Применение четвертьволновых акустических резонаторов в нефтегазодобыче

Как известно любой технологический процесс на производстве сопровождается шумом. Процесс буре- ния нефтегазовых скважин, как и процесс добычи также сопровождается шумом. Данный шум не имеет практического применения. Для того чтобы превратить шум в полезный сигнал предлагается использовать четвертьволновой акустический резонатор. Свойство четвертьволнового акустического резонатора подавлять шум на резонансной частоте резонатора с последующей отдачей накопленной энергии в окружающее его пространство с более высокой частотой, позволяет разработать способ интенсификации притоков нефти в малодебитных скважинах [1, 3]. Строго говоря, резонатор представляет собой систему с распределенными параметрами. Однако если размеры резонатора малы по сравнению с длиной волны действующих на резонатор колебаний, то практически можно рассматривать такую систему, как систему с сосредоточенными параметрами.

Предлагается четвертьволновой акустический резонатор помещать под погружным электроцентробеж-ным насосом. Шум электроцентробежного насоса преобразуется резонатором в ультразвук. При наложении акустического поля, генерируемого четвертьволновым акустическим резонатором на движущийся в вертикальных трубах поток возникают условия для образования бегущей и стоячей волн. Испускаемый резонатором звук ультразвукового диапазона, отражается от стенки обсадной колонны и создает стоячее звуковое поле.

При прохождении флюида через поле стоячей звуковой волны, происходит группирование пузырьков растворенного газа в пучностях колебательной скоростей. Основное условие для коалесценции пузырьков растворенного газа, это достаточное время нахождения флюида в ультразвуковом поле. Первые опыты по акустической очистке промышленных газов поставил в 1938 году Гиз. В результате проведенного опыта, была определена максимальная скорость потока 0,3 м/сек., т.е. при превышении этого значения коалесценция затруднительна [2].

Поток флюида после прохождения ультразвукового поля стоячей волны, поднимается по стволу скважины и при достижении глубины, гидростатическое давление в которой соответствует давлению насыщения, происходит разгазирование флюида. Данная точка будет находиться на глубине ниже, чем при отсутствии резонатора. В результате этого происходит эффект газового лифта.

При добыче нефти из скважины вместе с флюидом поднимаются механические примеси в виде мелкого песка, отрицательно влияющие на работу внутрискважинного оборудования. Способ снижения влияния механических примесей на работу внутрискважинного оборудования основан на том же принципе, что и при воздействии акустическим полем стоячей волны на флюид с растворенным газом [4]. Вначале механические частицы принимают участие в колебательном процессе и следуют за движением жидкости между пучностями и узлами колебаний. При этом они в результате столкновений и под действием сил взаимного притяжения слипаются и увеличиваются в размерах. На второй стадии увеличившиеся частицы уже не следуют за звуковыми колебаниями, а совершают хаотические движения, причем в результате новых взаимных соударений и столкновений с меньшими частица- ми их размеры продолжают увеличиваться, а затем выпадают в осадок.

Тот же принцип предлагается использовать и для снижения скорости парафиноотложений на стенках насосно-компрессорных труб [5]. В отличии от вышеизложенных способов, четвертьволновой акустический резонатор предлагается разместить на глубине в стволе скважины, где происходит осаждение парафина на стенках насосно-компрессорных труб. Конструктивно размещение резонатора можно реализовать в виде отдельной секции насосно-компрессорной трубы.

Так как узлы звукового стоячего поля расположены на стенке насосно-компрессорной трубы, то за счет звукового давления кристаллы парафина смещаются к пучности звукового стоячего поля, т.е. скорость осаждения парафина на стенке трубы уменьшается.

Данный способ защищен патент на изобретение RUS 2263765 19.04.2004 г.