專利名稱：用于含流體地層的地震激勵(lì)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種振動(dòng)波產(chǎn)生方法和裝置，特別是涉及一種在一個(gè)注射井井眼內(nèi)反復(fù)產(chǎn)生振動(dòng)波的方法和裝置，以增加石油采收率和產(chǎn)量以及對(duì)含流體地層進(jìn)行連續(xù)的地震測量。
在進(jìn)行地震測量時(shí)，能量以被稱作地震波的振動(dòng)形式釋放穿過地層。地震波沿著各個(gè)方向傳播并且隨著距離震源距離的增加而逐漸減弱。
有兩種形式的地震波。作為速度最快的地震波，體波穿過地層。體波可以是壓縮波或者剪切波。當(dāng)這些體波穿過地層時(shí)，它們導(dǎo)致巖石的顆粒以不同方式進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。壓縮波可以推、拉巖石，而剪切波使得巖石從一側(cè)移動(dòng)到另外一側(cè)。壓縮波可以穿過固體、液體或者氣體，而剪切波只能穿過固體。壓縮波是速度最快的地震波，通常又稱為主級(jí)波。剪切波的速度較慢，通常又稱為次級(jí)波。地震儀裝備有稱為地震檢波器的傳感器，這些地震檢波器探測地震波導(dǎo)致的地層的運(yùn)動(dòng)。一個(gè)地震儀產(chǎn)生反映穿過地震儀下面的地震波大小的波形曲線。所記錄的波形又稱為地震圖，打印在紙、薄膜或者記錄磁帶上，或者由計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)或者顯示。
人們需要一種可控的地震能震源，用于4-D地震映象，該震源提供用于4-D地震映象的匹配性數(shù)據(jù)。而且，人們一直需要一種地震能震源，該震源是可控的因此震源可以被調(diào)諧從而適合于具體的地層，以優(yōu)化在烴的激勵(lì)和生產(chǎn)中的作業(yè)。
地震波或者彈性波激勵(lì)提高油藏的石油采收率是公知技術(shù)，如在“石油開采的彈性波激勵(lì)—方法和結(jié)果回顧”地質(zhì)學(xué)(Geophysics)59卷第6期(1994年6月)。
在現(xiàn)有技術(shù)的專利中，有很多公知裝置用于給井眼施加振動(dòng)波。例如，俄羅斯聯(lián)邦專利第1,710,709號(hào)公開了一種方法和設(shè)備，其中，一個(gè)砧板設(shè)置在井底，然后一個(gè)為充滿水的管柱形式的重物反復(fù)被舉起并落到砧板上，因此施加振動(dòng)給油層。然而，反復(fù)用重物沖擊會(huì)破壞井眼的底部。通過限制施加到砧板上的沖擊力可以減小破壞程度，但是這也降低了彈性波的力量，因此降低了效率。另外，這種方法的效率受到將重物的勢能轉(zhuǎn)換為彈性波能量的較低轉(zhuǎn)換系數(shù)的限制。
1991年5月1日授權(quán)的Kostrov的蘇聯(lián)專利1,674,597公開了一種井眼液壓聲波發(fā)生器，該發(fā)生器包括一個(gè)具有入口和出口的支架、一個(gè)錐形噴嘴、一個(gè)共振膜和一個(gè)錐形偏轉(zhuǎn)器。錐形偏轉(zhuǎn)器具有特定的角度，以最佳方式偏轉(zhuǎn)發(fā)生器和共振膜產(chǎn)生的波，從而使得波的全部能量向著套管壁的方向傳播。
O Vagin的美國專利5,586,602中公開了一種方法和設(shè)備，用于增加沖擊波激勵(lì)油層的效果，該設(shè)備包括一個(gè)設(shè)置在井口的抽油機(jī)、一個(gè)向下深入到井眼的生產(chǎn)套管內(nèi)的油管柱、一個(gè)安裝在油管柱頂端的盤根盒、一個(gè)連接在油管柱底端的缸體和一個(gè)在油管柱和缸體內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的柱塞。當(dāng)柱塞向上移動(dòng)時(shí)，油管柱內(nèi)的流體被壓縮。在抽油機(jī)的上沖程的上死點(diǎn)，柱塞離開缸體的頂部，因此油管柱內(nèi)的流體排出到生產(chǎn)套管內(nèi)，從而產(chǎn)生振動(dòng)波。盡管該方法的效率比上述的俄羅斯聯(lián)邦專利1,710,709中的方法高，但是在可靠性、效果和效率方面還是受到了一定的限制，因?yàn)?1)必須安裝一個(gè)水泥塞/橋塞以對(duì)井眼增壓；(2)由于盤根盒承受較高的周期性壓力時(shí)的較低的可靠性，振動(dòng)波的前端的壓力受到一定的限制；(3)必須用額外的地面設(shè)備來彌補(bǔ)穿過盤根盒、套管、水泥塞和其它設(shè)備滲漏的流體；(4)對(duì)于大于800-1000英尺的深度的井眼無法在井底產(chǎn)生振動(dòng)波。
Wagner以及其他人的美國專利5,836,389公開了一種錐形擴(kuò)散器/偏轉(zhuǎn)器，如該專利所述的，對(duì)錐形擴(kuò)散器/偏轉(zhuǎn)器進(jìn)行定位從而當(dāng)波沖擊錐形擴(kuò)散器/偏轉(zhuǎn)器時(shí)，波被部分向外偏轉(zhuǎn)并且至少一部分沖擊波向井下傳播，以沖擊橋塞。當(dāng)波偏轉(zhuǎn)過橋塞后，較弱的彈性波由一個(gè)分隔器和錐形擴(kuò)散器/偏轉(zhuǎn)器保持在井眼的下部。
Roberts的美國專利5,950,726公開了一種井眼激勵(lì)設(shè)備，該設(shè)備使用一個(gè)地下套管形成一個(gè)支撐在油管柱上的密封容器。套管和油管柱充滿工作流體，一個(gè)抽油機(jī)使得一個(gè)柱塞在油管柱內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)以循環(huán)方式對(duì)工作流體增壓和減壓，從而產(chǎn)生彈性波能。一個(gè)空心的錐形投射器支撐在泵筒的下端以放大和導(dǎo)向能量波。工作流體基本上充滿油管柱和由正常井或者廢棄井井口、套管以及射孔段以上的橋塞形成的一個(gè)密封容器。
Vagin的美國專利5,586,602、Wagner以及其他人的美國專利5,836,389和Roberts的美國專利5,950,726公開了的一些方法要求井眼必須完全充滿流體并且密封形成一個(gè)封閉系統(tǒng)。
本發(fā)明研制用于克服現(xiàn)有技術(shù)中的裝置的這些和其它缺點(diǎn)，提供一種改進(jìn)的方法和設(shè)備，用于在井眼內(nèi)產(chǎn)生彈性的振動(dòng)波。該設(shè)備包括位于井口的抽油機(jī)、向下伸入到井眼的生產(chǎn)套管內(nèi)的油管柱、一個(gè)連接在油管柱底部的空心缸體組合和一對(duì)設(shè)置在缸體組合內(nèi)的柱塞。所述的柱塞用于壓縮缸體組合內(nèi)的流體并將壓縮流體排出到生產(chǎn)套管內(nèi)以產(chǎn)生振動(dòng)波。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的就是提供一個(gè)用于在井眼內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)振動(dòng)波的設(shè)備，在該設(shè)備中，下柱塞包括一個(gè)具有光滑外表面的上部和一個(gè)具有多個(gè)流道的下部；所述的光滑的外表面在所述的下柱塞和所述的下缸體之間形成一個(gè)液體密封界面；所述的多個(gè)流道在柱塞下部被移動(dòng)到下缸體之上時(shí)允許流體流過下柱塞進(jìn)入到下缸體內(nèi)。此外，下柱塞包括一個(gè)內(nèi)孔和一個(gè)球，用于在下柱塞被向下移動(dòng)時(shí)選擇性地允許流體向上穿過下柱塞進(jìn)入到壓縮室。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種在井眼內(nèi)產(chǎn)生振動(dòng)波的方法，所述的方法包括下列步驟在井眼內(nèi)安裝一個(gè)油管柱和一個(gè)缸體組合；給井眼和缸體組合充填流體；在所述的缸體組合內(nèi)提供一對(duì)柱塞；移動(dòng)所述的柱塞以壓縮所述的缸體組合內(nèi)的流體并將流體排出到井眼內(nèi)。
在操作過程中，設(shè)備的第一個(gè)實(shí)施例被安裝到井眼內(nèi)，因此井眼內(nèi)靜液面高于上缸體的頂部。抽油機(jī)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致柱塞在上缸體和下缸體內(nèi)上下移動(dòng)。在上沖程時(shí)，壓縮室內(nèi)的流體被壓縮，在上沖程的頂部，下柱塞允許流體流過下柱塞進(jìn)入到下缸體內(nèi)。此時(shí)，充填在壓縮室內(nèi)的被壓縮的流體被釋放，因此產(chǎn)生一個(gè)振動(dòng)波，該振動(dòng)波向下傳播直到撞擊到井底并繼續(xù)傳播到地層內(nèi)。在下沖程時(shí)，下柱塞的上部被重新插入到下缸體內(nèi)，此時(shí)上柱塞保持在上缸體內(nèi)，從而提供在上沖程時(shí)壓縮壓縮室內(nèi)的流體的密封。
