RU116569U1 - DEVICE FOR GENERATING ELASTIC PULSES IN A WELL HYDROSPHERE - Google Patents

Abstract

1. Устройство для генерирования упругих импульсов в гидросфере скважины, содержащее корпус скважинного прибора, в котором размещены: конденсаторный накопитель электрической энергии, электрический разрядник, излучатель, состоящий из высоковольтного и низковольтного электродов, и механизм подачи калиброванного проводника в межэлектродное пространство излучателя, отличающееся тем, что оно снабжено наземным источником тока с частотой 300÷1000 Гц, соединенным со скважинным прибором одножильным геофизическим кабелем, а скважинный прибор содержит умножитель высокого напряжения, конденсаторы накопителя электрической энергии размещены на шасси в корпусе скважинного прибора и снабжены уравнивающими разрядные токи конденсаторов проволочными резисторами разной длины. ! 2. Устройство для генерирования упругих импульсов в гидросфере скважины по п.1, отличающееся тем, что механизм подачи калиброванного проводника в межэлектродное пространство излучателя выполнен в виде системы подпружиненных кулачков и подпружиненной тяги электромагнита и снабжен бобиной с запасом калиброванного проводника, установленных в корпусе механизма подачи. ! 3. Устройство для генерирования упругих импульсов в гидросфере скважины по п.1, отличающееся тем, что корпус скважинного прибора выполнен диаметром 42 мм и длиной 2700 мм. 1. A device for generating elastic pulses in the hydrosphere of a borehole, comprising a body of a downhole tool, which contains: a capacitor storage of electrical energy, an electric spark gap, an emitter consisting of high-voltage and low-voltage electrodes, and a mechanism for feeding a calibrated conductor into the interelectrode space of the emitter, characterized in that, that it is equipped with a ground source of current with a frequency of 300 ÷ 1000 Hz, connected to the downhole tool with a single-core geophysical cable, and the downhole tool contains a high voltage multiplier, the capacitors of the electric energy storage are placed on the chassis in the body of the downhole tool and are equipped with wire resistors of different lengths equalizing the discharge currents of the capacitors ... ! 2. A device for generating elastic pulses in the hydrosphere of a well according to claim 1, characterized in that the mechanism for feeding a calibrated conductor into the interelectrode space of the emitter is made in the form of a system of spring-loaded cams and a spring-loaded electromagnet thrust and is equipped with a bobbin with a stock of calibrated conductor installed in the body of the feed mechanism ... ! 3. A device for generating elastic pulses in the hydrosphere of a well according to claim 1, characterized in that the body of the downhole tool is made with a diameter of 42 mm and a length of 2700 mm.

Description

Полезная модель относится к области добычи редких металлов и других полезных ископаемых,, разрабатываемых методом подземного выщелачивания, в частности, к средствам воздействия на призабойную зону скважин, заполненных жидкостью, а именно к источникам генерирования упругих импульсов на основе плазменно-импульсного воздействия, и может использоваться в нефтяных, газовых, гидрогеологических и инженерно-геологических скважинах.The utility model relates to the field of mining of rare metals and other minerals developed by the method of underground leaching, in particular, to means for influencing the bottom-hole zone of wells filled with liquid, in particular to sources of elastic impulses generation based on plasma-pulse impact, and can be used in oil, gas, hydrogeological and engineering-geological wells.

Известен скважинный источник сейсмической энергии, содержащий плазменно-импульсный разрядник, блок накопительной энергии, зарядное устройство, систему управления, механизм подачи проводника для замыкания электродов, при этом указанный источник выполнен сборным из двух секций, в первой секции размещен плазменно-импульсный разрядник, механизм подачи проводника и блок накопителей энергии, а во второй секции размещены система управления и зарядное устройство. По второму варианту исполнения указанный источник может иметь диаметр 42 мм и длину 3750 мм. По третьему варианту исполнения указанный источник снабжен средством для его спуска и подъема, в качестве которого использован устьевой шлюз (Пат РФ №105476, приор. 05.03.2011, публ. 10.06.2011, G01V 1/00).A well-known source of seismic energy containing a plasma-pulse discharger, a storage energy unit, a charger, a control system, a wire feed mechanism for closing the electrodes, the specified source is made of two sections, the first section contains a plasma-pulse spark gap, a feed mechanism conductor and power storage unit, and the second section contains a control system and a charger. According to a second embodiment, said source may have a diameter of 42 mm and a length of 3750 mm. According to the third embodiment, the specified source is equipped with a means for its descent and ascent, which is used as a wellhead gateway (Pat RF №105476, prior. 05.03.2011, publ. 10.06.2011, G01V 1/00).

