Скважинный сейсмоисточник Российский патент 2023 года по МПК G01V1/137 G01V1/40 

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

Известен «Скважинный источник сейсмических импульсов» (См. патент РФ 2166779, года от 10. 05. 2001 г., бюл. № 13) корпус которого выполнен в виде камеры с окнами, которые перекрываются посредством кольцевого зазора, и снабжен поршнем возвратно-поступательного движения, причем привод перемещения поршня выполнен в виде ходового винта, подсоединенного через редуктор и управляемую муфту к валу электродвигателя, окна в корпусе размещены в нижней части камеры, а затвор, поджатый пружиной, зафиксирован защелкой, сопряженной с якорем спускового электромагнита и над поршнем со стороны противоположной рабочей камере размещена газовая полость.

К недостаткам известного скважинного источника можно отнести низкую эффективность воздействия на нефтеносные пласты, поскольку данная конструкция распространяет сейсмический импульс - виброимпульсы в направлении оси скважины.

Известен «Скважинный сейсмоисточник» - прототип (см. заявку РФ № 2022116620) содержащий 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 диамагнитной направляющей бойка, 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, расположенным на поверхности, 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, причем на пуансонах установлены накладки, смонтированные в отверстиях корпуса с возможностью радиального перемещения, при этом плунжер связан с эластичной камерой, а сейсмоисточник снабжен преобразователем с эластичной диафрагмой, предназначенным для отделения маслонаполненных полостей, связанных патрубками эластичных камер верхнего и нижнего силовых устройств, который присоединен к верхней части маслонаполненного кабельного ввода, закрепленного к корпусу верхнего силового устройства.

К недостаткам известного скважинного сейсмоисточника можно отнести то, что не вся механическая энергия, передаваемая электромагнитным молотом силовым устройствам, используется для передачи импульса через пуансоны с накладками на обсадную трубу, от которой сейсмическая волна распространяется в нефтяной пласт. Удары электромолотов направлены вдоль обсадной трубы и только относительно малая часть до 30 процентов радиально к обсадной трубе. Часть этой энергии затрачивается на преодоление сопротивления механизма силового устройства. Также к недостаткам можно отнести то, что распространение механических колебаний - виброимпульсов, происходит 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 предлагаемого изобретения является устранение недостатков прототипа, а именно создание сейсмоисточника надежной конструкции, распространяющей виброимпульсы перпендикулярно продольной оси сейсмоисточника с большой площадью контакта виброисточника с обсадной трубой, обеспечивающей увеличение площади воздействия на нефтеносные пласты, позволяющей увеличить дебет скважины.

Поставленный технический результат достигается использованием сочетания общих с прототипом известных признаков, включающих неразъемный корпус со смонтированными на его торцах силовыми элементами с ортогонально подвижными пуансонами с накладками, преобразователь давления с маслонаполненной полостью, связанной патрубками с эластичными камерами силовых элементов, питающий электрический кабель, и новых признаков заключающихся в том, что корпус с по меньшей мере одним дисбалансным вибратором, снабженным основанием, смонтированным на внешней поверхности корпуса параллельно продольной его оси и изготовленным в виде сектора полого цилиндра, жестко закрепленного на накладках подвижных пуансонов силовых элементов, расположенных в одной вертикальной плоскости, наружный радиус сектора основания выполнен эквидистантно внутреннему радиусу обсадной трубы, угол сектора основания выполнен от 30 до 180 градусов, два и более дисбалансных вибратора смонтированы на основании на одном валу.

Новизной предлагаемого изобретения является то, что корпус снабжен по меньшей мере одним дисбалансным вибратором, смонтированным, через технологическое окно, на основании, на внешней поверхности корпуса параллельно продольной его оси и изготовленным в виде сектора полого цилиндра, жестко закрепленного на накладках подвижных пуансонов силовых элементов, расположенных в одной вертикальной плоскости.

Признак снабжения корпуса по меньшей мере одним дисбалансным вибратором обеспечивает возможность генерации виброимпульсов и воздействовать на нефтеносные пласты перпендикулярно продольной оси сейсмоисточника.

Признак монтажа дисбалансного вибратора, через технологическое окно, на основании, на внешней поверхности корпуса параллельно продольной его оси, обеспечивает большую площадь воздействия виброимпульсами на стенку обсадной трубы и, соответственно, покрывая большую площадь нефтеносных пластов.

