RU2713552C1 - Method for intensification of oil production, elimination and prevention of deposits in oil and gas producing and injection wells and device for its implementation - Google Patents
Method for intensification of oil production, elimination and prevention of deposits in oil and gas producing and injection wells and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2713552C1 RU2713552C1 RU2019113689A RU2019113689A RU2713552C1 RU 2713552 C1 RU2713552 C1 RU 2713552C1 RU 2019113689 A RU2019113689 A RU 2019113689A RU 2019113689 A RU2019113689 A RU 2019113689A RU 2713552 C1 RU2713552 C1 RU 2713552C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cable
- energy
- induction
- pulse
- inductor
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 111
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000002347 injection Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000007924 injection Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 230000008030 elimination Effects 0.000 title claims description 5
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 title claims description 5
- 230000002265 prevention Effects 0.000 title claims description 5
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 91
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 76
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 67
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 39
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 35
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 34
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 32
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims abstract description 26
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 7
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 5
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 3
- 230000009022 nonlinear effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 48
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 26
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 26
- 238000013461 design Methods 0.000 description 17
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 15
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 12
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 4
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 3
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 230000001012 protector Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 2
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 2
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000002500 effect on skin Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B28/00—Vibration generating arrangements for boreholes or wells, e.g. for stimulating production
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B37/00—Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
- E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
- E21B43/2401—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection by means of electricity
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/25—Methods for stimulating production
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, преимущественно к добыче вязкой и сверх вязкой нефти, а также может быть использовано для интенсификации добычи нефти, осложненной вязкими составляющими и отложениями.The invention relates to the field of oil and gas industry, mainly to the production of viscous and super-viscous oil, and can also be used to intensify oil production, complicated by viscous components and deposits.
Уровень техникиState of the art
Известно большое количество способов интенсификации добычи, для указанной выше области применения, в которых используются термические, акустические, вибро- и ударно-волновые воздействия в объеме нефтегазодобывающих скважинах и в прискважинной зоне пласта.There are a large number of methods for stimulating production, for the above applications, which use thermal, acoustic, vibration and shock wave effects in the volume of oil and gas wells and in the near-well zone of the formation.
Многочисленные волновые методы можно разделить на импульсные разового действия (ударные), низкочастотное (виброволновые) и высокочастотные (акустическое воздействие, в том числе ультразвуковое).Numerous wave methods can be divided into pulsed single-action (shock), low-frequency (vibration microwave) and high-frequency (acoustic exposure, including ultrasound).
Наибольшее применение находят методы воздействия на призабойную зону пороховыми газами, электрогидравлическим ударами, мгновенными депрессиями, а также вибрационные и акустические воздействия от разнообразных генераторов гидродинамических, электромагнитных, ультразвуковых.The most widely used methods are impacts on the bottom-hole zone with powder gases, electro-hydraulic shocks, instant depressions, as well as vibration and acoustic effects from various hydrodynamic, electromagnetic, and ultrasonic generators.
Для создания теплового действия используют пароциклические обработки с площадной закачкой пара, в термическое воздействие с помощью нагревательных кабелей (см. [1] патент РФ №2167008, МПК В08В 9/027, опубл. 20.05.2001), индукционные системы «кабель-ферромагнитная трубка» с использованием поверхностного (skin) эффекта протекания обратного тока в ферромагнитной трубке, облучение высокочастотной электромагнитной энергией (см. [2] патент РФ №2139415, МПК Е21В 43/00, опубл. 10.10.1999), разнообразные погружные электронагреватели - резистивные, электродные, индукционные Редко из-за технических трудностей используется внутрипластовое горение и тепловое действие химических теплогенераторов.To create a thermal action, steam-cyclic treatments with areal injection of steam are used, in the heat treatment using heating cables (see [1] RF patent No. 2167008, IPC
В результате опыта применения перечисленных методов стимуляции скважин установлено, что наилучшую эффективность имеют тех из них, которые в максимальной степени соединяют (комплексируют) с термическим действием какие-либо волновые - ударные, низкочастотные виброволновые, высокочастотные (ультразвуковые) воздействия, причем часто комплексное воздействие осуществляют в режиме онлайн, т.е. одновременно с работой скважины.As a result of experience with the application of the above methods of stimulation of wells, it was found that those that maximize the degree of combination (complex) with the thermal effect of any wave - shock, low-frequency vibro-microwave, high-frequency (ultrasonic) effects, and often complex effects online, i.e. simultaneously with the operation of the well.
Так, например, в изложенном ниже способе воздействия на призабойную зону пласта в процессе добычи нефти, совмещают сразу три вида воздействия - низкочастотное виброволновое, высокочастотное акустическое и термическое воздействие в процессе добычи нефти, для чего виброакустический источник и термоизлучатель размещают под электроприводом погружного насоса в интервале перфорации, а контроль за воздействием осуществляют по кабелю питания электропривода погружного насоса и кабельному подвесу, соединяющему виброакустический источник и термоизлучатель с электроприводом погружного насоса, причем воздействие проводят во время работы погружного насоса (см. [3] патент РФ №2267601, МПК Е21В 43/25, Способ и установка для воздействия на призабойную зону пласта в процессе добычи нефти, опубл. 10.01.2006).So, for example, in the method of exposure to the bottomhole formation zone described below in the oil production process, three types of exposure are combined at once - low-frequency vibrating microwave, high-frequency acoustic and thermal effects in the process of oil production, for which a vibroacoustic source and a thermal emitter are placed under the electric drive of the submersible pump in the interval perforations, and the impact control is carried out through the power cable of the electric drive of the submersible pump and the cable suspension connecting the vibroacoustic source and t a thermo-emitter with an electric drive of a submersible pump, the effect being carried out during the operation of the submersible pump (see [3] RF patent No. 2267601, IPC ЕВВ 43/25, Method and installation for influencing the bottom-hole formation zone during oil production, publ. 10.01.2006 )
Известны способы интенсификации добычи, которые используют для волнового воздействия также электрический способ доставки энергии на забой скважины и преобразование ее в необходимую для этого форму, например, в виде высоковольтного импульсного разряда, который возбуждает циклические волны сжатия, пульсирующую парогазовую полость (см. [4] Патент США №4345650, МПК Е21В 36/04, Е21В 43/00, Е21В 43/24. Process and apparatus for electrohydraulic recovery of crude oil, опубл. 24.08.1982). Недостатком этого способа является слабый термический эффект и низкая частота воздействия, препятствующая проникновению энергии в пласт из-за быстрого затухания.Known methods of stimulation of production, which also use an electric method for delivering energy to the bottom of the well and converting it into the form necessary for this, for example, in the form of a high-voltage pulse discharge that excites cyclic compression waves, a pulsating vapor-gas cavity (see [4] US patent No. 4345650, IPC Е21В 36/04, ЕВВ 43/00, Е21В 43/24. Process and apparatus for electrohydraulic recovery of crude oil, publ. 08.24.1982). The disadvantage of this method is the weak thermal effect and low frequency of exposure, preventing the penetration of energy into the reservoir due to rapid attenuation.
Известен способ интенсификации добычи, ликвидации и предотвращения отложений в нефтегазодобывающих и нагнетательных скважинах при котором воздействуют упругими звуковыми волнами источника колебаний и отдельно электрическим нагревом путем пропускания тока по предварительно изолированной части колонны от электрического кабеля (см. [5] патент РФ №2097544, МПК Е21В 43/25, Е21В 28/00, Е21В 36/04, Способ увеличения добычи нефти из нефтяного коллектора и устройство для его осуществления, опубл. 01.07.1992).There is a method of intensifying production, liquidation and prevention of deposits in oil and gas producing and injection wells in which they act with elastic sound waves of a vibration source and separately by electric heating by passing current through a previously insulated part of the column from an electric cable (see [5] RF patent No. 2097544, IPC E21B 43/25, Е21В 28/00, Е21В 36/04, A method of increasing oil production from an oil reservoir and a device for its implementation, publ. 01.07.1992).
Известен также способ, при котором на пласт воздействуют комплексом ультразвуковых колебаний от отдельного источника и низкочастотным вибровоздействием от электрического разряда (см. [6] патент РФ №2392422, МПК Е21В 43/16, Способ добычи нефти с использованием энергии упругих колебаний и установка для его осуществления, опубл. 28.04.2009). Однако недостатком этого способа является локальность воздействия в призабойной зоне пласта и невозможность влияния на поднимаемую нефть в лифте скважины, что ограничивает их применение на выработанных месторождениях с образованием в процессе добычи большого количества асфальтосмолистых, парафиновых и эмульсионных отложений, а также на месторождениях с высоковязкой и битуминозной нефтью.There is also known a method in which the formation is subjected to a complex of ultrasonic vibrations from a separate source and low-frequency vibration from an electric discharge (see [6] RF patent No. 2392422, IPC ЕВВ 43/16, Oil production method using elastic vibration energy and installation for it implementation, publ. 04/28/2009). However, the disadvantage of this method is the locality of exposure in the bottom-hole formation zone and the impossibility of influencing the oil to be lifted in the well’s elevator, which limits their use in developed fields with the formation of a large number of asphalt-resinous, paraffin and emulsion deposits in the production process, as well as in fields with high viscosity and bituminous oil.
Во всех перечисленных выше способах комплексное термовиброволновое воздействие осуществляется источниками разной степени интенсивности, но по принципу создания волновой энергии все они являются локальными, т.е. реализуются в виде каких-либо излучателей определенной конструкции, погружаемых в скважину. Общий недостаток: большие потери и рассеяние волновой энергии на начальном участке излучения, большой разброс частоты и несинхронность волновых воздействий при многоточечном воздействии, что не позволяет получать достаточно эффективное влияние на приток и подъем нефти. Другим недостатком этих комплексных технологий слабое термическое воздействие в лифте скважинIn all of the above methods, complex thermal-microwave action is carried out by sources of varying degrees of intensity, but according to the principle of creating wave energy, they are all local, i.e. implemented in the form of any emitters of a certain design, immersed in the well. General disadvantage: large losses and dissipation of wave energy in the initial portion of the radiation, large frequency spread and non-synchronism of wave effects during multipoint exposure, which does not allow a sufficiently effective effect on the influx and rise of oil. Another disadvantage of these complex technologies is the low thermal effect in the lift wells
В настоящее время, исходя из необходимости, особенно при добыче вязких нефтей, осуществлять комплексное термоакустическое воздействие не только в области притока нефти в скважину (в ПЗП), появилась группа изобретений с комплексным действием, распределенным во всем объеме скважины.Currently, based on the need, especially in the production of viscous oils, to carry out complex thermoacoustic effects not only in the field of oil inflow into the well (in the bottomhole formation zone), a group of inventions with a complex effect distributed throughout the well’s volume has appeared.
Так, известен способ интенсификации добычи и борьбы с отложениями с помощью распределенного по скважине электроимпульсного ударно-волнового воздействия (см. [7] патент РФ №2471965, МПК Е21В 37/00, Способ ликвидации и предотвращения образования асфальтено-смоло-парафиновых отложений (АСПО) и установка для его осуществления, опубл. 10.01.2013). При осуществлении способа, в НКТ на длину от устья до призабойной зоны или на глубину возможного формирования АСПО опускают кабель, на котором крепят электрические разрядники. На каждый из разрядников по кабелю подают от располагаемого на поверхности блока управления (БУ) импульсы или пакеты импульсов напряжения с необходимыми параметрами. Производят искровой или дуговой разряд с проявлением электро-гидроудара на любом из разрядников независимо от других разрядников или на любой, выбираемой из их общего количества, группе разрядников и локальный нагрев в месте разряда.So, there is a known method of intensifying production and controlling sediments using an electric pulse shock-wave action distributed throughout a well (see [7] RF patent No. 2471965, IPC Е21В 37/00, Method for eliminating and preventing the formation of asphaltene-resin-paraffin deposits (AFS ) and installation for its implementation, publ. 10.01.2013). When implementing the method, in the tubing, the cable, on which the electric arresters are mounted, is lowered to the length from the mouth to the bottomhole zone or to the depth of the possible formation of an ARPD. Each of the arresters is supplied with a cable from pulses or packets of voltage pulses with the necessary parameters located on the surface of the control unit (BU). A spark or arc discharge is produced with the manifestation of electro-hydroblow on any of the arresters, independently of other arresters or on any group of arresters selected from their total number and local heating at the place of the discharge.
Несмотря на преимущества распределенного волнового действия этого способа, из-за недостаточного термического действия разрядов, эффективного разрушения вязких отложений от такого волнового действия не происходит.Despite the advantages of the distributed wave action of this method, due to the insufficient thermal effect of the discharges, effective destruction of viscous deposits from such wave action does not occur.
Другим недостатком этого способа является, ограничение дальности передачи энергии для импульсных разрядов через кабель ограниченного сечения и недостаточная глубина волнового воздействия.Another disadvantage of this method is the limitation of the range of energy transfer for pulsed discharges through a cable of limited cross-section and insufficient depth of the wave action.