Так как известный источник состоит из двух секций, то для его безопасной сборки требуются дополнительное лубрикаторное оборудование и специальное приспособление на скважине, что снижает удобство в эксплуатации и увеличивает трудозатраты на обслуживание.Since the well-known source consists of two sections, for its safe assembly additional lubricator equipment and a special device in the well are required, which reduces ease of use and increases maintenance work.

Известен источник сейсмической энергии, содержащий плазменно-импульсный разрядник, блок накопительной энергии, зарядное устройство, систему управления, механизм подачи проводника для замыкания электродов (Пат. РФ №2373386, G01V 1/157, приор. 01.07.2008, публ. 20.11.2009).A known source of seismic energy containing a plasma-pulse arrestor, a storage energy unit, a charger, a control system, a wire feed mechanism for closing electrodes (Pat. RF No. 2373386, G01V 1/157, prior. 01.07.2008, publ. 20.11.2009 )

Недостаток известной конструкции заключается в том, что она имеет большие габариты в диаметре и может применяться только после демонтажа насосно-компрессорных труб и обязательном глушении нефтяной скважины.A disadvantage of the known design is that it has large dimensions in diameter and can be used only after dismantling the tubing and mandatory killing of the oil well.

Настоящая полезная модель решает задачу уменьшения габаритов и упрощения конструкции, повышения надежности и удобства в эксплуатации, снижения трудозатрат.This utility model solves the problem of reducing the size and simplifying the design, increasing reliability and ease of use, reducing labor costs.

Поставленная задача решается тем, что устройство для генерирования упругих импульсов в гидросфере скважины, содержащее корпус скважинного прибора, в котором размещены: конденсаторный накопитель электрической энергии, электрический разрядник, высоковольтный и низковольтный электроды излучателя и механизм подачи калиброванного проводника в межэлектродное пространство электрогидравлического излучателя, снабжено наземным источником тока с частотой 300÷1000 Гц, соединенным со скважинным прибором одножильным геофизическим кабелем, а скважинный прибор - умножителем высокого напряжения, конденсаторы накопителя электрической энергии размещены на шасси в корпусе скважинного прибора и снабжены уравнивающими токи разряда конденсаторов проволочными резисторами разной длины, а механизм подачи калиброванного проводника в межэлектродное пространство излучателя выполнен в виде системы подпружиненных кулачков и подпружиненной тяги электромагнита, снабжен бобиной с запасом калиброванного проводника, установленных в корпусе механизма подачи, при этом корпус скважинного прибора выполнен диаметром 42 мм и длиной 2700 мм.The problem is solved in that the device for generating elastic impulses in the hydrosphere of the well, containing the body of the downhole tool, which contains: a capacitor storage of electrical energy, an electric discharger, a high-voltage and low-voltage electrode of the emitter and a mechanism for supplying a calibrated conductor into the interelectrode space of the electro-hydraulic emitter, is equipped with a ground a current source with a frequency of 300 ÷ 1000 Hz, connected to the downhole tool with a single-core geophysical cable, and SLE a living device - with a high voltage multiplier, the capacitors of the electric energy storage device are placed on the chassis in the body of the downhole tool and are equipped with wire resistors of different lengths equalizing the discharge currents of the capacitors, and the mechanism for supplying a calibrated conductor into the interelectrode space of the emitter is made in the form of a system of spring-loaded cams and spring-loaded traction of an electromagnet, equipped reel with a stock of calibrated conductor installed in the body of the feed mechanism, while the body of the downhole tool The ora is made with a diameter of 42 mm and a length of 2700 mm.