本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的主要目的是提供一種用于在注射井的井眼內(nèi)產(chǎn)生振動(dòng)波的方法和設(shè)備，所述的設(shè)備包括一個(gè)設(shè)置在井口的抽油機(jī)，一個(gè)向下伸入到注射井的生產(chǎn)套管內(nèi)的油管柱；安裝在油管柱上的分隔器；位于分隔器下方與油管柱底部連接的帶孔眼的缸體；安裝在帶孔眼缸體底部的一個(gè)密封裝置；一個(gè)連接在所述的密封裝置的底部的一個(gè)空心缸體組合；安裝在所述的缸體組合的底部的放大器和設(shè)置在所述的缸體組合內(nèi)并且借助于抽油桿柱利用密封裝置與抽油機(jī)連接的柱塞組合，所述的抽油桿柱具有至少一個(gè)抽油桿和一個(gè)光桿，所述的柱塞組合用于抽吸充填在所述的缸體組合內(nèi)的水并在下沖程時(shí)將充填在生產(chǎn)套管內(nèi)的水排出到缸體組合內(nèi)的被抽吸的空間內(nèi)，因此產(chǎn)生振動(dòng)波。缸體組合包括一個(gè)與密封裝置的底部連接的真空室；一個(gè)設(shè)置在真空室的下方的空心下缸體；和一個(gè)設(shè)置在所述的真空室和所述的下缸體之間的防止性缸體。此外，下缸體的內(nèi)孔容納下柱塞。當(dāng)柱塞在缸體組合內(nèi)向下移動(dòng)時(shí)，柱塞移出真空室。由于柱塞移動(dòng)離開缸體組合，因此真空室的容積增加，充填在真空室內(nèi)的水被抽吸。當(dāng)抽油機(jī)到達(dá)其下沖程的底部時(shí)，柱塞的頂部離開下缸體的底部，以允許充填在套管內(nèi)的水排入到真空室內(nèi)，從而產(chǎn)生振動(dòng)波。
當(dāng)柱塞在缸體組合內(nèi)向上移動(dòng)時(shí)，柱塞移動(dòng)進(jìn)入到真空室內(nèi)，而真空室的容積減少，充填在真空室內(nèi)的水被壓縮。當(dāng)抽油機(jī)到達(dá)其上沖程的頂部時(shí)，柱塞的底部離開下缸體的頂部，從而允許真空室內(nèi)被壓縮的水被排出到套管內(nèi)，以產(chǎn)生振動(dòng)波。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種用于在注射井的井眼內(nèi)產(chǎn)生振動(dòng)波的設(shè)備，其中，連接在下缸體的頂部的防止性缸體的內(nèi)徑IDpc由下列公式確定IDpc≥Dlp(1+IDc2PDlp2(ρwgH-Pd)ξ)1/2,]]>其中Dlp是下柱塞的直徑，IDc是真空室的內(nèi)徑，ρw是水的密度，g是重力加速度常數(shù)，H是防止性缸體的安裝深度，Pd是飽和蒸汽壓，ξ是流動(dòng)阻力系數(shù)，P是真空室內(nèi)的壓力。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種用于在注射井的井眼內(nèi)產(chǎn)生振動(dòng)波的設(shè)備，其中，下缸體包括一個(gè)放大器，該放大器內(nèi)徑由表達(dá)式IDa(x)＝IDlpexp(xα/2)(其中，x是放大器的現(xiàn)在的長度，α是一個(gè)系數(shù))進(jìn)行變化，則放大器的最佳總長1可以由公式確定如下l=α2m2-α2,]]>其中m＝(α2-k2)1/2，k＝ω/c，ω是振動(dòng)波發(fā)生的頻率，c是聲波在井水中的傳播速度。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種用于在注射井的井眼內(nèi)產(chǎn)生振動(dòng)波的設(shè)備，其中，安裝在該真空室內(nèi)的抽油桿柱包括一個(gè)安裝在柱塞上端的穩(wěn)定桿，所述的穩(wěn)定桿的長度由下述公式確定Lsr≤πIdsr1n(EP(Dlp2-Dup2))1/2,]]>
其中Lsr是穩(wěn)定桿的長度，π＝3.14，I是穩(wěn)定桿的橫截面上的主中心慣性半徑，dsr是穩(wěn)定桿的直徑，E是穩(wěn)定桿材料的彈性模量，P是真空室內(nèi)的壓力，Dp是柱塞的直徑，Dis是密封裝置的內(nèi)徑，n是安全系數(shù)。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種用于在注射井的井眼內(nèi)產(chǎn)生振動(dòng)波的設(shè)備，其中，抽油桿的直徑由下述公式確定dr≥{ρw/(ρs-ρw)[1-{4βaVcπ(Dp2-Ds2)Lstr}k](Dp2-Dis2)}1/2,]]>其中ρw是水的密度，ρs是鋼鐵的密度，βa是注射水中的空氣/氣體的含量系數(shù)，Vc是真空室的容積，Dp是柱塞的直徑，Dis是密封裝置的內(nèi)徑，k是絕熱系數(shù)，Lstr是沖程的長度。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種用于在注射井的井眼內(nèi)產(chǎn)生振動(dòng)波的設(shè)備，其中，所述的下缸體的長度由下列公式確定Llc≤Lstr[Lr(Dp2-Dis2)Edr2(Pu-Pd)+g(ρs-ρw)Lr2E+2Lp],]]>其中Llc是下缸體的長度，Lstr是沖程的長度，Lr是抽油桿組合的長度，Dp是柱塞的直徑，Dis是密封裝置的內(nèi)徑，E是抽油桿材料的彈性模量，Pu是上沖程時(shí)真空室內(nèi)的壓力，Pd是下沖程時(shí)真空室內(nèi)的壓力，g是重力加速度常數(shù)，ρw是水的密度，ρs是鋼鐵的密度，Lp是柱塞的長度。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種用于在注射井的井眼內(nèi)產(chǎn)生振動(dòng)波的設(shè)備，其中，所述的柱塞的兩個(gè)端部分別具有一個(gè)錐體，其錐角α不小于10°，而所述的錐體的長度Lt和所述的柱塞的直徑Dp之間的比例不大于0.5。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種用于在注射井的井眼內(nèi)產(chǎn)生振動(dòng)波的方法，其中，包括下列步驟在注射井井眼內(nèi)安裝油管柱與分隔器、設(shè)置在所述的分隔器的下方并與所述的油管柱底部連接的帶孔眼的缸體、連接在帶孔眼的缸體的底部上的密封裝置和與所述的密封裝置連接的缸體組合的步驟，所述的缸體組合包括安裝在下缸體頂部的防止性缸體和安裝在下缸體底部的放大器；提供一個(gè)柱塞組合的步驟，該柱塞組合包括位于缸體組合內(nèi)的至少一個(gè)抽油桿和穩(wěn)定桿；和移動(dòng)所述的柱塞以抽吸充填在缸體組合內(nèi)的水并在下沖程時(shí)將充填在井眼內(nèi)的水排入到缸體組合內(nèi)的被抽吸的空間內(nèi)或者在上沖程時(shí)將充填在缸體組合內(nèi)的被壓縮水排出到注射井的井眼內(nèi)的步驟。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種用于控制注射井井眼內(nèi)產(chǎn)生的振動(dòng)波振幅的方法，其中，在下沖程底部的振動(dòng)波的振幅Adsw由以下公式確定Aswd=ρwgHlc[1-{4βaVcπ(Dp2-Dis2)Lstr}k],]]>其中ρw是水的密度，βa是在注射的水中的空氣/氣體的含量的系數(shù)，Vc是真空室的容積，Dp是柱塞的直徑，Dis是密封裝置的內(nèi)徑，k是絕熱系數(shù)，Lstr是沖程長度，g是重力加速度常數(shù)，Hlc是下缸體的安裝深度。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種用于控制注射井井眼內(nèi)產(chǎn)生的振動(dòng)波振幅的方法，其中，在上沖程的頂部的振動(dòng)波的振幅Ausw由以下公式確定Aswu=kbVc∫0T/2[π4(Dp2-Dis2)Vr-πμPδ3.0102(DpLp+DisLis)]dt,]]>其中π＝3.14，T＝60/n，n是每分鐘的沖程的數(shù)量，b是注射水的壓縮系數(shù)，Vc是真空室的容積，P是真空室內(nèi)的壓力，Dp是柱塞的直徑，Dis是密封裝置的內(nèi)徑，Lp是柱塞的長度，Lis是密封裝置的長度，Vr是抽油桿柱移動(dòng)的速度，u是注射水的粘度，k是柱塞的流體驅(qū)替系數(shù)，δ是密封裝置內(nèi)柱塞與下缸體之間的間隙。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種用于在注射井的井眼內(nèi)產(chǎn)生振動(dòng)波的方法，其中，所述的放大器安裝在距離井眼底部一定的距離S處，所述的距離由以下公式確定S=c2f]]>其中c是聲音在井眼內(nèi)流體中傳播速度，而f是地層的主頻率。
