RU85581U1

RU85581U1 - PRODUCTIVE LAYER DEVICE

Info

Publication number: RU85581U1
Application number: RU2008126893/22U
Authority: RU
Inventors: Эдуард Афанасьевич Буторин; Алия Ринатовна Загидуллина; Валерий Александрович Карелин
Original assignee: Казанский научный центр Российской Академии Наук, государственное учреждение (КазНЦ РАН)
Priority date: 2008-07-01
Filing date: 2008-07-01
Publication date: 2009-08-10

Abstract

1. Устройство для обработки продуктивных пластов с гидравлической связью с содержимым обсадной трубы скважины, содержащее корпус в виде плоской резонансной камеры с выходом на заднем торце и ограниченной передней стенкой с расположенным в ней вдоль продольной оси съемным соплом в гидравлической связи с источником рабочего агента, боковыми стенками, верхней и нижней стенками, отличающееся тем, что в нем выход из резонансной камеры на заднем торце закрыт задней стенкой с симметрично расположенными под острым углом к продольной оси камеры двумя отводящими рабочий агент патрубками в гидравлической связи с содержимым обсадной трубы скважины и разделенными переключателем направления потока, при этом вершина переключателя может иметь параболическую форму. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что проточный тракт каждого из патрубков имеет одностороннюю диффузорность по отношению к стенке переключателя направления потока. ! 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гидравлическая связь съемного сопла с источником рабочего агента на передней стенке резонансной камеры имеет входной патрубок для стыковки с фильтром. ! 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что переключатель направления потока имеет механизм продольного перемещения с фиксацией положения.1. Device for processing productive formations with hydraulic connection with the contents of the casing of the well, comprising a housing in the form of a flat resonance chamber with an exit at the rear end and a limited front wall with a removable nozzle located along it along the longitudinal axis in hydraulic communication with the source of the working agent, lateral walls, upper and lower walls, characterized in that in it the exit from the resonance chamber at the rear end is closed by the rear wall with symmetrically located at an acute angle to the longitudinal axis of the camera two branch pipes for discharging the working agent in hydraulic connection with the contents of the well casing and separated by a flow direction switch, while the top of the switch may have a parabolic shape. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that the flow path of each of the nozzles has one-sided diffusivity with respect to the wall of the flow direction switch. ! 3. The device according to claim 1, characterized in that the hydraulic connection of the removable nozzle with the source of the working agent on the front wall of the resonant chamber has an inlet pipe for docking with the filter. ! 4. The device according to claim 1, characterized in that the flow direction switch has a longitudinal movement mechanism with a fixed position.

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для создания упругих колебаний высокой интенсивности в пласте для повышения его продуктивности.The utility model relates to the oil and gas industry, and in particular to devices for creating high-intensity elastic vibrations in a formation to increase its productivity.

Большая эффективность волнового воздействия на пласт с использованием жидкости может быть обеспечена возбуждением резонансных колебаний столба жидкости в обсадной колонне скважины путем согласования режимов работы излучателя и скважины. Накопленный опыт использования волнового воздействия на продуктивные пласты показывает, что именно низкие частоты, как правило, соответствуют частоте собственных колебаний столба жидкости в скважине.The greater efficiency of the wave action on the formation using fluid can be achieved by exciting resonant oscillations of the fluid column in the casing of the well by matching the operating modes of the emitter and the well. The accumulated experience of using wave action on productive formations shows that it is low frequencies that, as a rule, correspond to the frequency of natural oscillations of a liquid column in a well.

Известно устройство для создания звуковых полей высокой интенсивности (патент RU 2041343 кл. Е21В43). Устройство состоит из двух струйных генераторов импульсов с внутренней обратной связью, осуществляемой через резонансные камеры, каждый из которых имеет входное плоское сопло, две симметрично расположенные относительно оси генератора резонансные камеры, переходящие в проточные каналы прямоугольной формы и разделенные клином. Каналы заканчиваются выходными патрубками, оси которых находятся в плоскостях, проходящих через продольную ось устройства и пересекающихся по отношению к ней под углом 90°.A device is known for creating high-intensity sound fields (patent RU 2041343 class. E21B43). The device consists of two jet pulse generators with internal feedback provided through resonant chambers, each of which has an input flat nozzle, two resonant chambers symmetrically located relative to the axis of the generator, passing into rectangular flow channels and separated by a wedge. The channels end with outlet pipes, the axes of which are in planes passing through the longitudinal axis of the device and intersecting with it at an angle of 90 °.

