Скважинный сейсмоисточник Российский патент 2023 года по МПК G01V1/153 G01V1/40 

Изобретение относится к вибросейсмической технике и используется для повышения нефтеотдачи нефтеносных месторождений путем скважинного вибровоздействия на нефтяные пласты.

Известен «Скважинный источник» патент РФ на изобретение №2659576, содержащий корпус с размещенным внутри дебалансным силовым устройством, на буртиках корпуса которого установлены конуса с возможностью взаимодействия с подпружиненными зажимными клиньями, смонтированными в радиальных отверстиях корпуса с возможностью выхода из них, при этом приводной вал дебалансного силового устройства соединен с валом электродвигателя, а внешний корпус связан со ставом насосно-компрессорных труб, при этом дебалансное силовое устройство представлено дебалансным вибровозбудителем, включающим прилегающий к его корпусу дебаланс в виде цилиндрического тела качения с осями на торцах, установленными в вилках кривошипов верхнего и нижнего валов с возможностью радиального перемещения, причем верхний вал соединен с валом указанного электродвигателя, смонтированного во внешнем корпусе и связанного нижним торцом с корпусом дебалансного вибровозбудителя, а верхним - с тяговым органом, расположенным внутри става насосно-компрессорных труб, с которым корпус соединен жестко, причем тяговый орган связан с силоизмерительным датчиком, подвешенным за пределами скважины к винту натяжного устройства, включающего смонтированную в его корпусе гайку, образующую с винтом пару винт-гайка и связанную механической передачей с электродвигателем, при этом выход силоизмерительного датчика связан с входом блока установки порогов срабатывания, выход которого соединен с входом блока управления, соединенного выходом с электродвигателем натяжного устройства.

К недостаткам конструкции аналога можно отнести низкую эффективность воздействия на нефтеносные пласты, связанную с малой площадью соприкосновения элементов сейсмоисточника - зажимных клиньев с обсадной трубой. Поскольку виброимпульсы передаются обсадной трубе только в местах контакта зажимных клиньев с обсадной трубой в верхней и нижней частях сейсмоисточника.

Известно устройство «Скважинный сейсмоисточник». См. патент РФ №2753806, от 03.11.2020 года - прототип, используемый для повышения нефтеотдачи нефтеносных месторождений путем генерирования и передачи сейсмоколебаний в нефтесодержащие пласты, а также для сейсморазведки земных недр.

Скважинный сейсмоисточник содержит силовые устройства с плунжерами, между которыми в неразъемном корпусе смонтирован электромагнитный молот двойного действия с катушками прямого и обратного хода бойка, полюсами, индуктивными датчиками положения бойка на его диамагнитной направляющей, который верхним и нижним торцом взаимодействует с плунжерами силовых устройств, причем полости электромагнитного молота вакуумированы. А по наружной поверхности силовых устройств и корпуса электромагнитного молота размещен кабель, предназначенный для связи молота с блоком питания и управления. При этом каждое из верхнего и нижнего силовых устройств выполнено в виде расположенной в корпусе силового устройства эластичной камеры с маслонаполненной полостью. Причем эластичная камера связана по наружной поверхности с ортогонально подвижными клиньями и пуансонами, взаимодействующими с возвратными пружинами. На пуансонах установлены накладки, смонтированные в отверстиях корпуса с возможностью радиального перемещения. Плунжер связан с эластичной камерой, а сейсмоисточник снабжен преобразователем с эластичной диафрагмой, предназначенной для отделения маслонаполненных полостей, связанных патрубками эластичных камер верхнего и нижнего силовых устройств, который присоединен к верхней части маслонаполненного ввода, закрепленного к корпусу верхнего силового устройства.

К недостаткам известного скважинного сейсмоисточника можно отнести не полную передачу мощности механической энергии. Передаваемая электромагнитным молотом энергия силовым устройствам, используется для передачи импульса через пуансоны с накладками на обсадную трубу от которой сейсмическая волна распространяется в нефтяной пласт. Поскольку удары электромолотов направлены вдоль обсадной трубы, то только часть энергии предается радиально к обсадной трубе. Часть этой энергии затрачивается на преодоление сопротивления механизма силового элемента. Также к недостаткам можно отнести распространение колебаний от виброимпульсов узкими направленными лучами - по направлению перемещения пуансонов, а оставшееся пространство не получает виброимпульсы. Значительное пространство пласта не подвергается воздействию механических колебаний, что не приводит к эффективному повышению нефтеотдачи.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является устранение недостатков прототипа, а именно создание сейсмоисточника надежной конструкции, увеличивающего дебет скважины за счет увеличения площади воздействия на нефтеносные пласты и направляющего виброимпульсы перпендикулярно продольной оси обсадной трубы в круговом диапазоне, с полной передачей мощности механической энергии.

