свою кольцевую щель. Внешняя тороидальная камера выполнена на цилиндрическом участке втулки, а внутренняя тороидальная камера выполнена на цилиндрическом участке обтекателя. Они обе расположены в канале на участке постоянного сечения. Это существенно облегчает настройку устройства. Частота генерации становится менее чувствительна к положению острых кромок.Thus, in the annular channel there are two annular sharp edges protruding into the channel and directed towards the fluid flow. Also, two toroidal chambers are made in the channel walls, each communicating with the channel through its own annular gap. The external toroidal chamber is made in the cylindrical section of the sleeve, and the internal toroidal chamber is made in the cylindrical section of the fairing. Both of them are located in the channel at a constant section. This greatly facilitates the setup of the device. The generation frequency becomes less sensitive to the position of sharp edges.

В рассматриваемом устройстве кольцевой канал организован во втулке, которая, в свою очередь, вставляется в хвостовик насосно-компрессорной трубы, опущенной в скважину. На выходе из канала установлен объемный резонатор, причем функцию объемного резонатора может выполнять нижний участок обсадной трубы, именуемый нефтяниками зумпфом, ограниченный снизу подошвой ствола и отсеченный пакером от верхнего участка обсадной трубы.In this device, the annular channel is organized in the sleeve, which, in turn, is inserted into the shank of the tubing, lowered into the well. At the outlet of the channel, a volume resonator is installed, and the function of the volume resonator can be performed by the lower section of the casing, called oil sump, bounded by the bottom of the trunk and cut off by the packer from the upper section of the casing.

При движении в канале поток жидкости задевает своей пристеночной частью острые кромки, направленные ему навстречу. При этом происходит генерация строго периодических первичных колебаний давления очень незначительной амплитуды в локальной области вокруг острых кромок. Первичные колебания давления имеют форму синусоиды. На каждой кромке частота генерации первичных колебаний давления определяется размером кольцевой щели, поскольку скорость жидкости в канале постоянного сечения также постоянная. Тороидальная камера во внешней стенке канала имеет больший поперечный размер - и ширина кольцевой щели у нее больше. А поперечный размер тороидальной камеры в обтекателе меньше, и размер кольцевой щели у нее, соответственно, меньше. Поэтому на внешней острой кромке происходит генерация первичных колебаний давления на меньшей частоте, а на внутренней острой кромке - на большей. Частота собственных колебаний столбов жидкости, заполняющей тороидальные камеры, совпадает с частотой генерации первичных колебаний давления на соответствующих острых кромках. Вследствие этого тороидальные камеры резонируют, каждая на своей частоте.When moving in the channel, the fluid flow touches sharp edges directed towards it with its wall part. In this case, strictly periodic primary pressure oscillations of very small amplitude are generated in the local region around the sharp edges. Primary pressure fluctuations are in the form of a sinusoid. At each edge, the frequency of generation of the primary pressure oscillations is determined by the size of the annular gap, since the fluid velocity in the channel of constant cross section is also constant. The toroidal chamber in the outer wall of the channel has a larger transverse dimension - and the width of the annular gap is larger. And the transverse size of the toroidal chamber in the fairing is smaller, and the size of the annular gap in it, respectively, is smaller. Therefore, on the outer sharp edge, primary pressure oscillations are generated at a lower frequency, and on the inner sharp edge, at a higher frequency. The frequency of natural vibrations of the columns of fluid filling the toroidal chambers coincides with the frequency of generation of the primary pressure oscillations at the corresponding sharp edges. As a result, toroidal chambers resonate, each at its own frequency.

Тороидальные камеры представляют собой камеры-резонаторы. Внутри камер-резонаторов слабые первичные колебания давления усиливаются и превращаются в мощные колебания давления высокой амплитуды. Через кольцевые щели колебания давления распространяются из камер-резонаторов в кольцевой канал, формируя в канале две гармонические волны на двух частотах.Toroidal cameras are resonator cameras. Inside the cavity chambers, weak primary pressure oscillations are amplified and turn into powerful high-amplitude pressure oscillations. Through the annular slots, pressure fluctuations propagate from the resonator chambers to the annular channel, forming two harmonic waves at two frequencies in the channel.

