устройство для акустического воздействия на зону перфорации и нефтеносный пласт в призабойной зоне

Формула изобретения

1. Устройство для акустического воздействия на зону перфорации и нефтеносный пласт в призабойной зоне, включающее акустический излучатель составного типа в виде пьезокерамического стержня и пассивной задней накладки, помещенных в герметичный корпус, активную излучающую накладку в форме диска, размещенную за пределами герметичного корпуса и имеющую две плоские излучающие поверхности, перпендикулярные продольной оси устройства, при этом акустический излучатель снабжен по меньшей мере одним металлическим отражателем с плоскими поверхностями, параллельными плоским поверхностям активной излучающей накладки, установленным с возможностью перемещения вдоль оси устройства и фиксации в заданном положении.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным металлическим отражателем, установленным параллельно первому по другую сторону от активной излучающей накладки.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что оно снабжено соединительной штангой, свободно подвешенной снизу по центру активной излучающей накладки, а один из отражателей установлен на штанге с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения и фиксации в заданном положении, при этом второй отражатель установлен снаружи герметичного корпуса с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль него и фиксации в заданном положении.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при разработке нефтяных месторождений и очистке водозаборных и рудных скважин.

Известны различные устройства, создающие механические воздействия на зону перфорации обсадной колонны и нефтяной пласт, расположенный за ней.

Известно устройство для акустического воздействия на зону перфорации и нефтяной пласт в призабойной зоне, содержащее акустический излучатель с излучающими пластинчатыми элементами (патент RU 2022304).

Недостатком известной конструкции является сложность конструкции и малая акустическая мощность.

Известно устройство для виброакустичекого воздействия на нефтяной пласт, включающее акустический излучатель с резонансной камерой (патент RU 2129659).

В известной конструкции используется модуль резонансной камеры, которая находится внутри акустического прибора. При этом акустическое излучение производится через щели, что уменьшает отдаваемую акустическую мощность и область акустической обработки околоскважинного пространства.

Техническим результатом заявленного изобретения является создание конструкции, обеспечивающей существенное увеличение интенсивности акустического поля в призабойной зоне внутри обсадной колонны и околоскважинном пространстве.

Согласно изобретению устройство включает акустический излучатель составного типа в виде пьезокерамического стержня и пассивной задней накладки, помещенных в герметичный корпус, и активную излучающую накладку в форме диска, размещенную за пределами герметичного корпуса. Активная накладка имеет две плоские излучающие поверхности, перпендикулярные продольной оси устройства. Акустический излучатель снабжен по меньшей мере одним металлическим отражателем с плоскими поверхностями, параллельными плоским поверхностям активной излучающей накладки. Отражатель установлен с возможностью перемещения вдоль оси устройства и фиксации в заданном положении.

В предпочтительном варианте исполнения устройство может быть снабжено дополнительным металлическим отражателем, установленным параллельно первому по другую сторону от активной излучающей накладки,

Снизу по центру активной излучающей накладки свободно подвешена соединительная штанга, при этом один из отражателей установлен на штанге с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения и фиксации в заданном положении, а второй отражатель установлен снаружи герметичного корпуса с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль него и фиксации в заданном положении.

Сущность изобретения поясняется чертежом, представленным на Фиг.1.

Устройство включает акустический излучатель составного типа, состоящий из пассивной насадки 1, активного пьезокерамического или магнитострикционного стержня 2, герметизирующего корпуса 3, активной излучающей насадки 4 в форме диска, имеющей плоские излучающие поверхности 5 и 6 соответственно. Акустический излучатель снабжен металлическим отражателем 7, установленным перпендикулярно продольной оси устройства на соединительной штанге 8. Сама штанга 8 свободно подвешена по центру, снизу активной излучающей накладки 4. Такое крепление штанги 8 обеспечивает беспрепятственное опускание устройства в обсадную колонну, поскольку отражатель 7 как бы сам прокладывает себе дорогу, обходя возможные препятствия, например, на стыках внутри обсадной колонны 12. Вместе с тем штанга 8, являясь жестким соединительным элементом, служит для фиксации отражателя 7 на определенном расстоянии от излучающей накладки 4. Устройство может быть дополнено вторым металлическим отражателем 9. При этом второй металлический отражатель 9 установлен снаружи герметичного корпуса 3 с возможностью перемещения вдоль корпуса 3 и фиксации в заданном положении. Металлический отражатель 7 имеет возможность возвратно-поступательного перемещения вдоль соединительной штанги 8. Герметизирующий корпус 3 закрыт крышкой 10 с электроразъемом, к которому присоединен электропитающий кабель 11.

Устройство используется для работы внутри обсадной колонны 12 в зоне перфорации 13 призабойной зоны.

Отражатели 7 и 9 устанавливают заранее с разных сторон излучающей накладки 4. Расстояние от плоских поверхностей 5 и 6 активной излучающей накладки 4 до обращенных к ним плоских поверхностей отражателей соответственно 9 и 7 определяется для каждого типа скважинной жидкости и составляет величину, кратную половине длины волны в жидкости на рабочей частоте излучателя. Один отражатель 7 закрепляют на штанге 8, второй отражатель 9 закреплен на герметичном корпусе 3 излучателя. Штанга 8 с помощью скобы свободно соединена с нижней поверхностью излучающей накладки 4. Таким образом, в зоне перфорации образуются две камеры, объем каждой из которых ограничен плоскими поверхностями одного из отражателей и активной излучающей накладки и стенками обсадной колонны.

Работа осуществляется следующим образом. Устройство опускают на кабель-тросе 11 в скважину в зону перфорации 13. Возбуждающее напряжение в области резонансной частоты излучателя по кабелю подается на излучатель. Активная излучающая накладка 4 излучает акустические колебания в противофазе плоскими поверхностями 5 и 6 в противоположные стороны.

Внутри объема жидкости с обеих сторон излучающей накладки между отражателями возникает поле стоячих волн. Объемы жидкости резонируют.

Наиболее эффективно при этом применение низкочастотных акустических излучателей.

Увеличение интенсивности акустического поля в объемах напрямую связано с добротностью излучателя и диссипацией энергии через стенки обсадной колонны и отверстия в перфорации.

В связи с тем, что жесткость стальных стенок колонны существенно больше упругости жидкости, а общая площадь отверстий много меньше поверхности колонны, увеличение интенсивности акустического поля внутри резонирующих объемов может быть больше на порядок по сравнению с полем того же излучателя в волноводе обсадной колонны.