[go: up one dir, main page]

RU2161244C1 - Downhole thermoacoustic device (versions) - Google Patents

Downhole thermoacoustic device (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2161244C1
RU2161244C1 RU2000102992A RU2000102992A RU2161244C1 RU 2161244 C1 RU2161244 C1 RU 2161244C1 RU 2000102992 A RU2000102992 A RU 2000102992A RU 2000102992 A RU2000102992 A RU 2000102992A RU 2161244 C1 RU2161244 C1 RU 2161244C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vibrator
vibrators
magnetostriction
radiating
acoustic
Prior art date
Application number
RU2000102992A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.О. Мальченок
Р.А. Максутов
С.Н. Дубинин
А.М. Шуклин
Р.Х. Муслимов
А.К. Исангулов
Р.М. Абдулхаиров
А.И. Киршин
Original Assignee
Мальченок Владимир Олимпиевич
Максутов Рафхат Ахметович
Дубинин Сергей Николаевич
Шуклин Андрей Михайлович
Муслимов Ренат Халиуллович
Исангулов Альберт Кашфильевич
Абдулхаиров Рашит Мухаметшакирович
Киршин Алексей Иванович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Мальченок Владимир Олимпиевич, Максутов Рафхат Ахметович, Дубинин Сергей Николаевич, Шуклин Андрей Михайлович, Муслимов Ренат Халиуллович, Исангулов Альберт Кашфильевич, Абдулхаиров Рашит Мухаметшакирович, Киршин Алексей Иванович filed Critical Мальченок Владимир Олимпиевич
Priority to RU2000102992A priority Critical patent/RU2161244C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2161244C1 publication Critical patent/RU2161244C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

FIELD: oil- and gas-producing industry; applicable in treatment of bottom-hole zone of oil and gas wells. SUBSTANCE: according to the first version, device has supporting body, magnetostriction vibrator and acoustic baffle. Magnetostriction vibrator is made of rod type and secured in supporting body above acoustic baffle. Distance between radiating end of magnetostriction vibrator and reflecting surface of acoustic baffle equals uneven number of half-waves set in well fluid at resonance frequency of magnetostriction vibrator. Made in supporting body between radiating end of magnetostriction vibrator and reflecting surface of acoustic baffle is window for radiation of acoustic wave into well fluid. According to the second version, device has additional at least one magnetostriction vibrator. Both magnetostriction vibrators are rod type and secured in supporting body at distance between radiating end of magnetostriction vibrator equalling uneven number of half-waves set in well fluid at resonance frequency of magnetostriction vibrator. Radiating ends of magnetostriction vibrator are connected by flexible insert in which current lead-in is installed. Made in supporting body between radiating ends of magnetostriction vibrator are windows for radiation of acoustic wave into well fluid. Own frequency of one magnetostriction vibrators arranged in pair differs from neighboring one by 5-50 Hz. EFFECT: higher efficiency of device operation. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для использования в нефтяной и газовой промышленности, в частности, для воздействия на призабойную зону нефтяных и газовых скважин. The invention relates to devices intended for use in the oil and gas industry, in particular, for influencing the bottom-hole zone of oil and gas wells.

Известно скважинное термоакустическое устройство, содержащее опорный корпус, магнитострикционный вибратор и акустический отражатель (SU 1086131 A, 15.04.1984). A well-known thermoacoustic device is known comprising a support body, a magnetostrictive vibrator and an acoustic reflector (SU 1086131 A, 04/15/1984).

Это устройство предназначено для термоакустического воздействия на призабойную зону нефтяных и газовых скважин. Однако оно может генерировать акустическую мощность только в ультрозвуковом диапазоне. Необходимость использования для известного устройства тока ультразвуковой частоты обуславливает высокий уровень потерь напряжения в кабеле и потерь мощности в самом магнитострикционном материале при его перемагничивании. This device is intended for thermoacoustic impact on the bottom-hole zone of oil and gas wells. However, it can generate acoustic power only in the ultrasonic range. The need to use ultrasonic frequency current for a known device causes a high level of voltage loss in the cable and power loss in the magnetostrictive material itself during magnetization reversal.

В устройстве также велики конструкционные потери мощности. Радиально колеблющийся корпус, без какого-либо демпфера через резьбовое соединение жестко соединен с колонной насосно-компрессорных труб. Это приводит к утечке колебательной мощности в колонну и существенно снижает надежность и ресурс работы. The device also has large structural power losses. A radially oscillating body, without any damper through a threaded connection, is rigidly connected to the tubing string. This leads to leakage of vibrational power into the column and significantly reduces the reliability and service life.

В результате этого фактическая интенсивность излучения известного устройства у забоя скважины в ультразвуковом диапазоне не превышает 0,5 Вт/см2.As a result, the actual radiation intensity of the known device at the bottom of the well in the ultrasonic range does not exceed 0.5 W / cm 2 .

