Аппаратура для термоакустического воздействия на нефтяной пласт

 

<щ989048

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свмд-ву— (22) Заявлено 05. 06. 81 (21) .3298432/22-03 (И М.Ка.

Е 21 В 43/00 с присоединением.заявки ЙоГосударственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет— ($3) УДК 622 ° 276 (088.8) Опубликовано 15.01.83. Бюллетень М 2

Дата опубликования описания 15. 01. 83

В. Н. Носов, О. Л. Кузнецов и В. A. Вийоградов

g у :, -: : .: -,. " /

Е- Х

)- .:.,-. .-, . 2

Всесоюзный научно-исследовательский институт ядерной геофизики и геохимии (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) АППАРАТУРА ДЛЯ ТЕРМОАКУСТИЧЕСКОГО

ВОЗДЕЙСТВИЯ .НА НЕФТЯНОЙ ПЛАСТ

Йзобретение относится к средствам термоакустического воздействия на нефтяной пласт с целью увеличения притока нефти и может быть также использовано для предотвращения отложений солей в скважинах и для декольматации стейки скважин

Известна аппаратура для акустического воздействия на нефтяной пласт с целью увеличения притока нефти из скважины, содержащая. гидравлический вибратор, установленный на конце насосно-компрессорной трубы в зоне перфорации скважины, которая связана через фонтанную аппаратуру или обвязку с гидравлическим насосом и выкидными линиями (1).

Недостатком укаэанной аппаратуры является то, что она работает на частоте порядка сотен герц, что приводит к отслоению цементного камня и нарушению связи коллектора со скважиной.

Известна аппаратура для акустического вОздействия на соли, отлагающиеся в нефтЕпромысловом оборудовании, с целью очистки этого оборудования, содержащая электронный генератор, кабель, соединяющий скважинный магнито-. стрикционный акустический излучатель, с выходом электронногб.генератора,, размещенного на поверхности (.2).

Недостатком этой аппаратуры является наличие больших энергетических потерь, составляющих до 5% мощности электронного генератора, при работе в ультразвуковом диапазоне частот и использовании магнитострикционного акустического излучателя.

Наиболее близкой к предла- ваемой является аппаратура BAT-1, предназначенная для акустического воздействия на нефтяной пласт, содержащая пульт управления, питающий кабель, соединяющий наземный электронный генератор со скважинным магнитострикционным излучателем и электронагревателем, размещенным на конце насосно-компрессорной трубы в скважине, цистерну с охлаждающей водой и автоприцеп, установленные на поверхности (37 .

Недостатком укаэанной -аппаратуры являются большие, достигающие 50Ъ от мощности электронного генератора энергетические потери в кабеле, связывающем наземную и скважинную части аппаратуры.

Целью изобретения является уменьшение энергетических потерь за счет

989048 передачи по питающему кабелю тока пониженной частоты.

Поставленная цель достигается тем, что аппаратура для термоакустического воздействия на нефтяной пласт, содержащая генератор высокой частоты, подключенный через согласующее устройство и питающий кабель к акустичЕскому излучателю, который. включает в себя параллельно включенные излучатель и электронагреватель, акустичес- 0 кий излучатель, снабжен умножителем частоты, подключенным между электронагревателем и питающим кабелем.

Кроме того, умножитель частоты выполнен в виде двухполупериодного диодного выпрямителя, причем вход выпрямителя подключей к выходу питающего кабеля, а выход выпрямителя под. соединен к электронагревателю и акустическому излучателю.

На фиг. 1 представлена функциональ-20 ная схема аппаратуры для термоакустического воздействия на нефтяной пласт

На фиг, 2 и 3 изображены варианты выполнения умножителей частоты, нагруженные соответственно на пьезо- 25 электрический и магнитострикционный излучатели.