На фиг.1 даны проекции траекторий скважины №13-4-3 месторождения редких металлов, разрабатываемого методом подземного выщелачивания, на вертикальные и горизонтальные плоскости:Figure 1 shows the projection of the trajectories of the well No. 13-4-3 deposits of rare metals, developed by underground leaching, on the vertical and horizontal planes:

- а) вертикальный разрез Север-Юг;- a) a vertical North-South section;

- б) вертикальный разрез Запад-Восток;- b) a vertical West-East section;

- в) горизонтальный разрез Запад-Восток.- c) a horizontal West-East section.

На фиг.2 представлена блок-схема устройства для генерирования упругих импульсов в гидросфере скважины.Figure 2 presents a block diagram of a device for generating elastic impulses in the hydrosphere of the well.

На фиг.3 дан разрез скважинного прибора.Figure 3 shows a section of a downhole tool.

На фиг.4 представлен механизм подачи калиброванного проводника.Figure 4 presents the feed mechanism of the calibrated conductor.

На фиг.5 изображены осциллограммы импульсов скважинного источника упругих импульсов электрогидравлического (плазменно-импульсного) воздействия:Figure 5 shows the waveforms of the pulses of the borehole source of elastic pulses of electro-hydraulic (plasma-pulse) exposure:

а) - без инициирования электрогидравлического разряда проводником;a) - without initiating electro-hydraulic discharge by the conductor;

б) - при инициировании электрогидравлического разряда проводником.b) - when initiating an electro-hydraulic discharge by a conductor.

Заявляемое устройство содержит наземный блок 1 питания, управления и контроля, соединенный одножильным геофизическим кабелем 2 (типа КГ-1) со скважинным прибором 3 (фиг.2), в котором размещены: умножитель высокого напряжения 4, конденсаторный накопитель электрической энергии 5, электрический разрядник 6, высоковольтный электрод излучателя 7, калиброванный проводник 8, низковольтный электрод 9 излучателя. Поз.10 - механизм подачи калиброванного проводника в межэлектродное пространство излучателя. Поз.11 - схема управления разрядом конденсаторного накопителя электрической энергии и механизмом подачи калиброванного проводника.The inventive device comprises a ground power supply, control and monitoring unit 1 connected by a single-core geophysical cable 2 (type KG-1) to a downhole tool 3 (Fig. 2), in which are located: a high voltage multiplier 4, a capacitor storage of electrical energy 5, an electric spark gap 6, a high-voltage electrode of the emitter 7, a calibrated conductor 8, a low-voltage electrode 9 of the emitter. Pos.10 - the mechanism for feeding a calibrated conductor into the interelectrode space of the emitter. Pos.11 - control circuit of the discharge of the capacitor storage of electrical energy and the feed mechanism of the calibrated conductor.

Механизм подачи 10 калиброванного проводника 8 в межэлектродное пространство выполнен в виде кулачков 12 и снабжен подпружиненной 13 тягой 14 электромагнита 15. Запас калиброванного проводника 8 размещен в бобине 16 (фиг.4).The feed mechanism 10 of the calibrated conductor 8 into the interelectrode space is made in the form of cams 12 and is equipped with a spring-loaded 13 thrust 14 of the electromagnet 15. The stock of the calibrated conductor 8 is placed in the reel 16 (figure 4).