Поставленный технический результат достигается использованием сочетания общих с прототипом известных признаков, заключающихся в том, что скважинный сейсмоисточник, размещаемый в обсадной трубе, содержащий корпус с по меньшей мере одним силовым элементом, с ортогонально подвижными клиньями, пуансонами с накладками, эластичными камерами, связанными патрубками с маслонаполненной полостью преобразователя давления, питающий электрический кабель и новых признаков, заключающихся в том, что корпус выполнен в виде, по меньшей мере, двух раздвижных продольных секторов полого цилиндра, противоположными краями закрепленных на накладках соосно смонтированных пуансонов, расположенных в одной вертикальной плоскости с продольной осью силовых элементов, при этом на внутренней поверхности каждого сектора полого цилиндра, на продольной его оси, жестко смонтирован, по меньшей мере один дебалансный вибратор.

Продольные сектора корпуса выполнены с наружным радиусом эквидистантным внутреннему радиусу обсадной трубы.

Дебалансные вибраторы смонтированы на разных уровнях на внутренних поверхностях секторов корпуса.

Два и более дебалансных вибратора, смонтированные на одном секторе корпуса, установлены соосно на одном валу.

Раздвижные продольные сектора корпуса выполнены с одинаковым по величине углом сектора, равным от 30 до 180 градусов.

Новизной предполагаемого изобретения является то, что корпус выполнен в виде, по меньшей мере, двух раздвижных продольных секторов полого цилиндра, противоположными краями закрепленных на накладках соосно смонтированных пуансонов, расположенных в одной вертикальной плоскости с продольной осью силовых элементов, при этом на внутренней поверхности каждого сектора полого цилиндра, на продольной его оси, жестко смонтирован, по меньшей мере один дебалансный вибратор.

Признак выполнения корпуса в виде, по меньшей мере, двух раздвижных продольных секторов полого цилиндра, обеспечивает возможность направления и воздействия виброимпульсами на нефтеносные пласты в круговом диапазоне обсадной трубы. Что и увеличивает дебет скважины.

Признак закрепления продольных секторов противоположными краями на накладках соосно смонтированных пуансонов, расположенных в одной вертикальной плоскости с продольной осью силовых элементов, обеспечивает увеличение площади воздействия на нефтеносные пласты. Поскольку каждый сектор корпуса прижимается пуансонами к обсадной трубе, то и передача виброимпульсов идет по всему сектору, что увеличивает площадь воздействия на нефтеносные слои.

Признак жесткого монтажа на внутренней поверхности каждого сектора полого цилиндра, на продольной его оси, по меньшей мере одного дебалансного вибратора обеспечивает распространение всей механической энергии виброимпульсов перпендикулярно оси обсадной трубы в нефтеносные пласты. Жесткий монтаж обеспечивает жесткую связь между основанием и вибратором, полную передачу мощности механической энергии виброимпульсов без потери их мощности.

Признак выполнения продольных секторов корпуса с наружным радиусом эквидистантным внутреннему радиусу обсадной трубы способствует плотному прилеганию их внешней поверхности к внутренней поверхности обсадной трубы, и эффективной передачи механической энергии виброимпульсов без потери их мощности в нефтеносный пласт.

Признак монтажа дебалансных вибраторов на разных уровнях на внутренних поверхностях секторов корпуса способствует оптимальному их расположению во внутреннем пространстве скважинного сейсмоисточника.

Признак монтажа двух и более дебалансных вибраторов на одном секторе корпуса, установленных соосно на одном валу способствует увеличению мощности, генерируемой дебалансными вибраторами, которая передается посредством секторов обсадной трубе и далее нефтеносным пластам.

Признак выполнения раздвижных продольных секторов корпуса с одинаковым по величине углом сектора, равным от 30 до 180 градусов - является признаком дополнительным, способствующим достижению поставленного предполагаемым изобретением технического результата. Так, если угол сектора изготовить менее 30 градусов, то возникают трудности с надежным монтажом дебалансного вибратора на секторе и уменьшится площадь сектора нефтеносного пласта, на который воздействуют виброимпульсами. Если же угол секторов изготовить более 180 градусов, то сектор не сможет перемещаться ортогонально продольной оси корпуса сейсмоисточника, так как такое перемещение возможно только при величине сектора не более 180 градусов. При этом величина угла сектора зависит от количества монтируемых секторов, так, например, в случае монтажа трех секторов, угол сектора будет не более 120 градусов.