Недостатком известного устройства является невозможность использования подобных технических решений для рабочих агентов, представляющих несжимаемую жидкость. Высокие скорости распространения возмущений в жидкости (более 1400 м/с) требуют значительных объемов резонансных камер в излучателе, что вызывает необходимость увеличения внешнего диаметра устройства до размера, превышающего (в области практических значений частот воздействия на пласт) внутренний диаметр обсадной колонны скважины. Величина внутреннего диаметра последней составляет в основном на нефтяных месторождениях 130-170 мм.A disadvantage of the known device is the inability to use such technical solutions for working agents representing an incompressible fluid. High velocities of propagation of disturbances in the fluid (more than 1400 m / s) require significant volumes of resonance chambers in the emitter, which necessitates an increase in the external diameter of the device to a size exceeding (in the range of practical values of the frequency of action on the formation) the inner diameter of the casing string of the well. The internal diameter of the latter is mainly 130-170 mm in oil fields.

Известно также устройство - излучатель на основе резонатора Гельмгольца (Труды научно-практической конференции VIII Международной выставки. Нефть, газ. Нефтехимия - 2001. 5-8 сентября 2001 г., том II. Статья «Гидромеханический осциллятор как устройство для возбуждения колебаний давления в потоке жидкости, нагнетаемой в пласт». С.172-178).A device is also known - a radiator based on the Helmholtz resonator (Proceedings of the scientific and practical conference of the VIII International Exhibition. Oil, gas. Petrochemicals - 2001. September 5-8, 2001, volume II. Article "Hydromechanical oscillator as a device for exciting pressure fluctuations in a stream fluid injected into the reservoir. "S.172-178).

Устройство состоит из резонансной камеры Гельмгольца цилиндрического типа и установленных (по оси на входе и выходе камеры сопл). Механизм самовозбуждения колебаний заключается в следующем. Круглая струя жидкости из сопла на входе движется через осесимметричную полость камеры Гельмгольца и затем выходит в окружающую среду через выходное сопло. Диаметр полости камеры много больше диаметра струи и, вследствие этого, скорость в полости много ниже, чем в струе. Это ведет к сильным сдвиговым смещениям на границе раздела между двумя потоками. Сдвиговое течение реализуется в вихрях. При круглой струе вихревые линии принимают форму окружностей (колец). Соударение упорядоченных осесимметричных возмущений, таких как вихревые кольца, в сдвиговом слое, с кромкой выходного сопла генерирует периодические импульсы давления. Эти импульсы распространяются вверх по потоку к зоне начального отрыва, усиливая очередное вихревое кольцо. Усиление является селективным (в узком частотном диапазоне). Цикл включает истечение, обратную связь и усиление возмущений. В результате, в сдвиговом слое развиваются сильные колебания, захватывающие даже ядро струи. При этом в полости камеры устанавливается поле пульсирующего давления.The device consists of a Helmholtz resonance chamber of a cylindrical type and mounted (nozzles on the axis at the inlet and outlet of the chamber). The mechanism of self-excitation of oscillations is as follows. A round stream of liquid from the nozzle at the inlet moves through the axisymmetric cavity of the Helmholtz chamber and then enters the environment through the outlet nozzle. The diameter of the chamber cavity is much larger than the diameter of the jet and, as a result, the velocity in the cavity is much lower than in the jet. This leads to strong shear displacements at the interface between the two flows. Shear flow is realized in vortices. In a round stream, vortex lines take the form of circles (rings). The collision of ordered axisymmetric perturbations, such as vortex rings, in a shear layer with the edge of the outlet nozzle generates periodic pressure pulses. These pulses propagate upstream to the initial separation zone, amplifying the next vortex ring. The gain is selective (in a narrow frequency range). The cycle includes expiration, feedback, and perturbation amplification. As a result, strong oscillations develop in the shear layer, which capture even the core of the jet. In this case, a pulsating pressure field is established in the chamber cavity.

Увеличение амплитуды колебаний, как правило, способствует большей эффективности воздействия на пласт вследствие возрастания протяженности распространения поля упругих колебаний в последнем.An increase in the amplitude of the oscillations, as a rule, contributes to a greater efficiency of the impact on the formation due to an increase in the extent of propagation of the field of elastic vibrations in the latter.