Аппаратура содержит коммутационное устройство 1, электроднигатель 2, вал 3, генератор 4, причем элементы 30

2, 3 и 4 образуют электромашинный генератор, который при необходимости модет быть заменен электронным, согласующее устройство 5, выполненное в виде фазосдвигающей цепочки и раз- 35 делительного трансформатора, кабельный барабан 6, соответственно подвеску 7, на которой подвешен ролик 8, скавжину 9, нефтяной пласт 10, питающий кабель 11, электроразъем 12 40 скважинного снаряда, умнбжитель частоты 13, электронагреватель 14, акустический излучатель 15. На фиг. 1 приняты следующие обозначения: теплота, P — акустическая мощность.

Аппаратура для термоакустического воздействия на нефтяной пласт подключена к промышленной сети переменного тока частотой 50 Гц через коммутационное устройство 1, На фиг. 1 изображен вариант аппаратуры с электромашинным генератором высокой частоты, например типа ВПЧ8000-12, включающим электронагренатель 2, соединенный через вал 3 с машинным генера- 55 тором высокой частоты 4. Выход последнего нагружен на согласующее устройство 5 и через него на кабель, который намотан на кабельный барабан 6 и опущен в скважину через подвеску Щ

7 и ролик 8, а также обнязку, не обоз наченную на фиг, 1; Скважина 9 пересекает нефтяной пласт 10. Выход кабеля 11 подключен к электроразъему

12 скнажинного снаряда, в котором 65 размещены умножитель частоты 13, электронагреватель 14 (ТЭН), акустический излучатель 15. Снаряд с указан. ными элементами размещается в зоне нефтяного пласта 10.

На фиг. 2 выпрямительный диодный мост 16 своим нходом подключен к электроразъему 12 через зажимы А и Б, а выходом — к электронагревате лю 17 и пьезоэлектрическому излучателю 18. На фиг, 3 представлен вариант использования того же умножителя частоты 16 с магнитострикционным акус тическим излучателем 19, излучающим теплоту Q и акустическую мощность P одновременно. Выпрямитель 16 может быть выполнен по любой из известных одно- или двухполупериодных схем выпрямителей на диодах, лампах, тиристорах или других нелинейных элементах.

Аппаратура для термоакустического воздействия на нефтяной пласт работает следующим образом.

Генератор высокой частоты (элементы 2, 3 и 4) получает электрическую энергию от сети промышленнс и частоты

50 Гц через коммутационное устройство 1 и преобразует ее в энергию высокой частоты вдвое, втрое и более раз меньше, чем резонансная частота акустического излучателя 15 (фиг. 1) .

По кабелю 11 напряжение пониженной частоты передается через электроразьем 12 на вход умножителя частоты, пред ставляющего собой в простейшем случае выпрямительный мост 16 (фиг. 2 и 3), выход которого нагружен на электронагренатель 17 и пьезоэлектрический акустический излучатель (фиг. 2) или на магнитострикционный акустический излучатель (фиг. 3). В последнем случае постоянная составляющая тока выпрямителя одновременно является и током подмагничивания магнитостриктора.

Магнитостриктор в этом случае выполняет функцию и электронагревателя, поскольку его электроакустический

КНД для данного случая невелик и составляет порядок 1-10%, Спектральный состав тока двухполупериодного выпрямителя, используемого в данном случае как умножитель частоты, выглядит следующим образом

E (li) = (I + > co 5 2 K — 6 сов 4 х — -совок) где х — текущее значение функции, равной .ЕГ Ю+; время, A — - максимальная амплитуда тока;

7Г = 3,14; — частота выходного напряжения генератора 4.

Так как система питающий кабель

11 — параллельно включенные акустический излучатель 15 и электронагреватель 14 представляет собой дели989048

6 тель напряжения, то нагряжение на нагрузке равно

Ч =ч„ (4)

2y { ам та 1 си 1 ам) 5 напряжение на входе акустического излучателя 15 и элект ронагревателя 14 (фиг. 2) входное сопротивление акустического излучателя 15; входное сопротивление электронагревателя 14; г. ои г тэн г - полное сопротивление питаЪ ющего кабеля 11, в свою очередь, равное z„

=4 В2 + {лп. — I/21cfc) причем С вЂ” полная емкость, а 1 — индуктивность;R - активное сопротивление кабеля.