Поскольку предложенное сочетание признаков не известно из существующего уровня техники и не вытекает из него явным образом - позволяет получить более высокий технический результат, то предлагаемые существенные признаки и их сочетание можно считать имеющими изобретательский уровень.

Согласно проведенных патентно-информационных исследований, сочетания известных и новых признаков предполагаемого изобретения в источниках патентной и научно - технической информации не обнаружено, что позволяет отнести признаки к обладающим новизной.

Описание осуществления предполагаемого изобретения позволяет отнести его к промышленно выполнимым.

На фиг. 1 схематично показано продольное сечение скважинного сейсмоисточника с двумя продольными секторами.

На фиг. 2 схематично показано продольное сечение скважинного сейсмоисточника с четырьмя продольными секторами.

На фиг. 3 схематично показано поперечное сечение силового элемента и продольных секторов сейсмоисточника в обсадной трубе.

На фиг. 4 схематично показано поперечное сечение скважинного сейсмоисточника в обсадной трубе с двумя вибраторами и двумя продольными секторами.

На фиг. 5 схематично показано поперечное сечение скважинного сейсмоисточника в обсадной трубе с тремя вибраторами и тремя продольными секторами.

На фиг. 6 схематично показано поперечное сечение скважинного сейсмоисточника в обсадной трубе с четырьмя вибраторами и четырьмя продольными секторам.

На фиг. 7 схематично показан скважинный сейсмоисточник с двумя дебалансными вибраторами на одном валу на разных уровнях, смонтированными на двух продольных секторах.

Скважинный сейсмоисточник состоит из двух, конструктивно одинаковых, силовых элементов 1 с ортогонально подвижными клиньями 2, соосно смонтированными пуансонами 3 с накладками 4, эластичных камер 5 силовых элементов 1, связанных патрубками 6 с маслонаполненной полостью 7 преобразователя давления 8 с поршнем 9 и возвратными пружинами 10, питающего электрического кабеля 11. Силовые элементы 1, накладками 4 пуансонов 3, расположенными в одной вертикальной плоскости с продольной осью силовых элементов 1, закреплены на двух секторах 12. На каждом секторе 12 жестко смонтировано по одному дебалансному вибратору 13 параллельно продольной оси силовых элементов 1. Секторы 12 изготовлены в виде элементов полого цилиндра. При этом, угол α сектора 12 выполнен равным 80 градусов. Наружный радиус сектора 12 выполнен эквидистантно внутреннему радиусу обсадной трубы 14. (в случае установки двух дебалансных вибраторов 13 на одном секторе 12 их устанавливают соосно на одном валу 15.) Дебалансные вибраторы 13 смонтированы на поверхностях внутреннего радиуса секторов 12 на разных уровнях.

Скважинный сейсмоисточник работает следующим образом: готовый к работе сейсмоисточник опускают в обсадную трубу 14 на заранее определенную глубину, и закрывают устьевой арматурой (не показана). Насосом нагнетают рабочую жидкость по трубе (не показаны) в преобразователь давления 8. Поршень 9 преобразователя 8, под давлением рабочей жидкости двигается в маслонаполненной полости 7 сжимает пружины 10, и вытесняет масло по патрубкам 6 в эластичные камеры 5. Эластичные камеры 5 расширяясь воздействуют на подвижные клинья 2, пуансоны 3 с накладками 4, которые выдвигаются из силовых элементов 1. Накладки 4, на которых закреплены сектора 12, перемещают их до упора в обсадную трубу 14. Затем давление в преобразователе 8, на короткое время, увеличивают для того, чтобы надежно зафиксировать секторами 12, сейсмоисточник в обсадной трубе 14 и подают рабочее напряжение по электрическому кабелю 11 на дебалансные вибраторы 13. За счет выполнения сектора 12 эквидистантно обсадной трубе 14 обеспечивается их плотное прилегание к обсадной трубе, что обеспечивает полную передачу мощности механической энергии виброимпульсов без потери их мощности, так как между источником виброимпульсов и обсадной трубой отсутствует буферный элемент. Генерируемые дебалансными вибраторами 13 виброимпульсы через секторы 12 передаются на стенки обсадной трубы 14 и далее распространяются в нефтеносные пласты. При этом мощность передаваемых виброимпульсов направлена ортогонально продольной оси обсадной трубы 14 в нефтеносные пласты в отличии от прототипа, где вектор распространения энергии виброимпульсов от удара электромолота был направлен еще и вниз и эффективность воздействия на нефтеносные пласты снижалась. А большая площадь секторов 12 обеспечивает большую площадь воздействия виброимпульсов на стенку обсадной трубы 14 и, соответственно, воздействует на большую площадь нефтеносных пластов увеличивая дебет скважины. Наличие двух секторов или более, обеспечивает возможность воздействия виброимпульсами на нефтеносные пласты в круговом диапазоне обсадной трубы 14. (При необходимости увеличения мощности сейсмоисточника можно разместить более одного дебалансного вибратора 13 на одном секторе 12. При этом дебалансные вибраторы 13 монтируют соосно на одном валу 15.) После выполнения работы давление в преобразователе 8 уменьшают. Поршень 9, под воздействием пружин 10, перемещаясь вверх преобразователя 8, вытягивает масло из эластичных камер 5 по патрубкам 6 обратно в маслонаполненную полость 7. Подвижные клинья 2 и пуансоны 3 с накладками 4 занимают исходное положение в силовых элементах 1. Секторы 12 занимают первоначальное положение. Скважинный сейсмоисточник можно перемещать на другой уровень или извлекать из обсадной трубы 14.