Признак изготовления основания в виде сектора полого цилиндра обеспечивает возможность увеличения площади передачи виброимпульсов. Так, если изготовить основание плоской формы, то это будет или узкая полоса, у которой малая площадь передачи виброимпульсов, либо если основание выполнено не узкое, тогда цилиндрическая форма обсадной трубы не позволит плотно соприкасаться поверхностям и передача виброимпульсов обсадной трубе будет минимальной.

Признак жесткого закрепления основания на накладках подвижных пуансонов силовых элементов, расположенных в одной вертикальной плоскости, обеспечивает подвижность основания и возможность равномерного перемещения и прижатия к обсадной трубе с одинаковым усилием.

Признак выполнения наружного радиуса сектора основания эквидистантно внутреннему радиусу обсадной трубы способствует плотному прилеганию основания к обсадной трубе и эффективной передачи без потери их мощности.

Признак монтажа двух и более дисбалансных вибраторов на основании на одном валу способствует синхронной работе и возможности увеличения мощности виброимпульсов.

Признак выполнения угла сектора основания от 30 до 180 градусов - является признаком дополнительным, способствующим достижению поставленного предлагаемым изобретением технического результата. Так, если угол сектора основания изготовить менее 30 градусов, то возникают трудности с надежным монтажом дисбалансного вибратора на основании. К тому же уменьшится площадь сектора нефтеносного пласта, на который воздействуют виброимпульсами. Если угол сектора основания изготовить более 180 градусов, то основание не сможет перемещаться ортогонально продольной оси корпуса сейсмоисточника, так как такое перемещение возможно только при секторе основания не более 180 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 предлагаемого изобретения в источниках патентной и научно - технической информации не обнаружено, что позволяет отнести признаки к обладающим новизной.

Описание осуществления предлагаемого изобретения позволяет отнести его к промышленно выполнимым.

На фиг. 1 схематично показано продольное сечение скважинного сейсмоисточника с одним дисбалансным вибратором.

На фиг. 2 схематично показано продольное сечение скважинного сейсмоисточника с двумя дисбалансными вибраторами.

На фиг. 3 схематично показано поперечное сечение основания с силовым элементом в обсадной трубе - основание прижато к корпусу сейсмоисточника.

На фиг. 4 схематично показано поперечное сечение основания с силовым элементом в обсадной трубе - основание прижато к обсадной трубе.

Скважинный сейсмоисточник состоит из неразъемного корпуса 1 со смонтированными на его торцах силовыми элементами 2 с ортогонально подвижными пуансонами 3 с накладками 4, преобразователя давления 5 с поршнем 6, маслонаполненной полости 7, связанной патрубками 8 с эластичными камерами 9. Корпус 1 снабжен одним дисбалансным вибратором 10, смонтированным на основании 11. Основание 11 смонтировано на внешней поверхности корпуса 1 параллельно продольной его оси и изготовлено в виде сектора полого цилиндра, и через технологическое окно 12 жестко связано с дисбалансным вибратором 10, установленным внутри корпуса 1. Наружный радиус 13 сектора основания 11 выполнен эквидистантно внутреннему радиусу 14 обсадной трубы 15. Угол сектора основания 11 выполнен равным 90 градусам. Основание 11 закреплено на накладках 4 подвижных пуансонов 3 силовых элементов 2 расположенных в одной вертикальной плоскости. При этом дисбалансный вибратор 10 снабжен питающим электрическим кабелем 16. (На фиг. 2 два дисбалансных вибратора 10 смонтированы на одном валу 17).

