СКВАЖИННЫЙ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам, генерирующим мощную гидроакустическую энергию направленного излучения и модулированных волн давления, используемых при комплексной обработки продуктивного пласта с целью интенсификации притока нефти и очистки призабойной зоны пласта добывающих и нагнетательных скважин.
Известен скважинный гидроакустический генератор (RU 2186961 С1, кл.7 Е21 43/25, 2002.08.10), содержащий корпус, вихревую камеру с тангенциальными каналами, камеру предварительного закручивания потока с тангенциальными каналами. Тангенциальные каналы вихревой камеры и камеры предварительного закручивания потока имеют одинаковое вращательное направление. Гидроакустический генератор выполнен с возможностью секционирования и регулирования направленности излучения. Однако в известном генераторе вследствие содержания дополнительной камеры закручивания потока увеличиваются гидравлические сопротивления, что приводит к снижению коэффициента полезного действия устройства.
Наиболее близким по технической сущности, взятыми авторами за прототип является гидродинамический генератор колебаний (RU 2015749 С1, кл 5 В06В 1/20, F15B 21/12, 1994.07.15), содержащий корпус с входными
тангенциальными каналами, вихревую камеру, связанную тангенциальными каналами с полостью подводящего трубопровода и с осевым выходным каналом, соосно расположенным, выполненным в виде диффузора и гидравлически связанным с вихревой камерой.
Однако известный генератор не позволяет создавать периодические импульсы давления, а использование в качестве выходного канала только диффузор ограничивает спектр возможных напорных характеристик устройства.
Секционирование узлов данного устройства позволяет комбинировать и наращивать его длину, а установка данного его в интервал перфорации с привязкой по геофизическим методам, селективно обрабатывать низкопродуктивные работающие интервалы продуктивного горизонта.
Из анализа научно-технической и патентной литературы использование такого устройства для достижения поставленной технической цели не известно. На основании этого, полагаем, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень» и позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна».
Скважинный гидроакустический генератор содержит корпус, вихревую камеру с входными тангенциальными каналами, расположенную перпендикулярно движению основного потока и насадка. При этом вихревая камера выполнена в двух исполнениях: в виде полого, прямоточного цилиндра и в виде двух цилиндрических изолированных полостей с острыми входящими отверстиями, диаметр которых меньше, чем диаметр выходящих отверстий. Требуемая частота и амплитуда генерируемых колебаний обеспечивается заданием размеров между геометрическими параметрами вихревых камер и насадок, а также параметрами рабочей среды. Гидроакустический генератор выполнен с возможностью секционирования. Недостатками известных генераторов являются относительно низкая эффективность работы генератора и узкий диапазон напорных характеристик.
Техническим результатом является повышение эффективности воздействия на продуктивную залежь за счет, увеличения мощности генерируемых колебаний, расширения диапазона напорных характеристик, образование периодических импульсов давления рис.2.
Цель пол. мод. является повышение эффективности воздействия на призабойную зону пласта, за счет использования в генераторе вихревой камеры, позволяющей генерировать периодические импульсы давления и различных насадок, увеличивающих диапазон напорных характеристик и мощность генерируемых колебаний.
Достигается это тем, чтобы
- вихревая камера была выполнена в двух исполнениях: в виде полого, прямоточного цилиндра и в виде двух цилиндрических изолированных полостей с острыми входящими отверстиями, диаметр которых меньше, чем диаметр острых выходящих отверстий.
При этом целесообразно и полезно, чтобы
- в качестве выходных отверстий выполнены насадки в виде сопел и диффузоров с цилиндрическим, коническим, коноидальным выходом
Генератор соответствует критериям признаков полезной модели, а именно -
- наличия конструктивного элемента, поскольку вихревая камера выполнена в двух исполнениях:
- наличия связи между элементами, поскольку вихревая камера выполнена в в виде полого исполнения
- взаимное расположение элементов, поскольку вихревая камера выполнена в виде прямоточного цилиндра
- формы выполнения элементов, посколькувихревая камера выполнена в виде двух цилиндрических изолированных полостей
- формы выполнения связи между элементами, поскольку вихревая камера выполнена в виде двух цилиндрических изолированных полостей с острыми входящими отверстиями,
- параметры и другие характеристики и из взаимосвязь, поскольку вихревая камера выполнена в виде двух цилиндрических изолированных полостей с острыми входящими отверстиями, диаметр которых меньше, чем диаметр острых выходящих отверстий
- материал из которого выполнен элемент, поскольку элементы генератора выполнены из легированных сталей
На фиг 1 изображена принципиальная схема скважинного гидроакустического генератора -
1 - секция; 2. - насадок с торцевым уплотнением, 3. - вихревая камера прямоточного цилиндрического типа; 4. - насадок с резьбовым уплотнением; 5. - вихревая камера; 6. - заглушка; 7., 9. - уплотнения, 8. - отверстие под ключ.