Таким образом, именно совокупность признаков предлагаемой конструкции обеспечивает получение заявленного технологического результата - надежную конструкцию скважинного сейсмоисточника, увеличивающего дебет скважины за счет увеличения площади воздействия на нефтеносные пласты и направляющего виброимпульсы перпендикулярно продольной оси обсадной трубы в круговом диапазоне, с полной передачей мощности механической энергии.

В настоящее время на предлагаемый сейсмоисточник разработана конструкторская документация и изготовлен опытный образец, показавший, хорошие результаты. После проведения комплекса испытаний, будет принято решение о запуске сейсмоисточника предлагаемой конструкции в производство.

Изобретение относится к вибросейсмической технике и используется для повышения нефтеотдачи нефтеносных месторождений путем скважинного вибровоздействия на нефтяные пласты. Предложен скважинный сейсмоисточник, размещаемый в обсадной трубе, содержащий корпус с по меньшей мере одним силовым элементом, с ортогонально подвижными клиньями, пуансонами с накладками, эластичными камерами, связанными патрубками с маслонаполненной полостью преобразователя давления, питающий электрический кабель. При этом корпус выполнен в виде, по меньшей мере, двух раздвижных продольных секторов полого цилиндра, противоположными краями закрепленных на накладках соосно смонтированных пуансонов, расположенных в одной вертикальной плоскости с продольной осью силовых элементов. При этом на внутренней поверхности каждого сектора полого цилиндра, на продольной его оси, жестко смонтирован, по меньшей мере один дебалансный вибратор. Техническим результатом изобретения является создание сейсмоисточника надежной конструкции, увеличивающего дебет скважины за счет увеличения площади воздействия на нефтеносные пласты и направляющего виброимпульсы перпендикулярно продольной оси обсадной трубы в круговом диапазоне, с полной передачей мощности механической энергии. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Скважинный сейсмоисточник, размещаемый в обсадной трубе, содержащий корпус с по меньшей мере одним силовым элементом, с ортогонально подвижными клиньями, пуансонами с накладками, эластичными камерами, связанными патрубками с маслонаполненной полостью преобразователя давления, питающий электрический кабель, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде, по меньшей мере, двух раздвижных продольных секторов полого цилиндра, противоположными краями закрепленных на накладках соосно смонтированных пуансонов, расположенных в одной вертикальной плоскости с продольной осью силовых элементов, при этом на внутренней поверхности каждого сектора полого цилиндра, на продольной его оси, жестко смонтирован, по меньшей мере один дебалансный вибратор.

2. Скважинный сейсмоисточник по п. 1, отличающийся тем, что продольные сектора корпуса выполнены с наружным радиусом эквидистантным внутреннему радиусу обсадной трубы.

3. Скважинный сейсмоисточник по п. 1, отличающийся тем, что дебалансные вибраторы смонтированы на разных уровнях на внутренних поверхностях секторов корпуса.

4. Скважинный сейсмоисточник по п. 1, отличающийся тем, что два и более дебалансных вибратора, смонтированные на одном секторе корпуса, установлены соосно на одном валу.

5. Скважинный сейсмоисточник по п. 1, отличающийся тем, что раздвижные продольные сектора корпуса выполнены с одинаковым по величине углом сектора, равным от 30 до 180 градусов.