Среди класса способов, использующих комплексные и распределенные по глубине скважин термоакустические воздействия на разрушение отложений и повышения текучести вязких углеводородов в лифтовой части скважины и притока нефти из при скважинной зоны пласта (ПЗП), и применяемых как для скважин в простое, так и во время работы, известен способ, осуществляемый с помощью высокочастотного генератора и линии передачи электрической энергии в виде кабеля, погружаемого в скважину на глубину образования отложений, при котором генерируют в линии передачи высокочастотный электрический ток, воздействуют высокочастотным электромагнитным полем, созданным этим током на поверхность трубопроводов, и посредством этого осуществляют термическое, за счет индукционного высокочастотного нагрева, и акустическое, за счет электродинамических сил, воздействие на колонну труб, одновременно осуществляют непосредственное термоакустическое воздействие на скважинную жидкость путем замыкания через нее высокочастотного тока на конце кабеля, при этом определяют диапазон частот, при котором выделяется максимальная термическая и акустическая мощность, как в колонне труб, так и в самой скважинной жидкости от высокочастотных разрядных токов линии и в скважинной жидкости (см. [8] патент РФ №2248442, МПК Е21В 37/00, Е21В 36/04, Способ и устройство ликвидации и предотвращения образования отложений и пробок в нефтегазодобывающих скважинах, опубл. 20.03.2005).Among the class of methods that use complex and distributed along the depth of wells thermoacoustic effects on fracture of deposits and increase the fluidity of viscous hydrocarbons in the elevator part of the well and oil inflow from the borehole formation zone (PZP), and used both for idle and during operation , a method is known that is carried out using a high-frequency generator and an electric energy transmission line in the form of a cable immersed in a well to a depth of formation of deposits, in which giving a high-frequency electric current, is affected by a high-frequency electromagnetic field created by this current on the surface of the pipelines, and thereby thermal, due to induction high-frequency heating, and acoustic, due to electrodynamic forces, influence the pipe string, simultaneously carry out a direct thermo-acoustic effect on the well fluid by shorting through it a high-frequency current at the end of the cable, while determining the frequency range at which Xia maximum thermal and acoustic power, as in the pipe string, and in most wellbore fluid from the high bit line and currents in the wellbore fluid (see. [8] RF patent No. 228442, IPC ЕВВ 37/00, ЕВВ 36/04, Method and device for eliminating and preventing the formation of deposits and plugs in oil and gas producing wells, publ. 03/20/2005).
Для усиления термического и акустического воздействий в описанном способе используют передачу высокочастотной энергии в импульсном режиме, способствующем созданию ударных механических колебаний в колонне труб по глубине скважины и созданию ударных волн в самой скважинной жидкости за счет того, что в импульсном режиме высокочастотный ток в жидкости приобретает характеристики разряда (см. [9] Бадамшин Р.А., Мельников В.И. Опытное скважинное оборудование для обработки при забойной зоны пласта и ликвидации отложений по всей глубине их образования. Успехи современного естествознания. 2004 - №5. с. 35-38).To enhance the thermal and acoustic effects in the described method, high-frequency energy is used in a pulsed mode, which contributes to the creation of shock mechanical vibrations in the pipe string along the depth of the well and the creation of shock waves in the borehole fluid itself due to the fact that in the pulsed mode the high-frequency current in the fluid acquires characteristics discharge (see [9] Badamshin R.A., Melnikov V.I. Experimental downhole equipment for processing at the bottomhole formation zone and eliminating deposits throughout their depth IAOD successes of modern science in 2004 -...
Близким к заявляемому, по технической сути, является известный способ интенсификации добычи нефти в нефтегазодобывающих скважинах путем ликвидации отложений и повышения текучести вязких углеводородов в скважине и ПЗП, который является развитием предыдущего способа и также использует распределенное волновое и термическое воздействие, а также использует для этой цели кабельную линию передачи энергии (см. [10] патент РФ №2520672, МПК Е21В 43/25, Е21В 43/24, Е21В 28/00, Е21В 36/00. Способ интенсификации добычи нефти в нефтегазодобывающих скважинах и устройство для его реализации, опубл. 27.06.2014). В этом способе интенсификации добычи, ликвидации и предотвращения отложений в нефтегазодобывающих и нагнетательных скважинах используют кабельную линию для передачи импульсной энергии и последнюю получают путем коммутации емкостных накопителей энергии через согласующее устройство на эту кабельную линию, при этом создают интенсивное волновое воздействие в скважине или группе скважин за счет синхронизированного и распределенного по длине кабеля действия на скважинную среду импульсным электрическим разрядом с помощью технологических разрядников и на металл трубопроводов импульсным магнитным полем, создаваемым разрядным током в проводниках кабельной линии. Для дальнейшего рассмотрения, этот способ обозначим цифрой 1.Close to the claimed, in technical essence, is a known method of intensifying oil production in oil and gas wells by eliminating deposits and increasing the viscosity of viscous hydrocarbons in the well and the bottomhole formation zone, which is a development of the previous method and also uses distributed wave and thermal effects, and also uses for this purpose cable power transmission line (see [10] RF patent №2520672, IPC ЕВВ 43/25, Е21В 43/24, Е21В 28/00, Е21В 36/00. Method for intensifying oil production in oil and gas producing wells and devices for its implementation, publ. 06.27.2014). In this method of intensifying production, eliminating and preventing deposits in oil and gas producing and injection wells, a cable line is used to transmit pulsed energy and the latter is obtained by switching capacitive energy storage devices through a matching device to this cable line, while creating an intense wave action in the well or group of wells for account synchronized and distributed along the length of the cable action on the borehole medium pulsed electric discharge using technological their arresters and on the metal of pipelines by a pulsed magnetic field created by the discharge current in the conductors of the cable line. For further consideration, this method is denoted by the
Наиболее близким, по содержанию технологических операций, является способ интенсификации добычи нефти, ликвидации и предотвращения отложений в нефтегазодобывающих и нагнетательных скважинах и устройство для его реализации, в котором передают на глубину скважины электрическую энергию в виде импульсов высокого напряжения с высокой частотой их следования по кабелю и колонне труб скважины, полученных путем разряда емкостных накопителей через импульсный трансформатор на жилы кабеля и используют их для возбуждения импульсного тока и соответственно накачки энергии импульсного магнитного поля в индукционных контурах, образованными жилами кабеля, колонной труб и (или) индуктором, посредством которых осуществляют индукционный нагрев и электродинамическое вибровоздействие на колонну труб, причем возбуждают импульсный ток в индукционных контурах более короткими по сравнению с длительностью импульсного тока импульсами высокого напряжения и при этом, за счет уменьшения длительности импульсов высокого напряжения, увеличивают мощность и расстояние передачи энергии тем, что увеличивают энергию в самом импульсе высокого напряжения и повышают их частоту следования, при этом используют возможность сжатия импульсов высокого напряжения в низкочастотные энергетические пакеты без потери передаваемой мощности для получения низкочастотного ударно-вибро-волнового воздействия (см. [11] патент РФ №2666830, МПК Е21В 43/25, Е21В 28/00, Е21В 43/16, Е21В 37/00, Способ интенсификации добычи нефти, ликвидации и предотвращения отложений в нефтегазодобывающих и нагнетательных скважинах и устройство для его реализации, опубл. 12.09.2018). Для дальнейшего рассмотрения, обозначим этот способ цифрой 2.The closest, in terms of the content of technological operations, is a method of intensifying oil production, eliminating and preventing deposits in oil and gas producing and injection wells and a device for its implementation, in which electric energy is transmitted to the depth of the well in the form of high voltage pulses with a high frequency of their following along the cable and a string of well pipes obtained by discharging capacitive storage devices through a pulse transformer to the cable conductors and use them to excite the pulse current and Accordingly, the energy of a pulsed magnetic field is pumped in induction circuits formed by cable cores, a pipe string and (or) an inductor, by means of which induction heating and electrodynamic vibration action on a pipe string are carried out, and the pulse current in the induction circuits is excited by shorter pulses compared to the duration of the pulse current high voltage and at the same time, by reducing the duration of high voltage pulses, increase the power and distance of energy transfer so that increase the energy in the high voltage pulse and increase their repetition rate, the possibility of using high voltage pulse compression in the low-frequency energy packages without loss of transmit power to obtain a low-frequency shock-wave vibro-impact (see. [11] RF patent No. 2666830, IPC ЕВВ 43/25, Е21В 28/00, Е21В 43/16, Е21В 37/00, Method for intensifying oil production, eliminating and preventing deposits in oil and gas producing and injection wells and a device for its implementation, publ. . 09/12/2018). For further consideration, we denote this method by the
Поскольку два последних способа очень близки, то анализ недостатков, устраняемых, заявляемым изобретением сделаем для способа 1 и способа 2.Since the last two methods are very close, then the analysis of the shortcomings eliminated by the claimed invention will be done for
Здесь и далее будет использована следующая терминология:Hereinafter, the following terminology will be used:
- индуктор - это устройство для воздействия на поверхность металла труб индукцией магнитного поля, в котором проводники включены таким образом, что образуют многовитковую конструкцию, либо в виде обмотки вокруг продольной оси трубы (индуктор с продольным полем), либо обмотки из витков, расположенных вдоль трубы (индуктор с поперечным полем)- an inductor is a device for acting on a pipe metal surface by induction of a magnetic field, in which the conductors are connected in such a way that they form a multi-turn structure, either in the form of a winding around the longitudinal axis of the pipe (inductor with a longitudinal field), or a winding of turns located along the pipe (transverse field inductor)
- передающий кабель - это кабель, который используется только для передачи импульсной энергии, например индуктору, подключенного на конце кабеля.- a transmission cable is a cable that is used only for transferring pulsed energy to, for example, an inductor connected at the end of the cable.
- индукционный кабель - это кабель, который сам используется как элемент индуктора, т.е. элемента воздействующего на колонну труб индукцией магнитного поля.- an induction cable is a cable that itself is used as an element of an inductor, i.e. an element acting on the pipe string by induction of a magnetic field.
- передающий индукционный кабель - это кабель, жилы которого используются и для индукционного действия и для передачи энергии дополнительному устройству, например в виде индуктора.- a transmitting induction cable is a cable whose cores are used both for induction and for transferring energy to an additional device, for example, in the form of an inductor.
Недостатком способа 1 является недостаточная эффективность, потому что он снижает вязкость и воздействует высокочастотным виброволновым воздействием на поверхностные силы, преимущественно в лифте скважин, и с недостаточной интенсивностью воздействует на нефтяной коллектор в глубоких скважинах и в скважинах с горизонтальным участком.The disadvantage of
Этот недостаток способа и устройства для его реализации усугубляется тем, что для передачи энергии на большую глубину (длину) что при ограниченных размерах кабеля он имеет естественное ограничение по глубине (длине) воздействия:This disadvantage of the method and device for its implementation is compounded by the fact that for the transfer of energy to a greater depth (length), that with limited cable sizes, it has a natural restriction on the depth (length) of the impact:
- чем больше длина индукционного кабеля, тем больше его индуктивность и тем больше необходима длительность импульса напряжения для создания импульса тока необходимой величины.- the longer the length of the induction cable, the greater its inductance and the longer the duration of the voltage pulse is necessary to create a current pulse of the required size.
- чем больше длительность импульса напряжения, тем меньше должна быть его амплитуда из-за опасности пробоя и тем меньше расстояние и соответственно передаваемая мощность на глубину скважины.- the longer the duration of the voltage pulse, the smaller should be its amplitude due to the danger of breakdown and the smaller the distance and, accordingly, the transmitted power to the depth of the well.
Последний недостаток способа 1 устраняется в способе 2, в котором используют специальный прием уменьшения длительности импульсов высокого напряжения - срез импульсов высокого напряжении путем насыщения магнитопровода - которое решает сразу две важные задачи: обеспечивает передачу на большее расстояние с меньшими потерями за счет увеличения импульсного напряжения и счет сжатия импульсов в энергетические пакеты обеспечить низкочастотного (с частотой следования пакетов) дополнительное виброударного воздействия при высокой средней мощности и сохранении интенсивности термического и акустического воздействий.The last drawback of
Недостаток способа 2 - недостаточная интенсивность распределенного по лифту скважины термического и высокочастотного акустического воздействия, а интенсивное ударно-волновое воздействие, сосредоточено в локальных областях разрядных электродов.The disadvantage of
Недостаточное, распределенное по объему скважины, термоакустическое воздействие объясняется тем, что, индукционные контура, которые создают распределенное воздействие, в этом способе включены последовательно с разрядными промежутками, которые согласно основной идее способа работают в области коронного разряда, т.е. на малых токах (но, больших напряжениях), то распределенное по объему индукционное действие (нагрев и электродинамическое виброволновое воздействие) здесь является крайне слабым из-за малых токов, а значит, и малых индукциях поля.The insufficient thermoacoustic effect distributed over the well volume is explained by the fact that the induction circuits that create the distributed effect are connected in series with discharge gaps, which, according to the main idea of the method, operate in the corona discharge region, i.e. at low currents (but high voltages), then the induction action distributed over the volume (heating and electrodynamic vibration microwave action) is extremely weak here due to low currents and, therefore, small field inductions.