在操作過程中，設(shè)備的第二個(gè)實(shí)施例被安裝到注射井井眼內(nèi)，注射井井眼內(nèi)液面高于分隔器的安裝深度，因此用流體/水充填井眼和缸體組合。抽油機(jī)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致柱塞在缸體組合內(nèi)上下移動(dòng)。在下沖程時(shí)，柱塞在缸體組合內(nèi)向下移動(dòng)，由于缸體組合的容積的增加并且密封裝置提供對(duì)缸體組合的容積必要的密封，因此抽吸真空室內(nèi)的水。當(dāng)柱塞離開下缸體的底部時(shí)，充填在注射井井眼內(nèi)的水排入到下缸體內(nèi)，從而進(jìn)入到真空室內(nèi)，因此產(chǎn)生一個(gè)振動(dòng)波，該振動(dòng)波向下傳播直到該振動(dòng)波撞擊到井底和射孔，并繼續(xù)向地層內(nèi)傳播。在上沖程時(shí)，柱塞被重新插入到下缸體內(nèi)，而充填在缸體組合內(nèi)的水被壓縮，此時(shí)密封裝置為缸體組合的容積提供必要的密封。當(dāng)下柱塞底部離開下缸體的頂部時(shí)，充填在真空室內(nèi)的被壓縮的水被釋放到下缸體內(nèi)，從而也釋放到井眼內(nèi)，因此產(chǎn)生一個(gè)振動(dòng)波，該振動(dòng)波向下傳播直到該振動(dòng)波撞擊到井底和射孔，并繼續(xù)向地層內(nèi)傳播。來自套管的水重新注入缸體組合，直到在下沖程開始期間下柱塞沒有重新插入到下缸體內(nèi)時(shí)為止，然后重復(fù)上述的循環(huán)。
圖5是第二個(gè)實(shí)施例的缸體組合的剖面圖；圖6是第二個(gè)實(shí)施例中的下柱塞的下部、缸體和一個(gè)放大器的剖面圖；圖7是第二個(gè)實(shí)施例的柱塞的視圖；以及圖8是4-D地震測量的一個(gè)曲線圖的略圖。
在附圖中的各個(gè)圖均用相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。
優(yōu)選實(shí)施例詳述參考

圖1，表示一個(gè)用于在孔眼或者井眼4內(nèi)產(chǎn)生振動(dòng)波的裝置2。該裝置2包括一個(gè)安裝在井口的抽油機(jī)6、一個(gè)向下伸入到井眼4的已經(jīng)射孔的生產(chǎn)套管10內(nèi)的油管柱8和一個(gè)連接到油管柱下端8a的缸體組合12。一個(gè)套管閥14、油管閥16和一個(gè)盤根盒18也設(shè)置在井口。
缸體組合12包括一個(gè)與油管柱8的下端8a連接的上缸體20、與上缸體20的下端連接的壓縮缸體22、與壓縮缸體22的底部連接的過渡缸體24和一個(gè)與過渡缸體24的底部連接的下缸體26。上缸體20有一個(gè)內(nèi)孔21，壓縮缸體22有一個(gè)壓縮室23，下缸體26有一個(gè)內(nèi)孔27并且在下缸體26的下端具有一個(gè)開口28。
一個(gè)柱塞組合30包括一個(gè)適合于與上缸體20的內(nèi)孔21配合的上柱塞32和一個(gè)適用于與下缸體26的內(nèi)孔27配合的下柱塞34。上柱塞32的直徑小于下柱塞34的直徑，原因參見下面的敘述。上柱塞32通過一個(gè)穿過盤根盒18的光桿35和穿過油管柱8的抽油桿36與抽油機(jī)6連接。一個(gè)或者多個(gè)連接桿38將上柱塞32連接到下柱塞34。
如圖2、3所示，下柱塞34包括一個(gè)具有光滑外表面40的上部34a和一個(gè)具有多個(gè)流道42的下部34b；所述的光滑外表面40與下缸體26的內(nèi)孔27形成水密封。一個(gè)流動(dòng)通孔44從位于下柱塞34上部的球室46延伸到下柱塞34的下端34c。在球室46和流動(dòng)通孔44之間有一個(gè)座環(huán)48。
球室46包括出口50和一個(gè)適合于與座環(huán)48配合的球52。當(dāng)在壓縮沖程下柱塞34向上移動(dòng)時(shí)，球52與座環(huán)48嚙合，因此防止流體流過流動(dòng)通孔44。當(dāng)下柱塞34向下移動(dòng)時(shí)，球52與座環(huán)48分離，因此允許流體穿過流動(dòng)通孔44進(jìn)入到壓縮室23內(nèi)。操作過程為了使用該裝置在井眼中產(chǎn)生振動(dòng)波，井眼4和缸體組合12充滿了合適的流體54例如水。井眼內(nèi)的流體的靜液面必須高于上缸體20的頂部。在抽油機(jī)6的上沖程過程中，位于上柱塞32的底部和下柱塞34之間的缸體組合內(nèi)的容積縮小。因此，壓縮其中的水。容積縮小的原因是當(dāng)下柱塞34和上柱塞32在缸體組合12中一前一后向上移動(dòng)時(shí)，直徑較大的下柱塞34驅(qū)替的流體量大于直徑較小的上柱塞32所驅(qū)替的流體量。壓縮室的容積由下面的公式確定Vc=π/4(d22-d12)Ls-(q2-q1)Pd-π/4(d22-dr2)Ls]]>其中q1=πd1Pδ13μl1]]>q2=πd2Pδ23μl2]]>q1和q2分別是對(duì)于上、下柱塞的柱塞表面與缸體表面之間的滑動(dòng)量損失；d1和d2分別是上柱塞和下柱塞的直徑；dr是連桿38的直徑；Ls是沖程的長度；δ1和δ2分別是對(duì)于上、下柱塞的柱塞外表面與缸體內(nèi)表面之間的間隙；l1和l2分別是上柱塞和下柱塞的長度；
u是被壓縮流體的粘度；P是振動(dòng)波的前端的壓力；以及b是流體的壓縮系數(shù)。
在下柱塞34的上部34a離開下缸體26的那一刻，被壓縮的流體排出到下缸體26內(nèi)以及生產(chǎn)套管10內(nèi)，因此形成振動(dòng)波，沖擊井眼的底部。部分振動(dòng)波能量反射回井口，而部分振動(dòng)波能量傳播到周圍巖層或者地層56以激勵(lì)石油的生產(chǎn)。
本發(fā)明的高效性是由所產(chǎn)生的振動(dòng)波的大功率所導(dǎo)致的。之所以能夠形成大功率振動(dòng)波，是因?yàn)樽畲髩毫Σ皇艿奖P根盒的工作壓力、光桿的“浮動(dòng)”或者其它可能的套管泄漏的限制。本發(fā)明允許振動(dòng)波前端合理的最大壓力按照下述公式進(jìn)行創(chuàng)建N=πd22P28ρc]]>其中N是振動(dòng)波的功率；d2是下柱塞34的直徑；P是上柱塞32和下柱塞34之間的被壓縮流體的最大壓力；ρ是流體的密度；以及c是流體中聲波的速度。
因此，如果壓力P增加到兩倍，振動(dòng)波的功率增加到四倍，因此振動(dòng)波影響的地層的范圍也大大增加。
既然本發(fā)明不需要井眼內(nèi)的容積密封，因此就不需要水泥塞。此外，本發(fā)明可以在井眼的底部附近進(jìn)行設(shè)置，因此減少了振動(dòng)波穿過套管時(shí)的能量損失。然而，應(yīng)該能夠理解，如果合適的話，一個(gè)橋塞可以設(shè)置在井眼底部上方的套管內(nèi)，以對(duì)一段井眼進(jìn)行液壓隔離。應(yīng)該能夠理解，如果一個(gè)橋塞安裝在井眼內(nèi)井眼的底部和用于產(chǎn)生振動(dòng)波的裝置之間，安裝橋塞的位置應(yīng)該是井眼的底部。
盡管根據(jù)專利法規(guī)有關(guān)條款，已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選形式和實(shí)施方式進(jìn)行了說明和描述，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯而易見的是，可以對(duì)本發(fā)明作出各種變化和改進(jìn)而不偏離于本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思。第二個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)描述參考圖4和5，附圖標(biāo)記102全部表示為一個(gè)用于在注射井121內(nèi)產(chǎn)生振動(dòng)波的裝置。一個(gè)圖1所示類型的泵驅(qū)動(dòng)器或者其它抽油機(jī)例如象液壓動(dòng)力的缸體安裝在井口。其它如圖1中所示地面設(shè)備例如象套管閥、與注射管線連接的油管閥和盤根盒也與圖4、5中的裝置結(jié)合使用。
油管柱103向下伸入到一個(gè)生產(chǎn)套管113內(nèi)并且一個(gè)分隔器115安裝在油管柱103上。一個(gè)帶孔眼的缸體114安裝在位于分隔器115下方的油管柱103的末端，而分隔器115安裝在注射井的液面F下方。一個(gè)密封裝置105安裝在帶孔眼的缸體114的端部并連接到一個(gè)缸體組合122。
最好如圖4所示，一個(gè)橋塞132可以安裝在位于井眼131底部之上的井眼內(nèi)，以液壓隔離橋塞之上的井眼部分與橋塞之下的井眼部分。如果橋塞安裝在井眼內(nèi)，井眼的深度被認(rèn)為是橋塞安裝的深度。
缸體組合122包括一個(gè)與密封裝置105的下端連接的真空管107、與真空管107底部連接的防止性缸體109、與防止性缸體109的底部連接的下缸體110和一個(gè)與下缸體110的底部連接的放大器112。密封裝置105圍繞密封桿106，缸體組合122容納有真空室126，下缸體110具有一個(gè)內(nèi)孔127，而放大器112具有一個(gè)擴(kuò)散器128。