В корпусе скважинного прибора 3 на шасси размещены конденсаторы 17 накопителя электроэнергии 5 с уравнивающими дополнительными проволочными резисторами 18 разной длины (фиг 3).In the casing of the downhole tool 3 on the chassis there are capacitors 17 of the electric power storage device 5 with equalizing additional wire resistors 18 of different lengths (Fig. 3).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При спуско-подъемных операциях на скважине наземный блок питания, управления и контроля 1 соединяется одножильным геофизическим кабелем 2 (КГ-1) со скважинным прибором 3 и производится проверка аппаратуры в ручном режиме. Нажатием кнопки «протяжка» калиброванный проводник 8 подается в межэлектродное пространство электрического излучателя посредством подачи импульсов постоянного тока на электромагнит механизма подачи проводника. После этого нажатием кнопки «заряд» подается напряжение с частотой 300÷1000 Гц для заряда конденсаторов 17. Процесс роста напряжения и достигнутое напряжение заряда фиксируется контрольно-измерительной аппаратурой в наземном блоке питания управления и контроля 1. Затем нажатием кнопки «разряд» производится разряд» конденсаторов накопителя электрической энергии 5, при этом ток разряда также регистрируется в наземном блоке. Следующей операцией проверяется работа устройства в автоматическом режиме «протяжка - заряд - разряд» переключением тумблера «вид работы» в «автоматический режим». Таким образом проверяется готовность устройства к работе в скважине.During tripping operations on the well, the ground power, control and monitoring unit 1 is connected by a single-core geophysical cable 2 (KG-1) to the downhole tool 3 and the equipment is checked in manual mode. By pressing the "pull" button, the calibrated conductor 8 is fed into the interelectrode space of the electric emitter by supplying direct current pulses to the electromagnet of the conductor feeding mechanism. After that, by pressing the “charge” button, a voltage with a frequency of 300 ÷ 1000 Hz is supplied to charge the capacitors 17. The voltage growth process and the achieved charge voltage are recorded by the control and measuring equipment in the ground control and monitoring power supply unit 1. Then, by pressing the “discharge” button, the discharge is performed " capacitors of the electric energy storage device 5, while the discharge current is also recorded in the ground unit. The next operation checks the operation of the device in the automatic mode “pulling - charge - discharge" by switching the toggle switch "type of work" to "automatic mode". Thus, the readiness of the device for work in the well is checked.

После извлечения погружного насоса из откачной скважины и установки на устье скважины блок-баланса каротажного подъемника начинается спуск скважинного прибора на кабеле КГ-1 в зону фильтра скважины, п контроль глубины спуска производится по глубиномеру.After removing the submersible pump from the pumping hole and installing the well balance of the logging hoist at the wellhead, the downhole tool is launched on the KG-1 cable to the well filter zone, and the descent depth is controlled by the depth gauge.

Обработка фильтра производится на остановках через 0,5-1,0 м глубины скважины снизу вверх по 10-30 импульсов в каждой точке с периодом следования 2-3 импульса в минуту по всему интервалу зоны фильтра (фиг.4). Количество импульсов разряда фиксируется в наземном блоке.The filter is processed at stops at 0.5-1.0 m of the well depth from the bottom up 10-30 pulses at each point with a repetition period of 2-3 pulses per minute over the entire interval of the filter zone (Fig. 4). The number of discharge pulses is fixed in the ground block.

После подъема и извлечения скважинного прибора из скважины, вновь спускается погружной насос и восстанавливается работа скважины.After lifting and removing the downhole tool from the well, the submersible pump descends again and the work of the well is restored.

По показаниям контрольно-измерительного прибора 1 регистрируется дебит откачной скважины после обработки.According to the testimony of the measuring instrument 1, the flow rate of the pumping well is recorded after treatment.

Эффективность обработки оценивается по данным измерений дебитов скважины до и после обработки скважины.The processing efficiency is estimated by measuring the production rate of the well before and after processing the well.

Применение в скважинах, заполненных жидкостью, устройства для генерирования упругих импульсов с энергией порядка 1.0-1.2 килоджоуля и частотном спектре от единиц герц до нескольких килогерц позволяет обеспечить декольматацию фильтров и прискважинной зоны и, воздействуя на продуктивный пласт, возбудить в системе «скважина-пласт» резонансные колебания, способствующие восстановлению и увеличению проницаемости (пьезопроводности) пласта.The use in liquid-filled wells of a device for generating elastic impulses with energies of the order of 1.0-1.2 kilojoules and a frequency spectrum from units of hertz to several kilohertz allows decolmatization of filters and the near-wellbore zone and, by acting on the reservoir, excite in the “well-reservoir” system resonant vibrations that contribute to the restoration and increase in permeability (piezoconductivity) of the reservoir.