Это приводит к тому, что описанный способ 2 имеет на некоторых типах скважин недостаточную эффективность для интенсификации добычи, например, на скважинах с большим содержанием соленой воды, проводимость которой шунтирует разрядный промежуток. Более того, он малоэффективен для скважин с вязкой безводной нефтью, где разрядный электродная система практически не работает и нужно скважину заполнять водой. Затруднительно его, также, применять для стимуляции скважин, имеющих протяженную призабойную связь с пластом, например, на скважинах с протяженными горизонтальными участками вдоль пласта, так как действие разрядов является локальным. Недостатком самого устройства для реализации описанного выше способа 2, является то, что в нем для создания коротких импульсов используются насыщения магнитопровода и резкое уменьшение индуктивности намагничивания трансформатора шунтирующее выходную цепь. Т.е. накачка тока осуществляется только на начальном участке, а на спаде импульсов высокого напряжения, связь первичной и вторичной обмоток трансформатора пропадает, и энергия не передается. Для передачи и накачки энергии в разрядный промежуток, использующий тип разряда, аналогичный коронному, - это является наиболее оптимальным, так как в нем накапливается энергия очень быстро (за время пробоя среды), то в индукционных контурах из-за большой индуктивности энергии накапливается в недостаточном количестве. Т.е., если исключить действие разрядного промежутка из способа, например, размещением его в соленой воде или просто замыканием конца кабеля на колонну труб, то все равно эта особенность устройства для реализации способа не будет обеспечивать интенсивное комплексное индукционное действие, распределенное по объему скважины.This leads to the fact that the described
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention
Задачей решаемой изобретением является повышение эффективности способа за счет увеличение объема и интенсивности комплексного - термического, высокочастотного акустического и низкочастотного ударно-виброволнового воздействий.The objective of the invention is to increase the efficiency of the method by increasing the volume and intensity of the complex - thermal, high-frequency acoustic and low-frequency shock-vibration effects.
Под эффективностью способа здесь понимается:Under the effectiveness of the method here is understood:
для простаивающих по причине необходимости реанимации, восстановления циркуляции, скважин, - повышение процента скважин, на которых способ осуществлен успешно;for idle people due to the need for resuscitation, restoration of circulation, wells, an increase in the percentage of wells on which the method is successfully implemented;
для действующих скважин - увеличение дебита, снижение обводнения добываемой нефти, улучшение гидродинамического режима работы: снижение нагрузок на штангу, снижение энергопотребления насосов и т.п.for existing wells - an increase in flow rate, a decrease in the water cut of produced oil, an improvement in the hydrodynamic mode of operation: a reduction in rod loads, a reduction in the energy consumption of pumps, etc.
Поставленная задача изобретения решается тем, что в известном способе интенсификации добычи нефти, ликвидации и предотвращения отложений в нефтегазодобывающих и нагнетательных скважинах, в котором передают на глубину скважины электрическую энергию в виде импульсов высокого напряжения с высокой частотой их следования по кабелю и колонне труб скважины, полученных путем разряда емкостных накопителей через импульсный трансформатор на жилы кабеля и используют их для возбуждения импульсного тока и соответственно накачки энергии импульсного магнитного поля в индукционных контурах, образованными жилами кабеля, колонной труб и (или) индуктором, посредством которых осуществляют индукционный нагрев и электродинамическое вибровоздействие на колонну труб, причем возбуждают импульсный ток в индукционных контурах более короткими по сравнению с длительностью импульсного тока импульсами высокого напряжения и при этом за счет уменьшения длительности импульсов высокого напряжения увеличивают мощность и расстояние передачи энергии тем, что увеличивают энергию в самом импульсе высокого напряжения и повышают их частоту следования, при этом используют возможность сжатия импульсов высокого напряжения в низкочастотные энергетические пакеты без потери передаваемой мощности для получения низкочастотного ударно-виброволнового воздействия, причем передачу импульсов на глубину скважин производят по параллельным каналам не менее двух, для чего используют кабель, имеющий для передачи импульсной энергии не менее трех жил, и осуществляют индукционное воздействие на колонну труб или жилой кабеля в каждом канале передачи энергии или с помощью индуктора, запитываемого с этого канала передачи энергии, причем воздействие, осуществляемого с помощью каждого канала передачи энергии осуществляется на отдельном участке путем замыкания жил кабеля в канале передачи энергии на колонну труб и (или) на индуктор, воздействующего на металл колонны на этом участке, причем участки распределены по колонне труб исходя из технологических требований необходимости интенсификации воздействий в этих зонах скважин и, при этом, уменьшают длительность импульсного тока во всех каналах передачи энергии, путем увеличения количества участков, выравнивания параметров индукционных контуров, образованным этими участками, синхронизации и выравнивания импульсов высокого напряжения в каналах передачи энергии.The object of the invention is solved in that in the known method of intensifying oil production, eliminating and preventing deposits in oil and gas producing and injection wells, in which electric energy is transmitted to the depth of the well in the form of high voltage pulses with a high frequency of their movement along the cable and the pipe string of the well obtained by discharging capacitive drives through a pulse transformer to the cable cores and use them to excite a pulse current and, accordingly, pump energy pulse magnetic field in the induction circuits formed by the cores of the cable, the pipe string and (or) the inductor, through which induction heating and electrodynamic vibration action on the pipe string are carried out, and the pulse current in the induction circuits is excited by shorter pulses of high voltage compared to the duration of the pulse current and at the same time, by reducing the duration of high voltage pulses, they increase the power and distance of energy transfer by increasing the energy in the pulse itself high voltage and increase their repetition rate, while using the ability to compress high-voltage pulses into low-frequency energy packets without loss of transmitted power to obtain a low-frequency shock-vibration microwave effect, and the transmission of pulses to the depth of the wells is done through parallel channels of at least two, for which a cable is used having for transmitting pulsed energy at least three cores, and carry out an induction action on the pipe string or residential cable in each channel energy or using an inductor fed from this energy transmission channel, and the effect of using each energy transmission channel is carried out in a separate area by closing the cable cores in the energy transmission channel to the pipe string and (or) to the inductor acting on the metal of the column in this section, and the sections are distributed over the pipe string based on the technological requirements of the need to intensify the effects in these zones of the wells and, at the same time, reduce the duration of the pulse current in the whole ex channels of energy transfer, by increasing the number of sections, aligning the parameters of the induction circuits formed by these sections, synchronizing and aligning high voltage pulses in the channels of energy transfer.
За счет увеличения уменьшения длительности импульсного тока и увеличения в них энергии токов формируется сверхсуммарный эффект увеличения интенсивности распределенного по всему объему скважины высокочастотного акустического воздействияDue to the increase in the decrease in the duration of the pulse current and the increase in the energy of the currents, an overtotal effect is formed of increasing the intensity of the high-frequency acoustic exposure distributed throughout the well volume
Сверхсуммарный и новый эффект способа обусловлены резкой интенсификацией распределенного акустического и виброволнового воздействий и перераспределения его максимальной интенсивности в наиболее ответственные зоны скважины.The total and new effect of the method is due to the sharp intensification of the distributed acoustic and microwave effects and the redistribution of its maximum intensity to the most critical areas of the well.
Еще большей интенсификации способствует способ, в котором за счет подбора коэффициент трансформации вторичной обмотки импульсного трансформатора питающей канал передачи энергии, числа витков индукторов и использования нелинейных свойств магнитопровода импульсного трансформатора для выравнивания их длительности, максимально выравнивают импульсные токи в индукционных контурах и, соответственно, в каналах передачи энергии.An even greater intensification is facilitated by a method in which, by selecting the transformation coefficient of the secondary winding of the pulse transformer supplying the energy transfer channel, the number of turns of the inductors and using the nonlinear properties of the pulse transformer magnetic circuit to equalize their duration, the pulse currents in the induction circuits and, accordingly, in the channels are smoothed as much as possible energy transfer.
Сверхсуммарный эффект этого способа заключается в том, что его новые признаки нелинейно связаны с основными известными признаками таким образом, что действуют с ними согласовано и в одну сторону - увеличение количества контуров одновременно уменьшает длительность импульсных токов и уменьшает паразитную индуктивность, которая еще более уменьшает длительность импульсных токов, выравнивание токов в контурах и, соответственно, в жилах кабеля, уменьшает длительность импульсных токов и одновременно уменьшает паразитную индуктивность, которая также сокращает длительность импульсных токов.The total effect of this method is that its new features are nonlinearly connected with the main known features in such a way that they act in concert with them in one direction - an increase in the number of circuits simultaneously reduces the duration of the pulse currents and reduces the stray inductance, which further reduces the duration of the pulse currents, equalization of currents in the circuits and, accordingly, in the cores of the cable, reduces the duration of the pulsed currents and at the same time reduces the stray inductance, the cat paradise also reduces the duration of pulse currents.
Наиболее интенсивное акустическое воздействие имеет способ, в котором организуют передачу энергии так, что импульсный ток в смежных, наиболее близко расположенных друг к другу жилах кабеля, протекал в данный момент времени противоположно.The most intense acoustic impact has a method in which the transfer of energy is organized so that the pulsed current in adjacent, closest to each other veins of the cable, flows at the same time in the opposite direction.
Способ, в котором используют пакетный режим передачи энергии таким образом, что частоту следования пакетов настраивают под частоту механического резонанса колонны труб, проявляется новый и неизвестный ранее эффект получения сверх интенсивного ударно-виброволнового воздействия во всем объеме скважины, источником которого является вся колонна труб в скважинеA method in which the batch mode of energy transfer is used in such a way that the packet repetition rate is adjusted to the frequency of the mechanical resonance of the pipe string, a new and previously unknown effect of producing over intense shock-wave microwave in the entire volume of the well, the source of which is the entire pipe string in the well
Ударно-виброволновое воздействие с помощью распределенных и согласованных по объему трубы источников (генераторов) которая одновременно является и резонансным усилителем низкочастотных виброволновых воздействий и направляющей волноводной структурой не имеют аналогов в таком сочетании или в такой интеграции энергетических функций. Для усиления резонансных свойств играет роль и распределение участков с интенсивным электродинамическим воздействием по колонне труб, которое может быть определено расчетным или экспериментальным путем.The shock-wave action with the help of sources (generators) distributed and coordinated over the volume of the tube, which is also a resonant amplifier of low-frequency wave effects and a guiding waveguide structure, have no analogues in such a combination or in such an integration of energy functions. To enhance the resonance properties, the distribution of areas with intense electrodynamic action along the pipe string, which can be determined by calculation or experimentally, also plays a role.
Наиболее интенсивное ударно-виброволновое воздействие производится в способе, в котором пакетный режим используют таким образом, что возбуждение одного импульса импульсного тока и, соответственно, накачки энергии в одном импульсе магнитного поля в индукционных контурах осуществляют с помощью двух и более однополярных импульсов высокого напряжения в одном пакете.The most intense shock-microwave action is performed in a method in which the burst mode is used in such a way that the excitation of one pulse of the pulse current and, accordingly, the energy is pumped in one pulse of the magnetic field in the induction circuits using two or more unipolar high voltage pulses in one package.
Устройство для реализации способа содержит емкостный накопитель энергии, импульсный трансформатор имеет первичную и вторичную обмотки, передающий и индукционный кабель, индуктора, причем вторичная обмотка импульсного трансформатора выполнена секционной, передающий индукционный кабель имеет не менее трех жил, в котором жилы в чередующемся порядке подключены к секциям вторичной обмотки, при этом эти жилы с другого конца кабеля замкнуты также в чередующемся порядке на колонну труб скважины или на индукторы, расположенные последовательно с участками подключения жил кабеля так, что образуют индукционные контура для индукционного воздействия на металл колонны труб скважины.A device for implementing the method comprises a capacitive energy storage device, the pulse transformer has a primary and secondary winding, a transmission and induction cable, an inductor, wherein the secondary winding of the pulse transformer is made sectional, the transmission induction cable has at least three wires, in which the wires are alternately connected to the sections secondary winding, while these wires from the other end of the cable are also closed in alternating order to the pipe string of the well or to the inductors located with portions of the connecting cable cores so that they form inductive circuit induction effect on metal tubing string of the well.
Такое исполнение устройства позволяет осуществить способ интенсификации добычи нефти ликвидации и предотвращения отложений в нефтегазодобывающих и нагнетательных скважинах со сверхсуммарным эффектом увеличения интенсивности распределенного по всему объему скважины высокочастотного акустического воздействия.This embodiment of the device allows you to implement a method of intensifying oil production, elimination and prevention of deposits in oil and gas producing and injection wells with the supertotal effect of increasing the intensity of the high-frequency acoustic exposure distributed throughout the volume of the well.