柱塞組合129包括一個(gè)適合配合到下缸體110的內(nèi)孔127內(nèi)的柱塞111、至少一個(gè)穩(wěn)定桿118和至少一個(gè)抽油桿108。下柱塞111通過一個(gè)伸入到盤根盒117的光桿120，多個(gè)在油管柱103內(nèi)部延伸的抽油桿104，安裝在缸體組合122內(nèi)的至少一個(gè)抽油桿108和至少一個(gè)穩(wěn)定桿118與抽油機(jī)101連接。一個(gè)密封裝置105最好包括一個(gè)或者多個(gè)不同種類的裝置，這些裝置含有密封圈或者精密配合的一對(duì)桿和缸體。
如圖6所示，與穩(wěn)定桿118連接的下柱塞111可以離開下缸體110和放大器112進(jìn)入到套管內(nèi)。
操作過程為了使用該裝置在注射井121內(nèi)產(chǎn)生振動(dòng)波，缸體組合122安裝在位于注射井的生產(chǎn)套管113內(nèi)的密封裝置105端部上；該密封裝置則與帶孔眼的缸體114的底部連接；接著，缸體114與油管柱104連接，油管柱通過閥連接到注射管線。分隔器115用于分隔井眼的上部和下部，以防止水注射到地層130的淺層。
在抽油機(jī)的下沖程過程中，由于柱塞111增加缸體組合122的容積，而密封裝置105在上端為缸體組合122提供密封，因此向下移動(dòng)的柱塞組合129在真空室126內(nèi)形成真空。在柱塞111的頂部離開下缸體110的那一刻，由于真空室126內(nèi)的壓力和套管121內(nèi)的靜液面壓力之間的壓差，使得套管121內(nèi)的水排出到下缸體110和真空室126內(nèi)，因此產(chǎn)生振動(dòng)波，該振動(dòng)波向下傳播并沖擊井眼的底部和射孔119。部分振動(dòng)波能量反射到放大器(然后再反射到井底)而部分振動(dòng)波能量傳播到周圍的巖層或者地層130，因此激勵(lì)石油的開采和生產(chǎn)。來自套管的水重新充滿缸體組合122，直到在上沖程的開始階段柱塞111重新插入到下缸體110內(nèi)為止。
在抽油機(jī)101的上沖程過程中，缸體組合的容積減少，因此，其內(nèi)的水被壓縮。在柱塞111的底部離開下缸體110的頂部的那一刻，缸體組合122內(nèi)的被壓縮的水排出到下缸體110內(nèi)并進(jìn)一步進(jìn)入到套管121內(nèi)，因此產(chǎn)生沖擊波，沖擊射孔119和注射井的底部。部分振動(dòng)波能量反射到放大器(然后在反射到井底)而部分振動(dòng)波能量傳播到周圍的巖層或者地層130，以改善地層的滲透性，因此激勵(lì)石油的開采和生產(chǎn)。
對(duì)于下列參數(shù)的每一種組合，本發(fā)明都有著最佳的應(yīng)用。這些參數(shù)包括井眼深度、柱塞和下缸體的直徑和長度、真空室的直徑和長度、桿柱的直徑和長度、密封裝置的尺寸、沖程的長度、每分鐘沖程的數(shù)量和所注射的水或者其它流體的性質(zhì)。具體地，抽油機(jī)沖程3米，每分鐘6個(gè)沖程，井眼深度為1070米，真空室的容積為0.2立方米，柱塞的直徑為0.06985米，密封裝置的內(nèi)徑為0.05715米，真空室內(nèi)的壓力為21.0Mpa，水的壓縮系數(shù)為2×103Mpa，聲波在水中的傳播速度為1000米/秒；空氣/氣體在水中的含量系數(shù)為0.001，地層的主頻率為25Hz，空氣的絕熱系數(shù)為1.4。在這種情況下，應(yīng)用的最佳參數(shù)由下面的公式進(jìn)行確定。
確定油管柱最佳長度的公式為Lt＝Hb-0.5c/f-Lca；其中Hb是井眼的深度，c是聲波在井眼內(nèi)的水中傳播的速度，f是地層的主頻率，Lca是缸體組合的長度。
對(duì)于Lca＝50m，c＝1000m/s，f＝25Hz和Hb＝1070m來說，油管柱的長度必須為1000m，以形成振動(dòng)波的振動(dòng)并使得從該振動(dòng)波以與地層的主頻率f對(duì)應(yīng)的頻率從井底和放大器反射。在這種情況下，能夠觀察到共振現(xiàn)象，而受地震波影響的范圍的半徑也將大大增加。
本發(fā)明的高效性是由所產(chǎn)生的振動(dòng)波的大功率以及將裝置安裝到活躍的注射井內(nèi)卻不需使用水泥塞/橋塞所導(dǎo)致的。之所以能夠形成大功率振動(dòng)波，是因?yàn)檎婵帐覂?nèi)的壓力不受到盤根盒117、光桿120的“浮動(dòng)”、套管可能的泄漏和缺乏氣體從地層流動(dòng)到套管內(nèi)的限制。在下沖程的底部振動(dòng)波的振幅Adsw可以按照下面的公式由參數(shù)進(jìn)行確定Aswd=ρwgHlc[1-{4βaVcπ(Dp2-Dis2)Lstr}k],]]>其中ρw是水的密度，βa是在注射的水中的空氣/氣體的含量的系數(shù)，Vc是真空室126的容積，Dp是柱塞111的直徑，Dis是密封裝置105的內(nèi)徑，k是絕熱系數(shù)，Lstr是沖程長度，g是重力加速度常數(shù)，Hlc是下缸體的安裝深度。在該例子中，ρw＝1000kg/m3，g＝9.81m/秒，Hlc＝1000m，βa＝0.001，Vc＝0.2m3，Dp＝0.06985m，Dis＝0.05715m，Lstr＝3.05m，空氣的k＝1.4，則沖擊波的振幅的為9.5Mpa。
本發(fā)明還允許在上沖程時(shí)在振動(dòng)波的前端形成最大壓力，公式為Aswu=kbVc∫0T/2[π4(Dp2-Dis2)Vr-πμPδ3.0102(DpLp+DisLis)]dt,]]>其中π＝3.14，T＝60/n，n是每分鐘的沖程的數(shù)量，b是注射水的壓縮系數(shù)，Vc是真空室126的容積，P是真空室126內(nèi)的壓力，Dp是柱塞111的直徑，Dis是密封裝置105的內(nèi)徑，Lp是柱塞111的長度，Lis是密封裝置105的長度，Vr是抽油桿柱104移動(dòng)的速度，u是注射水的粘度，k是柱塞111的流體驅(qū)替系數(shù)，δ是密封裝置105內(nèi)柱塞111與下缸體110之間的間隙。
對(duì)于下列參數(shù)值k＝0.55，b＝2×103Mpa，n＝6沖程/min，Vc＝0.2m3，Dp＝0.05715m，Dis＝0.06985m，Vr＝0.6m/秒，u＝10-3pa秒，P＝21MPa，δ＝7.62×10-5m以及Lp＝Lis＝0.91m，振動(dòng)波的振幅為20.0Mpa。
這里，振動(dòng)波的振幅可以通過改變每分鐘的沖程數(shù)n和桿柱的移動(dòng)速度Vr，或者換句話說在使用一個(gè)液壓泵的情況下通過改變沖程的長度Lstr而進(jìn)行逐步調(diào)節(jié)。
為了在下沖程過程中在真空室126內(nèi)形成真空，桿柱104和柱塞組合129的重量必須能夠克服真空室126內(nèi)形成的向上的反作用力。因此，桿柱必須具有某個(gè)最小的半徑。換句話說，抽油桿的直徑dr必須不小于dr≥{ρw/(ρs-ρw)[1-{4βaVcπ(Dp2-Dis2)Lstr}k(Dp2-Dis2)}1/2]]>其中ρw是水的密度，ρs是鋼鐵的密度，βa是注射水中的空氣/氣體的含量系數(shù)，Vc是真空室126的容積，Dp是柱塞119的直徑，Dis是密封裝置105的內(nèi)徑，k是絕熱系數(shù)，Lstr是沖程的長度。對(duì)于本發(fā)明上述的參數(shù)值ρw＝1000kg/m3，ρs＝7800kg/m3，βa＝0.001，Vc＝0.2m3，Dp＝0.06985m，Dis＝0.05715m，Lstr＝3.05m，k＝1.4(空氣)，抽油桿的直徑dr必須不小于0.0148m，以克服下沖程時(shí)在真空室126內(nèi)產(chǎn)生的真空。
為了使得柱塞111在下沖程的底部和上沖程的頂部間歇地離開對(duì)應(yīng)的下缸體110的底部和頂部，下缸體的長度必須小于某個(gè)值，由下面的公式計(jì)算Llc≤Lstr-[Lr(Dp2-Dis2)Edr2(Pu-Pd)+g(ρs-ρw)Lr2E2Lp],]]>其中Llc是下缸體110的長度，Lstr是沖程的長度，Lr是抽油桿組合106的長度，Dp是柱塞的直徑，Dis是密封裝置105的內(nèi)徑，E是抽油桿材料的彈性模量，Pu是上沖程時(shí)真空室126內(nèi)的壓力，Pd是下沖程時(shí)真空室126內(nèi)的壓力，g是重力加速度常數(shù)，ρw是水的密度，ρs是鋼鐵的密度，Lp是柱塞的長度。因此，對(duì)于參數(shù)取值Lstr＝3.05m，E＝2×105MPa，Lp＝0.9m，dr＝0.0254m，Pu＝21MPa，Pd＝0.17MPa，Dp＝0.06985m，Dis＝0.05715m，Lr＝1070m，ρw＝1000kg/m3，g＝9.81m/秒，ρs＝7800kg/m3，下缸體的長度必須不大于0.5m。