При столь малой интенсивности и сильном затухании ультразвуковых волн в пористых горных породах радиус эффективного воздействия мал, что исключает возможность создания термоакустического поля высокой интенсивности, достаточно распространненого в радиальном направлении. With such a low intensity and strong attenuation of ultrasonic waves in porous rocks, the radius of the effective action is small, which excludes the possibility of creating a high-intensity thermo-acoustic field that is quite common in the radial direction.

В то же время, в ряде случаев более эффективным является воздействие на призабойную зону акустическими волнами звуковой частоты, в частности в диапазоне 0,5-2 кГц. At the same time, in some cases, it is more effective to influence the bottom-hole zone with acoustic waves of sound frequency, in particular in the range of 0.5-2 kHz.

Технической задачей, поставленной в настоящем изобретении, является повышение эффективности работы устройства, путем исключения негативных явлений, связанных с необходимостью питания скважинного термоакустического устройства током ультразвуковой частоты, оптимизации условий излучения вибратором акустической энергии в скважинную среду, повышением технологического эффекта воздействия акустического поля на продуктивный пласт за счет снижения частоты. The technical problem posed in the present invention is to increase the efficiency of the device by eliminating the negative phenomena associated with the need to supply the downhole thermoacoustic device with an ultrasonic frequency current, optimizing the conditions of acoustic energy emitted by the vibrator into the borehole environment, and increasing the technological effect of the acoustic field on the reservoir for expense reduction rate.

Эта задача достигается тем, что в первом варианте изобретения вибратор выполнен стержневым и закреплен в опорном корпусе над акустическим отражателем на расстоянии между излучающим торцом вибратора и отражающей поверхностью отражателя, равном нечетному числу полуволн, установившихся в скважинной жидкости на резонансной частоте вибратора, при этом в опорном корпусе между излучающим торцом вибратора и отражающей поверхностью отражателя выполнено окно для излучения в скважинную жидкость акустической волны. This task is achieved by the fact that in the first embodiment of the invention, the vibrator is made rod-shaped and mounted in a support housing above the acoustic reflector at a distance between the radiating end face of the vibrator and the reflecting surface of the reflector equal to the odd number of half-waves established in the well fluid at the resonant frequency of the vibrator, while in the reference The case between the radiating end face of the vibrator and the reflecting surface of the reflector has a window for emitting an acoustic wave into the borehole fluid.

В описываемом случае для улучшения ввода акустической энергии в скважинную среду в опорном корпусе на расстоянии Lж установлен акустический отражатель, от которого на высоту (0,8-0,85)Lж выполнено окно для выхода акустической волны в скважинную жидкость.In the described case, in order to improve the input of acoustic energy into the borehole medium, an acoustic reflector is installed in the support housing at a distance L w , from which a window for the exit of the acoustic wave into the borehole fluid is made to a height of (0.8-0.85) L w .

Lж определяется соотношением.L W is determined by the ratio.

Figure 00000002

где Cж и Cв - скорости звука в скважинной жидкости и материале вибратора; Lж - длина стержневого вибратора.
Figure 00000002

where C W and C in - the speed of sound in the well fluid and the vibrator material; L W - the length of the rod vibrator.

Figure 00000003

где fp - резонансная частота стержневого вибратора;
E и p - приведенные значения модуля упругости и плотности материала, из которого изготовлен стержневой вибратор.
Figure 00000003

where f p is the resonant frequency of the rod vibrator;
E and p are the given values of the elastic modulus and density of the material from which the rod vibrator is made.

При осуществлении условий (1) в столбе скважинной жидкости, заключенном между излучающим торцом стержневого вибратора и отражателем, установятся резонансные колебания с образованием продольной стоячей и бегущей волн. When conditions (1) are fulfilled, resonant vibrations with the formation of longitudinal standing and traveling waves are established in the wellbore fluid column enclosed between the radiating end face of the rod vibrator and the reflector.

Фронт бегущей волны вследствие наличия в опорном корпусе окна и отражателя будет направлен под углом 90o к оси скважины, а поверхность фронта, как и в случае излучения кольцевым вибратором, параллельна боковой стенке скважины.The front of the traveling wave due to the presence of a window and a reflector in the supporting body will be directed at an angle of 90 ° to the axis of the well, and the front surface, as in the case of radiation by a ring vibrator, is parallel to the side wall of the well.

Особенностью резонансных колебаний жидкостного столба между излучающим торцом вибратора и отражателем заключается в возможности накачки в него акустической энергии и кратного (в n раз) увеличения звукового давления. Так как в данном случае продольная стоячая волна в столбе жидкости создает условие для генерации поперечной бегущей волны, распространяющейся в направлении перпендикулярно стенке скважины, то интенсивность бегущей волны Jб будет увеличена в n2 раз.A feature of the resonant vibrations of the liquid column between the radiating end of the vibrator and the reflector is the possibility of pumping into it acoustic energy and a multiple (n times) increase in sound pressure. Since in this case a longitudinal standing wave in a liquid column creates a condition for generating a transverse traveling wave propagating in a direction perpendicular to the well wall, the traveling wave intensity J b will be increased by a factor of 2 .

