Генератори коливань тиску та механізми виникнення імпульсно-хвильових процесів у свердловинних умовах і можливість їх практичного використання

Abstract

Наведено класифікацію генераторів гідродинамічних коливань тиску, представлено схеми будови генераторів різних модифікацій і принципи їх роботи, розглянуто механізм виникнення імпульсно-хвильових процесів у свердловинних умовах та можливість їх практичного використання з метою інтенсифікації видобування високов’язких нафт. Описано ефекти, які виникають у пористому середовищі продуктивних пластів внаслідок роботи генераторів ультразвукових коливань. Наголошується, що вони будуть ефективними лише тоді, коли інтенсивність коливань достатня і основним у цьому є розробка, випробування та впровадження потужних і довговічних генераторів акустичного поля. Наведено формули, за якими можуть бути розраховані такі параметри оцінки роботи генераторів, як частота коливань, доза ультразвуку, тиск у кавітаційній бульбашці тощо. Встановлено, що у пульсаторах при визначених умовах під час руху робочої рідини можуть виникати кавітаційні процеси. У рідині і на поверхні твердого тіла у випадку, якщо тиск підтримується нижче деякого критичного тиску, що визначається фізичними властивостями і станом рідини, виникають бульбашки пари або парогазових сумішей, які лускають, потрапивши у зону з підвищеним тиском. Кавітація полягає в утворенні розривів суцільності на деяких ділянках потоку рухомої крапельної рідини. Розриви виникають у тих ділянках рухомого потоку, де у результаті перерозподілу тиску, зумовленого рухом рідини, відбувається значне місцеве зниження тиску. Основні результати свідчать, що вплив кавітації на зменшення в’язкості важких вуглеводнів є істотним і тому, враховуючи ці обставини, необхідно удосконалити технологію видобування високов’язкої нафти, що у поєднанні з використанням дії пульсуючих потоків дозволить наблизити вирішення складної задачі з інтенсифікації видобутку високов’язкої нафти.

The article gives the classification of hydrodynamic pressure fluctuation generators, a diagram of the structure of generators of various modifications and the principles of their work, the mechanism of pulse-wave processes in downhole conditions and the possibility of their practical use in order to intensify the extraction of high-oil are also considered. The effects that occur in the porous medium as a result of productive layers generators ultrasonic vibrations are described. It is admitted that they will be effective only when the intensity of fluctuations is sufficient and the key point here is the development, testing and implementation of powerful and durable generators of acoustic field. The article contains the formulas which help calculate valuation parameters of the generator like the oscillation frequency, ultrasound dose, cavitation bubble pressure, etc. It has been discovered that under certain conditions during the moving of working fluid cavitation processes may occur in the pulsator. In liquid and solid surface if pressure is maintained below a certain critical pressure and is defined by the physical properties and by the states of fluid, vapor, bubbles or gas-vapor mixture whitch burst in high pressure zone, are formed. Cavitation lies in the formation of breaks in continuity that take place in some areas of moving stream of drop liquid. Breaks happen in the areas of a moving stream, where redistribution of pressure caused by the fluid motion result in a considerable pressure decrease. The main results show that the cavitation effect on reducing the viscosity of heavy hydrocarbons is essential and, therefore, it is necessary to improve the high-viscosity oil extraction technology combined with the use of action of pulsating flows, which will enable the advance in solving complex problems of intensification of highviscosity oil.