此外，本發(fā)明由于安裝了與下缸體110底部連接的放大器112因此本發(fā)明具有較高的效率。放大器112減少振動(dòng)波的能量損失達(dá)40-50％并增加了其振幅?？紤]到放大器112(或者擴(kuò)散器128)內(nèi)徑按照表達(dá)式IDa(x)＝Dpexp(xα/2)(其中，x是放大器的現(xiàn)在的長度，α是一個(gè)系數(shù))進(jìn)行變化，則放大器的最佳總長可以由公式確定如下l=α2m2-α2,]]>其中m＝(α2-k2)1/2，k＝ω/c，ω是振動(dòng)波發(fā)生的頻率，c是聲波在井眼內(nèi)的水或者其它流體內(nèi)的傳播速度。如果放大器112安裝在距離井眼底部20m處并且c＝1000m/秒，則系數(shù)k等于0.0343m-1。假定放大器的內(nèi)徑和外徑分別等于0.06985m和0.1156m，而α＝13.6m-1，則參數(shù)m等于13.59m-1。因此放大器112的最佳長度為0.074m。放大器112的放大系數(shù)由下的公式確定A=exp(xl)[α/2Sh(ml/2)/m+Ch(ml/2)]2,]]>其中Sh(ml/2)和Ch(ml/2)分別是雙曲線正弦和雙曲線余弦。對(duì)于上述定義的參數(shù)，放大系數(shù)A等于1.41。
另外，放大器112的安裝位置距離井眼底部有一定的距離因此形成一系列與地層主頻率相同的反射波，因此使得本發(fā)明具有較高的效率；這也使得顯著地增加了穿過地層的振動(dòng)波影響的面積。放大器112的安裝距離由下面的公式計(jì)算S=c2f,]]>其中c是聲波在井眼內(nèi)的水中的傳播速度，f是地層的主頻率。例如，對(duì)于下述的參數(shù)值c＝1000m/秒，f＝25Hz(參見文章“使用地震振動(dòng)提高殘余油采收率”，作者V.N.Nikolaevsky以及其他人，公開在SPE生產(chǎn)&設(shè)備，1996年5月)，安裝距離S等于20米。
此外，本發(fā)明的較高的可靠性由下述措施來保障防止性缸體109的安裝保障防止下缸體110的頂部/底部和柱塞111的頂部/底部發(fā)生氣蝕，這種氣蝕的發(fā)生是因?yàn)樵谙聸_程的底部水從井眼進(jìn)入到真空室126和下缸體110內(nèi)時(shí)的較高速度和在上沖程的頂部將真空室126內(nèi)的水排出到井眼內(nèi)時(shí)的較高速度導(dǎo)致的。
防止性缸體109的內(nèi)徑IDpc必須不小于IDpc≥Dp(1+IDc2PDp2(ρwgH-Pd)ξ)1/2,]]>其中Dp是柱塞111的直徑，IDc是真空室126的內(nèi)徑，ρw是水的密度，g是重力加速度常數(shù)，H是防止性缸體109的安裝深度，Pd是飽和蒸汽壓，ξ是流動(dòng)阻力系數(shù)，P是真空室126內(nèi)的壓力。對(duì)于下列的參數(shù)值Dp＝0.06985m，IDc＝0.0742m，P＝21MPa，ρw＝1000kg/m3，g＝9.81m/秒，H＝1000m，Pd＝0.17MPa，ξ＝9.0，以實(shí)際數(shù)值(本發(fā)明上述參數(shù)的最佳應(yīng)用)計(jì)算的防止性缸體109的直徑必須不小于0.079m。
將穩(wěn)定桿118安裝在柱塞111的頂部可以防止由于在形成振動(dòng)波后馬上作用到穩(wěn)定桿118上的較大的作用力所導(dǎo)致的穩(wěn)定桿118的穩(wěn)定損失(亦即彎曲)。穩(wěn)定桿118的長度Lsr由下述公式確定Lsr≤πIdsr1n(EP(Dp2-Dis2))1/2,]]>其中π＝3.14，I是穩(wěn)定桿118的橫截面上的主中心慣性半徑，dsr是穩(wěn)定桿118的直徑，E是穩(wěn)定桿材料的彈性模量，P是真空室126內(nèi)的壓力，Dp是下柱塞111的直徑，Dis是密封裝置105的內(nèi)徑，n是安全系數(shù)。例如，對(duì)于I＝0.0254m，dsr＝0.0254m，n＝2，E＝2×105MPa，P＝21MPa，Dp＝0.06985m以及Dis＝0.05715m，穩(wěn)定桿118的長度最好不超過2.52m。
參考圖8，附圖標(biāo)記200表示一個(gè)震源井，一個(gè)裝置2或者102安裝在該震源井內(nèi)，用于產(chǎn)生地震振動(dòng)波。震源井200最好是用于水驅(qū)或者用于輸送各種激勵(lì)材料例如象蒸汽、酸、表面活性劑或者壓裂材料的注射井。
附圖標(biāo)記205和210是指兩個(gè)觀測井，每一個(gè)觀測井裝備有一陣列地震檢波器215，該陣列的地震檢波器215可以垂直疊置在一起或者是具有多個(gè)部件的地震檢波器。這些地震檢波器是常規(guī)設(shè)計(jì)，可以連接到合適的設(shè)備用于記錄多通道地震信號(hào)和數(shù)據(jù)。
分析從觀測井205、210收集的地震數(shù)據(jù)以確定裝置2和102傳播給地層的地震波的效果。根據(jù)記錄到的地震數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)裝置2和102的參數(shù)以在地層的主頻率或者自然頻率下進(jìn)行工作。例如，泵驅(qū)動(dòng)器101的頻率和放大器112距離井底的距離可以調(diào)節(jié)以調(diào)諧裝置102以在地層的主頻率下產(chǎn)生振動(dòng)波，從而提供最佳的激勵(lì)，用于增加地層的滲透率。裝置102在井眼內(nèi)的垂直調(diào)節(jié)允許定位該裝置102來以地層主頻率產(chǎn)生振動(dòng)波，從而優(yōu)化到地層內(nèi)的壓力傳播。當(dāng)從震源井徑向傳播的振動(dòng)波穿過地層到達(dá)觀測井205、210的地震檢波器215時(shí)它們產(chǎn)生反射和折射?？梢杂^測和調(diào)節(jié)振動(dòng)波以優(yōu)化裝置102的效果，從而增加流體向油藏的生產(chǎn)井的流動(dòng)。
如圖9所示，一個(gè)振幅v頻率曲線表明振幅隨著頻率的增加而增加，直到振幅達(dá)到最大值，之后，振幅隨著頻率的進(jìn)一步增加而降低。觀測井205和210收集的數(shù)據(jù)可以用于確定地層激勵(lì)的最有效頻率。地層過濾除了主頻率之外的其它頻率。
由于放大器112的安裝距離井底一定距離S′或者距離橋塞132一定距離S(如果井眼的底部到放大器112的距離超過了所需距離就安裝一個(gè)橋塞)但是位于射孔119下面，因此在井底或者橋塞和放大器112之間形成一系列的反射波，這些反射波的頻率與地層的主頻率相同；這顯著增加本發(fā)明產(chǎn)生的穿過地層的振動(dòng)波影響的面積。放大器112安裝在井底131或者橋塞132之上的距離由下面的公式確定S=c2f,]]>
其中c是聲音在井眼內(nèi)的流體中的傳播速度，f是地層的主頻率。例如對(duì)于下列參數(shù)c＝1000m/秒，f＝25Hz(參見文章“使用地震振動(dòng)提高殘余油采收率”，作者V.N.Nikolaevsky以及其他人，公開在SPE生產(chǎn)&設(shè)備，1996年5月——參見距離爆炸點(diǎn)的不同距離處的頻譜)，安裝距離S等于33英尺。通過將地震檢波器215安裝在分開設(shè)置的井205和210之一內(nèi)的同一產(chǎn)層上并產(chǎn)生至少一個(gè)振動(dòng)波來確定主頻率。地震檢波器215測量頻譜，具有最高振幅的頻率將是地層的主頻率，如圖9所示。之后，通過上述的公式確定安裝距離S(以及安裝深度)。每一個(gè)子層的主頻率也可以通過利用將地震檢波器安裝在具體子層的相應(yīng)深度上并進(jìn)行測量來確定。并且，對(duì)于油藏的不同區(qū)域也可以使用這種方法來確定主頻率。
收集和記錄地震數(shù)據(jù)所需的商用地震檢波器215和設(shè)備可以從GEOVision Geophysical Services獲得，它是California州的BlackhawkGeometrics of Corona公司的分部。這種設(shè)備對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員是公知技術(shù)，因此這里沒有必要進(jìn)行進(jìn)一步的描述。
對(duì)于4D地震繪圖來說，這種設(shè)置特別有效，因?yàn)檎鹪纯梢跃_控制并且具有恒定的頻譜，地震波在較長的時(shí)間內(nèi)可以重復(fù)產(chǎn)生。因此在建立地圖以確定袋裝油藏的位置或者地層的地震激勵(lì)或者其它激勵(lì)的效果時(shí)，不必在數(shù)學(xué)計(jì)算時(shí)計(jì)算和分析不匹配的數(shù)據(jù)。
在參照附圖描述時(shí)，術(shù)語例如象“水平”、“垂直”、“向上”、“向下”是指部件在所示的實(shí)施例中的方向而不一定是實(shí)際應(yīng)用時(shí)的所述方向。該裝置可以用于垂直、傾斜或者水平井內(nèi)，可以用于激勵(lì)水、蒸汽或者其它用于處理地層的流體的流動(dòng)，以及用于提高除了氣體、油和其它石油產(chǎn)品之外的水和其它流體的采收率。