Недостатком этого устройства является то, что при колебаниях с большой амплитудой сплошность жидкости разрывается и в ней появляются кавитационные пузырьки, обусловленные качественным изменением колебательного процесса в жидкости. В условиях развитой кавитации происходит процесс периодического распространения гидродинамического разрыва в виде фронта волны схлопывающихся пузырьков, приводящих к кавитационному разрушению материала отверстия выходного сопла. Тем самым нарушается рабочий процесс генерации колебаний в потоке жидкости на выходе устройства и не обеспечивается возможность длительной эксплуатации его при технологии совмещенного воздействия на пласт. Кроме того, механизм генерации колебаний с высоким значением амплитуды в потоке жидкости на основе резонатора Гельмгольца не обеспечивается на низких частотах из-за необходимости многократного увеличения объема резонансной камеры, в первую очередь за счет внутреннего диаметра (в сравнении с камерами, обеспечивающими колебания высокой частоты в потоке жидкости). Увеличение объема камеры за счет многократного ее удлинения приведет к низким значениям критерия Струхаля в сравнении с оптимальным (St=0,45-0.5), при котором реализуются колебания давления с высоким значением амплитуды (Буторин Э.А., Кравцов Я.И., Секачев Л.Н. «Определение и исследование зоны устойчивой генерации колебаний давления гидродинамическими излучателями на основе резонатора Гельмгольца для осуществления энергоэффективных технологий. // Известия Академии наук. Энергетика 2006 г., №2, С.128-135.The disadvantage of this device is that during oscillations with a large amplitude, the continuity of the liquid breaks and cavitation bubbles appear in it, due to a qualitative change in the oscillatory process in the liquid. Under the conditions of developed cavitation, a process of periodic propagation of a hydrodynamic discontinuity in the form of a wave front of collapsing bubbles occurs, leading to cavitation destruction of the material of the outlet nozzle opening. This disrupts the working process of generating oscillations in the fluid flow at the output of the device and does not provide the possibility of long-term operation with the technology of combined stimulation. In addition, the mechanism for generating oscillations with a high amplitude in the fluid flow based on the Helmholtz resonator is not provided at low frequencies due to the need for a multiple increase in the volume of the resonance chamber, primarily due to the internal diameter (in comparison with cameras providing high-frequency oscillations in fluid flow). An increase in the chamber volume due to its multiple lengthening will lead to low values of the Struhal criterion in comparison with the optimal one (St = 0.45-0.5), in which pressure fluctuations with a high amplitude are realized (Butorin E.A., Kravtsov Y.I., Sekachev LN "The definition and study of the zone of stable generation of pressure fluctuations by hydrodynamic emitters based on the Helmholtz resonator for the implementation of energy-efficient technologies. // Proceedings of the Academy of Sciences. Energy 2006, No. 2, S.128-135.

Известно устройство - гидродинамический пульсатор давления (а. с.1655157, Кл. Е21В 43/00), включающий корпус с внутренней полостью, образующей вихревую камеру с верхним торцем, выходным каналом и входными тангенциальными отверстиями. В верхнем торце выполнена сферическая полость для уменьшения кавитационного износа. Жидкость поступает в вихревую камеру пульсатора через входные тангенциальные отверстия и под действием центробежных сил образует в камере закрученный жидкостный вихревой поток, который, сжимаясь, через цилиндрическое сопло поступает в диффузорный участок пульсатора. При этом в приосевой зоне диффузорного участка образуется область пониженного давления, которая простирается от выходного торца этого участка через сопло и далее в вихревую камеру. В результате этого возникает противоток жидкости в вихревую камеру пульсатора. Взаимодействие противотока жидкости с периферийным вихрем приводит к существенному уменьшению его количества движения, в результате чего разрежение на оси пульсатора уменьшается и противоток прекращается. Затем цикл колебаний жидкости повторяется.A known device is a hydrodynamic pressure pulsator (a. P. 16555157, class. E21B 43/00), comprising a housing with an internal cavity forming a vortex chamber with an upper end face, an output channel and tangential inlets. A spherical cavity is made in the upper end to reduce cavitation wear. The fluid enters the vortex chamber of the pulsator through the tangential inlet openings and, under the action of centrifugal forces, forms a swirling liquid vortex stream in the chamber, which, being compressed through the cylindrical nozzle, enters the diffuser section of the pulsator. In this case, in the near-axial zone of the diffuser section, a region of reduced pressure is formed, which extends from the outlet end of this section through the nozzle and further into the vortex chamber. As a result of this, there is a countercurrent of fluid into the vortex chamber of the pulsator. The interaction of the fluid countercurrent with the peripheral vortex leads to a significant decrease in its momentum, as a result of which the vacuum on the axis of the pulsator decreases and the counterflow ceases. Then the cycle of fluid oscillations is repeated.

Недостатком этого устройства является то, что вращающийся с большой скоростью вихревой поток жидкости образует в центральной полости вихревой камеры зону разрежения соосно выходному каналу, что не исключает кавитационный износ камеры. Последний приводит к нарушению геометрии камеры, что вызывает нарушение установившегося колебательного истечения струи и тем самым - снижение эффективности воздействия на пласт. Помимо этого наличие ряда тангенциальных отверстий малого диаметра способствует их засорению механическими частицами из рабочего агента, поступающего в пульсатор из насосно-компрессорной трубы и далее в пласт.The disadvantage of this device is that a swirling fluid stream rotating at a high speed forms a rarefaction zone in the central cavity of the swirl chamber coaxially with the outlet channel, which does not exclude cavitation wear of the chamber. The latter leads to a violation of the geometry of the chamber, which causes a violation of the steady-state oscillatory outflow of the jet and, thereby, a decrease in the effectiveness of the impact on the formation. In addition, the presence of a number of tangential holes of small diameter contributes to their clogging with mechanical particles from the working agent, which enters the pulsator from the tubing and further into the reservoir.

