ISBN 978-5-9961-0151-1
В учебном пособии рассмотрены теория преобразования технологических шумов оборудования и турбулентного потока жидкости в звуковой диапазон стоячих волн более высоких частот, а также возможные
варианты применения в бурении нефтегазовых скважин и добычи нефти
энергосберегающих акустических преобразователей технологических
шумов. <...> Исследования гидродинамических шумов в скважинах позволяют
решать различные технологические задачи, в частности, использование
энергии шумов для создания поля стоячих звуковых волн в межколонном
пространстве с помощью четвертьволновых резонаторов. <...> Рассмотрим стоячие волны в отрезках узких труб, закрытых крышками. <...> Гармонические волны в узкой трубе
Хотя в этом разделе мы будем изучать стоячие волны, сделаем предварительно несколько замечаний о распространении звука в неограниченных узких трубах. <...> В таком отрезке
трубы возможны только стоячие волны, и притом только определенных
дискретных частот. <...> Примером простейшей акустической колебательной системы является резонатор Гельмгольца. <...> Основная часть кинетической энергии колебаний оказывается сосредоточенной в горле резонатора, где колебательная скорость частиц среды имеет
наибольшую величину. <...> Акустические резонаторы
Стоячие волны в таком резонаторе возможны лишь для тех случаев,
когда на длине трубы укладывается нечетное число четвертей длин волн. <...> Этому случаю соответствует четвертьволновый
резонатор длиной L =
c0
.
4F
39
Акустические резонаторы можно использовать для усиления или ослабления определенного диапазона звуковых частот. <...> Величина амплитуды смещения и колебательная скорость частиц
среды зависят от амплитуды и интенсивности источника возмущения. <...> В связи с тем, что положительный эффект акустического воздействия может наблюдаться и при меньшей интенсивности поля, но при неравновесном состоянии ГЖС в скважине, можно утверждать, что энергии низкочастотных шумов при преобразовании <...>
Innovatsionnaya.pdf
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Тюменский государственный нефтегазовый университет»
Ю. А. Савиных, Х. Н. Музипов
ИННОВАЦИОННАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ
БУРЕНИЯ И ДОБЫЧИ НЕФТИ
Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской
Федерации по нефтегазовому образованию в качестве учебного пособия
для студентов высших учебных заведений, обучающихся
по специальности 130602 «Машины и оборудование
нефтяных и газовых промыслов»
Тюмень
ТюмГНГУ
2009
1
Стр.1
УДК 622.276
ББК 33.131я73
С 13
Рецензенты:
академик РАЕН, профессор, доктор технических наук Г. А. Кулябин
член - корреспондент РАЕН, кандидат технических наук Б. А. Ерка
Савиных, Ю. А.
С 13
Инновационная техника и технология бурения и добычи нефти
[Текст] : учеб. пособие / Ю. А. Савиных, Х. Н. Музипов. – Тюмень :
ТюмГНГУ, 2009. - 268 с.
ISBN 978-5-9961-0151-1
В учебном пособии рассмотрены теория преобразования технологических
шумов оборудования и турбулентного потока жидкости в звуковой
диапазон стоячих волн более высоких частот, а также возможные
варианты применения в бурении нефтегазовых скважин и добычи нефти
энергосберегающих акустических преобразователей технологических
шумов.
Книга рассчитана на работников научно − исследовательских организаций,
аспирантов и инженерно-технических работников нефтяной
промышленности, занятых вопросами добычи нефти и газа. Она также
может быть полезной для преподавателей и студентов вузов нефтегазового
профиля.
УДК 622.276
ББК 33.131я73
ISBN 978-5-9961-0151-1
© Государственное образовательное
учреждение высшего
профессионального образования
«Тюменский государственный
нефтегазовый университет», 2009
2
Стр.2
СОДЕРЖАНИЕ
1.Основы акустики ..............................................................................................3
1.1.Звуки в воде .........................................................................................3
1.2.Звуки в космосе ...................................................................................4
1.3.Шумы, звуки ........................................................................................6
1.4. Децибелы...........................................................................................16
2. Поле упругих волн в геологической среде.....................................................28
2.1. Типы упругих волн, используемые в геофизике ..........................28
3. Волны в узких трубах ...................................................................................33
3.1. Гармонические волны в узкой трубе..............................................33
3.2. Собственные колебания в ограниченных трубах .........................35
3.3. Акустические резонаторы ...............................................................38
4. Интенсификация притоков нефти ...............................................................41
4.1. Создание эффекта газлифта ............................................................42
4.2. Условия трансформации акустических волн ................................49
4.3. Условия создания поля стоячих волн ............................................52
4.4. Расчет частоты звука для создания акустической дегазации........56
4.5. Расчет поглощения энергии звука..................................................59
4.6. Принцип построения акустического преобразователя шума......60
4.7. Технология акустического воздействия на ГЖС скважины........61
4.8. Проведение промысловых испытаний............................................64
5. Проблемы парафиноотложений в нефтяных скважинах ..........................67
5.1. Механизм парафинизации поверхности при движении двухи
трехфазных систем………………………………………………………….68
5.2. Причины отложений АСПО............................................................70
5.3. Методы удаления органических отложений.................................71
5.3.1. Химические методы......................................................................71
5.3.2. Тепловые методы ..........................................................................72
5.3.3. Применение растворителей..........................................................73
5.3.4. Механические методы ..................................................................74