Устройство для реализации способа, в котором импульсный трансформатор выполнен двухстержневым, на котором размещены обмотки импульсного трансформатора и содержит замыкающие их ярма и, в котором образованный замкнутый магнитопровод выполнен из двух сортов магнитного материала - стержни, на котором размещены обмотки, выполнены из феррита с индукцией насыщения 0,25-0,5 Тл, а ярма - из высокочастотной стали с индукцией 1,2-2 Тл, имеет новое свойство, заключающееся в получении коротких и мощных импульсов высокого напряжения и мощных ударных воздействий импульсов магнитного поля на колонну труб, что позволяет реализовать описанный выше способ с увеличенной интенсивностью волновых воздействий.A device for implementing the method in which the pulse transformer is made of two rods, on which the windings of the pulse transformer are placed and contains yokes closing them, and in which the formed closed magnetic circuit is made of two grades of magnetic material - the rods on which the windings are placed are made of ferrite with saturation induction 0.25-0.5 T, and the yoke is made of high-frequency steel with an induction of 1.2-2 T, has a new property, which consists in obtaining short and powerful pulses of high voltage and powerful shock Corollary magnetic field pulses in the pipe string, which allows to realize the method described above with the increased intensity of wave impacts.
Устройство, в котором секции вторичной обмотки импульсного трансформатора содержат подключенные к ним отсекающие диоды, реализуют способ с пакетным режимом таким образом, что эти диоды срезают обратную по отношению к первой полуволне импульсов высокого напряжения часть и тем самым создают новое свойство - накачки энергии одного импульса магнитного поля суммарным действием всех импульсов высокого напряжения в пакете.A device in which the sections of the secondary winding of the pulse transformer contain cut-off diodes connected to them, implement a batch mode method in such a way that these diodes cut off the part that is opposite to the first half-wave of high-voltage pulses and thereby create a new property - the energy pumping of one magnetic pulse field total effect of all high voltage pulses in the package.
Устройство для реализации способа, в котором многожильный кабель выполнен из изолированных проводов, установленных в сечении по кругу на равном расстоянии от центра и имеющих равномерную пространственную скрутку вокруг оси кабеля, обеспечивает новое свойство - создание крутого («ударного») фронта импульсного тока. Устройство для реализации способа, в котором индукторы выполнены в виде одного и более витков расположенных вдоль колонны труб обеспечивает другое новое свойство, заключающемся в согласованной и симметричной работе индукторов с другими частями индукционной кабельной системы воздействия на колонну.A device for implementing the method in which a multicore cable is made of insulated wires installed in cross-section in a circle at an equal distance from the center and having uniform spatial twisting around the cable axis, provides a new property - the creation of a steep ("shock") front of the pulse current. A device for implementing the method in which the inductors are made in the form of one or more turns of pipes located along the column provides another new property, which consists in the coordinated and symmetrical operation of the inductors with other parts of the induction cable system for acting on the column.
Развитием этого устройства для усиления ударного виброволнового воздействия в глубинной части скважины и призабойной зоне пласта, является устройство для реализации способа, которое содержит индуктор из нескольких витков провода расположенных на хвостовике скважинного насоса вдоль его трубной части, причем индуктор закрыт еще наружной трубой, имеющей продольно-гофрированную поверхность.The development of this device for enhancing shock-wave vibrations in the deep part of the well and in the bottomhole formation zone is a device for implementing the method, which comprises an inductor of several turns of wire located on the shank of the well pump along its pipe part, the inductor being still closed by an outer pipe having a longitudinal corrugated surface.
Устройство для реализации способа, в котором индукторы выполнен с помощью многожильного кабеля так, что при расположении этого кабеля на поверхности колонны труб в виде петли из одного витка вдоль колонны, приклипсованного к телу трубы, и витки индуктора образованы путем попарного соединения жил с двух сторон петли, кроме одной жилы с одной стороны и одной жилы с другой стороны петли так, что образуют многовитковую конструкцию с витками, примыкающими к поверхности труб вдоль колонны, имеет технологическое преимущество, заключающееся в простоте и скорости монтажа его при спуске колонны труб в скважину.A device for implementing the method in which the inductors are made using a multicore cable so that when this cable is located on the surface of the pipe string in the form of a loop of one turn along the string adhered to the body of the pipe, and the turns of the inductor are formed by pairwise connecting the cores on both sides of the loop , except for one core on one side and one core on the other side of the loop so that they form a multi-turn design with turns adjacent to the surface of the pipes along the column, it has a technological advantage, which consists in the sharpness and speed of its installation when lowering the pipe string into the well.
Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.
На фиг. 1 - изображена схема устройства для реализации способа.In FIG. 1 - shows a diagram of a device for implementing the method.
На фиг. 2 - изображена схема устройства для реализации способа с индуктором для интенсификации притока нефти из пласта, размещенным на колонне труб, в зоне интенсивного разгазирования нефти.In FIG. 2 - shows a diagram of a device for implementing the method with an inductor for intensifying the influx of oil from the reservoir, placed on the pipe string, in the zone of intense oil degassing.
На фиг. 3 - изображена схема реализации способа с индуктором для интенсификации притока нефти из пласта, в зоне перед насосом для добычи нефти.In FIG. 3 - shows a diagram of the implementation of the method with an inductor for intensifying the influx of oil from the reservoir, in the area in front of the pump for oil production.
На фиг. 4 - поясняет принцип действия устройства для реализации способа.In FIG. 4 - explains the principle of operation of the device for implementing the method.
На фиг. 5 - изображена конструкция кабеля, входящего в состав устройства, с помощью которого реализуется способ.In FIG. 5 - shows the design of the cable included in the device with which the method is implemented.
На фиг. 6 и фиг. 7 - изображены схемы, поясняющие принцип действия индукторов, соответственно, с продольным полем и поперечным полем.In FIG. 6 and FIG. 7 is a diagram illustrating the principle of operation of the inductors, respectively, with a longitudinal field and a transverse field.
На фиг. 8 - изображена электрическая схема замещения устройства для реализации способа.In FIG. 8 - shows an electrical equivalent circuit of a device for implementing the method.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
В заявленном изобретении, касающегося способа интенсификации добычи нефти, ликвидации и предотвращения отложений в нефтегазодобывающих и нагнетательных скважинах, в котором передают электрическую энергию в виде импульсов высокого напряжения с высокой частотой их следования по кабельной передающей линии и колонне труб скважины и используют их для накачки импульсного тока и соответственно энергии импульсного магнитного поля в индукционных контурах, образованными жилами индукционного кабеля и (или) индуктора, посредством которого осуществляют индукционный нагрев и электродинамическое вибровоздействие на колонну труб, при этом вводятся приведенные ниже новые операции:In the claimed invention, regarding a method for intensifying oil production, eliminating and preventing deposits in oil and gas producing and injection wells, in which electric energy is transmitted in the form of high voltage pulses with a high frequency of their following along the cable transmission line and the pipe string of the well and using them to pump a pulse current and, accordingly, the energy of the pulsed magnetic field in the induction circuits formed by the cores of the induction cable and (or) inductor, through which They induce heating and electrodynamic vibration on the pipe string, while the following new operations are introduced:
- передачу импульсов на глубину скважин производят по параллельным каналам не менее двух, для чего используют кабель, имеющий для передачи импульсной энергии не менее трех жил, и осуществляют индукционное воздействие на колонну труб скважины или жилой кабеля в каждом канале передачи энергии, или с помощью индуктора, запитываемого с этого канала передачи энергии,- the transmission of pulses to the depth of the wells is carried out in parallel channels of at least two, for which a cable is used that has at least three conductors for transmitting pulsed energy, and induction is applied to the pipe string of the well or residential cable in each energy transmission channel, or using an inductor fed from this power transmission channel,
- воздействие, осуществляемого с помощью каждого канала передачи энергии, осуществляется на отдельном участке, путем замыкания жил кабеля в канале передачи энергии на колонну труб скважины и (или) на индуктор, воздействующего на металл колонны труб на этом участке,- the effect of using each channel of energy transfer is carried out in a separate section, by shorting the cable cores in the channel of energy transfer to the pipe string of the well and (or) to the inductor acting on the metal pipe pipe in this section,
- участки распределяют по колонне труб скважины, исходя из технологических требований, необходимости интенсификации воздействий в этих зона скважин и при этом, уменьшают длительность импульсного тока во всех каналах передачи энергии, путем увеличения количества участков, выравнивания параметров индукционных контуров, образованным этими участками, синхронизации и выравнивания импульсов высокого напряжения в каналах передачи энергии.- the sections are distributed along the pipe string of the well, based on technological requirements, the need to intensify the effects in these zones of the wells and at the same time, reduce the duration of the pulse current in all channels of energy transfer, by increasing the number of sections, aligning the parameters of the induction circuits formed by these sections, synchronizing and alignment of high voltage pulses in energy transmission channels.
В результате осуществляется интенсификация акустического высокочастотного и ударно-виброволнового воздействий во всем объеме скважины, за счет чего оно усиливается этим объемом и помимо того, что это комплексное воздействие, действуя на адгезионные, когезионные силы и силы трения, увеличивает текучесть нефти в лифте скважин, оно использует обсадную колонну, как направляющую структуру для излучения мощного потока высокочастотной волновой энергии в прискважинную зону пласта (ПЗП), а глубоко проникающее виброволновое воздействие и вглубь пласта.As a result, intensification of acoustic high-frequency and shock-vibration microwave effects in the entire volume of the well is carried out, due to which it is enhanced by this volume and in addition to the fact that this complex effect, acting on adhesive, cohesive and frictional forces, increases the fluidity of the oil in the well elevator, it uses a casing string as a guiding structure for emitting a powerful stream of high-frequency wave energy into the near-wellbore zone of the formation (PZP), and deeply penetrating vibrating microwave radiation and deep s formation.
Термическое воздействие, помимо своего прямого действия на вязкость нефти и расплавления отложений, взаимодействует с волновым воздействием таким образом, что снижает сопротивления одновременно и волновому потоку энергии внутри скважины и излучению ее с вибрирующей и нагретой поверхности металла труб.Thermal action, in addition to its direct effect on the viscosity of oil and the melting of deposits, interacts with the wave action in such a way that it reduces the resistance to the wave flow of energy inside the well and its radiation from the vibrating and heated surface of the pipe metal.
В результате резко и многократно увеличивается эффективность способа для интенсификации добычи и ликвидации и профилактики отложений:As a result, the efficiency of the method for intensifying production and elimination and prevention of deposits sharply and repeatedly increases:
для простаивающих по причине необходимости реанимации, восстановления циркуляции скважин, повышается процент скважин, на которых способ осуществляется успешно;for idle due to the need for resuscitation, restoration of circulation of wells, increases the percentage of wells in which the method is successful;
для действующих скважин - происходит увеличение дебита, снижение обводнения добываемой нефти, улучшение гидродинамического режима работы: снижение нагрузок на штангу, снижение энергопотребления насосов и т.п.for existing wells - there is an increase in flow rate, a decrease in the water cut of the produced oil, an improvement in the hydrodynamic mode of operation: a decrease in the rod loads, a decrease in the energy consumption of pumps, etc.
При этом используется тот факт, что возбуждение волновой энергии во все объеме скважины более эффективно, когда источники воздействия распределены не непрерывно по всей глубине, а дискретно - непрерывно, т.е. когда воздействие осуществляется по участкам распределенных по глубине скважины, так как на этих участках можно увеличить импульсную мощность и соответственно интенсивность волновой энергии многократно.In this case, the fact is used that the excitation of wave energy in the entire volume of the well is more effective when the sources of influence are not distributed continuously over the entire depth, but discretely - continuously, i.e. when the impact is carried out in areas distributed throughout the depth of the well, since in these areas the pulse power and, accordingly, the wave energy intensity can be increased many times.
В этой связи, колонну труб перед спуском в скважину, разбивают на участки, где в наибольшей степени необходимы наиболее интенсивные воздействия (например, в местах скопления парафинов (фиг. 1).In this regard, the pipe string before being lowered into the well is divided into sections where the most intense impacts are most needed (for example, in places where paraffins accumulate (Fig. 1).