Рассмотренные выше принципы работы устройств генерации акустических колебаний, из-за перечисленных недостатков, исключают возможность работы устройств на низких частотах, при которых в ходе технологического процесса, путем возбуждения резонансных колебаний столба жидкости ниже генератора, в скважине существенным образом можно увеличить энергию упругих волн, передаваемую из скважины в продуктивный пласт.The above principles of operation of devices for generating acoustic vibrations, due to the above disadvantages, exclude the possibility of devices operating at low frequencies, during which, by exciting resonant oscillations of a liquid column below the generator, the energy of elastic waves transmitted in a well can be significantly increased from the well into the reservoir.

Известно техническое решение [Kazuhiro Murai, Yosure Kawashima, Shigeyasu Nakanishi and Masao Taga. Self oscillation phenomena of turbulent jets in a channel // The Canadian journal of chemical engineering. 1989. vol. 57. December, pp. - 906-911], позволяющее генерировать интенсивные колебания давления низкой частоты в потоке смешивающихся компонентов жидкости и исключающее воздействие возможной кавитации на определяющие конструктивные элементы устройства вследствие отсутствия выходного сопла.Known technical solution [Kazuhiro Murai, Yosure Kawashima, Shigeyasu Nakanishi and Masao Taga. Self oscillation phenomena of turbulent jets in a channel // The Canadian journal of chemical engineering. 1989. vol. 57. December, pp. - 906-911], which allows you to generate intense fluctuations in the pressure of low frequency in the flow of miscible components of the liquid and eliminating the impact of possible cavitation on the defining structural elements of the device due to the absence of the outlet nozzle.

Генератор состоит из рабочей камеры в виде параллелепипеда, образованного боковыми стенками, высота которых определяет высоту камеры; верхней и нижней стенками, ширина которых определяет ширину камеры, и передней стенкой, через которую подаются компоненты жидкости для смешения за счет генерации автоколебаний струи.The generator consists of a working chamber in the form of a parallelepiped formed by side walls, the height of which determines the height of the chamber; the upper and lower walls, the width of which determines the width of the chamber, and the front wall through which the components of the liquid are supplied for mixing due to the generation of self-oscillations of the jet.

Механизм возбуждения колебаний состоит в следующем: при истечении из круглого сопла струя жидкости (несжимаемой либо сжимаемой) прилипает на некотором расстоянии (вниз по потоку жидкости) от передней стенки к одной из боковых стенок (эффект Коанда) камеры. Это приводит, в области между передней стенкой и зоной прилипания струи, к уменьшению давления по сравнению с давлением у противоположной боковой стенки. Вследствие разности давлений жидкость перетекает через зазор между соплом и верхней и нижней стенками. Зона с пониженным давлением возрастает, и точка прилипания к боковой стенке смещается вниз по потоку. Давление в этой области постепенно увеличивается, а в области у противоположной стенки - понижается. В результате струя перемещается к противоположной боковой стенке. Описанное воздействие приводит к возникновению устойчивых колебаний струи в направлении боковых стенок рабочей камеры.The oscillation excitation mechanism consists in the following: when a fluid nozzle (incompressible or compressible) flows from a round nozzle, it sticks at a certain distance (downstream of the fluid flow) from the front wall to one of the side walls (Coanda effect) of the chamber. This leads, in the region between the front wall and the zone of adhesion of the jet, to a decrease in pressure compared with the pressure at the opposite side wall. Due to the pressure difference, the fluid flows through the gap between the nozzle and the upper and lower walls. The zone with reduced pressure increases, and the point of adhesion to the side wall shifts downstream. The pressure in this area gradually increases, and in the area near the opposite wall it decreases. As a result, the jet moves to the opposite side wall. The described effect leads to the emergence of stable oscillations of the jet in the direction of the side walls of the working chamber.

Это техническое решение является наиболее близким по сущности заявляемого решения и поэтому выбрано в качестве ПРОТОТИПА.This technical solution is the closest in essence to the proposed solution and is therefore selected as a PROTOTYPE.

Устройство состоит из корпуса, представляющего собой плоскую резонансную камеру с выходом на заднем торце и ограниченной передней стенкой с расположенным в ней вдоль продольной оси съемным соплом в гидравлической связи с источником рабочего агента.The device consists of a housing, which is a flat resonance chamber with an exit at the rear end and a limited front wall with a removable nozzle located in it along the longitudinal axis in hydraulic communication with the source of the working agent.

Подобные акустические устройства конструктивно просты, т.к. в них отсутствуют подвижные элементы конструкции. Они хорошо работают в условиях высоких температур, при воздействии вибраций и ударных нагрузок.Such acoustic devices are structurally simple because they lack movable structural elements. They work well at high temperatures, when exposed to vibrations and shock loads.