Следует заметить, что дальность плазменно-импульсного воздействия упругими импульсами данного устройства составляет 300-400 м, поэтому все скважины, расположенные в этом радиусе, будут реагировать положительно.It should be noted that the range of the plasma-pulse action by the elastic pulses of this device is 300-400 m, so all wells located in this radius will respond positively.

Скважинный прибор источника упругих импульсов обеспечивается питанием переменным током частотой 300÷1000 Гц от наземного блока питания, что позволило существенно упростить схему преобразования для получения высокого напряжения для заряда конденсаторов в скважинном приборе, использовав лишь схему умножения напряжения до 2.5-3.0 киловольт, что позволило уменьшить габариты блока питания в скважинном приборе, а управление импульсами постоянного тока электрическим разрядником и электромагнитом механизма подачи проводника в межэлектродное пространство упростить конструкцию и реализовать спускоподъемные операции на одножильном геофизическом кабеле с энергией упругих импульсов 1.0-1.2 килоджоуля в едином корпусе прибора 42 мм при общей длине скважинного прибора 2700 мм. Использование в блоке накопителя электрической энергии уравнивающих токи разряда конденсаторов дополнительных проволочных резисторов позволило увеличить ресурс работы конденсаторов. Измененная конструкция излучателя дала возможность создания упругих импульсов в среде с минерализацией флюида 5-30 г/л без инициирования электрогидравлического разряда калиброванным проводником (фиг.4-а).The downhole device of the source of elastic impulses is provided with alternating current power of 300 ÷ 1000 Hz from a ground-based power supply unit, which made it possible to significantly simplify the conversion circuit to obtain a high voltage for charging capacitors in a downhole tool, using only the voltage multiplication circuit to 2.5-3.0 kilovolts, which allowed to reduce the dimensions of the power supply in the downhole tool, and the control of direct current pulses by an electric discharger and an electromagnet of the mechanism for supplying the conductor to the interelectrode a nd simplify the design and realize tripping in single-core logging cable with elastic energy pulses 1.0-1.2 kilojoules in a single housing unit 42 mm at a total length of 2700 mm in the downhole tool. The use of additional wire resistors equalizing the discharge currents of the capacitors in the electric energy storage unit allowed to increase the life of the capacitors. The changed design of the emitter made it possible to create elastic impulses in a medium with fluid mineralization of 5-30 g / l without initiating an electro-hydraulic discharge by a calibrated conductor (Fig. 4-a).

Предлагаемая полезная модель решает техническую задачу создания эффективного средства для инициирования упругих импульсов значительной мощности с широким частотным диапазоном в скважинах и создающих импульсы давления сжатия и разряжения, очищающих фильтр и прискважинную зону откачных и(или) закачных скважин и создающих собственный параметрический резонанс системы «скважина - продуктивный пласт», восстанавливая и увеличивая первоначальную проницаемость пласта и повышая подвижность рабочего агента.The proposed utility model solves the technical problem of creating an effective means for initiating elastic pulses of significant power with a wide frequency range in the wells and creating pressure and compression pressure pulses, cleaning the filter and near-well zone of the pumping and (or) injection wells and creating their own parametric resonance of the “well - productive formation ”, restoring and increasing the initial permeability of the formation and increasing the mobility of the working agent.

Предлагаемая полезная модель позволяет решить задачи интенсификации добычи редких металлов и других полезных ископаемых методом подземного выщелачивания.The proposed utility model allows us to solve the problem of intensifying the extraction of rare metals and other minerals by underground leaching.