Полное сопротивление кабеля является комплексной величиной, возрастающей с частотой f. Поэтому для уменьшения влияния z, как это видно из фоРМулы (1J необходимо снижать частоту генератора 4. Возможность уменьшения рабочей частоты генератора достигается с помощью установки в снаряде умножителя частоты 13, позволяющего в случае использования выпрямителя, укаэанного на фиг. 2 и 3, получить не только умножение частоты напряжения питания акустического излучателя 15, но и получить постоянную составляющую для питания электронагревателя 14 (cM. член в формуле (l)

2Aflq . Однако как показывает анализ выражения (1) умножение частоты свыше чем в 4 раза оказывается не- 40 рациональным в связи с большим уменьшением мощности высокочастотных гармоник в выпрямленном напряжении генератора. Практически слишком большое увеличение частоты и не требуется и 45 является даже вредным з связи с ростом затухания звука в горной породе при увеличении частоты и ограничением радиуса озвучиваемого пространства подвергаемого термоакустическому воз- gp действию. С точки зрения снижения энергетических потерь выгодно повышать величину z<>, что более легко осуществимо при использовании пьезокерамических излучателей, которые к тому же имеют гораздо больший электроакустический КПД, чем магнитострикционные, что приводит к выравниванию долей акустического и термического воздействия между собой. При удвоении частоты, как показывают вычисления, можно получить за счет использования забойного умножителя частоты 13 снижение энергетических потерь на 20-25%, что при использовании термоакустического комплекса

BAT-1 приводит к возможности снижения потребляемой мощности с 60 до 45 кВт.

Таким образом, введение в аппаратуру термоакустического воздействия на нефтяной пласт умножителя частоты, установленного в скважинном снаряде, позволяет получить энергетический выигрыш и связанный с ним экономический эффект за счет уменьшения потребля-емой электроэнергии. Выполнение умножителя частоты в виде выпрямителя поз. воляет получить простую, надежную и экономически выгодную реализацию предложения. Ожидаемый экономический эффект составляет порядка 10000 руб-, лей на одно устройство.

Формула изобретения

1. Аппаратура для термоакустического воздействия на нефтяной пласт, содержащая генератор высокой частоты, подключенный через согласующее устройство и питающий кабель к акустическому излучателю, который включает в себя параллельно включенные излучатель и электронагреватель, о т л и» ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения энергетических потерь за счет передачи по питающему кабелю тока пониженной частоты, акустический излучатель снабжен умножителем частоты, подключенным между электронагревателем и питающим кабелем

2. Аппаратура по и. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что умножитель частоты выполнен в виде двухполупериодного диодного выпрямителя, причем вход выпрямителя подключен к выходу питающего кабеля, а выход выпрямителя подсоединен к электронагревателю и акустическому излучателю.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гадиев С. И. Использование вибраций в добыче нефти. М,, "Недра", 1977, с. 118.

2. Иакаров В. Н. и др. Первые результаты применения ультразвука в борьбе с отложением солей в нефтепромысловом оборудовании на Шаимском месторождении. — "Нефтепромысловое дело". М., ВНИИОЭНТ, 1978, 9 6, с. 23.

3. Шейнман A. Б. Фильтрация, теплоперенос и нефтегазоотдача в сложных пластовых системах. И., "Наука", 1978, с. 10-13 (прототип1.

989048 лелю

ИЖ? г а

Составитель И. Карбачинская

Редактор Л. Повхан Техред T,Èà î÷êà . Корректор Г. Огар

Закаэ 11043/43 Тираж б01 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская. наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4