盡管本發(fā)明已經(jīng)以優(yōu)選實(shí)施例的方式進(jìn)行了描述，應(yīng)該能夠理解，這里公開的內(nèi)容不能解釋為一種限制。毫無疑問在閱讀了上述公開的內(nèi)容后，各種改變和修改對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此能夠預(yù)期到，所附的權(quán)利要求書被認(rèn)為是覆蓋了所有的落入到本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍之內(nèi)的改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生振動(dòng)波的方法，包括如下步驟將具有一個(gè)室和一個(gè)內(nèi)孔的一個(gè)裝置定位在流體中，從而使得所述的裝置浸沒在所述的流體中，所述的內(nèi)孔和所述的室具有一定的橫截面積，所述的內(nèi)孔的橫截面積小于所述的室的橫截面積；將流體輸送到所述的室和所述的內(nèi)孔內(nèi)；移動(dòng)一個(gè)活塞組合中的一個(gè)活塞穿過所述的內(nèi)孔，以對(duì)室內(nèi)的流體增壓；以及移動(dòng)所述的活塞離開所述的內(nèi)孔并進(jìn)入到室內(nèi)，用于釋放增壓后的流體穿過所述的內(nèi)孔進(jìn)入到所述的裝置所浸沒的流體中；所述的活塞組合包括一個(gè)桿和一個(gè)活塞，所述的桿延伸穿過一個(gè)第二孔，并與該第二孔形成密封關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述的內(nèi)孔浸沒在伸入到地層內(nèi)的一個(gè)井眼的流體中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括以下步驟收集與地震波穿過地層的運(yùn)動(dòng)有關(guān)的數(shù)據(jù)；以及調(diào)節(jié)地震波的參數(shù)，從而使得地震波的頻率基本上等于地層的主頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述的桿是一個(gè)抽油桿，該抽油桿伸入穿過井眼內(nèi)的一個(gè)油管柱。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述的油管柱的長度由以下公式確定Lt＝Hb-0.5c/f-Lca，其中，Hb是井眼底部的深度，c是聲音在井眼流體中的傳播速度，f是地層的主頻率，而Lca是所述的具有一個(gè)室和一個(gè)內(nèi)孔的裝置的長度。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，調(diào)節(jié)地震波的參數(shù)從而使得地震波的頻率基本上等于地層的主頻率的步驟包括調(diào)節(jié)下孔的端部與井眼底部之間的距離到某個(gè)距離，該距離足以使得在下孔的端部和井眼底部之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)的反射波的頻率基本上等于地層主頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，將地震波的參數(shù)調(diào)節(jié)到地層的自然頻率的步驟包括首先將一個(gè)放大器定位在下孔的端部，并且與井眼底部之間的距離在預(yù)定的范圍之內(nèi)；在被壓縮的流體已經(jīng)穿過下孔釋放到井眼內(nèi)后，收集和評(píng)估地震數(shù)據(jù)；以及將下孔上的放大器與井眼底部之間的距離調(diào)節(jié)到某個(gè)距離，該距離足以使得在放大器和井眼的底部之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)的反射波的頻率基本上等于地層主頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，將下孔上的放大器與井眼底部之間的距離調(diào)節(jié)到某個(gè)距離，足以使得在下孔的端部和井眼的底部之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)的反射波的頻率基本上等于地層主頻率的步驟包括調(diào)節(jié)所述的抽油桿和所述的油管柱的長度，以調(diào)節(jié)所述的放大器相對(duì)于放大器所安裝的井眼底部的距離。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，收集與地震波穿過地層的運(yùn)動(dòng)有關(guān)的數(shù)據(jù)的步驟包括將地震檢波器定位在生產(chǎn)井內(nèi)，所述的生產(chǎn)井遠(yuǎn)離所述的具有一個(gè)室和一個(gè)內(nèi)孔的裝置所位于的井眼；和記錄地震檢波器收到的地震數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，在距離所述的具有一個(gè)室和一個(gè)內(nèi)孔的裝置所位于的井眼1英里到2英里范圍的一個(gè)位置收集與穿過地層的地震波運(yùn)動(dòng)有關(guān)的數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括下列步驟將用于收集地震數(shù)據(jù)的設(shè)備定位在離開所述的井眼的一個(gè)位置；定期收集數(shù)據(jù)，用于對(duì)速度分布和反射率進(jìn)行三維模擬；以及對(duì)比第一次觀測到的模擬分布與以后觀測到的模擬分布，以產(chǎn)生地層的4-D地震圖。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，壓力室的橫截面積大于所述的活塞的橫截面積。
13.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述的井眼是注射井，而所述的具有一個(gè)室和一個(gè)內(nèi)孔的裝置安裝在該注射井的下部；還包括以下步驟將一個(gè)分隔器安裝在油管柱上，用于分隔分隔器以上的井眼環(huán)形空間和分隔器以下的環(huán)形空間；將一個(gè)帶孔眼的缸體設(shè)置在所述的分隔器的下方；將所述的具有一個(gè)室和一個(gè)內(nèi)孔的裝置安裝在所述的帶孔眼的缸體底部的下方；輸送流體穿過所述的油管柱和所述的帶孔眼的缸體進(jìn)入到所述的分隔器以下的井眼環(huán)形空間內(nèi)；以及從所述的室移動(dòng)所述的活塞組合穿過所述的下孔，以抽吸所述的室內(nèi)的水并將注射井的環(huán)形空間內(nèi)的水釋放到所述的室內(nèi)，用于在井眼內(nèi)產(chǎn)生第二振動(dòng)波。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，所述的活塞組合在上沖程時(shí)壓縮在所述的室內(nèi)的流體并將所述的室內(nèi)的流體排出到所述的注射井的井眼內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，在上沖程的頂部，振動(dòng)波的振幅Ausw由以下的公式確定Aswu=kbVc∫0T/2[π4(Dp2-Dis2)Vr-πμPδ3_.0102(DpLp+DisLis)]dt,]]>其中π＝3.14，T＝60/n，n是每分鐘的沖程的數(shù)量，b是注射水的壓縮系數(shù)，Vc是室的容積，P是室內(nèi)的壓力，Dp是活塞的直徑，Dis是密封裝置的內(nèi)徑，Lp是活塞的長度，Lis是密封裝置的長度，Vr是抽油桿柱移動(dòng)的速度，u是注射水的粘度，k是活塞的流體驅(qū)替系數(shù)，δ是密封裝置內(nèi)活塞與下缸體之間的間隙。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，所述的活塞組合在下沖程時(shí)抽吸在所述的室內(nèi)的流體并在所述的活塞移動(dòng)離開所述的下孔時(shí)將所述的環(huán)形空間內(nèi)的流體排入到所述的室內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，在下沖程的底部，第二振動(dòng)波的振幅Adsw由以下公式確定Aswd=ρwgHlc[1-{4βaVcπ(Dp2-Dis2)Lstr}k],]]>其中ρw是水的密度，βa是在注射的水中的空氣/氣體含量的系數(shù)，Vc是真空室的容積，Dp是活塞的直徑，Dis是密封裝置的內(nèi)徑，k是絕熱系數(shù)，Lstr是沖程長度，g所重力加速度常數(shù)，Hlc是下缸體的安裝深度。
18.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述的井眼是斜井，所述的具有一個(gè)室和一個(gè)內(nèi)孔的裝置安裝在斜井的一個(gè)非垂直部分內(nèi)。