В канале волны быстро утрачивают свою синусоидальную форму вследствие нелинейности среды и начинают оказывать влияние друг на друга. При взаимодействии двух волн в ближнем поле происходит преобразование частоты колебаний, т.н. модуляция волн, в результате чего формируется волновой пакет, содержащий волны комбинационных частот. В ближнем поле, наряду с волнами исходных частот ω1 и ω2, появляются волны суммарной частоты (ω12), разностной частоты (ω12) и дробных частот. Нас интересует появление волны разностной частоты. К сожалению, амплитуда волны разностной частоты весьма невелика и без дополнительного усиления она быстро рассеется в пространстве скважины. Поэтому сразу на выходе из канала предусмотрена объемная резонансная камера для усиления волны разностной частоты. Затем усиленная волна распространяется в призабойную область продуктивного пласта.In the channel, the waves quickly lose their sinusoidal shape due to the nonlinearity of the medium and begin to influence each other. When two waves interact in the near field, the vibration frequency is converted, the so-called modulation of the waves, resulting in the formation of a wave packet containing waves of Raman frequencies. In the near field, along with the waves of the initial frequencies ωone and ω2, total frequency waves appear (ωone+ ω2), difference frequency (ωone2) and fractional frequencies. We are interested in the appearance of a wave of difference frequency. Unfortunately, the amplitude of the difference-frequency wave is very small and without additional amplification it quickly dissipates in the space of the well. Therefore, immediately at the exit from the channel, a volume resonance chamber is provided to amplify the difference frequency wave. Then the amplified wave propagates into the bottomhole region of the reservoir.

Частота собственных колебаний тороидальных камер должна соответствовать частоте генерации первичных колебаний давления на острой кромке перед камерой, и в данном случае тороидальная камера играет роль камеры-резонатора для первичных колебаний давления. Частота собственных колебаний объемной камеры-резонатора на выходе из канала должна соответствовать разности частот первичных колебаний давления на острых кромках для усиления модулированной волны разностной частоты.The natural frequency of the toroidal chambers must correspond to the frequency of generation of the primary pressure oscillations on the sharp edge in front of the chamber, and in this case the toroidal chamber plays the role of a resonator chamber for the primary pressure oscillations. The natural frequency of the cavity resonator chamber at the channel exit should correspond to the frequency difference of the primary pressure oscillations at sharp edges to amplify the modulated wave of the differential frequency.

Устройство состоит из стальной втулки 2 (см. фиг.1), вставленной в хвостовик 1 насосно-компрессорной трубы, по которой в скважину закачивается техническая жидкость или воздух. Насосно-компрессорная труба, в свою очередь, устанавливается внутрь обсадной трубы, которая держит стенки скважины от обрушения. Между обсадной трубой и насосно-компрессорной трубой имеется кольцевая щель - межтрубное пространство. Втулка представляет собой полое тело вращения. Внутри втулки сформирован профилированный канал с плавным уменьшением проходного сечения на входном участке и с плавным расширением на выходном участке. Между входным и выходным участками канала расположен участок постоянного сечения цилиндрической формы.The device consists of a steel sleeve 2 (see figure 1) inserted into the shank 1 of the tubing, through which technical fluid or air is pumped into the well. The tubing, in turn, is installed inside the casing, which keeps the borehole walls from collapsing. Between the casing and tubing there is an annular gap - the annulus. The sleeve is a hollow body of revolution. A profiled channel is formed inside the sleeve with a smooth decrease in the bore in the inlet section and with a smooth expansion in the outlet section. Between the inlet and outlet sections of the channel there is a section of a constant section of a cylindrical shape.

В стенке втулки выполнена тороидальная камера 4 (бублик). В продольном сечении канала камера имеет круглую форму, но располагается она в поперечной плоскости канала. Можно сказать, что тороидальная камера опоясывает канал. Причем камера не полностью утоплена в стенку канала, часть тора выступает внутрь канала. В месте сопряжения тороидальной камеры с цилиндрическим каналом образуется щель с двумя острыми кольцевыми кромками с обеих сторон. Кромка ориентированная «по потоку», выполнена заподлицо со стенкой канала, а кромка ориентированная навстречу потоку - выступает в канал. Кромки, расположенные «по потоку», выполнены в минимальном сечении сужающегося канала и являются соплом.A toroidal chamber 4 (bagel) is made in the wall of the sleeve. In the longitudinal section of the channel, the chamber has a circular shape, but it is located in the transverse plane of the channel. We can say that the toroidal chamber surrounds the channel. Moreover, the chamber is not completely recessed into the channel wall, part of the torus protrudes into the channel. At the interface between the toroidal chamber and the cylindrical channel, a gap is formed with two sharp annular edges on both sides. The edge oriented "downstream" is flush with the channel wall, and the edge oriented towards the flow protrudes into the channel. Edges located “downstream” are made in a minimum section of the tapering channel and are a nozzle.