Figure 00000004

где n - динамический коэффициент;
pж Cж - волновое сопротивление скважинной жидкости.
Figure 00000004

where n is the dynamic coefficient;
p W C W - wave resistance of the well fluid.

Во втором варианте изобретения поставленная задача достигается тем, что устройство снабжено дополнительным магнитострикционным вибратором, причем оба вибратора выполнены стержневыми и закреплены в опорном корпусе на расстоянии между излучающими торцами вибраторов, равном нечетному числу полуволн, установившихся в скважинной жидкости на резонансной частоте вибратора, излучающие торцы вибраторов соединены упругой вставкой, в которой установлен токоподвод, при этом в опорном корпусе между излучающими торцами вибраторов выполнены окна для излучения в скважинную жидкость акустической волны. In the second embodiment of the invention, the task is achieved in that the device is equipped with an additional magnetostrictive vibrator, both vibrators being rod-shaped and fixed in the support housing at a distance between the emitting ends of the vibrators equal to the odd number of half waves installed in the borehole fluid at the resonant frequency of the vibrator, radiating ends of the vibrators are connected by an elastic insert in which a current lead is installed, while in the support case between the radiating ends of the vibrators, approx. and the radiation in the borehole fluid acoustic wave.

Кроме того, собственная частота одного из попарно расположенных вибраторов отличается от соседнего на 5-50 Гц. In addition, the natural frequency of one of the pairwise located vibrators differs from the neighboring one by 5-50 Hz.

На фиг. 1 изображено скважинное термоакустическое устройство с одним вибратором, продольный разрез; на фиг. 2 - то же с двумя вибраторами. In FIG. 1 shows a borehole thermoacoustic device with one vibrator, a longitudinal section; in FIG. 2 - the same with two vibrators.

Устройство, описанное в первом варианте, состоит из опорного корпуса 1 с окнами 2, расположенными между излучающим торцом вибратора 4 и отражающей поверхностью отражателя 5. Вибратор состоит из 2-х стержней 6, изготовленных из пластин магнитострикционного сплава. Пластины для повышения энергопреобразующей способности подвергнуты термомеханической обработке, заключающейся в отжиге и охлаждении под действием механических колебаний. На стержни наложены обмотки возбуждения 7 и теплопроводные ребра 8, служащие для передачи тепла от магнитострикционных стержней к напрессованному на них корпусу 9 вибратора 4. The device described in the first embodiment consists of a support body 1 with windows 2 located between the emitting end of the vibrator 4 and the reflective surface of the reflector 5. The vibrator consists of 2 rods 6 made of magnetostrictive alloy plates. Plates to increase energy conversion ability are subjected to thermomechanical processing, which consists in annealing and cooling under the influence of mechanical vibrations. Excitation windings 7 and heat-conducting fins 8 are applied to the rods, which serve to transfer heat from the magnetostrictive rods to the body 9 of the vibrator 4 pressed onto them.

С целью обеспечения герметичности и устранения конструкционных потерь энергии на преодоление трения между элементами конструкции, внутренняя полость вибратора залита термостойким эпоксидным компаундом. После отвердения компаунда вся система превращается в монолит. На корпусе вибратора в средней части имеется резьба 11, с помощью которой вибратор жестко соединяется с опорным корпусом 1 для образования в этих местах узлов колебаний. Через выполненные в опорном корпусе 1 окна 2 осуществляется излучение акустической волны в скважинную жидкость. Стержневой вибратор закреплен в опорном корпусе 1 над акустическим отражателем 5 на расстоянии между излучающим торцом вибратора и отражающей поверхностью отражателя, равном нечетному числу полуволн, установившихся в скважинной жидкости на резонансной частоте вибратора. Верхний конец вибратора 4 герметично отделен от скважинной среды трубчатым кожухом 10, навинченным на резьбу 11 корпуса 9 вибратора 4. Кожух 10 образует с корпусом 9 вибратора 4 кольцевое пространство, заполненное маслом или другой теплопроводной жидкостью, обладающей хорошими смазывающими свойствами. В верхней части кожуха 10 установлен жидкостной или другой подвижный контакт 12, позволяющий осуществить электрическое соединение кабельного ввода 13 с контактным стержнем 14, вмонтированным в колеблющийся торец вибратора 4. In order to ensure tightness and eliminate structural energy losses to overcome friction between structural elements, the internal cavity of the vibrator is filled with a heat-resistant epoxy compound. After hardening the compound, the entire system turns into a monolith. On the vibrator body in the middle part there is a thread 11, with the help of which the vibrator is rigidly connected to the supporting body 1 to form vibration nodes in these places. Through made in the supporting body 1 of the window 2 is the radiation of an acoustic wave into the borehole fluid. The rod vibrator is mounted in the support housing 1 above the acoustic reflector 5 at a distance between the radiating end of the vibrator and the reflecting surface of the reflector, equal to the odd number of half waves that are installed in the borehole fluid at the resonant frequency of the vibrator. The upper end of the vibrator 4 is hermetically separated from the borehole medium by a tubular casing 10 screwed onto the thread 11 of the body 9 of the vibrator 4. The casing 10 forms an annular space with the body 9 of the vibrator 4 filled with oil or other heat-conducting fluid with good lubricating properties. In the upper part of the casing 10, a liquid or other movable contact 12 is installed, which allows the electrical connection of the cable entry 13 with the contact rod 14 mounted in the vibrating end of the vibrator 4.