На фиг.2 - то же, вид Г на фиг.1
На фиг.3 - то же, сечение А-А на фиг.1,
На фиг.4 - то же, сечение В-В на фиг.1,
На фиг.5 - то же, сечение Б-Б на фиг.1,
На фиг.6 - то же, вид А на фиг.1,
На фиг.7 - изображены схемы видов насадок для скважинного гидроакустического генератора /а, 6, в, г, д, е, ж, з, и, к, л/
вых
вых
вх
вх
вых
вх
вых
вх
вых
вх
вых
вых
где l - длина канала, d - диаметр канала; насадки: а - цилиндрический; б - конический расходящийся (α≤15°); в - цилиндрический с коническим выходом (α≥45°); г - цилиндрический с коническим входом (α≥45°); д - в виде трубки Вентури (α≥15°, α≤140°); е - в виде трубки Вентури с коноидальным входом (α≥15°, α≤140°); ж - конический сходящийся и расходящийся с промежуточной цилиндрической частью (α≥15°, α≤90°); з - коноидально сходящийся и расходящийся с промежуточной цилиндрической частью; и - конический сходящийся и коноидально расходящийся с промежуточной цилиндрической частью (α≥15°); к - конический сходящийся (α≤15°); л - конический сходящийся (α≤90°).
Для достижения поставленной цели скважинный гидроакустический генератор состоит из набора секций, обеспечивающих за счет резьбовых соединений необходимую длину устройства и возможность соединения с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ) фиг.1. Секция в свою очередь
состоит из корпуса поз.1, в который вставляется вихревая камера, состоящая из насадок поз.2 и 4 и вихревого канала поз.3 или поз 5. Фиксация вихревой камеры в корпус секции поз.1. осуществляется за счет посадочного места выполненного в виде буртика см. выноску I и резьбового соединения на насадке поз.4. путем свинчивания специальными ключами, для которых на насадках поз.2 и 4 выполнены четыре отверстия поз.8 см. вид А.
Уплотнение элементов вихревой камеры - насадок поз.4 и 2 с вихревыми каналами поз.3 или 5, а также вихревой камеры к корпусу секции поз.1 осуществляется за счет специальных уплотняющих элементов поз.7, 9. Для реализации различных механизма закручивания и турболизации потоков, а также его пульсации используются две принципиально различные схемы вихревых камер. Первая схема использует механизм турболизации потоков за счет тангенциально расположенных входящих в вихревую камеру поз.3., выполненную в виде полого цилиндра, каналов см. сечение В-В, что позволяет увеличивать завихрения линий тока, а также является источником звуковых волн. Вторая схема реализует резонатор, устройство вихревого канала поз.5 которого выполнено в виде двух цилиндрических изолированных полостей с острыми краями входящих отверстий и соосно расположенных выходящих отверстий (насадок) большего диаметра с поступлением жидкости по каналу расположенному под углом к осевому отверстию см. сечение А-А.
Работа генератора осуществляется следующим образом.
Жидкость поступает в ассиметричную полость через входное отверстие и покидает ее через выходное отверстие с острыми кромками. В полости развивается турбулентный пограничный слой, вследствие того, что входное отверстие меньше диаметра рабочей полости вихревой камеры (скорость струи в входном отверстии выше, чем в камере), что ведет к сильным сдвиговым смещениям на границе раздела между двумя потоками, в результате чего образуются вихревые кольца. Соударение упорядоченных асимметричных возмущений с кромкой выходного отверстия насадки
генерирует периодические импульсы давления. Обеспечения подачи постоянного расхода жидкости ко всем секциям устройства достигается за счет соединительной полости между вихревой камерой и корпусом устройства см. разрез Б-Б. Нижний конец устройства заканчивается заглушкой 6.
Для повышения эффективности работы устройства за счет увеличения диапазона рабочих характеристик используют различные насадки, выполненные в виде сопел и диффузоров (цилиндрическим, коническим, коноидальным выходом и выходом), имеющих различные гидравлические характеристики. Схемы используемых насадок приведены на фиг.2. Отношение длинны отверстия к его диаметру  составляет 1; 1,5; 2; 3; 4. Группа насадок с острой кромкой приведенные на виде а, 6, в, к используются на всех видах вихревых камер, применяемых в данном устройстве, остальные насадки используются только на камере, выполненного в виде полого цилиндра с тангециально входящими каналами. К насадкам - соплам, изображенным на фиг.2. можно отнести вид г, з, и, к, л; к насадкам диффузорам вид 6, д, е, ж.