В центре втулки установлен обтекатель 3, представляющий собой стальной цилиндр, заостренный с обеих сторон. В цилиндрической части обтекателя выполнена тороидальная камера 5, в плоскости поперек обтекателя и цилиндрического канала. Камера не полностью утоплена в корпус обтекателя, и вследствие этого, в месте их сопряжения, образована щель с острыми кромками: та, что направлена «по потоку», выполнена заподлицо с поверхностью обтекателя, а та, что направлена навстречу потоку, выступает наружу.In the center of the sleeve mounted fairing 3, which is a steel cylinder, pointed on both sides. A toroidal chamber 5 is made in the cylindrical part of the fairing, in a plane across the fairing and the cylindrical channel. The chamber is not completely recessed into the cowl body, and as a result, a gap with sharp edges is formed at the place of their conjugation: the one that is directed “downstream” is flush with the surface of the cowl, and the one that is directed towards the stream protrudes outward.

В собранном виде эти детали образуют кольцевой канал, расширяющийся с обеих сторон. В пределах кольцевого участка постоянного сечения, в стенках с обеих сторон канала, выполнены две тороидальные камеры со щелями и острыми кромками. За каналом установлена камера объемного резонатора 6.When assembled, these parts form an annular channel expanding on both sides. Within the annular section of constant cross section, in the walls on both sides of the channel, two toroidal chambers with slots and sharp edges are made. Behind the channel, a cavity resonator chamber 6 is installed.

Обычно, обтекатель установлен в канале на радиальных стойках, при помощи которых он центрируется в канале. Стойки прикреплены к обтекателю жестко, но нужно предусмотреть, чтобы вдоль наружной стенки канала эта конструкция могла бы скользить. Генерация первичных колебаний давления на внешней и внутренней острых кромках очень чувствительна к их взаимному расположению. Кроме того, при модуляции волн накачки и формировании волны разностной частоты в ближнем поле, желательно иметь возможность настраивать длину этого ближнего поля путем перемещения объемного резонатора вдоль оси устройства. В том случае, если объемный резонатор представляет собой нижнюю часть скважины, отделенную от остальной части скважины пакером, то желательно выполнять пакер с возможностью его перемещения вдоль колонны.Typically, the fairing is mounted in the channel on radial struts, with which it is centered in the channel. Racks are rigidly attached to the fairing, but it must be ensured that this structure can slide along the outer wall of the channel. The generation of primary pressure fluctuations on the outer and inner sharp edges is very sensitive to their mutual arrangement. In addition, when modulating pump waves and generating a difference-frequency wave in the near field, it is desirable to be able to adjust the length of this near field by moving the cavity resonator along the axis of the device. In the event that the cavity resonator is the lower part of the well, separated from the rest of the well by the packer, it is desirable to make the packer with the ability to move it along the column.

Работает устройство следующим образом. Рабочая жидкость разгоняется в сужающемся участке канала и натекает с высокой скоростью на две острые кромки, расположенные в канале: одна кромка на внешней стенке и другая кромка - на внутренней. При этом в локальной области возле кромок возбуждаются первичные колебания давления на двух частотах: вблизи внешней кромки возбуждаются колебания давления низкой частоты, а вблизи внутренней острой кромки - колебания давления высокой частоты. Первичные колебания имеют незначительную амплитуду колебаний давления. Но, проникая внутрь тороидальных камер, частота собственных колебаний которых настроена в резонанс с частотой генерации первичных колебаний давления, амплитуда колебаний давления существенно увеличивается: колебаний давления с низкой частотой - во внешней тороидальной камере, а колебаний давления с высокой частотой - во внутренней тороидальной камере.The device operates as follows. The working fluid accelerates in a tapering section of the channel and flows at high speed to two sharp edges located in the channel: one edge on the outer wall and the other edge on the inside. In this case, in the local region near the edges, primary pressure oscillations are excited at two frequencies: low-frequency pressure oscillations are excited near the outer edge, and high-frequency pressure oscillations near the inner sharp edge. Primary oscillations have a small amplitude of pressure fluctuations. But, penetrating into the toroidal chambers, the frequency of natural oscillations of which is tuned in resonance with the frequency of generation of the primary pressure oscillations, the amplitude of pressure oscillations increases significantly: pressure oscillations with a low frequency in the external toroidal chamber, and pressure oscillations with a high frequency in the internal toroidal chamber.