Эти устройства не требуют дополнительных источников энергии, поскольку для возбуждения акустических колебаний используется кинетическая и потенциальная энергия потока жидкости. С помощью устройства могут быть возбуждены на выходе в потоке жидкости продольные колебания низкой частоты. При этом за счет резонансного возбуждения столба жидкости в скважине, в условиях генерирования вынужденных продольных колебаний излучателем, может быть значительно увеличена энергия упругих волн, передаваемых в пласт. Известно, что зона влияния акустического воздействия на пласт может достигать сотен метров. Подобный эффект наблюдается при воздействии инфразвуковыми (до 20 Гц) и низкочастотными колебаниями. Большой радиус воздействия достигается вследствие малого поглощения волновой энергии колебаний низкой частоты [Кузнецов О.Л., Симкин Э.М., Чилингар Дж. Физические основы вибрационного и акустического воздействия на нефтегазовые пласты. - М: Мир. 2001. Глава 2, с. 25].These devices do not require additional energy sources, since the kinetic and potential energy of the fluid flow is used to excite acoustic vibrations. Using the device, longitudinal low-frequency vibrations can be excited at the outlet in a fluid stream. In this case, due to the resonant excitation of the liquid column in the well, under conditions of generation of forced longitudinal vibrations by the emitter, the energy of elastic waves transmitted to the formation can be significantly increased. It is known that the zone of influence of acoustic impact on the formation can reach hundreds of meters. A similar effect is observed when exposed to infrasonic (up to 20 Hz) and low-frequency oscillations. A large exposure radius is achieved due to the small absorption of the wave energy of low-frequency oscillations [Kuznetsov OL, Simkin EM, Chilingar J. Physical principles of vibration and acoustic effects on oil and gas reservoirs. - M: World. 2001. Chapter 2, p. 25].

Недостатком такого устройства, при использовании его в забое скважины, является наличие одного канала на выходе его, что не способствует созданию неоднородности волнового поля упругих колебаний в пласте.The disadvantage of this device, when used in the bottom of the well, is the presence of one channel at its output, which does not contribute to the creation of heterogeneity of the wave field of elastic vibrations in the formation.

Известно, что степень неоднородности волнового поля активно влияет на величину градиента напряженности (деформации) гетерогенной структуры пласта, что, в свою очередь, способствует разрушению фазовых границ раздела между твердым телом (пластом) и жидкостью (нефтью) или жидкостью (нефтью) и жидкостью (водой) и увеличению нефтеотдачи.It is known that the degree of inhomogeneity of the wave field actively affects the magnitude of the gradient of tension (deformation) of the heterogeneous structure of the formation, which, in turn, helps to destroy the phase interfaces between a solid (formation) and a liquid (oil) or liquid (oil) and liquid ( water) and enhanced oil recovery.

Кроме того, другим недостатком известного устройства является то, что в процессе его эксплуатации в полости перед соплом будут скапливаться механические примеси (ржавчина, например), переносимые со стенок насосно-компрессорной трубы (НКТ), используемой для подачи рабочего агента в пласт и установки в забой скважины устройства генерации колебаний.In addition, another disadvantage of the known device is that during its operation in the cavity in front of the nozzle, mechanical impurities (rust, for example) will accumulate from the walls of the tubing used to supply the working agent to the formation and bottom hole of a device for generating oscillations.

Частичное засорение соплового отверстия приведет к срыву режима генерации колебаний устройством и исключению передачи волновой энергии в пласт, что вызовет снижение интенсивности извлечения углеводородного сырья при одновременном сохранении более высокого давления на устье скважины за счет дополнительных потерь давления жидкости на сопле устройства.Partial clogging of the nozzle hole will disrupt the oscillation mode of the device and prevent the transfer of wave energy into the reservoir, which will reduce the intensity of hydrocarbon extraction while maintaining a higher pressure at the wellhead due to additional loss of fluid pressure at the nozzle of the device.

Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в создании устройства для волновой обработки продуктивных пластов, обеспечивающего повышение эффективности, надежности и экономичности воздействия на продуктивный пласт за счет создания неоднородности в волновом поле пласта, а также за счет устранения при работе устройства воздействия кавитации на его определяющие конструктивные элементы. Тем самым обеспечивается возможность продолжительно долго поддерживать в продуктивном пласте в процессе добычи волновое поле.The problem to which the claimed utility model is directed is to create a device for wave processing of productive formations, providing increased efficiency, reliability and cost-effectiveness of impact on the productive formation by creating heterogeneity in the wave field of the formation, as well as by eliminating cavitation during operation of the device on its defining structural elements. This provides the opportunity for a long time to maintain a wave field in the reservoir during production.