19.一種在含油層產(chǎn)生地震波的方法，包括如下步驟將一個(gè)具有一個(gè)壓力室和與該壓力室連通的上、下內(nèi)孔的缸體組合定位在一個(gè)井眼內(nèi)，從而使得所述的缸體組合浸沒在井眼的流體內(nèi)；定位一個(gè)柱塞組合，從而使得該柱塞組合上的一個(gè)桿穿過并密封上內(nèi)孔，并且一個(gè)柱塞在所述的下內(nèi)孔內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)并被拉入到所述的壓力室內(nèi)；以及往復(fù)移動(dòng)所述的桿和柱塞，從而使得所述的桿和柱塞的移動(dòng)壓縮壓力室內(nèi)的流體，并且當(dāng)柱塞從下內(nèi)孔移動(dòng)進(jìn)入到壓力室內(nèi)時(shí)釋放被壓縮的流體穿過下內(nèi)孔到井眼內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1 9所述的方法，其中，所述的壓力室的橫截面積大于所述的柱塞的橫截面積。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述的缸體組合定位在靠近井眼的底部。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述的井眼部分地注有流體。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括下列步驟將柱塞組合從壓力室移動(dòng)到所述的下內(nèi)孔內(nèi)以抽吸所述的壓力室內(nèi)的水，并且當(dāng)所述的柱塞從下內(nèi)孔移動(dòng)到井眼內(nèi)時(shí)釋放井眼內(nèi)的水進(jìn)入所述的壓力室。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，當(dāng)柱塞從下內(nèi)孔移動(dòng)到所述的壓力室內(nèi)時(shí)所形成的振動(dòng)波的振幅由以下公式確定Aswu=kbVc∫0T/2[π4(Dp2-Dis2)Vr-πμPδ3_.0102(DpLp+DisLis)]dt,]]>其中π＝3.14，T＝60/n，n是每分鐘的沖程的數(shù)量，b是注射水的壓縮系數(shù)，Vc是真空室的容積，P是真空室內(nèi)的壓力，Dp是柱塞的直徑，Dis是密封裝置的內(nèi)徑，Lp是柱塞的長度，Lis是密封裝置的長度，Vr是抽油桿柱移動(dòng)的速度，u是注射水的粘度，k是柱塞的流體驅(qū)替系數(shù)，δ是密封裝置內(nèi)柱塞與下缸體之間的間隙。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，當(dāng)所述的柱塞從下內(nèi)孔移動(dòng)到井眼內(nèi)時(shí)所形成的振動(dòng)波的振幅由以下公式確定Aswd=ρwgHlc[1-{4βaVcπ(Dp2-Dis2)Lstr}k],]]>其中ρw是水的密度，βa是在注射的水中的空氣/氣體含量的系數(shù)，Vc是真空室的容積，Dp是柱塞的直徑，Dis是密封裝置的內(nèi)徑，k是絕熱系數(shù)，Lstr是沖程長度，g所重力加速度常數(shù)，Hlc是下缸體的安裝深度。
26.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括下列步驟收集與地震波穿過地層的運(yùn)動(dòng)有關(guān)的數(shù)據(jù)；以及調(diào)節(jié)地震波的參數(shù)，從而使得地震波的頻率基本上等于地層的主頻率。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，調(diào)節(jié)地震波的參數(shù)從而使得地震波的頻率基本上等于地層的主頻率的步驟包括調(diào)節(jié)下孔的端部與井眼底部之間的距離到某個(gè)距離，該距離足以使得在下孔和井眼的底部之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)的反射波的頻率基本上等于地層主頻率。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，調(diào)節(jié)地震波的參數(shù)從而使得地震波的頻率基本上等于地層的主頻率的步驟包括首先將一個(gè)放大器定位在下孔的端部，并且與井眼底部之間的距離不小于200英尺；在被壓縮的流體已經(jīng)穿過下孔釋放到井眼內(nèi)后，收集和評(píng)價(jià)地震數(shù)據(jù)；以及將下孔上的放大器與井眼底部之間的距離調(diào)節(jié)到某個(gè)距離，該距離足以使得在下孔的端部和井眼的底部之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)的反射波的頻率基本上等于地層主頻率。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述的放大器安裝在距離井眼底部一定的距離處，所述的距離由以下公式確定S=c2f,]]>其中c是聲音在井眼內(nèi)流體中傳播速度，而f是地層的主頻率。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，將地震波的參數(shù)調(diào)節(jié)到地層的自然頻率的步驟包括先將放大器的下端定位在與井眼底部相距300英尺到400英尺之間的距離。
31.一種用于在井眼內(nèi)流體中產(chǎn)生振動(dòng)波的設(shè)備，包括(a)一個(gè)伸入到井眼內(nèi)的油管柱；(b)一個(gè)與所述的油管柱連接的缸體組合，所述的缸體組合包括一個(gè)細(xì)長的內(nèi)室，所述的內(nèi)室具有一個(gè)上孔和一個(gè)下孔；所述的上孔的橫截面積小于所述的下孔的橫截面積；(c)用于定位所述的缸體組合的裝置，從而使得所述的缸體組合浸沒在井眼內(nèi)的流體中，并且所述的內(nèi)室充滿流體；(d)一個(gè)柱塞組合，包括一個(gè)與所述的上孔嚙合的密封裝置和一個(gè)下柱塞；所述的下柱塞可移動(dòng)地設(shè)置在所述的下孔內(nèi)，并且可以進(jìn)入到所述的內(nèi)室，以壓縮所述內(nèi)室內(nèi)的流體的一部分，并且當(dāng)所述的柱塞穿過所述的下孔進(jìn)入到所述的內(nèi)室內(nèi)時(shí)將流體排出到井眼中；以及(e)與所述的柱塞組合連接的泵送裝置，用于驅(qū)替所述的缸體組合內(nèi)的所述的柱塞組合。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的用于在井眼內(nèi)流體中產(chǎn)生振動(dòng)波的設(shè)備，其中，所述的柱塞組合包括分別可移動(dòng)地設(shè)置在內(nèi)室內(nèi)的上柱塞和下柱塞和一個(gè)位于所述的下柱塞內(nèi)的單向閥；所述的上柱塞和下柱塞用于在上沖程時(shí)壓縮所述的內(nèi)室內(nèi)的流體的一部分；而所述的單向閥結(jié)構(gòu)適合于在下沖程時(shí)打開以輸送流體進(jìn)入到所述的內(nèi)室；所述的與油管柱連接的缸體組合包括(i)一個(gè)具有所述的上孔的上缸體，所述的上孔適合于容納所述的上柱塞；(ii)一個(gè)設(shè)置在所述的上缸體下方的下缸體，所述的下缸體包括所述的下孔，并且適合于容納所述的下柱塞；所述的下孔的橫截面積大于所述的上孔的橫截面積；所述的下缸體還包括一個(gè)具有開口的下端；(iii)一個(gè)形成所述的內(nèi)室的壓縮缸體，位于所述的上缸體和下缸體之間；以及(iv)一個(gè)過渡缸體，位于所述的下缸體和所述的壓縮缸體之間。
33.根據(jù)權(quán)利要求3 1所述的用于在井眼內(nèi)流體中產(chǎn)生振動(dòng)波的設(shè)備，其中，所述的與所述的柱塞組合連接的泵送裝置的結(jié)構(gòu)適合于移動(dòng)所述的柱塞組合從所述的缸體組合穿過所述的下孔，用于抽吸所述的缸體組合內(nèi)的流體并且允許所述的井眼內(nèi)的流體被排入到所述的缸體組合內(nèi)。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的用于在井眼內(nèi)流體中產(chǎn)生振動(dòng)波的設(shè)備，其中，所述的伸入到所述的井眼內(nèi)的油管柱的長度由以下公式確定Lt＝Hb-0.5c/f-Lca，其中Hb是井眼底部的深度，c是聲波在井眼內(nèi)的流體中傳播的速度，f是地層的主頻率，Lca是缸體組合的長度。