За кольцевыми щелями кольцевой канал расширяется, вследствие расширения канала во втулке, а также вследствие сужения обтекателя. Кольцевой канал превращается в круглый. Колебания давления из тороидальных камер распространяются наружу - в кольцевой канал через кольцевые щели, и формируют две самостоятельные волны давления в круглом канале. При взаимодействии волны низкой частоты из внешней тороидальной камеры с волной высокой частоты из внутренней тороидальной камеры в канале формируется волновой пакет, содержащий целое семейство волн. В нем присутствуют волны первоначальных частот, а также целое семейство волн различных комбинационных частот: дробных частот, суммарной и разностной частот. Волны комбинационных частот имеют весьма незначительную амплитуду колебаний давления, поэтому волну разностной частоты усиливают в камере-резонаторе и направляют через перфорационные отверстия обсадной трубы в ствол нагнетательной скважины.Behind the annular slots, the annular channel expands due to the expansion of the channel in the sleeve, as well as due to the narrowing of the fairing. The annular channel turns into a round one. The pressure fluctuations from the toroidal chambers propagate outward - into the annular channel through the annular slots, and form two independent pressure waves in the circular channel. When a low-frequency wave from an external toroidal chamber interacts with a high-frequency wave from an internal toroidal chamber, a wave packet is formed in the channel containing a whole family of waves. It contains waves of the original frequencies, as well as a whole family of waves of various combination frequencies: fractional frequencies, total and difference frequencies. The waves of combination frequencies have a very small amplitude of pressure fluctuations, so the difference-frequency wave is amplified in the resonator chamber and sent through the perforation holes of the casing to the injection wellbore.

Claims (3)

