Пристрій для підвищення дебіту закольматованих нафтових, газоконденсатних і водних свердловин

1. Пристрій для підвищення дебіту закольматованих нафтових, газоконденсатних і водних свердловин, який містить наземну частину, що з'єднана кабелем зі свердловинним акустичним випромінювачем, а наземна частина включає генератор і електронний блок керування та контролю робочих параметрів, який відрізняється тим, що в наземній частині пристрою додатково встановлюється блок модуляції, вхід якого з'єднується з виходом генератора, а вихід через геофізичний кабель з'єднується з входом свердловинного акустичного випромінювача. U 2 (19) 1 3 но механічно з'єднаних п'єзокерамічних перетворювачів з накладками, що є й кутиковими відбивачами та забезпечений елементами армування, при цьому з'єднання елементів армування і накладок є рухливим, а на бокових поверхнях накладок виконані кільцеві пази, у яких розміщені ущільнюючі елементи з можливістю їхнього самоущільнення, крім того на кінці випромінювача розташований демпферний пристрій [2]. Недоліком відомого пристрою є низьке значення електроакустичного ККД і, як наслідок, незначна ефективність обробки закольматованих свердловин, а також низька реальна акустична потужність в закольматованій зоні продуктивного пласта через демпфування випромінюваної потужності газонасиченим кавітаційним приповерхневим шаром, що характерно для всіх акустичних приладів безперервної дії з постійною амплітудою випромінювання. В основу корисної моделі поставлено завдання удосконалення пристрою для акустичного впливу на закольматовані пласти. Поставлена задача досягається тим, що запропонований пристрій формує змінне у просторі і в часі акустичне випромінювання без демпфування його газонасиченим кавітаційним приповерхневим шаром, в якому в порівнянні з відомим пристроєм застосована модуляція ультразвукового сигналу за рахунок введення в наземну частину пристрою блоку модуляції вихідного сигналу, а також запропонована спеціальна схема з'єднання п'єзокерамічних модулів, а вихід наземного пристрою з'єднується з п'єзокерамічними модулями через запропонований трансформаторний узгоджуючий пристрій. Застосування блоку модуляції та вибраного типу модуляції вихідного ультразвукового сигналу у діапазоні 50-100 Гц створює змінне в часі і в просторі ультразвукове кавітаційно поле, що ефективно руйнує закольматовані зони припливу флюїда за рахунок відсутності ефекту демпфування акустичної ультразвукової потужності випромінювача газонасиченим кавітаційним приповерхневим шаром, що властиво для випромінювачів, працюючих у безперервному режимі з постійною амплітудою випромінювання. Використання запропонованого пристрою забезпечує отримання технічного результату, який полягає в збільшенні коефіцієнта корисної дії за рахунок виключення блокуючої дії газонасиченого поверхневого шару на проникнення в робочу зону ультразвукового випромінювання при застосуванні модуляції випромінюваної потужності, підвищенні ефективності та надійності конструкції і зменшенні енерговитрат до 30 % за рахунок включення в схему свердловинного акустичного випромінювача спеціального узгоджувального пристрою, резонанс струмів та напруг в якому компенсує втрати потужності в геофізичному кабелі, особливо при великих глибинах свердловини (до 5 км). Таким чином, наведені ознаки пристрою, що пропонується, є суттєвими і необхідними для досягнення нового технічного результату. Сутність запропонованого пристрою ілюструється Фіг. 1, на якій зображена осцилограма фор 61918 4 ми сигналу, що формується наземним пристроєм і подається на узгоджуючий блок випромінювача. Форма імпульсів модуляції може бути як синусоїдальною, так і прямокутною. На Фіг. 1 Pкр - це критичне значення ультразвукової потужності, при якій починається процес виникнення кавітаційних парогазових зародків; Час МП - це тривалість максимальної потужності; Час П - це тривалість паузи, необхідної для переміщення газонасиченого приграничного шару із зони інтенсивного звуку, що знаходиться на вібруючий поверхні випромінювача, в об'єм флюїду та його зникненню. Експериментально знайдене мінімальне значення П становить одну мілісекунду, що відповідає значенню частоти модуляції 100 Гц. Саме це значення і є верхньою межею діапазону частоти модуляції в запропонованому пристрої. Нижня межа - 50 Гц