Сущность полезной модели заключается в том, что устройство, предназначенное для волновой обработки продуктивных пластов с гидравлической связью с содержимом обсадной трубы скважины, содержащее корпус в виде плоской резонансной камеры, с выходом на заднем торце и ограниченной передней стенкой с расположенным в ней вдоль продольной оси съемным соплом в гидравлической связи с источником рабочего агента, боковыми стенками, верхней и нижней стенками для решения поставленной задачи - ВЫХОД из резонансной камеры на заднем торце закрыт задней стенкой с симметрично расположенными под острым углом к продольной оси камеры двумя отводящими рабочий агент патрубками в гидравлической связи с содержимым обсадной трубы скважины и разделенными переключателем направления потока, при этом вершина переключателя может иметь параболическую форму.The essence of the utility model is that a device designed for wave processing of productive formations with hydraulic connection with the contents of the casing of the well, containing a casing in the form of a flat resonance chamber, with an exit at the rear end and a limited front wall with a removable located along the longitudinal axis nozzle in hydraulic communication with the source of the working agent, side walls, upper and lower walls to solve the problem - EXIT from the resonance chamber at the rear end is closed by the back a wall with two nozzles diverting the working agent symmetrically located at an acute angle to the longitudinal axis of the chamber in hydraulic communication with the contents of the well casing and separated by a flow direction switch, while the top of the switch may have a parabolic shape.

Кроме того, возможен конкретный вариант выполнения устройства, в котором проточный тракт каждого из патрубков может иметь одностороннюю диффузорность по отношению к стенке переключателя направления потока.In addition, a specific embodiment of the device is possible in which the flow path of each of the nozzles may have one-sided diffusivity with respect to the wall of the flow direction switch.

Кроме того, возможен другой вариант, в котором гидравлическая связь съемного сопла с источником рабочего агента на передней стенке резонансной камеры имеет входной патрубок для стыковки с фильтром.In addition, another option is possible, in which the hydraulic connection of the removable nozzle with the source of the working agent on the front wall of the resonance chamber has an inlet pipe for docking with the filter.

Кроме того, возможен вариант, в котором переключатель направления потока имеет механизм продольного перемещения с фиксацией положения.In addition, a variant is possible in which the flow direction switch has a longitudinal movement mechanism with a fixed position.

Таким образом, только полное сочетание предлагаемых конструктивных элементов устройства обеспечивает решение поставленной задачи.Thus, only a complete combination of the proposed structural elements of the device provides a solution to the problem.

Устройство изображено на фиг.1.The device is shown in figure 1.

Устройство для комбинированной обработки продуктивных пластов содержит резонансную камеру 1 с передней стенкой 2, боковыми стенками 3 и 4, верхней и нижней стенками 5 и 6 соответственно. В передней стенке 2 имеется соосно устанавливаемое с резонансной камерой 1 съемное круглое сопло 7. К боковым стенкам 3 и 4 на выходе резонансной камеры 1 присоединены отводящие рабочий агент патрубки 8 и 9, находящиеся в гидравлической связи с содержимым обсадной трубы скважины и разделенные переключателем направления потока 10.A device for combined treatment of reservoirs contains a resonant chamber 1 with a front wall 2, side walls 3 and 4, upper and lower walls 5 and 6, respectively. In the front wall 2, there is a removable circular nozzle 7 coaxially mounted with the resonance chamber 1. On the side walls 3 and 4 at the output of the resonance chamber 1 there are connected branch pipes 8 and 9 that divert the working agent, which are in hydraulic communication with the contents of the casing of the well and separated by a flow direction switch 10.

На фиг.2 изображен вариант устройства, в котором проточный тракт каждого из патрубков 8 и 9 имеет одностороннюю диффузорность по отношению к стенке переключателя направления потока 10.Figure 2 shows a variant of the device in which the flow path of each of the nozzles 8 and 9 has a one-way diffuser with respect to the wall of the switch of the direction of flow 10.

На фиг.3 изображен другой вариант устройства, в котором гидравлическая связь съемного сопла с источником рабочего агента на передней стенке резонансной камеры имеет входной патрубок 11 для стыковки с фильтром.Figure 3 shows another embodiment of the device in which the hydraulic connection of the removable nozzle with the source of the working agent on the front wall of the resonance chamber has an inlet pipe 11 for docking with the filter.

На фиг.4 изображен вариант устройства, в котором переключатель направления потока 10 имеет механизм продольного перемещения 12 с фиксацией положения.Figure 4 shows a variant of the device in which the flow direction switch 10 has a longitudinal movement mechanism 12 with a fixed position.

Устройство для волновой обработки продуктивных пластов устанавливают на забое скважины вертикально, стыкуя, при необходимости, с фильтром очистки подаваемой жидкости, который, в свою очередь, стыкуется с насосно-компрессорной трубой подачи рабочего агента (например, воды, ПАВ и др.).A device for wave processing of productive formations is installed vertically at the bottom of the well, connecting, if necessary, with a filter for cleaning the supplied fluid, which, in turn, is joined to the tubing for supplying a working agent (for example, water, surfactant, etc.).