При необходимости обеспечить интенсивное разгазирование нефти на начальном участке лифта скважины, на последнем участке устанавливают индуктор 16 (фиг. 2).If necessary, to ensure intensive oil degassing in the initial section of the well lift, an
При необходимости интенсификации притока нефти в скважину, индуктор 16 устанавливается на хвостовик насоса 17, таким образом, что при спуске колонны труб, индуктор 16 всей своей длиной перекрывал участок перфорации 18 в обсадной колонне скважины 15, в прискважинной зоне пласта (ПЗП) (фиг. 3).If it is necessary to intensify the flow of oil into the well, the
Длину участков и параметры индукторов 16, от которых зависят электрические мощностные характеристики импульсных токов, определяют заранее исходя из технологических требований, а параметры индукторов 16 определяют путем предварительных экспериментов на макете, составленных из 3-4 труб. Такую работу можно провести один раз и использовать результаты в последующем. При необходимости изменения длины индукторов на разных скважинах, параметры последних, пересчитываются таким образом, чтобы сохранялось произведение длины индуктора на квадрат числа витков индуктора.The length of the sections and the parameters of the
Для создания комплексного воздействия в составе: термического, высокочастотного акустического и низкочастотного ударно-виброволнового воздействий распределенных во всем объеме скважины и усиленных объемным резонансом, используют емкостные накопители энергии 11 и 12, которые разряжают через импульсный трансформатор 1 на линию кабеля 2, содержащую три или более проводящие жилы 3-6, подключенные в чередующемся порядке с помощью держателей - протекторов стандартной конструкции 7 к металлу колонны труб 14 и к вторичной обмотке импульсного трансформатора 1, которая выполнена двухсекционной (на фиг. 1 - секции 8 и 9).To create a complex effect consisting of: thermal, high-frequency acoustic and low-frequency shock-wave microwave effects distributed throughout the well volume and amplified by volume resonance, capacitive
На фиг. 1 изображена схема устройства с двумя участками колонны труб 14 и линией с четырехжильным 3-6 кабелем 2.In FIG. 1 shows a diagram of a device with two sections of a
Первый участок, образующий первый индукционный контур тока, внутри которого создается импульсное магнитное поле, образован жилами 3 и 4 кабеля 2, проводником металла трубы 14 участка I, секцией вторичной обмотки 8 импульсного трансформатора 1. Второй участок, образующий второй индукционный контур тока, образован жилами 5 и 6 кабеля 2, проводником металла колонны труб 14 участка II, секцией вторичной обмотки 9 импульсного трансформатора 1.The first section, which forms the first induction current loop, inside which a pulsed magnetic field is created, is formed by the
На фиг. 2 и фиг. 3, второй индукционный контур тока образован жилами 5 и 6 кабеля, секцией вторичной обмотки 9 импульсного трансформатора 1 и индуктором 16.In FIG. 2 and FIG. 3, the second induction current loop is formed by
Для создания, как высокочастотного акустического, так низкочастотного вибровоздейсвия за счет электродинамических сил важна скорость нарастания импульсного тока, зависящая от величины импульсного напряжения и индуктивности индукционного контура тока и формирующая силу давления магнитного поля на металл при его проникновении вглубь металла и скорость спада, во время которого формируется обратная сила за счет давления магнитного поля внутри металла при его выводе из металла. При уменьшении эквивалентной индуктивности в нагрузке генератора импульсов высокого напряжения за счет разбиения ее на несколько индукционных контуров и их параллельного включения увеличивает как скорость нарастания импульсного тока, так и скорость его спада, формирующая обратную силу на металл, так как силы давления магнитного поля (равные градиенту энергии этого поля на поверхности металла), возникают и при проникновении поля в металл и при выводе его из металла. Обратная сила суммируется с силой упругой деформации металла и может быть также значимой. Перезаряд емкости через остаточную индуктивность и формирование обратного напряжения на кабельной линии, способствует увеличению скорости обрыв импульсного тока в жилах кабеля и увеличению обратной силы. Чередование прямой и обратных полуволн давления на поверхности металла колонны труб порождает интенсивное колебания этой поверхности и излучению волновой энергии в объем скважины.To create both high-frequency acoustic and low-frequency vibroexposure due to electrodynamic forces, the pulse current rise rate is important, depending on the value of the pulse voltage and inductance of the induction current circuit and forming the force of the magnetic field pressure on the metal when it penetrates deep into the metal and the decay rate, during which a reverse force is formed due to the pressure of the magnetic field inside the metal when it is withdrawn from the metal. With a decrease in the equivalent inductance in the load of the high-voltage pulse generator due to breaking it into several induction circuits and their parallel switching on, it increases both the rate of rise of the pulse current and its rate of decline, which forms the reverse force on the metal, since the magnetic field pressure forces (equal to the gradient the energy of this field on the metal surface), arise when the field penetrates into the metal and when it is removed from the metal. The reverse force is combined with the elastic force of the metal and can also be significant. The recharge of the capacitance through the residual inductance and the formation of the reverse voltage on the cable line, increases the speed of the interruption of the pulse current in the wires of the cable and increases the reverse force. The alternation of the forward and backward pressure half-waves on the surface of the metal of the pipe string generates intense oscillations of this surface and the emission of wave energy into the well volume.
Таким образом, реализация способа, в котором передачу импульсов на глубину скважин производят по параллельным каналам не менее двух, для чего используют кабель, имеющий для передачи импульсной энергии не менее трех жил, и осуществляют индукционное воздействие на колонну труб или жилой кабеля в каждом канале передачи энергии или с помощью индуктора, запитываемого с этого канала передачи энергии, причем воздействие, осуществляемого с помощью каждого канала передачи энергии осуществляется на отдельном участке путем замыкания жил кабеля в канале передачи энергии на колонну труб и (или) на индуктор, воздействующего на металл колонны труб на этом участке, причем участки распределены по колонне труб исходя из технологических требований, необходимости интенсификации воздействий в этих зона скважин и при этом уменьшают длительность импульсного тока во всех каналах передачи энергии, путем увеличения количества участков, выравнивания параметров индукционных контуров, образованными этими участками, синхронизции и выравнивания импульсов высокого напряжения в каналах передачи энергии, позволяет получить сверхэффект способа интенсификации воздействий от усиления электродинамических сил от взаимодействия двух взаимозависимых факторов:Thus, the implementation of the method in which the transmission of pulses to the depth of the wells is carried out via parallel channels of at least two, for which a cable is used that has at least three cores for transmitting pulsed energy, and induction is applied to the pipe string or residential cable in each transmission channel energy or using an inductor fed from this channel of energy transfer, and the effect of using each channel of energy transfer is carried out in a separate area by closing the cable cores in the channel of energy transfer to the pipe string and (or) to the inductor acting on the metal of the pipe string in this section, and the sections are distributed along the pipe string based on technological requirements, the need to intensify the effects in these wells zone and at the same time reduce the pulse current duration in all channels energy transfer, by increasing the number of sections, aligning the parameters of the induction circuits formed by these sections, synchronizing and aligning high voltage pulses in the transmission channels energy, allows you to get the super-effect of the method of intensification of effects from the amplification of electrodynamic forces from the interaction of two interdependent factors:
- увеличения скорости нарастания импульсного тока от уменьшения индуктивности индукционного контура тока плюсуется с увеличением скорости нарастания импульсного тока от непропорционального увеличения напряжения в импульсе высокого напряжения от уменьшения длительности импульсного тока.- an increase in the rate of rise of the pulse current from a decrease in the inductance of the induction current loop is plus with an increase in the rate of rise of the pulse current from a disproportionate increase in voltage in the high voltage pulse from a decrease in the duration of the pulse current.
Таким образом, формируется сверхсуммарный эффект увеличения интенсивности, распределенного по всему объему скважины, высокочастотного акустического воздействия.Thus, the super-cumulative effect of increasing the intensity distributed over the entire volume of the well, high-frequency acoustic exposure is formed.
Этому способствует и то, что индукционные контуры, как видно из схемы замещения на фиг. 8, подключаются к разрядной цепи параллельно, поэтому длительность импульса тока во всех контурах уменьшится, а при выравнивании параметров индукционных контуров - длин участков числа, витков индукторов, а также изменения коэффициентов трансформации секций вторичной обмотки, уменьшение длительности будет минимальным и пропорциональным корню квадратному из числа контуровThis is also facilitated by the fact that induction circuits, as can be seen from the equivalent circuit in FIG. 8 are connected to the discharge circuit in parallel, therefore, the duration of the current pulse in all circuits will decrease, and when equalizing the parameters of the induction circuits — the lengths of the sections of the number, turns of the inductors, as well as changes in the transformation coefficients of the sections of the secondary winding, the decrease in duration will be minimal and proportional to the square root of outlines
Другим новым эффектом этого способа является повышение его интенсивности за счет оптимизации расположения участков с максимальной интенсивностью воздействий в зонах скважины, где именно требуется - в зонах интенсивного парафиновых образований, в зоне отложений кольматирующих веществ (в ПЗП), в зоне подвески насоса, в зоне разгазирования нефти и образования гидратов и т.п. (фиг. 1 и фиг. 3).Another new effect of this method is to increase its intensity by optimizing the location of areas with the maximum intensity of impacts in the zones of the well, where it is required - in areas of intense paraffin formations, in the area of deposits of colding substances (in the PPP), in the area of the pump suspension, in the degassing zone oil and hydrate formation, etc. (Fig. 1 and Fig. 3).
В тоже время, в состав индуктивности индукционных контуров тока входит и индуктивность жил кабеля 2, в той части кабеля 2, которые являются только передающими и их магнитное поле является в этой части чисто паразитным - не участвуют в создании индукционного нагрева и вибрации. Поэтому развитием способа, в котором резко уменьшается это паразитное поле, является способ, в котором организуют передачу энергии так, что импульсный ток в смежных наиболее близко расположенных друг к другу жилах кабеля протекал в данный момент времени противоположно и тем самым размагничивал друг друга. Если при этом, максимально выравнивают импульсные токи по длительности в образованных индукционных контурах и соответственно в жилах кабеля как указано выше, то это поле - как поле большого количества встречно направленных осцилляторов, можно уменьшить практически до нуля при достаточно большом их количестве.At the same time, the inductance of the induction current loops also includes the inductance of the cores of
Вообще говоря, уменьшение индуктивности линии передачи энергии путем расщепления проводов известно. Однако применение этого приема вместе с мерами выравнивания тока в каналах передачи энергии путем изменения параметров индукционных контуров сопределяет сверхсуммарный эффект, заключающейся в резком нелинейном усилении импульсного тока в этих индукционных контурах, а значит и интенсивности их индукционного действия. Нелинейный эффект объясняется тем, что его новые признаки нелинейно коррелируют с основными признаками таким образом, что действуют с ними согласовано и в одну сторону - увеличение количества контуров, одновременно уменьшает длительность импульсных токов и уменьшает паразитную индуктивность, которая еще более уменьшает длительность импульсных токов, выравнивание токов в контурах и соответственно в жилах кабеля уменьшает длительность импульсных токов и одновременно уменьшает паразитную индуктивность, которая также сокращает длительность импульсных токов. Этот эффект особо значим, так как паразитная индуктивность обычного кабеля, который служит только для передачи энергии на сопоставимые расстояния может быть сравнимым с индуктивностью индукционных контуров или для глубоких скважин даже превосходить ее.Generally speaking, reducing the inductance of an energy transmission line by splitting wires is known. However, the application of this technique, together with measures to equalize the current in the energy transfer channels by changing the parameters of the induction circuits, determines the supertotal effect, which consists in a sharp nonlinear amplification of the pulse current in these induction circuits, and hence the intensity of their induction action. The non-linear effect is explained by the fact that its new features non-linearly correlate with the main features in such a way that they act in concert with them and in one direction - an increase in the number of circuits, at the same time reduces the duration of the pulse currents and reduces the stray inductance, which further reduces the duration of the pulse currents, alignment currents in the circuits and, accordingly, in the cable conductors reduces the duration of the pulse currents and at the same time reduces the stray inductance, which also reduces the duration pulsed currents. This effect is especially significant, since the stray inductance of a conventional cable, which serves only to transfer energy to comparable distances, can be comparable with the inductance of induction circuits or even exceed it for deep wells.
Уменьшение длительности импульсных токов позволяет повысить плотность передаваемой энергии за счет повышения частоты следования импульсов высокого напряжения, настолько, что это является по тепловому (термическому) эффекту избыточным. Избыточной является и установленная мощность установки для генерирования этих импульсов. В то же время частота следования импульсов тока является существенной так это частота звукового (акустического) воздействия, которая является технологическим параметром способа.Reducing the duration of the pulse currents makes it possible to increase the density of the transmitted energy by increasing the repetition rate of high voltage pulses, so much so that this is excessive in terms of the thermal (thermal) effect. The installed power of the installation for generating these pulses is also excessive. At the same time, the current pulse repetition rate is significant, as it is the frequency of the sound (acoustic) impact, which is the technological parameter of the method.