1. Способ генерирования и модуляции волн давления в стволе нагнетательной скважины, при котором используют струйный излучатель, состоящий из кольцевого канала с острыми кромками на внешней и внутренней стенках и совмещенных с каналом внешней и внутренней тороидальных вихревых резонансных камер (ТВРК), выполненных в стенках канала и представляющих собой две самостоятельные акустические колебательные системы, возбуждаемые при натекании потока газа на острые кромки, выполненные навстречу потоку, в которых резонаторами служат обе ТВРК; организуют поток газа в кольцевом канале; генерируют первичные колебания давления небольшой амплитуды в локальной области вблизи острых кромок при натекании на них потока газа; отклоняют пристеночные части потока внутрь обеих ТВРК и усиливают амплитуду первичных колебаний давления в обеих ТВРК, частота собственных колебаний которых настроена в резонанс с частотой генерации первичных колебаний давления на соответствующей острой кромке; формируют волны давления в потоке газа внутри канала, отличающийся тем, что генерируют первичные колебания давления разных частот на внешней и внутренней острых кромках и усиливают их амплитуду в соответствующих ТВРК, а на выходе из канала устанавливают дополнительную объемную резонансную камеру, при этом генерируют на внешней острой кромке первичные колебания давления низкой частоты и усиливают их амплитуду во внешней ТВРК, а на внутренней острой кромке генерируют первичные колебания давления высокой частоты и усиливают их амплитуду во внутренней ТВРК, таким образом, формируют в канале две акустические волны - низкой частоты и высокой частоты, которые при взаимодействии и взаимной модуляции создают в канале режим биений и формируют в канале волновой пакет, содержащий наряду с волнами первоначальных частот и волну разностной частоты, амплитуду которой усиливают в дополнительной объемной резонансной камере на выходе из канала и затем направляют волну давления в ствол нагнетательной скважины.1. A method of generating and modulating pressure waves in a wellbore, wherein a jet emitter is used, consisting of an annular channel with sharp edges on the external and internal walls and combined with the channel of the external and internal toroidal vortex resonant chambers (TVRC) made in the channel walls and representing two independent acoustic oscillatory systems, excited when a gas stream flows onto sharp edges, made towards the flow, in which both TVRK serve as resonators; organize the flow of gas in the annular channel; generate primary pressure fluctuations of small amplitude in the local area near sharp edges when a gas stream flows on them; reject the near-wall parts of the flow inside both TWRCs and increase the amplitude of the primary pressure oscillations in both TWRCs, the natural oscillation frequency of which is tuned in resonance with the frequency of generation of the primary pressure oscillations at the corresponding sharp edge; generate pressure waves in the gas flow inside the channel, characterized in that they generate primary pressure oscillations of different frequencies on the external and internal sharp edges and amplify their amplitude in the corresponding TVRC, and an additional volume resonance chamber is installed at the channel exit, while generating on the external sharp primary fluctuations in pressure of a low frequency and increase their amplitude in an external TVRC; on the inner sharp edge, primary oscillations of pressure of a high frequency and increase their amplitude Thus, in the internal TVRC, two acoustic waves — a low frequency and a high frequency — are generated in the channel, which, when interacting and mutually modulating, create a beating mode in the channel and form a wave packet in the channel containing, along with the waves of the initial frequencies, the difference frequency wave, the amplitude which is amplified in an additional volume resonance chamber at the outlet of the channel and then a pressure wave is directed to the injection wellbore. 2. Устройство для реализации способа по п. 1, содержащее втулку с профилированным осесимметричным каналом (ПОК) в центре и цилиндрический заостренный с обеих сторон обтекатель, размещенный на оси втулки, оснащенное двумя кольцевыми камерами круглого поперечного сечения в форме тора, выполненными во втулке и в обтекателе вокруг ПОК, одна из которых выполнена в стенке втулки, представляющей собой внешнюю стенку ПОК, а вторая - в стенке обтекателя, представляющей собой внутреннюю стенку ПОК, причем каждая кольцевая камера соединена с ПОК кольцевой щелью по всей своей длине таким образом, что передние острые кромки кольцевых щелей выполнены заподлицо со стенками, а задние острые кромки выступают внутрь ПОК, вследствие этого, интервал между передней и задней острой кромкой вдоль стенки в осевом направлении определяет ширину кольцевой щели, отличающееся тем, что внешняя кольцевая камера в стенке втулки выполнена большего размера в поперечном сечении и кольцевая щель у нее шире, а внутренняя кольцевая камера выполнена меньшего поперечного размера и кольцевая щель у нее уже, кроме того, устройство размещено в хвостовике насосно-компрессорной трубы нагнетающей скважины и на выходе из ПОК установлена дополнительная объемная резонансная камера.2. A device for implementing the method according to claim 1, comprising a sleeve with a profiled axisymmetric channel (POC) in the center and a cylindrical pointed fairing on both sides located on the axis of the sleeve, equipped with two annular chambers of circular cross section in the shape of a torus, made in the sleeve and in the fairing around the POC, one of which is made in the wall of the sleeve, which is the outer wall of the POC, and the second is in the wall of the fairing, which is the inner wall of the POC, with each annular chamber connected to the POC of the rings along the entire length so that the front sharp edges of the annular slots are flush with the walls, and the rear sharp edges protrude inside the POC, as a result, the interval between the front and rear sharp edges along the wall in the axial direction determines the width of the annular gap, characterized in that the outer annular chamber in the wall of the sleeve is made larger in cross section and the annular gap is wider, and the inner annular chamber is smaller than the transverse size and the annular gap is narrower than Moreover, the device is located in the shank of the pumping tubing of the injection well and an additional volume resonance chamber is installed at the outlet of the POC. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что обтекатель установлен с возможностью перемещения вдоль оси втулки.3. The device according to p. 2, characterized in that the fairing is mounted to move along the axis of the sleeve.
RU2016103468A 2016-02-02 2016-02-02 Method and device of jet parametrical gun with two toroidal chambers for pressure waves generating and modulating in the injection well hole RU2637009C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016103468A RU2637009C2 (en) 2016-02-02 2016-02-02 Method and device of jet parametrical gun with two toroidal chambers for pressure waves generating and modulating in the injection well hole

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016103468A RU2637009C2 (en) 2016-02-02 2016-02-02 Method and device of jet parametrical gun with two toroidal chambers for pressure waves generating and modulating in the injection well hole