визначається максимально допустимими габаритами узгоджуючого пристрою, які дозволяють розмістити його в корпусі ультразвукового випромінювача, який опускається в свердловину. Пристрій для підвищення дебіту закольматованих нафтових, газоконденсатних і водних свердловин (Фіг. 2), що пропонується, містить наземну частину, яка з'єднана геофізичним кабелем з свердловинним акустичним випромінювачем. Наземна частина включає генератор ультразвукових коливань 1 і блок модулятора 2. Свердловинний акустичний випромінювач містить узгоджувальний пристрій 3, схема якого наведена на Фіг. 3, і паралельно з'єднані в «протифазі» п'єзокерамічні перетворювачі 4, 5, 6. Кожен п'єзокерамічний модуль складається з паралельно з'єднаних п'єзокерамічних елементів, причому на відміну від відомого пристрою [2] в кожному наступному модулі полярність з'єднання елементів змінюється на зворотну. П'єзокерамічні елементи змонтовані в циліндричних несучих герметичних металевих корпусах, що аналогічні тим, які запропоновані у відомому пристрої [2] і механічно з'єднані між собою послідовно. Запропонована схема з'єднання п'єзокерамічних модулів між собою формує розфокусоване кавітаційне поле, яке рівномірно впливає на закольматовані зони припливу флюїда, що значно підвищує ефективність їх обробки. Узгоджуючий пристрій 3 запропонованої корисної моделі являє собою трансформаторний пристрій (ТП) з діапазоном робочих частот до 100 кГц. Схема узгоджуючого пристрою наведена на Фіг. 3. Перша і друга обмотки ТП Н1, Н2 і третя і четверта Н3, Н4 намотані біфілярно, а початок першої і четвертої обмоток і другої і третьої з'єднані разом і підключаються до параллельно з'єднаних п'єзомодулів випромінювача, а кінці першої та четвертої обмоток і другої і третьої також з'єднані разом і приєднуються до виходу ультразвукового генератора. Еквівалентна схема узгоджуючого пристрою зображена на Фіг. 4. На цьому кресленні G - це 5 наземна частина пристрою, що включає генератор ультразвукових коливань і блок модуляції, RK1 і RK2 - це активні опори провідників геофізичного кабелю, LCВ - це індуктивність зв'язку обмоток, R1,4 і R2,3 - це активні опори обмоток узгоджувального пристрою, За рахунок запропонованої схеми з'єднання біфіллярно намотаних обмоток узгоджуючого пристрою в останньому виникає індуктивність зв'язку LCB, яка разом із сумарною ємкістю п'єзоелементів СПК утворює паралельний LC-контур. На основній частоті роботи ультразвукового генератора 22 кГц в цьому контурі виникає резонанс напруги, що компенсує втрати напруги на активному опорі геофізичного кабелю і, як наслідок, підвищує величину електроакустичного ККД. У зв'язку з малим значенням індуктивності LCB на низькій частоті - частоті модуляції 50-100 Гц в узгоджуючому пристрої виникає резонанс струмів в послідовному контурі, утвореному індуктивностями L1, 2, L3, 4 і ємністю СПК, який забезпечує передачу максимальної потужності в п’єзомодулях навантаженого приєднаною масою флюїда ультразвукового випромінювача, тільки в періоди МП (Фіг. 1), що забезпечує економію електроенергії, що споживається запропонованим пристроєм для підвищення дебіту свердловин. 61918 6 Пристрій працює наступним чином: У генераторі 1 на Фіг. 2 наземного блоку формується робочий сигнал з частотою 22 кГц, який надходить на блок модуляції 2. З виходу наземного блоку ультразвуковий сигнал, який має вигляд, зображений на Фіг. 1, через геофізичний кабель подається на узгоджуючий пристрій 3 свердловинного акустичного випромінювача. З нього сигнал подається на з'єднані в «протифазі» п'єзокерамічні модулі, які випромінюють в об'єм флюїду свердловини розфокусоване змінне у часі і в просторі ультразвукове акустичне поле, яке за рахунок модуляції в періоди максимального випромінювання не має приповерхневого газонасиченого шару, послабляючого дію випромінювання. Макетні зразки пристрою пройшли випробування на нафтових і газоконденсатних родовищах України і довели свою ефективність. Таким чином запропонований пристрій забезпечує підвищення ефективності обробки свердловин і знижує питомі енерговитрати. Джерела інформації: 1. Опис до патенту України № 28132, 6Е21В43/25. 2. Опис до патенту України № 28132, 7 Е21В28/00, Е21В43/25. 7 61918 8 9 Комп’ютерна верстка М. Мацело 61918 Підписне 10 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601