Оптимальным вариантом способа является способ, при котором импульсы высокого напряжения формируют в пакеты, с оптимальной частотой следования в пакете, а значит с оптимальной частотой акустического воздействия, а передаваемую среднюю (тепловую) мощность, а значит и установленную мощность устройства для реализации способа устанавливают из условия скважности пакетов. При этом проявляется получение нового эффекта - усиление интенсивности распределенного во всем объеме скважины низкочастотного ударно-виброволнового воздействия за счет того, что эти пакеты, в отличие от прототипа 2, действуют на всю колонну труб, имеющей способность порождать резонансные колебания, что при настройке частоты следования пакетов под частоту механического резонанса колонны труб и приводит к этому новому эффекту.The optimal variant of the method is a method in which high voltage pulses are formed into packets with an optimal repetition rate in a packet, and therefore with an optimal frequency of acoustic exposure, and the transmitted average (thermal) power, and therefore the installed capacity of the device for implementing the method, is established from the condition duty cycle packages. At the same time, a new effect is manifested — an increase in the intensity of the low-frequency shock-wave microwave impact distributed throughout the well’s volume due to the fact that these packets, unlike
Ударно-виброволновое воздействие с помощью распределенных и согласованных по объему трубы источников (генераторов), которая одновременно является и резонансным усилителем низкочастотных виброволновых воздействий и направляющей волноводной структурой, не имеют аналогов в таком сочетании или в такой интеграции энергетических функций.The shock-wave action using sources (generators) distributed and coordinated over the volume of the tube, which is also a resonant amplifier of low-frequency wave effects and a guiding waveguide structure, have no analogues in such a combination or in such an integration of energy functions.
Для усиления резонансных свойств, играет роль и распределение участков с интенсивным электродинамическим воздействием по колонне труб, которое может быть определено расчетным или экспериментальным путем.To enhance the resonant properties, the distribution of areas with intense electrodynamic action along the pipe string plays a role, which can be determined by calculation or experimentally.
Способ, в котором пакетный режим используют таким образом, что возбуждение одного импульса импульсного тока и соответственно накачки энергии в одном импульсе магнитного поля в индукционных контурах осуществляют с помощью двух и более однополярных импульсов высокого напряжения в одном пакете, позволяет и в этом случае получит дополнительный эффект усиления уже самого ударно-виброволнового воздействия, так как возбуждение импульса тока осуществляется еще более короткими и значит еще более мощными импульсами высокого напряжения. Фронт импульса тока будет иметь ступенчатую форму с крутыми подъемами и короткими пологими промежутками. Электродинамическая сила, которая как указывалось ранее, пропорционально скорости нарастания тока, а значит, крутизне подъема на каждой ступеньке имеет пульсирующий с высокой частотой следования импульсов напряжения характер, а учитывая инерционность массы металла колонны труб воспринимается ей как один импульс силы, в который вложена вся энергия пакета в соответствии с законом сохранения энергии - импульса.The method in which the burst mode is used in such a way that the excitation of one pulse of the pulse current and, accordingly, the energy pumped in one pulse of the magnetic field in the induction circuits is carried out using two or more unipolar high voltage pulses in one packet, allows in this case to get an additional effect amplification of the shock-microwave action itself, since the excitation of the current pulse is carried out even shorter and therefore even more powerful high voltage pulses. The front of the current pulse will have a stepped shape with steep rises and short gentle gaps. The electrodynamic force, which, as mentioned earlier, is proportional to the rate of rise of the current, which means that the steepness of the rise at each step, has a pulsating character with a high repetition rate of voltage pulses, and given the inertia of the mass of the metal of the pipe string, it is perceived as one force pulse in which all the energy is invested package in accordance with the law of conservation of energy - momentum.
Устройство для реализации способа отличается от прототипа в первую очередь конструкцией многожильного кабеля 2 (Фиг. 5), схемой подключения 4-х жил 3, 4, 5, 6 кабеля 2 к колонне труб 14 и к индуктору 16, и конструкцией импульсного трансформатора 1 (фиг. 4), обеспечивающие реализацию способа с интенсивным акустическим и вибровоновым воздействием во всем объеме скважин и усилением его в ответственных участках скважины.A device for implementing the method differs from the prototype in the first place in the design of a multicore cable 2 (Fig. 5), the connection diagram of 4
При этом главной особенностью устройства для реализации способа является то, что импульсный трансформатор 1 выполнен из двух стержней 19, на которых размещены обмотки 8, 9, 10 импульсного трансформатора 1 и содержит, замыкающие их, двух ярм 20 и, в котором образованный замкнутый магнитопровод, выполнен из двух сортов магнитного материала - стержни 19, на котором размещены обмотки 22, выполнены из феррита с индукцией насыщения 0,25-0,5 Тл, а ярма 20 - из высокочастотной стали с индукцией 1,2-2 Тл, в процессе работы.Moreover, the main feature of the device for implementing the method is that the
Такое исполнение, сокращает длительность импульсов высокого напряжения при сохранении магнитной связи между обмотками импульсного трансформатора 1, обеспечивающей мощную накачку импульсного тока.This design reduces the duration of the high voltage pulses while maintaining the magnetic coupling between the windings of the
Для распределения волнового воздействия по объему скважины, вторичная обмотка импульсного трансформатора 1 выполнена 2-х секционной - 8 и 9, передающий индукционный кабель 2 имеет не менее трех жил, в котором жилы в чередующемся порядке подключены к секциям 8 и 9 вторичной обмотки, при этом эти жилы с другого конца кабеля, замкнуты также в чередующемся порядке на колонну труб 14 в скважине или на индукторы 16, расположенные последовательно с участками подключения жил так, что образуют индукционные контура тока для индукционного, распределенного по длине воздействия на металл колонны труб скважины.To distribute the wave action over the well volume, the secondary winding of the
Устройство работает следующим образом. При разряде емкостных накопителей 11 и 12, заряженных от источника тока 13, на первичную обмотку 10 импульсного трансформатора 1, в индукционных контурах тока и в секциях вторичной обмотки 8 и 9 формируется импульсный ток, под действием импульса высокого напряжения. Длительность импульса высокого напряжения на вторичной обмотке импульсного трансформатора 1 определяется по порядку величин преимущественно эквивалентной индуктивностью индукционного контура, включающей индуктивность намагничивания импульсного трансформатора 1 и индуктивностью вторичной цепи, включенных согласно электрической схеме замещения на фиг. 8, параллельно (получение электрической схемы замещения будет изложено ниже). А длительность импульса тока во вторичной цепи импульсного трансформатора 1 определяется преимущественно индуктивностью вторичной цепи. При большом значении индуктивности намагничивания, длительности импульса напряжения и импульса тока совпадают. Такой процесс, например, реализован в близком аналоге 1.The device operates as follows. When discharging capacitive drives 11 and 12, charged from a
В прототипе 2, импульсы высокого напряжения укорачиваются тем, что срезается их задняя часть путем насыщения магнитопровода трансформатора, с потерей связи между первичной и вторичной обмотками импульсного трансформатора и вследствие чего уменьшается передаваемая для накачки.In the
В нашем случае, устройство реализует способ таким образом, что насыщается только узкая зона в зоне стыка из частей магнитопровода импульсного трансформатора 1 с разной магнитной проницаемостью, что эквивалентно появлению параметрического зазора, который исключает насыщение всего магнитопровода импульсного трансформатора 1, что позволяет получить укороченный импульс напряжения, порождающий импульсное магнитное поле с большей энергией. Для передачи импульсной энергии на расстоянии важна длительность импульса высокого напряжения - более короткими импульсами, можно как это установлено в прототипе 2, передать более высокую мощность, как и за счет увеличения напряжения импульсов, из-за увеличенной электрической стойкости изоляции к коротким импульсам, так и увеличения частоты следования импульсов.In our case, the device implements the method in such a way that only a narrow zone is saturated in the joint zone of the parts of the magnetic circuit of the
Необходимо также отметить, что принцип формирования коротких импульсов высокого напряжения путем их среза, насыщающимся магнитопроводом импульсного трансформатора, как в устройстве прототипа 2, абсолютно не подходит для эффективной реализации способа. Генерирование импульсов напряжения таким устройством, не обеспечит накачку энергии в индукционный контур тока, так как на стадии спада импульса связь между первичной и вторичной обмоткой импульсного трансформатора теряется и между секциями вторичной обмотки будет рассогласование и будут перетоки энергии между секциями, приводящими в свою очередь неравномерности токов в жилах кабеля 2. В тоже время, сокращение длительности импульсов напряжения с помощью свойств импульсного трансформатора 1, является требованием способа, по которому возбуждение импульсных токов осуществляется с помощью более коротких, чем сам импульсный ток импульсов высокого напряжения с максимально возможной эффективностью создания ударного электродинамического воздействия. Новым свойством такого устройства является получение коротких и мощных импульсов высокого напряжения и мощных ударных воздействий импульсов магнитного поля на колонну труб 14, позволяющего реализовать описанный выше способ с увеличенной интенсивностью волновых воздействий.It should also be noted that the principle of the formation of short high-voltage pulses by cutting them off, by the saturating magnetic circuit of the pulse transformer, as in the device of
Это происходит за счет следующего. При достижении индукции близкой к индукции насыщения ферритового магнитопровода стержней 19, его магнитная проницаемость становится меньше, чем магнитная проницаемость стального магнитопровода ярм 20 и поле, в зоне примыкания ферритового стержня 19 к стальному сердечнику магнитопровода ярма 20 определится суммой поля реакции ферритового стержня Ффер и поля реакции стального ярма Фст.. За счет того, что они суммируются в зоне контакта, то индукция поля В в этой зоне станет больше, чем в остальной части ферритового стержня 19 и превысит индукцию насыщения Внас (см. фиг. 4). Это вызовет насыщение феррита стержня 19 в этой примыкающей зоне, что эквивалентно введению зазора (на фиг. 4 - это заштрихованная зона 21), который предотвращает насыщение ферритового стержня 19 и сохраняет магнитную связь обмоток. В то же время в ведение такого параметрического зазора приведет существенному уменьшению индуктивности импульсного трансформатора 1, что в свою очередь приведет к быстрому разряду емкостных накопителей энергии 11 и 12, и последующему их перезаряду до некоторого остаточного значения энергии. Во время разряда и перезаряда емкостных накопителей 11 и 12, в зазоре импульсного трансформатора 1 будет накоплена энергия, которая будет передана во вторичную цепь (так магнитная связь между первичной и вторичной обмотками сохраняется во все время перезарядного процесса). В результате на выходе будет сформирован короткий импульс высокого напряжения с полной отдачей энергии в энергию импульсного тока в индукционных контурах.This is due to the following. When the induction is close to the saturation induction of the ferrite magnetic core of the
Устройство, в котором используют однополярные импульсы, для получения которых секции вторичной обмотки 8 и 9 импульсного трансформатора 1 (фиг. 1), содержат подключенные к ним отсекающие диоды, отличается тем, что реализуют способ с пакетным режимом таким образом, что эти диоды обеспечивают накачки энергии одного импульса магнитного поля суммарным действием всех импульсов высокого напряжения в пакете.A device that uses unipolar pulses, for which the sections of the
Это новое свойство - накачка большей энергии в коротком импульсе магнитного поля еще более короткими и вследствие этого более мощными импульсами высокого напряжения обеспечивается срезом в них обратной полуволны.This new property - pumping more energy in a short magnetic field pulse with even shorter and, as a result, more powerful high voltage pulses is provided by a cutoff of the back half-wave in them.
Эффективность работы устройства для реализации описанного выше способа, обеспечивается так же тем, что многожильный кабель 2 выполнен из изолированных проводов, установленных в сечении по кругу на равном расстоянии от центра и имеющих равномерную пространственную скрутку вокруг оси кабеля 2 (фиг. 5). Жилы этого кабеля 2 относительно уже поля индуцированного токами в колонне труб 14 имеют абсолютную пространственную симметрию, что еще больше способствует выравниванию тока в жилах кабеля 2.The efficiency of the device for implementing the above method is also ensured by the fact that the
Известен эффект, когда при поступлении импульса напряжения с крутым передним фронтом в кабель из множества проводников поверхностный эффект проявляется таким образом, что ток заполняет все сечение кабеля за конечное время, т.е. каждый проводник в проводе «включается» за какое то конечное время, зависящее от расположения проводника в группе (в сечении провода). Механизм здесь такой же, как и при заполнении током массивного провода Можно так же оценить влияние скин-эффекта такой величиной, как временем заполнения током толщины проводника, Так согласно статье в zompro.ru>index…uravnivanie-potentsialov…svojstva «Высокочастотные свойства эквипотенциальных проводников», автор: Терентьев Дмитрий, технический директор COMMENG, приводятся сведения, что при воздействии импульса напряжения круглый медный одножильный провод сечением 16 кв. мм заполняется током за время порядка 1,5 мкС. Стальной проводник, того же сечения (при относительной магнитной проницаемости, равной 1000), за 25 мкС.The effect is known when, when a voltage pulse with a steep leading edge enters a cable from many conductors, the surface effect manifests itself in such a way that the current fills the entire cable cross section in a finite time, i.e. each conductor in the wire “turns on” for some finite time, depending on the location of the conductor in the group (in the cross section of the wire). The mechanism here is the same as when filling a massive wire with current. You can also evaluate the effect of the skin effect with such a value as the time of filling the thickness of the conductor with current. So, according to the article in zompro.ru> index ... uravnivanie-potentsialov ... svojstva "High-frequency properties of equipotential conductors ”, Author: Dmitry Terentyev, technical director of COMMENG, information is given that when exposed to a voltage pulse, a round copper single-core wire with a cross section of 16 square meters. mm is filled with current for a time of the order of 1.5 μS. A steel conductor of the same cross section (with a relative magnetic permeability of 1000) for 25 μS.