Акустический отражатель 5 представляет из себя упругий элемент с малым волновым сопротивлением (например, губчатая резина), в верхней части кожуха 10 акустический отражатель образован воздушной подушкой 15. The acoustic reflector 5 is an elastic element with a low wave impedance (for example, sponge rubber), in the upper part of the casing 10, the acoustic reflector is formed by an air cushion 15.

Описанное устройство работает следующим образом. The described device operates as follows.

Питающий ток от наземного источника по кабелю-тросу 23, через разъем 21 поступает в обмотки 7 вибратора 4. The supply current from a ground source through a cable-cable 23, through the connector 21 enters the windings 7 of the vibrator 4.

Изменением частоты тока наземного питающего генератора вибратор 4 вводится в режим резонансных колебаний. Между излучающим торцом вибратора 4 и отражателем 5 в столбе скважинной жидкости устанавливается резонансный режим колебаний, поскольку расстояние между ними подбирается равным нечетному числу полуволн в скважинной жидкости. При этом образуются продольные стоячие и бегущие волны, которые излучаются через окна 2 в опорном корпусе 1 к стенкам скважины и далее через цементное кольцо в нефтеносный пласт. Стоячая волна в столбе жидкости синхронно подпитывается торцом вибратора 4, а волновое излучение в продольном направлении невозможно, т.к. волны взаимно отражаются от торцов вибратора и отражателя. By changing the current frequency of the ground supply oscillator, the vibrator 4 is introduced into the resonant mode. Between the radiating end of the vibrator 4 and the reflector 5 in the column of the borehole fluid, a resonant mode of oscillation is established, since the distance between them is selected equal to an odd number of half waves in the borehole fluid. In this case, longitudinal standing and traveling waves are generated, which are emitted through the windows 2 in the support housing 1 to the walls of the well and then through the cement ring to the oil reservoir. The standing wave in the liquid column is synchronously fed by the end face of the vibrator 4, and wave radiation in the longitudinal direction is impossible, because waves are mutually reflected from the ends of the vibrator and the reflector.

Таким образом, происходит трансформация продольного излучения в поперечное. Интенсивность излучения преобразованной поперечной волны будет примерно равна мощности излучения торца вибратора, деленному на площадь окна в опорном корпусе. Thus, the transformation of longitudinal radiation into transverse occurs. The radiation intensity of the transformed shear wave will be approximately equal to the radiation power of the end face of the vibrator divided by the area of the window in the support housing.

Термическая обработка призабойной зоны пласта осуществляется за счет утилизации тепла, выделяющегося в магнитострикционных стержнях и их обмотке. Тепло от стержней к корпусу отводится через теплопроводные ребра 8, установленные между витками обмоток возбуждения, и далее через жидкость, находящуюся в кольцевых зазорах, и стенки кожуха в скважинное пространство. Heat treatment of the bottom-hole zone of the formation is carried out by utilizing the heat generated in the magnetostrictive rods and their winding. Heat from the rods to the body is removed through heat-conducting fins 8 installed between the turns of the field windings, and then through the fluid in the annular gaps and the casing walls into the borehole space.

Устройство, описанное во втором варианте изобретения и изображенное на фиг. 2, состоит из опорного корпуса 1 с окнами 2, расположенными в средней части корпуса, двух магнитострикционных продольных вибраторов 3 и 4. Каждый вибратор состоит из 2-х стержней 5, изготовленных из пластин магнитострикционного сплава. Пластины для повышения энергопреобразующей способности подвергнуты термомеханической обработке, заключающейся в отжиге и охлаждении под действием механических колебаний. На стержни наложены обмотки возбуждения 6 и теплопроводные ребра 7, служащие для передачи тепла от магнитострикционных стержней к напрессованному на них корпусу 8 вибратора 3. The device described in the second embodiment of the invention and shown in FIG. 2, consists of a supporting housing 1 with windows 2 located in the middle part of the housing, two magnetostrictive longitudinal vibrators 3 and 4. Each vibrator consists of 2 rods 5 made of magnetostrictive alloy plates. Plates to increase energy conversion ability are subjected to thermomechanical processing, which consists in annealing and cooling under the influence of mechanical vibrations. Excitation windings 6 and heat-conducting ribs 7 are applied to the rods, which serve to transfer heat from the magnetostrictive rods to the body 8 of the vibrator 3 pressed onto them.