5.3.5. Микробиологический метод ........................................................75
5.3.6. Предотвращения парафиноотложений с помощью
постоянных магнитных полей ...............................................................75
5.3.7. Депрессорные присадки ...............................................................79
5.3.8. Комплексное вибрационное воздействие...................................81
6. Способ предупреждения отложения парафина..........................................82
6.1. Преобразование технологических шумов в ультразвук...............83
6.2. Волны и колебательная скорость ...................................................84
6.3. Интерференция волн. Стоячие волны............................................85
6.4. Давление в стоячей волне................................................................85
6.5. Акустическая коагуляция................................................................86
6.5.1. Коагуляция частиц парафина в стоячей волне...........................86
262
Стр.262
6.5.2. Реализация метода.........................................................................87
7. Механические примеси в нефтегазовой жидкости....................................91
7.1. Влияние мехпримесей на работу скважинных насосов ...............91
7.2. Классификация мехпримесей по природе их происхождения....92
7.3. Анализ состава механических примесей скважин........................96
7.4. Методы и способы борьбы с пескопроявлением..........................98
7.4.1. Физико-химические способы.......................................................98
7.4.2. Технические способы .................................................................100
7.4.3. Технологические способы..........................................................102
7.4.4. Профилактические способы.......................................................104
7.4.5. Акустический способ снижения влияния механических
примесей на работу внутрискважинного оборудования...................105
8. Очистка бурового раствора во всасывающей трубе бурового насоса...109
9. Акустические преобразователи шумов в бурении ..................................114
9.1. Модуляторы шума..........................................................................114
9.1.1. Модуляция шума при бурении скважин – модель 1154454 ...114
9.1.2. Модулятор звуковой вибрации при турбинном бурении –
модель 1606694......................................................................................116
9.1.3. Датчик контроля оборотов турбобура – модель 1406358.......120
9.1.4. Модулятор звуковой вибрации – модель 1661391...................121
9.1.5. Модуляция в затрубном пространстве – модель 2068495 ......125
9.2. Акустические системы измерения параметров...........................130
9.2.1. Акустический канал связи − модель 2044878..........................130
9.2.2. Акустический канал связи – модель 1373029 ..........................136
9.2.3. Акустический канал связи – модель 821688 ............................140
9.2.4. Акустический канал связи − модель 1758222..........................142
9.2.5. Акустический канал связи − модель 1640396..........................147
9.2.6. Акустический канал связи − модель 1218743...........................149
9.3. Устройства контроля направления скважин ...............................150
9.3.1. Ориентирование отклонителя − модель 1665758 ....................150
9.3.2. Способ контроля ориентации турбобура − модель 1343926 ..156
9.3.3. Контроль искривления скважины – модель 1390349..............159
9.3.4. Устройство для измерения зенитного угла искривления
скважины в процессе бурения – модель 1492806..............................161
9.3.5. Определение угла направления скважины – модель 1556164 ...166
9.3.6. Определение угла кривизны скважины – модель 1501605.....167
9.3.7. Контроль зенитного угла и угла установки отклонителя –
модель 2055181......................................................................................170
9.3.8. Контроль угла установки отклонителя – модель 2070291......179
9.3.9. Контроль угла наклона турбобура – модель 2059068..............185
9.4. Устройства определения давления...............................................192
9.4.1. Контроль давления промывочной жидкости внутри
бурильного инструмента – модель устройства 1470944...................192
263
Стр.263
9.4.2. Определение давления в скважине – модель 1314763 ............195
9.5. Устройства определения механических нагрузок ......................198
9.5.1. Устройство передачи информации о величине крутящего
момента турбобура – модель 1587164 ................................................198
9.5.2. Определение величины крутящего момента бурильной
колонны при турбинном бурении – модель 1369383 ........................200
9.5.3. Определение степени износа породоразрушающего
инструмента – модель 2190095............................................................203
9.6. Устройства контроля частоты вращения.....................................208
9.6.1. Датчик частоты вращения долота – модель 1689598..............208
9.6.2. Контроль частоты вращения и осевого люфта турбины
турбобура – модель 1633076................................................................211
9.6.3. Датчик оборотов вала турбобура – модель 1234600 ...............213
9.6.4. Датчик частоты вращения долота – модель 1587182..............216
9.6.5. Датчик частоты вращения турбобура – модель 2063509.......218
9.6.6. Датчик оборотов турбобура – модель 1283370........................223
9.6.7. Датчик частоты вращения вала турбобура – модель 1677284 ... 225
9.6.8. Датчик числа оборотов вала турбобура – модель 2038471...227
9.6.9. Датчик частоты вращения вала турбобура – модель 1810524 ...231
9.6.10. Датчик частоты вращения турбобура – модель 2039234......234
9.6.11. Датчик оборотов турбобура – модель 1232792......................239
9.6.12. Датчик частоты вращения долота – модель 1696664............241
9.6.13. Контроль числа оборотов турбобура − модель 1364707.......243
9.6.14. Датчик оборотов вала турбобура − модель 1240874.............247
9.7. Измерение расхода промывочной жидкости – модель 1823994...249
Список литературы ...............................................................................252
264
Стр.264