Так как, сечение проводников в цепи резонансного контура, образованный соединительными проводами и первичной обмоткой 10 импульсного трансформатора 1 составляет 200-300 мм*2 (на импульсные токи 1500-2000 А), то время заполнения током таких медных проводников 8-10 мкС, сопоставима с сечением сплошного провода (из бесконечно большого количества проводников) заполняется током от прямоугольного импульса в течение 2,5 мкс. Если бы, в сечении кабеля проводники были бы на разном расстоянии от центра, то они бы заполнялись током (включались) с задержкой времени от периферии к центру, т.е. сначала внешние проводники, затем внутренние. Одинаковое расстояние всех проводников от центра создает условия для одновременного заполнения током всех проводников и одновременного включения их в передачу импульса. Однако приведенные рассуждения справедливы для одиночно расположенного кабеля при его расположении вблизи металлических тел, включает механизм эффекта близости, который в импульсном режиме действует так, что сначала заполняется током проводники наиболее близкие к металлу, на который действует импульсное магнитное поле, затем с задержкой по времени остальные проводники. Скрутка вокруг оси кабеля осе симметрично расположенных проводников выравнивает их условия относительно расположения к металлу и тем самым устраняет эффект близости. Устранение поверхностного эффекта и эффекта близости исключает «размазывание» импульса по времени во время передачи его по кабелю и сохраняет его малую длительность и увеличивает крутизну его переднего (ударного) фронта.Since the cross-section of the conductors in the resonant circuit circuit formed by the connecting wires and the primary winding 10 of the
Исполнение устройства с перечисленными конструктивными приемами обеспечивает требование выравнивания токов в жилах кабеля способа интенсификации добычи нефти, ликвидации и предотвращения отложений в нефтегазодобывающих и нагнетательных скважинах и способствует повышению эффективности этого способа за счет усиления интенсивности во всем объеме скважин комплексного - термического акустического и ударно-виброволнового воздействий.The design of the device with the above structural methods provides the requirement for equalizing the currents in the cable veins of the method for intensifying oil production, eliminating and preventing deposits in oil and gas producing and injection wells, and helps to increase the efficiency of this method by increasing the intensity in the entire volume of wells of complex - thermal acoustic and shock-vibration microwave effects .
Наиболее оптимальной конструкцией устройства для реализации способа является конструкция индуктора 16 с поперечным к оси колонны труб полем, т.е. конструкция индуктора, выполненного из витков провода, уложенных в виде петли примыкающей к поверхности трубы вдоль продольной оси колонны труб (фиг. 2 и фиг. 3).The most optimal design of the device for implementing the method is the design of the
Такая конструкция, необходимость которой вызвана технологической потребностью на определенном участке, повысить концентрацию преимущественно термического действия и в какой-то части акустического высокочастотного и ударно-виброволнового воздействий, позволяет легко выровнять по параметрам с другими индукционными контурами путем изменения числа витков индуктора. Необходимо отметить, что стандартная конструкция индуктора в виде цилиндрической катушки на трубе не позволяет это сделать по следующим соображениям.Such a design, the need of which is caused by the technological need in a certain area, to increase the concentration of mainly thermal action and in some part of the acoustic high-frequency and shock-microwave effects, makes it easy to align in parameters with other induction circuits by changing the number of turns of the inductor. It should be noted that the standard design of the inductor in the form of a cylindrical coil on the pipe does not allow this for the following reasons.
Как было отмечено выше, выравнивание индукционных контуров необходимо вести по индуктивному сопротивлению индукционного контура тока, так как этот параметр на порядок выше чем, активная компонента комплексного сопротивления индукционного контура. На фиг. 6а и фиг. 6б изображено распределение магнитных потоков для цилиндрического индуктора и соответствующая ему магнитная схема замещения, построенная согласно общепринятой методике расчета индукторов [Слухоцкий А.Е., Рыскин С.Е. Индукторы для индукционного нагрева. Л. «Энергия», 1974] путем разбиения этой схемы на участки, магнитные сопротивления которых при некоторых допущениях можно посчитать. Полученной магнитной схеме в соответствии с принципом дуальности соответствует электрическая схема замещения - с заменой магнитных сопротивлений ZМ на электрические ZЭ таким образом, что параллельные соединения магнитных сопротивлений ZМ преобразуются в последовательные соединения электрических сопротивлений ZЭ и наоборот последовательные соединения ZМ преобразуются в параллельные соединения ZЭ. При этом справедливо и преобразование ZЭ~*1/ZМ (знак "~" - означает пропорциональность, знак "*" означает комплексное сопряжение, коэффициентом пропорциональности в этой формуле для синусоидальных сигналов является круговая частота. Для импульсного сигнала этот коэффициент будет представлять собой ряд, составленный из круговых частот гармоник, на которые раскладывается импульсный сигнал, что для наших рассуждений не играет роли.)As noted above, the alignment of the induction circuits must be carried out according to the inductive resistance of the induction current loop, since this parameter is an order of magnitude higher than the active component of the complex resistance of the induction loop. In FIG. 6a and FIG. 6b shows the distribution of magnetic fluxes for a cylindrical inductor and the corresponding magnetic equivalent circuit constructed according to the generally accepted method for calculating inductors [Sluhotsky A.E., Ryskin S.E. Inductors for induction heating. L. "Energy", 1974] by dividing this scheme into sections whose magnetic resistances can be calculated under certain assumptions. In accordance with the duality principle, the obtained magnetic circuit corresponds to an electrical equivalent circuit - with the replacement of magnetic resistances Z M by electric Z Э such that parallel connections of magnetic resistances Z M are converted into serial connections of electrical resistances Z Э and vice versa, serial connections Z M are converted into parallel compounds Z e . When this is true and converting
Эта формула справедлива при расчете на один виток индуктора, поэтому параметры схемы замещения приведены к одному витку индуктора.This formula is valid for one coil of the inductor, therefore, the equivalent circuit parameters are given to one coil of the inductor.
Параметры цилиндрического индуктора для длинных индукторов (когда длина, например в 1-и более раз больше диаметра, согласно стандартной методики расчета (см. например Слухоцкий А.Е., Рыскин С.Е. Индукторы для индукционного нагрева. Л. «Энергия», 1974) определяется индуктивным сопротивлением магнитного потока на пути обратного замыкания в зазоре между наружным диаметром индуктора и внутренним диаметром обсадной колонны. На электрической схеме замещения (фиг. 8) этот параметр обозначен Х0. Магнитный поток, замыкающийся по НКТ и на пути обратного замыкания по обсадной колонне, размагничивается вихревыми токами обсадной колонны и определяет комплексное сопротивление ZЭ0, магнитное сопротивление магнитному потоку в НКТ, размагничивающемся вихревыми токами в НКТ - ZЭ2. Сопротивления рассеяния XS определяется магнитным потоком в зазоре между индуктором и НКТ. Комплексным сопротивлением самого провода индуктора пренебрежем.Parameters of a cylindrical inductor for long inductors (when the length, for example, is 1 or more times larger than the diameter, according to the standard calculation procedure (see, for example, Sukhotsky A.E., Ryskin S.E. Inductors for induction heating. L. "Energy", 1974) is determined by the inductive resistance of the magnetic flux on the path of the reverse circuit in the gap between the outer diameter of the inductor and the inner diameter of the casing. On the electrical equivalent circuit (Fig. 8), this parameter is indicated by X 0. Magnetic flux closing along the tubing and on the reverse path casing short circuit, it is demagnetized by the eddy currents of the casing and determines the complex resistance Z 0 0 , the magnetic resistance to magnetic flux in the tubing, demagnetized by the eddy currents in the tubing -
Выберем некоторые характерные размера определяющие габариты; L - длина индуктора, D - средний диаметр между наружным диаметром НКТ и внутренним диаметром, обсадной колонным.We choose some characteristic dimensions that determine the dimensions; L is the length of the inductor, D is the average diameter between the outer diameter of the tubing and the inner diameter of the casing.
Сопротивление Х0 (обратно пропорциональное магнитному сопротивлению R0) в пересчете на один виток пропорционально площади поперечного к оси НКТ сечения воздушного зазора между индуктором и обсадной колонной (приблизительно равного h1*D, где - высота зазора, - средний диаметр между диаметром индуктора и диаметром обсадной колонны) и обратно пропорционально длине пути обратного замыкания магнитного потока, т.е. длине индуктора L или длине участка, охватываемого индуктором. Соответственно XS пропорционально площади сечения h2*КН*D (h2 - величина зазора, КН - коэффициент уменьшения диаметра D до среднего по зазору) и обратно пропорционально длине индуктора L. Комплексное электрическое сопротивления вихревым токам, согласно методике расчета, пересчитывается с помощью неких коэффициентов по условному сопротивлению постоянному току, протекающему в пределах глубины проникновения, которое обратно пропорционально площади сечения протекания тока L*d (d - глубина проникновения тока) и прямо пропорционально длине проводника - для длины окружности наружного диаметра НКТ, для длины окружности внутреннего диаметра обсадной колонны. Оба последних параметра пропорциональны D, первый с коэффициентом меньше единицы второй больше единицы. Таким образом, мы вывели, что все параметры схемы замещения (см. фиг. 6) для цилиндрического индуктора с некоторыми коэффициентами пропорциональны соотношению D/L.The resistance X 0 (inversely proportional to the magnetic resistance R 0 ) in terms of one turn is proportional to the cross-sectional area of the air gap between the inductor and the casing (approximately equal to h 1 * D, where is the height of the gap, is the average diameter between the diameter of the inductor and diameter of the casing string) and is inversely proportional to the length of the path of the magnetic circuit reverse circuit, i.e. the length of the inductor L or the length of the area covered by the inductor. Accordingly, X S is proportional to the cross-sectional area h 2 * K N * D (h 2 is the gap, K N is the coefficient of reduction of the diameter D to the average gap) and is inversely proportional to the length of the inductor L. The complex electric resistance to eddy currents, according to the calculation method, is recalculated using certain coefficients for the conditional resistance to direct current flowing within the penetration depth, which is inversely proportional to the cross-sectional area of the current flow L * d (d is the current penetration depth) and is directly proportional to the length of the current odnika - to the outer diameter of the tubing circumference, to the circumference of the casing inner diameter. Both last parameters are proportional to D, the first with a coefficient less than one, the second more than one. Thus, we deduced that all the parameters of the equivalent circuit (see Fig. 6) for a cylindrical inductor with some coefficients are proportional to the ratio D / L.