С целью обеспечения герметичности и устранения конструкционных потерь энергии на преодоление трения между элементами конструкции, внутренняя полость вибраторов залита термостойким эпоксидным компаундом. После отвердения компаунда вся система превращается в монолит. In order to ensure tightness and eliminate structural energy losses to overcome friction between structural elements, the internal cavity of the vibrators is filled with a heat-resistant epoxy compound. After hardening the compound, the entire system turns into a monolith.

На корпусах вибраторов в средней части имеется резьба 9, с помощью которой вибраторы жестко соединяются с опорным корпусом 1 для образования в этих местах узлов колебаний. On the bodies of the vibrators in the middle part there is a thread 9, with the help of which the vibrators are rigidly connected to the supporting body 1 to form vibration nodes in these places.

В опорном корпусе 1 вибраторы 3 и 4 закреплены так, что расстояние между их излучающими торцами равняется нечетному числу полуволн, установившихся в скважинной жидкости на резонансной частоте вибраторов 3 и 4. In the supporting housing 1, the vibrators 3 and 4 are fixed so that the distance between their radiating ends is an odd number of half waves that are established in the borehole fluid at the resonant frequency of the vibrators 3 and 4.

В средней части опорного корпуса расположены окна 2, через которые осуществляется излучение акустической мощности в скважинную среду. In the middle part of the support body there are windows 2 through which acoustic power is emitted into the borehole medium.

Излучающие торцы вибраторов 10 и 11 соединены механически и электрически согласующей вставкой 12. The radiating ends of the vibrators 10 and 11 are connected mechanically and electrically by a matching insert 12.

Внутрь вставки 12 вмонтирован токопроводящий кабель 13, через который осуществляется последовательное соединение обмоток возбуждения вибраторов 3 и 4. A conductive cable 13 is mounted inside the insert 12, through which the excitation windings of the vibrators 3 and 4 are connected in series.

Верхний конец вибратора 3 и нижний конец вибратора 4, имеющие длину, равную четверти волны, герметично отделены от скважинной среды трубчатыми кожухами 14 и 15, навинченными на резьбу 9 корпусов вибраторов. The upper end of the vibrator 3 and the lower end of the vibrator 4, having a length equal to a quarter of the wave, are hermetically separated from the borehole medium by tubular casings 14 and 15 screwed onto the thread 9 of the vibrator bodies.

Кожухи образуют с вибраторами кольцевое пространство, заполненное маслом или другой теплопроводной жидкостью, обладающей хорошими смазывающими свойствами. The housings form an annular space with vibrators, filled with oil or other heat-conducting fluid with good lubricating properties.

В верхней части кожуха установлен жидкостной или другой подвижный контакт 16, позволяющий осуществить электрическое соединение кабельного ввода 17 с контактным стержнем 18, вмонтированным в колеблющийся торец вибратора 3. A liquid or other movable contact 16 is installed in the upper part of the casing, which makes it possible to electrically connect the cable entry 17 with the contact rod 18 mounted in the vibrating end of the vibrator 3.

Кольцевое пространство между кожухами 14 и 15 заполнено трансформаторным маслом для лучшей передачи тепла от корпусов вибраторов в скважинную среду. The annular space between the housings 14 and 15 is filled with transformer oil for better heat transfer from the vibrator bodies to the well environment.

В нижней части трубчатого кожуха 15 для предотвращения излучения нижним торцом вибратора 4 установлен акустический отражатель 19, представляющий из себя упругий элемент с малым волновым сопротивлением (например, губчатая резина), в верхней части кожуха 14 акустический отражатель образован воздушной подушкой 20. In the lower part of the tubular casing 15, to prevent radiation from the lower end of the vibrator 4, an acoustic reflector 19 is installed, which is an elastic element with low wave impedance (for example, sponge rubber), in the upper part of the casing 14, the acoustic reflector is formed by an air cushion 20.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. The proposed device operates as follows.

Питающий ток от наземного источника по кабелю-тросу через разъем 21 поступает к вибратору 3 и далее через согласующую вставку 12 к вибратору 4. The supply current from a ground source through a cable-cable through the connector 21 enters the vibrator 3 and then through the matching insert 12 to the vibrator 4.