35.根據(jù)權(quán)利要求31所述的用于在井眼內(nèi)流體中產(chǎn)生振動(dòng)波的設(shè)備，其中，所述的井眼是注射井，還包括一個(gè)位于所述的油管柱上的分隔器；一個(gè)位于所述的分隔器下方的油管柱上的帶孔眼的缸體；以及連接在所述的帶孔眼的缸體和所述的缸體組合之間的密封裝置，以使得流體流動(dòng)穿過所述的油管柱和所述的帶孔眼的缸體進(jìn)入到所述的分隔器下方的井眼內(nèi)；以及一個(gè)連接到所述的缸體組合上的放大器，所述的放大器被定位在阻擋振動(dòng)波穿過所述的放大器傳播的位置上。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的用于在井眼內(nèi)流體中產(chǎn)生振動(dòng)波的設(shè)備，還包括一個(gè)連接在所述的缸體組合和所述的放大器之間的防止性缸體，用于防止所述的缸體組合和所述的放大器被流入和流出所述內(nèi)室的流體腐蝕。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的用于在井眼內(nèi)流體中產(chǎn)生振動(dòng)波的設(shè)備，所述的柱塞組合包括一個(gè)與所述的密封裝置連接的抽油桿；以及一個(gè)與所述的抽油桿連接的穩(wěn)定桿，所述的柱塞與所述的穩(wěn)定桿連接，并且可以可移動(dòng)地設(shè)置在所述的內(nèi)室和所述的下孔內(nèi)。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其中，下缸體設(shè)置在所述的防止性缸體下方，所述的下缸體具有一個(gè)適合于容納所述的柱塞的內(nèi)孔。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其中，所述的防止性缸體的內(nèi)徑由以下公式確定IDpc≥Dp(1+IDc2PDp2(ρwgH-Pd)ξ)1/2,]]>其中IDpc是防止性缸體的內(nèi)徑，Dp是缸體的直徑，IDc是真空室的內(nèi)徑，ρw是水的密度，g是重力加速度常數(shù)，H是防止性缸體的安裝深度，Pd是飽和蒸汽壓，ξ是流動(dòng)阻力系數(shù)，P是真空室內(nèi)的壓力。
40.根據(jù)權(quán)利要求35所述的設(shè)備，其中，所述的放大器的內(nèi)徑由表達(dá)式IDa(x)＝Dpexp(xα/2)確定，而其長度由以下公式確定l=α2m2-α2,]]>其中m＝(α2-k2)1/2，k＝ω/c，ω是振動(dòng)波發(fā)生的頻率，c是聲波在水中的傳播速度；x是放大器的現(xiàn)在的長度，α是一個(gè)系數(shù)。
41.根據(jù)權(quán)利要求37所述的設(shè)備，其中，所述的抽油桿的半徑dr不小于dr≥{ρw/(ρs-ρw)[1-{4βaVcπ(Dp2-Ds2)Lstr}k](Dp2-Dis2)}1/2,]]>其中ρw是水的密度，ρs是鋼鐵的密度，βa是注射水中的空氣/氣體的含量系數(shù)，Vc是真空室的容積，Dp是柱塞的直徑，Dis是密封裝置的內(nèi)徑，k是絕熱系數(shù)，Lstr是沖程的長度。
42.根據(jù)權(quán)利要求37所述的設(shè)備，其中，所述的穩(wěn)定桿的長度由以下公式確定Lsr≤πIdsr1n(EP(Dp2-Dis2))1/2,]]>其中Lsr是穩(wěn)定桿的長度，π＝3.14，I是穩(wěn)定桿的橫截面上的主中心慣性半徑，dsr是穩(wěn)定桿的直徑，E是穩(wěn)定桿材料的彈性模量，P是真空室內(nèi)的壓力，Dp是柱塞的直徑，Dis是密封裝置的內(nèi)徑，n是安全系數(shù)。
43.根據(jù)權(quán)利要求37所述的設(shè)備，其中，所述的柱塞的兩個(gè)端部分別具有一個(gè)錐體，其錐角α不小于10°，而所述的錐體的長度Lt和所述的柱塞的直徑Dp之間的比例不大于0.5。
44.根據(jù)權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其中，所述的下缸體的長度由以下公式確定Llc≤Lstr-[Lr(Dp2-Dis2)Edr2(Pu-Pd)+g(ρs-ρw)Lr2E+2Lp],]]>其中Llc是下缸體的長度，Lstr是沖程的長度，Lr是抽油桿組合的長度，Dp是柱塞的直徑，Dis是密封裝置的內(nèi)徑，E是抽油桿材料的彈性模量，Pu是上沖程時(shí)真空室內(nèi)的壓力，Pd是下沖程時(shí)真空室內(nèi)的壓力，g是重力加速度常數(shù)，ρw是水的密度，ρs是鋼鐵的密度，Lp是柱塞的長度。
45.一種用于在井眼內(nèi)產(chǎn)生振動(dòng)波的設(shè)備，包括(a)一個(gè)向下伸入到井眼內(nèi)的油管柱；(b)一個(gè)與所述的油管柱連接的缸體組合，所述的缸體組合包括一個(gè)細(xì)長的內(nèi)室；(c)用流體充填井眼和所述的內(nèi)室的裝置；(d)一個(gè)柱塞組合，包括可移動(dòng)地設(shè)置在所述內(nèi)室內(nèi)的上柱塞和下柱塞，用于壓縮所述內(nèi)室內(nèi)的流體的一部分，并且將流體排出到井眼中；以及(e)與所述的柱塞組合連接的泵送裝置，用于驅(qū)替所述的缸體組合內(nèi)的所述的柱塞組合；其中所述的缸體組合包括(i)一個(gè)具有內(nèi)孔的上缸體，所述的內(nèi)孔適合于容納所述的上柱塞；(ii)一個(gè)設(shè)置在所述的上缸體下方的下缸體，所述的下缸體包括內(nèi)孔，并且適合于容納所述的下柱塞；所述的下缸體內(nèi)孔的橫截面積大于所述的上缸體內(nèi)孔的橫截面積；所述的下缸體還包括一個(gè)具有開口的下端；(iii)一個(gè)限定了壓縮室的壓縮缸體，位于所述的上缸體和下缸體之間；以及(iv)一個(gè)過渡缸體，位于所述的下缸體和所述的壓縮缸體之間。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的設(shè)備，其中，所述的下柱塞的橫截面積大于所述的上柱塞的橫截面積。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的設(shè)備，其中，所述的下柱塞包括一個(gè)具有光滑外表面的上部和一個(gè)具有多個(gè)流道的下部。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的設(shè)備，其中，所述的下柱塞可以在一個(gè)第一位置和一個(gè)第二位置之間移動(dòng)；在所述的第一位置上，所述的下柱塞的上部至少部分容納于所述的下缸體內(nèi)；在所述的第二位置上，所述的下柱塞下部至少部分容納于所述的過渡缸體內(nèi)。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的設(shè)備，其中，所述的泵送裝置包括一個(gè)與所述的柱塞組合連接的抽油機(jī)，用于在所述的第一和第二位置之間往復(fù)地驅(qū)替所述的柱塞組合。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的設(shè)備，其中，所述的上柱塞通過一個(gè)連桿與所述的下柱塞剛性連接在一起。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的設(shè)備，其中，所述的下柱塞包括流動(dòng)穿過裝置，用于當(dāng)所述的下柱塞在所述的缸體組合內(nèi)向下移動(dòng)時(shí)允許流體向上流動(dòng)穿過所述的下柱塞進(jìn)入到所述的壓縮室。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其中，所述的流動(dòng)穿過裝置包括一個(gè)延伸穿過所述的下柱塞的內(nèi)孔和一個(gè)可移動(dòng)地安裝在所述的柱塞內(nèi)并靠近所述的內(nèi)孔的球；從而使得當(dāng)所述的下柱塞在所述的缸體組合內(nèi)被向上移動(dòng)時(shí)，所述的球與所述的內(nèi)孔嚙合以防止流體流動(dòng)穿過所述的下柱塞，并且當(dāng)所述的下柱塞在所述的缸體組合內(nèi)向下移動(dòng)時(shí)，所述的球與所述的內(nèi)孔脫離，因此允許流體流動(dòng)穿過所述的下柱塞進(jìn)入到所述的壓縮室。
全文摘要
一種用于在油井井眼中產(chǎn)生振動(dòng)波的設(shè)備和方法(圖1)包括:安裝在井口的抽油機(jī);油管柱(35),向下伸入到井眼的生產(chǎn)套管內(nèi);空心缸體組合(27),與油管柱的底部連接;一對(duì)設(shè)置在缸體組合內(nèi)并通過抽油桿和一個(gè)光桿與抽油機(jī)連接的柱塞,用于壓縮缸體組合內(nèi)的流體并將被壓縮后的流體排出到生產(chǎn)套管內(nèi),以產(chǎn)生振動(dòng)波。缸體組合包括上缸體(24),位于上缸體下方的下缸體,位于上缸體和下缸體之間的過渡缸體和設(shè)置在過渡缸體和上缸體之間的壓縮缸體(圖1)。下缸體適于容納下柱塞,而上缸體適于容納上柱塞。下柱塞直徑大于上柱塞直徑;柱塞移動(dòng)時(shí)同縮小壓縮室的容積,在壓縮室內(nèi)的流體被壓縮并在下沖程時(shí)排出到井眼內(nèi)。另外,從遠(yuǎn)程井眼位置可以收集和處理遠(yuǎn)程地震數(shù)據(jù)(圖8)。
文檔編號(hào)E21B28/00GK1378615SQ99817014
公開日2002年11月6日 申請日期1999年11月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月23日
發(fā)明者謝爾基·A·科斯綽夫, 威廉·O·伍登 申請人:地震應(yīng)用研究公司