СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ АКУСТИЧЕСКИМ ПОЛЕМ НА НЕФТЯНОЙ ПЛАСТ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИНЫ ГЛУБИННЫМ ШТАНГОВЫМ НАСОСОМ
METHOD OF EFFECT ONTO OIL RESERVOIR WITH ACOUSTIC FIELD BY MEANS OF DEEP WELL ROD PUMP OPERATION IN WELL

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к применению акустического воздействия на нефтяной пласт.
Известен способ, например, мощным акустическим полем возбуждают на уровне нефтяного пласта гидроакустическим излучателем типа сирен и пластинчатыми излучателями. Способ основан на преобразовании энергии потока жидкости в энергию упругих колебаний. Особенности эксплуатации заключаются в том, что излучатель крепится на насосно-компрессорных трубах вместо ступеней электроцентробежного насоса. Работает в потоке жидкости [1].
Недостаток способа заключается в том, что жидкость в скважине имеет, как правило, высокую вязкость, вихревые излучатели, требующие скорости истечения жидкости из сопла, превышающие скорость звука, практически неработоспособны. Данный способ невозможно использовать при эксплуатации добывающих скважин глубинными штанговыми насосами.
Наиболее близким способом по технической сущности является способ, основанный на преобразовании электрической энергии в акустическую с использованием пьезоэффекта. Особенности эксплуатации заключаются в том, что генератор глубинный, излучатель стержневой [1].
Недостаток данного способа заключается в том, что для работы генератора необходим электрический кабель. Данный способ невозможно использовать при эксплуатации добывающих скважин глубинными штанговыми насосами.
Задачей изобретения является увеличение производительности эксплуатационных скважин, оборудованных глубинными штанговыми насосами.
Техническим результатом предложенного способа является увеличение производительности эксплуатационных скважин, который достигается тем, что способ воздействия акустическим полем на нефтяной пласт при эксплуатации скважины глубинным штанговым насосом, оборудованной насосно-компрессорными трубами, глубинным штанговым насосом, перфорационными отверстиями, предусматривающий следующие операции: а) - выполнение на поверхности стержня перпендикулярно его оси на расчетном расстоянии ряда канавок, для обеспечения мелких турбулентных вихрей; б) - размещение на расчетном расстоянии по окружности торца полого цилиндра набора стержней с канавками; в) - размещение на торце глубинного штангового насоса полого цилиндра с набором стержней с канавками перпендикулярно потоку нефтеводогазовой смеси; г) - осуществляют спуск в скважину на насосно-компрессорных трубах глубинного штангового насоса с полым цилиндром с набором стержней с канавками; д) - осуществление глубинным штанговым насосом импульсного всасывания нефтеводогазовой смеси из перфорационных отверстий скважины с формированием мелких турбулентных вихрей; е) - осуществление формирования мелкими турбулентными вихрями ультразвука; ж) - осуществление передачи ультразвука через перфорационные отверстия скважины в нефтяной пласт.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что в заявленном способе воздействия акустическим полем на нефтяной пласт при эксплуатации скважины глубинным штанговым насосом используется ультразвук, генерируемый мелкими турбулентными вихрями в процессе обтекания нефтегазовой смеси канавок, выполненных на стержнях.
Таким образом, предлагаемое изобретение соответствует критерию «Новизна».
Сравнение заявленного решения с другими решениями показывает, что воздействие ультразвуком на нефтяной пласт известно - [1]. Однако неизвестно, что ультразвук можно получить при помощи мелких турбулентных вихрей (крупномасштабные турбулентные вихри порождают низкие звуковые частоты, а мелкомасштабные турбулентные вихри порождают высокие частоты), которые возникают в процессе импульсного всасывания нефтеводогазовой смеси глубинным штанговым насосом.
Таким образом, предлагаемое изобретение соответствует критерию «Изобретательский уровень».
В основу разработки способа положено основное положение - вихреобразование.