Изменением частоты питающего тока наземного генератора вибраторы 3 и 4 вводятся в режим резонансных колебаний. By changing the frequency of the supply current of the ground generator, the vibrators 3 and 4 are introduced into the resonant mode.

С целью обеспечения возможности одновременного излучения упругих волн в двух диапазонах частот 500-2000 Гц и 5-50 Гц собственные частоты попарно расположенных вибраторов отличаются на 5-50 Гц. In order to ensure the possibility of simultaneous emission of elastic waves in two frequency ranges of 500-2000 Hz and 5-50 Hz, the natural frequencies of pairwise located vibrators differ by 5-50 Hz.

Так как два продольных вибратора расположены в опорном корпусе на расстоянии, равном половине длины волны в столбе скважинной жидкости на резонансной частоте, то вибраторы и расположенный между ними столб жидкости составляют единую колебательную систему, состоящую из 3-х полуволн. При этом стоячая волна в столбе жидкости синхронно подпитывается акустической мощностью, генерируемой вибраторами 3 и 4. В то же время излучение акустической мощности в продольном направлении невозможно, т.к. волны взаимно отражаются от колеблющихся торцов вибраторов. Поэтому здесь происходит трансформация продольной волны в поперечную. Интенсивность излучения преобразованной поперечной волны будет примерно равна суммарной мощности излучения двух вибраторов, деленной на площадь окон в опорном корпусе. Since two longitudinal vibrators are located in the supporting body at a distance equal to half the wavelength in the well column at the resonant frequency, the vibrators and the liquid column located between them make up a single oscillatory system consisting of 3 half waves. In this case, the standing wave in the liquid column is synchronously fed by the acoustic power generated by the vibrators 3 and 4. At the same time, the emission of acoustic power in the longitudinal direction is impossible, because the waves are mutually reflected from the vibrating ends of the vibrators. Therefore, there is a transformation of the longitudinal wave into the transverse. The radiation intensity of the transverse shear wave will be approximately equal to the total radiation power of the two vibrators divided by the area of the windows in the support case.

Подогрев продуктивного пласта осуществляется за счет утилизации тепла, выделяющегося в магнитострикционных стержнях вибраторов при их перемагничивании. Тепло отводится от магнитострикционных стержней через теплопроводные ребра 7, установленные между витками обмоток возбуждения, и далее через жидкость, находящуюся в кольцевых зазорах, в скважинное пространство. The reservoir is heated by utilizing the heat generated in the magnetostrictive rods of the vibrators during their magnetization reversal. Heat is removed from the magnetostrictive rods through heat-conducting fins 7 installed between the turns of the field windings, and then through the fluid located in the annular gaps into the borehole space.

В том случае, когда собственные частоты попарно расположенных вибраторов отличаются на 5-50 Гц, излучение в межторцовом пространстве производится на биениях с несущей частотой, близкой к частоте одного из вибраторов и огибающей модулированной низкой частоте. In the case when the natural frequencies of the pairwise located vibrators differ by 5-50 Hz, the radiation in the inter-face space is produced on beats with a carrier frequency close to the frequency of one of the vibrators and the modulated low frequency envelope.

Технико-экономическая эффективность данного устройства достигается созданием распространенного на большую площадь эффекта многократного повышения проницаемости призабойной зоны, что обеспечивает кратное увеличение притока нефти или газа в скважинную жидкость. The technical and economic efficiency of this device is achieved by creating a wide area effect of multiple increases in the permeability of the bottom-hole zone, which provides a multiple increase in the influx of oil or gas into the well fluid.

Claims (3)