Работает устройство следующим образом: рабочий агент под давлением подается в съемное круглое сопло 7, при истечении из которого струя жидкости прилипает в силу эффекта Коанда к одной из боковых стенок, например 3 резонансной камеры 1. Далее поток жидкости направляется в боковой патрубок 9 и истекает в обсадную колонну скважины в область, прилегающую к стенке обсадной колонны, формируя распространение импульса давления или в режиме вынужденных продольных колебаний в столбе жидкости, заполняющей скважину или в режиме резонансных продольных колебаний в случае равенства или кратности вынужденных значений частоты колебаний, генерируемых устройством, частоте значений собственных колебаний (моды) столба жидкости, заключенного между излучателем и, например, дном скважины. Далее импульс давления распространяется в пласт.The device operates as follows: the working agent is pressurized into a removable round nozzle 7, after which the liquid stream adheres due to the Coand effect to one of the side walls, for example 3 of the resonance chamber 1. Next, the liquid flow is directed to the side pipe 9 and flows into well casing in a region adjacent to the wall of the casing, forming the propagation of a pressure impulse or in the mode of forced longitudinal vibrations in the column of fluid filling the well or in the mode of resonant longitudinal x oscillations in the case of equality or multiplicity of forced values of the oscillation frequency generated by the device, the frequency of the natural oscillations (modes) of the liquid column enclosed between the emitter and, for example, the bottom of the well. Further, the pressure pulse propagates into the reservoir.

Вблизи боковой стенки 3 в зоне, прилегающей к передней стенке 2 с соплом 7, давление уменьшается по сравнению с зоной вблизи противоположной боковой стенки 4.Near the side wall 3 in the area adjacent to the front wall 2 with the nozzle 7, the pressure decreases compared with the area near the opposite side wall 4.

Вследствие разности давлений жидкость перетекает от боковой стенки 4 через зазор между струей, истекающей из сопла 7, и стенками 5 и 6 к боковой стенке 3. Зона (с пониженным давлением) у боковой стенки 3 возрастает, и точка прилипания струи жидкости к боковой стенке 3 смещается вниз по потоку. Это еще более приводит к увеличению перетекания жидкости к стенке 3, а в области у противоположной стенки 4 давление понижается. В результате струя перемещается к противоположной стенке 4. Описанное воздействие приводит к возникновению устойчивых колебаний струи в направлении боковых стенок 3 и 4 резонансной камеры 1.Due to the pressure difference, the fluid flows from the side wall 4 through the gap between the jet flowing out of the nozzle 7 and the walls 5 and 6 to the side wall 3. The zone (with reduced pressure) at the side wall 3 increases, and the point of attachment of the fluid stream to the side wall 3 moves downstream. This further leads to an increase in the flow of fluid to the wall 3, and in the area near the opposite wall 4, the pressure decreases. As a result, the jet moves to the opposite wall 4. The described effect leads to the emergence of stable oscillations of the jet in the direction of the side walls 3 and 4 of the resonance chamber 1.

Таким образом, на входе в продуктивный пласт из патрубков устройства попеременно формируются импульсы давления. В итоге пласт и содержимое будет подвергаться периодическому воздействию упругого поля, что приведет к более высоким градиентам напряженности и соответственно к большим деформациям гетерогенного пласта. Это вызовет более эффективное разрушение фазовых границ раздела между твердым телом (порода) - жидкость (нефть) или жидкость (нефть) - жидкость (вода) и, в конечном итоге, приведет к увеличению нефтеотдачи пласта.Thus, at the entrance to the reservoir, pressure pulses are alternately formed from the nozzles of the device. As a result, the formation and contents will be periodically exposed to an elastic field, which will lead to higher stress gradients and, accordingly, to large deformations of the heterogeneous formation. This will cause a more effective destruction of the phase interfaces between a solid (rock) - liquid (oil) or liquid (oil) - liquid (water) and, ultimately, will lead to an increase in oil recovery.

Конкретная реализация предложенного технического решения сводится к определению основных геометрических параметров излучателя колебаний давления низкой частоты, обеспечивающих устойчивость колебаний в резонансной камере. Для этого необходимо воспользоваться результатами исследования [Kazuhiro Murai, Yosure Kawashima, Shigeyasu Nakanishi and Masao Taga. Self oscillation phenomena of turbulent jets in a channel // The Canadian journal of chemical engineering. 1989. vol. 67. December, pp.906-911] зависимости числа Струхаля-Sh от коэффициента σ. Последний определяется функциональной зависимостью параметров диаметра сопла (D), высоты (А) и ширины (В) передней стенки резонансной камеры.A specific implementation of the proposed technical solution is to determine the basic geometric parameters of the emitter of low-frequency pressure fluctuations, ensuring stability of oscillations in the resonant chamber. To do this, use the results of the study [Kazuhiro Murai, Yosure Kawashima, Shigeyasu Nakanishi and Masao Taga. Self oscillation phenomena of turbulent jets in a channel // The Canadian journal of chemical engineering. 1989. vol. 67. December, pp.906-911] the dependence of the Strouhal-Sh number on the coefficient σ. The latter is determined by the functional dependence of the parameters of the nozzle diameter (D), height (A) and width (B) of the front wall of the resonance chamber.

