СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ УДАРНОЙ ВОЛНЫ В СРЕДЕ, ОКРУЖАЮЩЕЙ СКВАЖИНУ Российский патент 1999 года по МПК E21B43/25 

Изобретение относится к способам обработки пласта или материалов, находящихся или вводимых в поры, с использованием ударных волн и вибраций. Изобретение может быть использовано в скважинной сейсморазведке.

Известен способ возбуждения ударной волны в призабойной зоне скважины электрическим разрядом в жидкости, под действием которого происходит импульсное повышение давления в жидкости во всех направлениях от межэлектродного пространства с электрической дугой [1].

Известный способ обладает невысоким коэффициентом передачи энергии ударной волны вглубь продуктивного пласта через стенки скважины вследствие большого сопротивления стенок скважины силам растяжения, возникающим при повышении давления в жидкости во всех направлениях.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ обработки призабойной зоны скважины, включающий повышение давления в скважине пиротехническим зарядом с последующим понижением давления в этой зоне скважины депрессионной камерой [2].

Известный способ имеет низкий коэффициент передачи энергии пиротехнического заряда и депрессионной камеры вглубь продуктивного пласта через стенки скважины вследствие большого сопротивления стенок скважины силам растяжения при повышении давления и силам сжатия при понижении давления.

Целью изобретения является повышение коэффициента передачи энергии ударной волны через стенки скважины в среду, окружающую скважину.

Поставленная цель достигается тем, что в способе возбуждения ударной волны в среде, окружающей скважину, заключающемся в деформации окружающей среды через стенки скважины изменением давления в жидкости, заполняющей скважину, согласно изобретению давления в жидкости, заполняющей скважину, изменяют одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях, лежащих в плоскости поперечного сечения скважины, при этом вдоль первого направления давление в жидкости повышают в обе стороны от точки пересечения двух взаимно перпендикулярных направлений, а вдоль второго направления давление в жидкости понижают с двух сторон к точке пересечения двух взаимно перпендикулярных направлений.

В способе возбуждения ударной волны в среде, окружающей скважину, время изменения давления устанавливают меньше времени релаксации давления жидкости в скважине.

Изменение давления в скважине повторяют, а направления изменения вращают вокруг оси скважины.

В основу изобретения положена задача повышения коэффициента передачи энергии ударной волны через стенки скважины в среду, окружающую скважину, которая решается изменением давления в жидкости, заполняющей скважину, одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях, лежащих в плоскости поперечного сечения скважины, при этом вдоль первого направления давление в жидкости повышают в обе стороны от точки пересечения двух взаимно перпендикулярных направлений, а вдоль второго направления давление в жидкости понижают с двух сторон к точке пересечения двух взаимно перпендикулярных направлений.

Передача энергии ударной волны из скважины в окружающую среду происходит через деформацию стенок скважины.

В известных способах возбуждения ударных волн в среде, окружающей скважину, например электрическим разрядом в жидкости, горением пиротехнического заряда или депрессией, деформация стенок скважины происходит за счет растяжения или сжатия периметра стенок скважины.

В предлагаемом способе деформация стенок скважины происходит за счет увеличения диаметра скважины вдоль первого направления под действием повышения давления и одновременного уменьшения диаметра скважины вдоль второго направления под действием понижения давления.

Изменение диаметров скважины сопровождается изменением формы поперечного сечения скважины без изменения длины периметра скважины, а энергия, сопровождаемая изменением давления в жидкости, заполняющей скважину, расходуется не на растяжение (сжатие) стенок скважины, а на их изгиб, а так как сопротивление стенок скважины на изгиб много меньше сопротивления стенок скважины на растяжение (сжатие), то и коэффициент передачи энергии ударной волны через стенки скважины в окружающую среду больше в предлагаемом способе.