Из области гидрогазодинамики известно.
Если на пути потока жидкости разместить препятствие, то движение струи изменит свое направление, при этом скорость струи при обтекании увеличивается, а давление соответственно уменьшится. За миделевым сечением тела (препятствия) начинается обратный процесс уменьшения скорости и увеличения давления.
Пограничный слой, обтекающий тело, пройдя его миделевое сечение, отрывается от тела и под влиянием пониженного давления за телом изменяет направление движения, образуя турбулентный вихрь.
Частота f срыва вихрей согласно критерию Струхаля определяется выражением [2]
т.е. пропорциональна отношению v/d, а следовательно, при постоянном характерном размере d тела пропорциональна скорости v, а значит, и объемному расходу Q. Зависимость между Q и f дается уравнением
где s - площадь наименьшего поперечного сечения потока вокруг обтекаемого тела.
Таким образом, частоту срыва (1) можно изменять (т.е. изменять частотный спектр) путем изменения характерного параметра d при заданных остальных параметрах.
На фиг.1 изображена схема стержня с канавками; на фиг.2 изображена схема размещения стержней на полом цилиндре; на фиг.3 показана схема размещения полого цилиндра со стержнями на глубинном штанговом насосе.
На фиг.1 изображено: 1 - стержень, 2 - канавки.
На фиг.2 изображено: 1 - стержень, 2 - канавки, 3 - полый цилиндр, 4 - поток нефтеводогазовой смеси, 5 - движение потока при обтекании поверхности стержня, 6 - мелкомасштабный турбулентный вихрь, 7 - ультразвук, генерируемый турбулентным вихрем.
На фиг.3 изображено: 1 - стержни с канавками, 3 - полый цилиндр, 7 - ультразвук, 8 - перфорационные отверстия, 9 - нефтяной пласт, 10 - глубинный штанговый насос, 11 - насосно-компрессорные трубы, 12 - скважина.
Пример осуществления способа.
Первая операция. Выполняют на поверхности стержня 1 (фиг.1) перпендикулярно его оси на расчетном расстоянии ряд канавок 2 (фиг.1) для обеспечения мелких турбулентных вихрей 6 (фиг.2).
Вторая операция. Размещают на расчетном расстоянии по окружности торца полого цилиндра 3 (фиг.2) набор стержней 1 (фиг.2) с канавками 2 (фиг.2).
Третья операция. Размещают на торце глубинного штангового насоса 10 (фиг.3) полый цилиндр 3 (фиг.3) с набором стержней 1 (фиг.2) с канавками 2 (фиг.2) перпендикулярно потоку 4 (фиг.2) нефтеводогазовой смеси.
Четвертая операция. Осуществляют спуск в скважину на насосно-компрессорных трубах 11 (фиг.3) глубинный штанговый насос 10 (фиг.3) с полым цилиндром 3 (фиг.3) с набором стержней 1 (фиг.2) с канавками 2 (фиг.2).
Пятая операция. Осуществляют глубинным штанговым насосом 10 (фиг.3) импульсное всасывание (не показано) нефтеводогазовой смеси 4 (фиг.2) из перфорационных отверстий 8 (фиг.3) скважины 12 (фиг.3) с формированием мелких турбулентных вихрей 6 (фиг.2).
Шестая операция. Осуществляют формирование мелкими турбулентными вихрями 6 (фиг.2) ультразвука 7 (фиг.2).
Седьмая операция. Осуществляют передачу ультразвука 7 (фиг.3) через перфорационные отверстия 8 (фиг.3) скважины 12 (фиг.3) в нефтяной пласт 9 (фиг.3).
Источники информации
1. Кузнецов О.Л., Ефимова С.А. Применение ультразвука в нефтяной промышленности. - М: Недра, 1983. - С.76. [Прототип].
2. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества: Справочник. 4-е изд., перераб. - Л.: Ленингр. Отд-ние, 1989. С.363-364.