Отличительной особенностью оборудования для месторождений редких металлов методом подземного выщелачивания является применение пластмассовых труб, фильтров, соединительных элементов, конструкций насосов и другого оборудования, устойчивого к воздействию кислотной среды. Это создает определенные трудности поддержания скважин с определенной траекторией, а, учитывая, что скважины обсаживаются гибкими пластмассовыми трубами и практически не закрепляются, то в процессе эксплуатации (из-за пучения глин и других технологических причин), искривляются и становятся недоступными скважинным приборам, соизмеримыми по наружному диаметру по внутреннему диаметру обсадных колонн. Так, в скважины с внутренним диаметром 74 мм прибор 60 мм и длиной 3,0 м в зону фильтров крайне затруднительно (Фиг.1).A distinctive feature of equipment for rare metal deposits by underground leaching is the use of plastic pipes, filters, fittings, pump designs and other equipment that is resistant to acidic conditions. This creates certain difficulties in maintaining wells with a certain trajectory, and, considering that the wells are cased with flexible plastic pipes and are practically not fixed, during operation (due to heaving of clays and other technological reasons), they become distorted and inaccessible to downhole tools, commensurate with the outer diameter of the inner diameter of the casing. So, in wells with an internal diameter of 74 mm, a device of 60 mm and a length of 3.0 m in the filter zone is extremely difficult (Figure 1).

По этой причине геофизические исследования в откачных и закачных скважинах при подземном выщелачивании руд (в частности, на месторождениях России и Казахстана) выполняются приборами диаметром 42 мм и длиной не более 3 м.For this reason, geophysical surveys in pumping and injection wells during underground leaching of ores (in particular, in the deposits of Russia and Kazakhstan) are performed by instruments with a diameter of 42 mm and a length of not more than 3 m.

Для исключения изливов кислотных или щелочных растворов при работах на скважине устья скважин необходимо герметизировать, поэтому применение одножильного геофизического кабеля с пластмассовым покрытием является обязательным, что также продлевает срок его эксплуатации.To avoid spills of acid or alkaline solutions when working on a well, wellheads must be sealed, therefore the use of a single-core geophysical cable with a plastic coating is mandatory, which also extends its life.

Claims (3)

1. Устройство для генерирования упругих импульсов в гидросфере скважины, содержащее корпус скважинного прибора, в котором размещены: конденсаторный накопитель электрической энергии, электрический разрядник, излучатель, состоящий из высоковольтного и низковольтного электродов, и механизм подачи калиброванного проводника в межэлектродное пространство излучателя, отличающееся тем, что оно снабжено наземным источником тока с частотой 300÷1000 Гц, соединенным со скважинным прибором одножильным геофизическим кабелем, а скважинный прибор содержит умножитель высокого напряжения, конденсаторы накопителя электрической энергии размещены на шасси в корпусе скважинного прибора и снабжены уравнивающими разрядные токи конденсаторов проволочными резисторами разной длины.1. A device for generating elastic impulses in the hydrosphere of a well, comprising a body of a downhole tool, in which are located: a capacitor storage of electrical energy, an electric discharger, an emitter consisting of high-voltage and low-voltage electrodes, and a mechanism for supplying a calibrated conductor to the interelectrode space of the emitter, characterized in that it is equipped with a ground current source with a frequency of 300 ÷ 1000 Hz connected to the downhole tool with a single-core geophysical cable, and the downhole tool is It holds a high voltage multiplier, the capacitors of the electric energy storage device are placed on the chassis in the body of the downhole tool and are equipped with wire resistors of different lengths equalizing the discharge currents of the capacitors. 2. Устройство для генерирования упругих импульсов в гидросфере скважины по п.1, отличающееся тем, что механизм подачи калиброванного проводника в межэлектродное пространство излучателя выполнен в виде системы подпружиненных кулачков и подпружиненной тяги электромагнита и снабжен бобиной с запасом калиброванного проводника, установленных в корпусе механизма подачи.2. The device for generating elastic impulses in the hydrosphere of a well according to claim 1, characterized in that the mechanism for supplying a calibrated conductor into the interelectrode space of the emitter is made in the form of a system of spring-loaded cams and spring-loaded traction of an electromagnet and is equipped with a reel with a supply of calibrated conductor installed in the housing of the supply mechanism . 3. Устройство для генерирования упругих импульсов в гидросфере скважины по п.1, отличающееся тем, что корпус скважинного прибора выполнен диаметром 42 мм и длиной 2700 мм.

3. The device for generating elastic impulses in the hydrosphere of the well according to claim 1, characterized in that the body of the downhole tool is made with a diameter of 42 mm and a length of 2700 mm.