1. Скважинное термоакустическое устройство, содержащее опорный корпус, магнитострикционный вибратор и акустический отражатель, отличающееся тем, что вибратор выполнен стержневым и закреплен в опорном корпусе над акустическим отражателем на расстоянии между излучающим торцом вибратора и отражающей поверхностью отражателя, равном нечетному числу полуволн, установившихся в скважинной жидкости на резонансной частоте вибратора, при этом в опорном корпусе между излучающим торцом вибратора и отражающей поверхностью отражателя выполнено окно для излучения в скважинную жидкость акустической волны. 1. A downhole thermoacoustic device comprising a support body, a magnetostrictive vibrator and an acoustic reflector, characterized in that the vibrator is rod-shaped and mounted in the support body above the acoustic reflector at a distance between the radiating end face of the vibrator and the reflecting surface of the reflector equal to the odd number of half-waves established in the borehole fluid at the resonant frequency of the vibrator, while in the reference housing between the radiating end of the vibrator and the reflective surface of the reflector is made CCW to radiation in the borehole fluid acoustic wave. 2. Скважинное термоакустическое устройство, содержащее опорный корпус, магнитострикционный вибратор и акустический отражатель, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным, по меньшей мере, одним магнитострикционным вибратором, причем оба вибратора выполнены стержневыми и закреплены в опорном корпусе на расстоянии между излучающими торцами вибраторов, равном нечетному числу полуволн, установившихся в скважинной жидкости на резонансной частоте вибраторов, излучающие торцы вибраторов соединены упругой вставкой, в которой установлен токоподвод, при этом в опорном корпусе между излучающими торцами вибраторов выполнены окна для излучения в скважинную жидкость акустической волны. 2. A downhole thermoacoustic device comprising a support housing, a magnetostrictive vibrator and an acoustic reflector, characterized in that it is provided with an additional at least one magnetostrictive vibrator, both vibrators being rod-shaped and fixed in the support housing at a distance between the radiating ends of the vibrators equal to to an odd number of half-waves established in the borehole fluid at the resonant frequency of the vibrators, the radiating ends of the vibrators are connected by an elastic insert in which flax current lead, wherein in the supporting body between the ends of the radiating dipoles for the emission window formed in the wellbore fluid of the acoustic wave. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что собственная частота одного из попарно расположенных вибраторов отличается от соседнего на 5 - 50 Гц. 3. The device according to claim 2, characterized in that the natural frequency of one of the pairwise located vibrators differs from the neighboring one by 5 - 50 Hz.
RU2000102992A 2000-02-09 2000-02-09 Downhole thermoacoustic device (versions) RU2161244C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000102992A RU2161244C1 (en) 2000-02-09 2000-02-09 Downhole thermoacoustic device (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000102992A RU2161244C1 (en) 2000-02-09 2000-02-09 Downhole thermoacoustic device (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2161244C1 true RU2161244C1 (en) 2000-12-27

Family

ID=20230327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000102992A RU2161244C1 (en) 2000-02-09 2000-02-09 Downhole thermoacoustic device (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2161244C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2196217C2 (en) * 2001-04-17 2003-01-10 Дрягин Вениамин Викторович Downhole acoustic radiator
RU2196887C1 (en) * 2001-06-01 2003-01-20 Губарь Владимир Алексеевич Method of pulse treatment of bottom-hole formation zone
RU2260114C2 (en) * 2003-11-05 2005-09-10 Фролов Дмитрий Павлович Method for performing acoustic action on oil-bearing bed in bottomhole formation zone
RU2279694C1 (en) * 2005-06-08 2006-07-10 Дмитрий Павлович Фролов Method of acoustic influence onto oil pool in face zone
RU2286587C1 (en) * 2005-06-08 2006-10-27 Дмитрий Павлович Фролов Device to apply acoustic action to perforation zone and oil-bearing formation
WO2019147170A1 (en) * 2018-01-29 2019-08-01 "ПОЛЬМАКС" акционерное общество командитно акционерное общество Downhole acoustic emitter
RU2778117C1 (en) * 2021-06-07 2022-08-15 Тимергалей Кабирович Апасов Method for vibro-wave action in order to restore the productivity of wells with hydraulic fracturing

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4469175A (en) * 1979-08-20 1984-09-04 The Stoneleigh Trust Mechanoacoustic transducer for use in transmitting high acoustic power densities into geological formations such as oil-saturated sandstone or shale
WO1987003643A1 (en) * 1985-12-03 1987-06-18 Industrikontakt Ing. O. Ellingsen & Co. Process for increasing the degree of oil extraction
US4702315A (en) * 1986-08-26 1987-10-27 Bodine Albert G Method and apparatus for sonically stimulating oil wells to increase the production thereof
SU1596081A1 (en) * 1988-06-27 1990-09-30 Институт физики Земли им.О.Ю.Шмидта Method of developing flooded oilfield
SU1694865A1 (en) * 1988-12-07 1991-11-30 Татарский Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Нефтяной Промышленности Device for treating bottom-hole zone
SU1740640A1 (en) * 1989-03-01 1992-06-15 Ивано-Франковский Институт Нефти И Газа Colmatage removal device
GB2257184A (en) * 1991-07-02 1993-01-06 Petroleo Brasileiro Sa Increasing petroleum recovery
RU2026970C1 (en) * 1990-06-05 1995-01-20 Товарищество с ограниченной ответственностью "Экстон" Device for acoustic stimulation of bottom-hole zone of producing formations
RU2052085C1 (en) * 1992-06-02 1996-01-10 Сергей Иванович Шавыкин Equipment for action on media contacting borehole
RU2073090C1 (en) * 1995-11-02 1997-02-10 Лечи Хамзатович Ибрагимов Device for treatment of bottom-hole formation zone
RU2120031C1 (en) * 1997-05-26 1998-10-10 Калмыков Александр Юрьевич Method increasing productivity of hydrogeological wells and gear for its implementation
RU2140519C1 (en) * 1998-03-11 1999-10-27 Подобед Виктор Сергеевич Device for acoustic stimulation of oil-gas formation