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016103468A RU2016103468A (en) 2017-08-07
RU2637009C2 true RU2637009C2 (en) 2017-11-29

Family

ID=59632055

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016103468A RU2637009C2 (en) 2016-02-02 2016-02-02 Method and device of jet parametrical gun with two toroidal chambers for pressure waves generating and modulating in the injection well hole

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2637009C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2789492C1 (en) * 2022-09-28 2023-02-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук" Method for generating and modulating pressure waves in an injection wellbore and a device for its implementation

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2755767A (en) * 1951-07-10 1956-07-24 Centre Nat Rech Scient High power generators of sounds and ultra-sounds
RU96118034A (en) * 1996-09-10 1999-01-20 АОЗТ НПП "Сибнефтегаз" METHOD FOR INCREASING OIL PRODUCTION
RU2161078C1 (en) * 1999-08-02 2000-12-27 Ружицкий Владимир Петрович Two-frequency vortex generator
US20060162432A1 (en) * 2002-11-18 2006-07-27 Saudi Arabian Oil Company Corrosion testing apparatus
RU2544201C2 (en) * 2013-01-09 2015-03-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский научный центр Российской академии наук Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation constant frequency

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2122109C1 (en) * 1996-09-10 1998-11-20 Акционерное общество закрытого типа НПП "Сибнефтегаз" Method of increasing oil recovery

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2755767A (en) * 1951-07-10 1956-07-24 Centre Nat Rech Scient High power generators of sounds and ultra-sounds
RU96118034A (en) * 1996-09-10 1999-01-20 АОЗТ НПП "Сибнефтегаз" METHOD FOR INCREASING OIL PRODUCTION
RU2161078C1 (en) * 1999-08-02 2000-12-27 Ружицкий Владимир Петрович Two-frequency vortex generator
US20060162432A1 (en) * 2002-11-18 2006-07-27 Saudi Arabian Oil Company Corrosion testing apparatus
RU2544201C2 (en) * 2013-01-09 2015-03-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский научный центр Российской академии наук Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation constant frequency

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2789492C1 (en) * 2022-09-28 2023-02-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук" Method for generating and modulating pressure waves in an injection wellbore and a device for its implementation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016103468A (en) 2017-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3520362A (en) Well stimulation method
CA1096298A (en) Fluid resonator
US6029746A (en) Self-excited jet stimulation tool for cleaning and stimulating wells
IE55031B1 (en) Enhancing liquid jet erosion
CN112108278A (en) Pulse oscillation device based on mathematical model construction design
JPH06257371A (en) Purifier for hole peripheral section
RU2175718C2 (en) Equipment to treat face zone of pool and hydrodynamic generator of flow rate variations for it
Vijay et al. Ultrasonic modulation of high-speed water jets
RU2637009C2 (en) Method and device of jet parametrical gun with two toroidal chambers for pressure waves generating and modulating in the injection well hole
RU2369734C1 (en) Facility for wave treatment of payout bed
RU2653205C2 (en) Method and device of jet combined parametrical gun for pressure waves generating and modulating in the injection well hole
RU2544201C2 (en) Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation constant frequency
RU2637008C2 (en) Method and device for jet honeycomb parametrical gun for pressure waves generating and modulating in the injection well hole
RU2572250C2 (en) Method and device with ring for generation of pressure waves at bottom of well
RU2789492C1 (en) Method for generating and modulating pressure waves in an injection wellbore and a device for its implementation
CA2068005C (en) Drilling apparatus
RU2610045C2 (en) Method and device for alignment of steam assisted gravity drainage with vibration-wave effect on productive formation in horizontal wells
RU2399746C1 (en) Device for wave processing of productive formations
RU85581U1 (en) PRODUCTIVE LAYER DEVICE
RU2392046C2 (en) Hydrocarbon destruction device and application thereof
RU2616024C1 (en) Method and device with solid bottom to generate pressure waves in the injection well bore
RU2610598C2 (en) Method and device for two-chamber helmholz spray oscillator for generating pressure waves at the bottom hole
RU2100661C1 (en) Tandem well jet plant
RU2224883C2 (en) Method for impulsive treatment of productive layers and filters
RU2544200C2 (en) Method and device for generating wave field at injector bottomhole with automatic tuning of generation resonant mode

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180203