Скважинный сейсмоисточник работает следующим образом: готовый к работе сейсмоисточник опускают в обсадную трубу на заранее определенную глубину, и закрывают устьевой арматурой. Насосом нагнетают рабочую жидкость по трубе в преобразователь давления 5. Поршень 6 преобразователя 5, под давлением рабочей жидкости двигается в маслонаполненной полости 7 и вытесняет масло по патрубкам 8 в эластичные камеры 9. Эластичные камеры 9, расширяясь, воздействуют на подвижные пуансоны 3 с накладками 4, которые выдвигаются из силовых элементов 2. Накладки 4, на которых закреплено основание 11 перемещают его до упора в обсадную трубу 15. Другие накладки 4 выдвигаясь, сами упираются в обсадную трубу 15. Затем давление в преобразователе 5, на короткое время, увеличивают для того, чтобы надежно зафиксировать сейсмоисточник в скважине и подают рабочее напряжение по электрическому кабелю 16 на дисбалансный вибратор 10. Генерируемые дисбалансным вибратором 10 виброимпульсы через основание 11 передаются на стенки обсадной трубы 15 и далее, перпендикулярно продольной оси сейсмоисточника, распространяются в нефтеносные пласты. При этом мощность передаваемых импульсов направлена в нефтеносные пласты в отличие от прототипа, где вектор распространения энергии виброимпульсов от удара электромолота был направлен еще и вниз, и эффективность воздействия на нефтеносные пласты снижалась. А увеличенная площадь основания 11 обеспечивает большую площадь воздействия виброимпульсов на стенку обсадной трубы и, соответственно, воздействует на большую площадь нефтеносных пластов, увеличивая дебет скважины. После выполнения работы давление в преобразователе 5 уменьшают. Поршень 6, перемещаясь вверх преобразователя 5, вытягивает масло из эластичных камер 9 по патрубкам 8 обратно в маслонаполненную полость 7. Пуансоны 3 с накладками 4 занимают исходное положение в силовых элементах 2. Основание 11 прижимается к наружной поверхности корпуса 1. При этом, если на основании 11 смонтировать два дисбалансных вибратора 10, соединенных на одном валу работающих синхронно, можно дополнительно увеличить мощность виброимпульсов.

Применение скважинного сейсмоисточника с дисбалансным вибратором, смонтированным на основании, вынесенном за пределы корпуса, позволяет расширить сектор воздействия на нефтеносный пласт, передавать большую мощность этих колебаний, так как между источником виброимпульсов и обсадной трубой отсутствует буферный элемент. Таким образом, именно совокупность признаков позволяет получить заявленный технологический результат, позволяющий получить сейсмоисточник надежной конструкции, распространяющей виброимпульсы перпендикулярно продольной оси сейсмоисточника с большой площадью контакта виброисточника с обсадной трубой, обеспечивающей увеличение площади воздействия на нефтеносные пласты позволяющей увеличить дебет скважины.

В настоящее время на предлагаемый сейсмоисточник разработана конструкторская документация. В ближайшее время будет принято решение о выпуске опытных образцов. После проведения комплексных испытаний будет принято решение о выпуске сейсмоисточника предлагаемой конструкции.

Изобретение относится к скважинным источникам сейсмических сигналов. Сущность: сейсмоисточник содержит неразъемный корпус (1), преобразователь (5) давления с поршнем (6) и маслонаполненной емкостью (7), питающий электрический кабель (16). На торцах корпуса (1) смонтированы силовые элементы (2) с ортогонально подвижными пуансонами (3) с накладками (4). Маслонаполненная емкость (7) посредством патрубков (8) связана с эластичными камерами (9) силовых элементов (2). Корпус (1) снабжен по меньшей мере одним дисбалансным вибратором (10), смонтированным на основании (11). Основание (11) представляет собой сектор полого цилиндра, жестко закрепленный на накладках (4) подвижных пуансонов (3) силовых элементов (2), расположенных в одной вертикальной плоскости. При этом основание (11) смонтировано на внешней поверхности корпуса (1) параллельно продольной его оси. Технический результат: увеличение площади воздействия на нефтяные пласты за счет увеличения площади контакта сейсмоисточника с обсадной трубой скважины. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Сейсмоисточник, предназначенный для использования в скважинах с обсадной трубой, содержащий неразъемный корпус со смонтированными на его торцах силовыми элементами с ортогонально подвижными пуансонами, имеющими накладки, а также преобразователь давления с поршнем и маслонаполненной полостью, связанной патрубками с эластичными камерами силовых элементов, питающих электрический кабель, отличающийся тем, что корпус снабжен по меньшей мере одним дисбалансным вибратором, снабженным основанием, смонтированным на внешней поверхности корпуса параллельно его продольной оси и изготовленным в виде сектора полого цилиндра, жестко закрепленного на накладках подвижных пуансонов силовых элементов, расположенных в одной вертикальной плоскости.

2. Скважинный сейсмоисточник по п. 1, отличающийся тем, что наружный радиус сектора основания выполнен эквидистантно внутреннему радиусу обсадной трубы.

3. Скважинный сейсмоисточник по п. 1, отличающийся тем, что угол сектора основания составляет от 30 до 180 градусов.

4. Скважинный сейсмоисточник по п. 1, отличающийся тем, что два и более дисбалансных вибратора смонтированы на основании на одном валу.