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4469175A (en) * 1979-08-20 1984-09-04 The Stoneleigh Trust Mechanoacoustic transducer for use in transmitting high acoustic power densities into geological formations such as oil-saturated sandstone or shale
WO1987003643A1 (en) * 1985-12-03 1987-06-18 Industrikontakt Ing. O. Ellingsen & Co. Process for increasing the degree of oil extraction
US4702315A (en) * 1986-08-26 1987-10-27 Bodine Albert G Method and apparatus for sonically stimulating oil wells to increase the production thereof
SU1596081A1 (en) * 1988-06-27 1990-09-30 Институт физики Земли им.О.Ю.Шмидта Method of developing flooded oilfield
SU1694865A1 (en) * 1988-12-07 1991-11-30 Татарский Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Нефтяной Промышленности Device for treating bottom-hole zone
SU1740640A1 (en) * 1989-03-01 1992-06-15 Ивано-Франковский Институт Нефти И Газа Colmatage removal device
RU2026970C1 (en) * 1990-06-05 1995-01-20 Товарищество с ограниченной ответственностью "Экстон" Device for acoustic stimulation of bottom-hole zone of producing formations
GB2257184A (en) * 1991-07-02 1993-01-06 Petroleo Brasileiro Sa Increasing petroleum recovery
RU2052085C1 (en) * 1992-06-02 1996-01-10 Сергей Иванович Шавыкин Equipment for action on media contacting borehole
RU2073090C1 (en) * 1995-11-02 1997-02-10 Лечи Хамзатович Ибрагимов Device for treatment of bottom-hole formation zone
RU2120031C1 (en) * 1997-05-26 1998-10-10 Калмыков Александр Юрьевич Method increasing productivity of hydrogeological wells and gear for its implementation
RU2140519C1 (en) * 1998-03-11 1999-10-27 Подобед Виктор Сергеевич Device for acoustic stimulation of oil-gas formation

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2196217C2 (en) * 2001-04-17 2003-01-10 Дрягин Вениамин Викторович Downhole acoustic radiator
RU2196887C1 (en) * 2001-06-01 2003-01-20 Губарь Владимир Алексеевич Method of pulse treatment of bottom-hole formation zone
RU2260114C2 (en) * 2003-11-05 2005-09-10 Фролов Дмитрий Павлович Method for performing acoustic action on oil-bearing bed in bottomhole formation zone
RU2279694C1 (en) * 2005-06-08 2006-07-10 Дмитрий Павлович Фролов Method of acoustic influence onto oil pool in face zone
RU2286587C1 (en) * 2005-06-08 2006-10-27 Дмитрий Павлович Фролов Device to apply acoustic action to perforation zone and oil-bearing formation
WO2019147170A1 (en) * 2018-01-29 2019-08-01 "ПОЛЬМАКС" акционерное общество командитно акционерное общество Downhole acoustic emitter
RU2778117C1 (en) * 2021-06-07 2022-08-15 Тимергалей Кабирович Апасов Method for vibro-wave action in order to restore the productivity of wells with hydraulic fracturing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7213681B2 (en) Acoustic stimulation tool with axial driver actuating moment arms on tines
JPH0543437B2 (en)
US5132942A (en) Low frequency electroacoustic transducer
US9387514B2 (en) Low frequency electro acoustic transducer and method of generating acoustic waves
JP4609901B2 (en) Method for enhancing high-viscosity oil production and apparatus for performing the same
CN1086305A (en) Acoustic Resonators for Harmonic Cancellation by Mode Tuning
RU2161244C1 (en) Downhole thermoacoustic device (versions)
US6390191B1 (en) Method for stimulating hydrocarbon production
RU2090747C1 (en) Method of hydraulic-pulsed treatment of oil and gas wells and device for its embodiment
RU2503797C1 (en) Method for destroying and preventing deposits and plugs formation in oil and gas wells and device for its implementation
US3378075A (en) Sonic energization for oil field formations
CA2014502C (en) Borehole acoustic transmitter
RU2140519C1 (en) Device for acoustic stimulation of oil-gas formation
WO2019147170A1 (en) Downhole acoustic emitter
RU2169383C2 (en) Acoustic borehole radiator
JP3370968B2 (en) Wing ultrasonic transducer
US20090173492A1 (en) Surface activated downhole spark-gap tool
RU2047280C1 (en) Acoustic transmitter
RU2196217C2 (en) Downhole acoustic radiator
RU2304214C1 (en) Downhole sound emitting device
SU1086131A1 (en) Down-hole thermoacoustic apparatus
SU873183A1 (en) Acoustic converter
CN115055355B (en) Three-lamination type bending vibrator, bending transducer and bandwidth widening method
RU2720343C1 (en) Acoustic radiator for treatment of oil and gas wells
RU2276475C1 (en) Acoustic well emitter

Legal Events

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

Effective date: 20070210