Максимальная деформация стенок скважины, сопровождаемая изменением формы поперечного сечения скважины, возможна при ограничении времени одновременного повышения и понижения давления в разных направлениях до амплитудного значения временем релаксации давления жидкости в скважине, в противном случае будет происходить ламинарное перетекание жидкости из области повышенного давления в область пониженного давления, уменьшающее КПД способа.

Для распространения ударных волн максимальной амплитуды в среде во всех направлениях изменение давления в скважине повторяют, вращая направления изменения давления вокруг оси скважины.

На чертеже представлено поперечное сечение скважины с пластинами устройства изменения давления.

Давление жидкости 1, заполняющей скважину 2, изменяют одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях 3 и 4, при этом вдоль первого направления 3 давление P₁ повышают в обе стороны от точки 5 пересечения двух направлений 3 и 4, а вдоль второго направления 4 давление P₂ понижают с двух сторон к точке 5 пересечения направлений 3 и 4.

Изменения давления достигают разведением пластин 6 по направлению 3 в обе стороны от точки 5. При этом над пластинами 6 в направлении 3 от точки 5 создается повышенное давление P₁, а между пластинами 6 создается пониженное давление P₂, направленное с двух сторон к точке 5 вдоль направления 4.

При сближении пластин давления P₁, P₂ изменяют свое направление на противоположное.

Большее изменение давления достигают перемещением двух взаимно перпендикулярных пластин, одна из которых раздвигается от точки 5 вдоль направления 3, как и пара пластин 6 на чертеже, а вторая пара пластин сдвигается к точке 5 вдоль направления 4.

Пример конкретного выполнения.

Производят возбуждение ударной волны в среде, окружающей скважину 2, путем разведения пластин 6 в жидкости 1, заполняющей скважину 2 (см. чертеж).

Диаметр скважины - 120 мм
Ширина пластины вдоль направления - 4 - 80 мм
Толщина пластины - 5 мм
Длина пластины вдоль оси скважины - 500 мм
Число пластин - 2 шт.

Расстояние между пластинами - 30 мм
Форма силы, разводящей пластины - Колоколообразная
Время достижения амплитудного значения силы - 0,1 мс
Амплитуда силы - 100•10³ Н
Устройство разведения пластин - импульсный электромагнитный преобразователь.

Источники информации
1. Патент США N 4164978, E 21 B 43/00, 21.08.79.

2. Патент РФ N 2072423, E 21 B 43/25, 27.01.97 прототип.

Изобретение относится к способам обработки пласта с использованием ударных волн и вибраций. Давление в жидкости, заполняющей скважину, изменяют одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях, лежащих в плоскости поперечного сечения скважины. Вдоль первого направления давление повышают в обе стороны от точки пересечения направлений. Вдоль второго направления давление понижают с двух сторон к точке пересечения направлений. Время изменения давления до амплитудного значения ограничивают и устанавливают его меньше времени релаксации давления жидкости. Направления изменений давления вращают вокруг оси скважины, повторяя процесс изменения давления. Повышается коэффициент передачи энергии ударной волны через стенки скважины в среду, окружающую скважину. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ возбуждения ударной волны в среде, окружающей скважину, заключающийся в деформации окружающей среды через стенки скважины изменением давления в жидкости, заполняющей скважину, отличающийся тем, что давление в жидкости, заполняющей скважину, изменяют одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях, лежащих в плоскости поперечного сечения скважины, при этом вдоль первого направления давления в жидкости, заполняющей скважину, повышают в обе стороны от точки пересечения двух взаимно перпендикулярных направлений, вдоль второго направления давление в жидкости, заполняющей скважину, понижают с двух сторон к точке пересечения двух взаимно перпендикулярных направлений, а время одновременного изменения давления в жидкости, заполняющей скважину, до амплитудного значения устанавливают меньше времени релаксации давления жидкости, заполняющей скважину. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменение давления повторяют, а два взаимно перпендикулярных направления изменения давления вращают вокруг оси скважины.