Далее, лучше проводить относительное сравнение с поперечным индуктором. Аналогично предыдущему, построим схему магнитного замещения путем выделения, участков на которых можно посчитать магнитные или соответствующие электрические параметры. Если выделить, аналогично предыдущему, магнитные потоки и магнитные сопротивления, как показано на фиг. 7 и обозначить магнитные сопротивления для магнитного потока через НКТ и обсадную колонну, для потоков в зазоре между индуктором и обсадной колонной и в зазоре между индуктором и НКТ теми же буквами, получим схемы замещения полностью идентичные схемам фиг. 6. Нетрудно заметить, что для выделенных параметров для вариантов индуктора с продольным полем и для индуктора с поперечным полем соблюдается некоторый принцип обратной дуальности. Магнитные потоки в первом случае замыкаются в продольном направлении на расстоянии, пропорциональном L, и через сечение, площадь которого пропорционально D, и, наоборот, во втором случае потоки замыкаются через сечение, площадь которого пропорциональна L. И проходят по пути, длина которого пропорциональна D. Если применить рассуждения, какие были применены для индуктора с продольным полем, то для поперечного поля получим, что все параметры электрической схемы применительно к индуктору с поперечным полем с некоторыми поправочными коэффициентами пропорциональны соотношению L/D, т.е. пропорционально обратному соотношению для продольного индуктора, причем поправочные коэффициенты, связанные с геометрическими параметрами протекания вихревых токов больше по величине, чем в индукторе с продольным полем. Это связано с тем, что вихревые токи в индукторе с поперечном полем не заполняют всю поверхность труб, а стягиваются в зону расположения витков петлеобразного индуктора (см. фиг. 7), увеличивая не только сопротивление вихревым токам, но сопротивления рассеяния за счет уменьшения длин силовых линий поля и соответственно уменьшения магнитного сопротивления (между этими параметрами, как указано выше, взаимно обратная зависимость). Таким образом, индуктор с поперечным полем для участка, где L больше D имеет все значения параметров электрической схемы замещения не менее чем в (L/D)2 раз больше, чем значения параметров схемы замещения индуктора с продольным полем. А значит, и эквивалентное индуктивное сопротивление индукторов также соответствует этому соотношению. Таким образом, чтобы сравниваемые индуктора имели одинаковые эквивалентные индуктивные сопротивления, индуктор с продольным полем должен иметь витков в L/D раз больше, чем индуктор с продольным полем.Further, it is better to make a relative comparison with the transverse inductor. Similar to the previous one, we construct a magnetic equivalent circuit by highlighting the areas in which magnetic or corresponding electrical parameters can be calculated. If magnetic fluxes and magnetic resistances, as shown in FIG. 7 and denote the magnetic resistances for magnetic flux through the tubing and casing, for flows in the gap between the inductor and the casing and in the gap between the inductor and tubing with the same letters, we obtain equivalent circuits identical to those of FIG. 6. It is easy to see that for the selected parameters for the inductor with the longitudinal field and for the inductor with the transverse field, a certain principle of inverse duality is observed. In the first case, magnetic fluxes are closed in the longitudinal direction at a distance proportional to L and through a section whose area is proportional to D, and, conversely, in the second case, the fluxes are closed through a section whose area is proportional to L. And pass along a path whose length is proportional to D If we apply the reasoning that was used for an inductor with a longitudinal field, then for the transverse field we get that all the parameters of the electric circuit as applied to the inductor with a transverse field with some correction factors ntami are proportional to the ratio L / D, i.e. proportional to the inverse ratio for the longitudinal inductor, and the correction factors associated with the geometric parameters of the eddy currents are larger in magnitude than in the inductor with a longitudinal field. This is due to the fact that the eddy currents in the transverse-field inductor do not fill the entire pipe surface, but are pulled together to the location of the turns of the loop-shaped inductor (see Fig. 7), increasing not only the eddy current resistance, but also the scattering resistance by reducing the lengths of the power field lines and, accordingly, a decrease in magnetic resistance (between these parameters, as indicated above, a mutually inverse relationship). Thus, the transverse field inductor for the section where L is greater than D has all the values of the parameters of the electrical equivalent circuit at least (L / D) 2 times more than the values of the parameters of the equivalent circuit of the inductor with a longitudinal field. This means that the equivalent inductive resistance of the inductors also corresponds to this ratio. Thus, in order for the compared inductors to have the same equivalent inductance, the longitudinal field inductor must have L / D turns more times than the longitudinal field inductor.
Допустим по условиям согласования с участком подключения двух жил 1500 м. (от устья до подвески насоса, на 15 метровом участке хвостовика, расположенного на горизонтальном участке скважины в зоне пласта нужно иметь 10 витков поперечного индуктора, подключенного к двум другим жилам кабеля. Тогда продольный индуктор, если его применить взамен, должен содержать 1000 витков, что сделает его конструкцию неприемлемой по габаритам и, которая даже не впишется в размер скважины. При этом, сам индуктор с поперечным полем будет иметь эквивалентные параметры одновитковой конструкции на 1500 м (потому что индуктивность у индукторов одинаковой и подобной конструкции пропорциональна квадрату числа витков).Suppose, according to the conditions of coordination with the connection section of two cores, 1,500 m. (From the mouth to the pump suspension, on a 15-meter section of the liner located on a horizontal section of the well in the formation zone, you need to have 10 turns of a transverse inductor connected to two other cable cores. Then, a longitudinal inductor if it is used instead, it must contain 1000 turns, which will make its design unacceptable in size and that will not even fit into the size of the well. Moreover, the transverse field inductor itself will have equivalent parameters s single turn structure for 1500 m (because the inductance of the inductors have the same structure and similar proportional to the square of the number of turns).
Наиболее востребована такая конструкция для усиления термического и ударного виброволновго воздействия в глубинной части скважины, примыкающей к зоне пласта для чего поперечный индуктор из нескольких витков провода расположенных на хвостовике скважинного насоса вдоль его трубной части, и в котором эффект усиливается путем применения защитной трубы одетой сверху индуктора, причем эта труба имеет продольно гофрированную поверхность. Магнитное поле такого индуктора, зажатое между двумя магнитными металлическими поверхностями, имеет большие градиенты энергии на этих поверхности и значит, создает большие импульсы силы.Such a design is most demanded to enhance thermal and shock vibro-microwave action in the deep part of the well adjacent to the formation zone, for which a transverse inductor of several turns of wire located on the shank of the well pump along its pipe part, and in which the effect is enhanced by the use of a protective pipe dressed on top of the inductor moreover, this pipe has a longitudinally corrugated surface. The magnetic field of such an inductor, sandwiched between two magnetic metal surfaces, has large energy gradients on these surfaces and, therefore, creates large momenta of force.
Гофрированная поверхность является хорошим передатчиком этих импульсов силы на скважинную среду, а также хорошим теплообменником. Новым эффектом такой конструкции является непосредственное создание волн давлений в самой скважинной жидкости с сверхсуммарной интенсивностью виброволнового воздействия от двух труб.The corrugated surface is a good transmitter of these force pulses to the borehole medium, as well as a good heat exchanger. A new effect of this design is the direct creation of pressure waves in the borehole fluid itself with an extra-total intensity of the microwave action from two pipes.
Наиболее просто реализовать такой индуктор при подготовительных работах, непосредственно перед спуском колонны труб в скважину, с помощью многожильного кабеля так, что при расположении этого кабеля на поверхности колонны труб в виде петли из одного витка вдоль продольной оси колонны, прикрепленного телу трубы с помощью специальных устройств - протекторов и при по парном соединении жил с двух сторон петли, кроме одной жилы с одной стороны и одной жилы с другой стороны петли, образуется многовитковая конструкция с витками, примыкающими к поверхности труб вдоль колонны.It is most simple to realize such an inductor during preparatory work, immediately before the pipe string is lowered into the well, using a multicore cable so that when this cable is placed on the surface of the pipe string in the form of a loop of one turn along the longitudinal axis of the column attached to the pipe body using special devices - protectors and when the conductors are paired on two sides of the loop, in addition to one core on one side and one core on the other side of the loop, a multi-turn design with coils adjacent to pipe surfaces along the column.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019113689A RU2713552C1 (en) | 2019-04-30 | 2019-04-30 | Method for intensification of oil production, elimination and prevention of deposits in oil and gas producing and injection wells and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019113689A RU2713552C1 (en) | 2019-04-30 | 2019-04-30 | Method for intensification of oil production, elimination and prevention of deposits in oil and gas producing and injection wells and device for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2713552C1 true RU2713552C1 (en) | 2020-02-05 |
Family
ID=69625019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019113689A RU2713552C1 (en) | 2019-04-30 | 2019-04-30 | Method for intensification of oil production, elimination and prevention of deposits in oil and gas producing and injection wells and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2713552C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114034929A (en) * | 2021-11-12 | 2022-02-11 | 国家海洋技术中心 | Non-external field inductive conductivity sensor |
| CN114607327A (en) * | 2022-03-14 | 2022-06-10 | 河北中清永晟石油科技有限公司 | Underground water injection communication method and system |
| RU2808077C1 (en) * | 2023-03-13 | 2023-11-23 | Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственный Центр "Бизнес Профцентр Технолоджи" | Method for preventing formation of asphalt, resin and paraffin deposits |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2267601C2 (en) * | 2003-06-02 | 2006-01-10 | Открытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин" (ОАО НПП "ВНИИГИС") | Method and device to perform action on well bottom during oil production |
| RU2007144672A (en) * | 2007-11-30 | 2009-06-10 | Общество с Ограниченной Ответственностью "Газ-Проект Инжиниринг" (RU) | METHOD AND DEVICE FOR DESTRUCTION OF PARAFFIN HYDROGEN AND ASPHALT-RESINED DEPOSITS AND TUBES IN OIL AND GAS-PRODUCING WELLS |
| RU2503797C1 (en) * | 2012-07-17 | 2014-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Газ-Проект Инжиниринг" (ООО "Газ-Проект Инжиниринг") | Method for destroying and preventing deposits and plugs formation in oil and gas wells and device for its implementation |
| RU2520672C2 (en) * | 2012-09-28 | 2014-06-27 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Production simulation method in oil wells and device for its implementation |
| US9839075B1 (en) * | 2016-08-08 | 2017-12-05 | Evgeny Sokryukin | Downhole induction heater |
| RU2666830C1 (en) * | 2017-12-19 | 2018-09-12 | Общество с ограниченной ответственностью "ПетроИмпульс Инжиниринг" | Method of intensification of oil production, liquidation and prevention of deposits in oil and gas producing and discharge wells and device for implementation thereof |
-
2019
- 2019-04-30 RU RU2019113689A patent/RU2713552C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2267601C2 (en) * | 2003-06-02 | 2006-01-10 | Открытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин" (ОАО НПП "ВНИИГИС") | Method and device to perform action on well bottom during oil production |
| RU2007144672A (en) * | 2007-11-30 | 2009-06-10 | Общество с Ограниченной Ответственностью "Газ-Проект Инжиниринг" (RU) | METHOD AND DEVICE FOR DESTRUCTION OF PARAFFIN HYDROGEN AND ASPHALT-RESINED DEPOSITS AND TUBES IN OIL AND GAS-PRODUCING WELLS |
| RU2503797C1 (en) * | 2012-07-17 | 2014-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Газ-Проект Инжиниринг" (ООО "Газ-Проект Инжиниринг") | Method for destroying and preventing deposits and plugs formation in oil and gas wells and device for its implementation |
| RU2520672C2 (en) * | 2012-09-28 | 2014-06-27 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Production simulation method in oil wells and device for its implementation |
| US9839075B1 (en) * | 2016-08-08 | 2017-12-05 | Evgeny Sokryukin | Downhole induction heater |
| RU2666830C1 (en) * | 2017-12-19 | 2018-09-12 | Общество с ограниченной ответственностью "ПетроИмпульс Инжиниринг" | Method of intensification of oil production, liquidation and prevention of deposits in oil and gas producing and discharge wells and device for implementation thereof |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114034929A (en) * | 2021-11-12 | 2022-02-11 | 国家海洋技术中心 | Non-external field inductive conductivity sensor |
| CN114034929B (en) * | 2021-11-12 | 2024-04-19 | 国家海洋技术中心 | Non-external field induction type conductivity sensor |
| CN114607327A (en) * | 2022-03-14 | 2022-06-10 | 河北中清永晟石油科技有限公司 | Underground water injection communication method and system |
| RU2808077C1 (en) * | 2023-03-13 | 2023-11-23 | Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственный Центр "Бизнес Профцентр Технолоджи" | Method for preventing formation of asphalt, resin and paraffin deposits |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2520672C2 (en) | Production simulation method in oil wells and device for its implementation | |
| US5282508A (en) | Process to increase petroleum recovery from petroleum reservoirs | |
| US6227293B1 (en) | Process and apparatus for coupled electromagnetic and acoustic stimulation of crude oil reservoirs using pulsed power electrohydraulic and electromagnetic discharge | |
| US10718163B2 (en) | Pulse transformer for downhole electrocrushing drilling | |
| CN104756608B (en) | Systems and methods for stimulating wells, sediments and boreholes using a plasma source | |
| CA2805276C (en) | Apparatus and method for heating of hydrocarbon deposits by axial rf coupler | |
| CN102132004B (en) | Pulse fracturing device and method | |
| CN102948009B (en) | Method and apparatus for heating hydrocarbon resources in a formation | |
| AU2001232892B2 (en) | Coupled electromagnetic and acoustic stimulation of crude oil reservoirs | |
| RU2713552C1 (en) | Method for intensification of oil production, elimination and prevention of deposits in oil and gas producing and injection wells and device for its implementation | |
| US9567839B2 (en) | Electrical and static fracturing of a reservoir | |
| US9394775B2 (en) | Electrical fracturing of a reservoir | |
| RU2694319C2 (en) | Coaxial distribution mode converters | |
| RU2693972C2 (en) | High-frequency system for extracting hydrocarbons | |
| RU2503797C1 (en) | Method for destroying and preventing deposits and plugs formation in oil and gas wells and device for its implementation | |
| MXPA06010677A (en) | Method for intensification of high-viscosity oil production and apparatus for its implementation. | |
| RU2461703C2 (en) | Method and device for transportation bitumen or heavy oil in situ | |
| CN102948010A (en) | Diaxial power transmission line for continuous dipole antenna | |
| US20140166301A1 (en) | Steam generation | |
| US4558737A (en) | Downhole thermoacoustic device | |
| RU2666830C1 (en) | Method of intensification of oil production, liquidation and prevention of deposits in oil and gas producing and discharge wells and device for implementation thereof | |
| CA2853549C (en) | Hydrocarbon resource heating apparatus including ferromagnetic transmission line and related methods | |
| US9267366B2 (en) | Apparatus for heating hydrocarbon resources with magnetic radiator and related methods | |
| GB2286001A (en) | Apparatus for increasing petroleum recovery from petroleum reservoirs | |
| RU2312980C1 (en) | Method and device for oil recovery increase |