Выбирая величину массового расхода жидкости через излучатель в забой нагнетательной скважины, например 120 т/сут.(G=1,4 кг/с), и задавая величину коэффициента расхода жидкости через сопло, равную 0,76 (что соответствует коэффициенту сужения струи в сопле, равному µ=0,87) при выбранной величине скорости потока жидкости в сопле u₀=90 м/с, получаем диаметр поперечного сечения съемного сопла из зависимости:By choosing the mass flow rate of the liquid through the emitter to the bottom of the injection well, for example 120 t / day (G = 1.4 kg / s), and setting the coefficient of fluid flow through the nozzle equal to 0.76 (which corresponds to the coefficient of narrowing of the jet in the nozzle equal to µ = 0.87) for the selected value of the fluid flow velocity in the nozzle u ₀ = 90 m / s, we obtain the cross-sectional diameter of the removable nozzle from the dependence:

ρ - плотность жидкости.ρ is the density of the liquid.

Из данных исследований на воде (таблица - фиг.5) для полученного значения диаметра поперечного сечения сопла (5 мм) находим рекомендуемые соотношения геометрических параметров, при которых обеспечивается генерация излучателем колебаний давления:From the data of water studies (table - figure 5) for the obtained value of the diameter of the nozzle cross-section (5 mm) we find the recommended ratio of geometric parameters at which the pressure oscillator is generated by the emitter:

A/D=3,2 ,А=16 мм; B/D=10, В=50 мм.A / D = 3.2, A = 16 mm; B / D = 10, B = 50 mm.

Таким образом, значение коэффициента - σ составляет:Thus, the value of the coefficient - σ is:

σ=AD/B²=0,032σ = AD / B ² = 0.032

Из приведенного графика на фиг.5 (зависимость числа Струхаля-Sh от значений коэффициента σ) определяем величину Sh=0,00133. Учитывая, что выражение числа Струхаля имеет вид , находим частоту переключения струи (колебаний давления на выходе отводящих патрубков устройства) в резонансной камере излучателя:From the graph in FIG. 5 (the dependence of the Strouhal number-Sh on the values of the coefficient σ), we determine the value Sh = 0.00133. Given that the expression of the Strouhal number has the form , we find the switching frequency of the jet (pressure fluctuations at the outlet of the outlet pipes of the device) in the resonant chamber of the emitter:

С изменением расхода жидкости, например уменьшением его вдвое при сохранении геометрических параметров резонансной камеры, скорость струи в сопле также уменьшится вдвое (при сохранении значения коэффициента сужения струи, равном 0,87), что приведет к понижению вдвое частоты переключения струи (12 Гц).With a change in the fluid flow rate, for example, by halving it while maintaining the geometric parameters of the resonance chamber, the jet velocity in the nozzle will also decrease by half (while maintaining the value of the jet narrowing coefficient equal to 0.87), which will lead to a halving of the jet switching frequency (12 Hz).

Использование устройства для обработки продуктивных пластов позволяет обеспечить высокую надежность процесса воздействия на пласт, увеличить его отдачу и повысить экономичность за счет использования энергии потока рабочего тела для возбуждения акустических звуковых колебаний низкой частоты излучателем при воздействии последних пласт.The use of a device for processing productive strata allows to ensure high reliability of the process of stimulating the stratum, increasing its output and increasing profitability by using the energy of the flow of the working fluid to excite acoustic sound waves of low frequency by the emitter when exposed to the last stratum.

Claims

1. Device for processing productive formations with hydraulic connection with the contents of the casing of the well, comprising a housing in the form of a flat resonance chamber with an exit at the rear end and a limited front wall with a removable nozzle located along it along the longitudinal axis in hydraulic communication with the source of the working agent, lateral walls, upper and lower walls, characterized in that in it the exit from the resonance chamber at the rear end is closed by the rear wall with symmetrically located at an acute angle to the longitudinal axis of the camera two branch pipes for discharging the working agent in hydraulic connection with the contents of the well casing and separated by a flow direction switch, while the top of the switch may have a parabolic shape.

2. The device according to claim 1, characterized in that the flow path of each of the nozzles has one-sided diffusivity with respect to the wall of the flow direction switch.

3. The device according to claim 1, characterized in that the hydraulic connection of the removable nozzle with the source of the working agent on the front wall of the resonant chamber has an inlet pipe for docking with the filter.

4. The device according to claim 1, characterized in that the flow direction switch has a longitudinal movement mechanism with a fixed position.