165213. lajstromszámú szabadalom • Berendezés és eljárás felszín alatti rétegek ultrahangos lazítására
165213 — a rétegbe beszűrődött szüredéknek a pórusokat eltömő hatása. Ezek a jelenségek nagymértékben csökkentik a réteg eredeti áteresztőképességét. Az áteresztőképesség általában az eredetinek 25—40%-ra csökken. Egyes esetekben az áteresztő- 5 képesség gyakorlatilag meg is szűnik. A kútkiképzés befejezése után a termeltetés megindulása előtt különböző rétegkezelési eljárásokkal kísérelhető meg az áteresztőképesség visszaállítása. A rétegkezelés művelete azonban körülményes, de az alkalmazott 10 agresszív, maró közegek miatt a kútszerkezetre is káros hatással van, az agyagduzzadás okozta áteresztőképesség csökkentés visszaállításához pedig egyáltalán nem ad megoldást (lásd például a 158.047 és a 161.901 sz. magyar szabványt.). 1 p, Célunk a jelen találmánnyal a lyukfeltöltő közeg nyomásának célszerű megváltoztatása úgy, hogy az egyes fúrástechnológiai műveletek hatékonyságát fokozzuk, úgy hogy az csak a kívánt művelet helyén következzék be és lefolyása kőzetfizikai oldalról 20 periodikus legyen. A kitűzött feladatot a találmány szerinti berendezéssel úgy oldjuk meg, hogy a szerszámban az átáramló öblítőközeg útjába helyezett, célszerűen ultrahangra hangolt üregrezonátor és/vagy zavaróelem 25 van. A berendezéssel végzett fúráskor a kőzetbontás helyén az öblítőközeg statikus nyomására a szerszám kőzetbontó elemének saját rezgésével vagy annak egészszámú többszörösével azonos frekvenciájú, cél- 30 szerűen ultrahang tartományba eső nyomáshullámot szuperponálunk. Az így végzett fúrás haladási sebessége a mechanikus fúrás sebességének közel kétszerese és értéke a közeg jellemzőitől kisebb mértékben függ, mint mechanikus fúrás esetén. 35 Ha a kőzetréteg áteresztőképességét akarjuk növelni, akkor rétegkezeléskor a szerszámon átáramló közeg statikus nyomására a kezelni kívánt réteg mélységében, annak dőlésszögével azonos fősugárzási iránnyal, a réteg pórusviszonyainak és/vagy mester- 40 séges kavernáinak méreteiből adódó lokális önrezgésszámmal vagy annak egészszámú többszörösével azonos frekvenciájú, célszerűen ultrahang tartományba eső nyomáshullámot szuperponálunk. Az eljárás egyéb, ismert módszerekkel kombinálva is 45 alkalmazható. A találmány további részleteit kiviteli példán, rajz segítségével ismertetjük. A rajzon az 1. ábra 50 a találmány szerinti berendezés egy kiviteli alakját ismerteti. Az ábrán az 1 fúrószáron szivattyúval áramoltatott öblítőközeg a 2 gerjesztő fej 3 csatornáin jut a szerszám és a fúrólyuk közötti gyűrűstérbe. A 3 55 csatornákban elhelyezett 4 zavaróelem és 5 üregrezonátor biztosítja a rezgéskeltést. Az öblítőközeg folyási és reológiai tulajdonságainak figyelembevételével alkalmasan megválasztott 5 üregrezonátor méretei biztosítják a megfelelő rezgésszámot. Az 60 öblítőközeg a 7 fúvókán kiáramolva a 6 kőzetbontó elem által végzett munka hatékonyságát fokozza. A találmány szerinti berendezés a szerszámban és a környezetben gerjesztett rezgéseket a kőzetre kényszerítve annak belső feszültségi állapotát úgy 65 változtatja meg, hogy a rideg kőzetekben keltett rezgések hatására előálló feszültségek és a szerszám 2 okozta feszültségek együttesen a szakítási szilárdságot jelentősen meghaladják, ami által a kőzetbontás hatásfoka javul, a fúrás időtartama csökken, és a szerszám élettartama megnövekszik. Az 5 üregrezonátor méretmeghatározásának fizikai alapja van. A rezgésviszonyok meghatározásához a hangnak az öblítőközegben mért terjedési sebességének ismerete szükséges. Példa 14 mm fúvóka átmérő melett 8 l/2"-esA-l típusú görgősfúróban 1700 l'Derc öblítési teljesítmény esetén, 1,32 kp/dm3 fajsúlyú 25 din/cm 2 folyási ellenállású öblítőközeg Figyelembevételével, az 5 üregrezonátor átmérője 22 mm. hossza 30 mm. Az így előállított ultrahang frekvenciája 27 kHz. Az ábrán bemutatott szerszámban három gerjesztőelem van. Az ezeken fellépő áramlási nyomásveszteség 25-30 att. Ez azt jelenti, hogy 50-60 LE teljesítményt alakítunk át rezgési energiává, ami a kőzetaprításra fordítódik. Rétegkezeléskor a fenti, vagy annak 6 kőzetbontó elem nélküli változata szerinti berendezés által gerjesztett nagyenergiájú periodikus nyomáshullámok (célszerűen, ultrahang) hatására: - a korábban leírt kútműveletek hatására felduzzadt agyagásványok szétesnek, — a kőzet és a tapadóvíz, valamint a kőzet és a szűredékek közötti adhéziós kötés labilissá válik, így az áteresztőképességet csökkentő nem kívánatos anyagok felszabadulva, - a fúrólyukban létesített megfelelő hidrosztatikus nyomás, vagy — a rétegben korszerű technológiai beavatkozással létesített nyomásgradiens miatt azok egy a termelési szempontból közömbös, az áteresztőképességet már nem csökkentő helyzetbe juttathatók. A leírt berendezéssel végrehajtó rétegkezelési eljárás célszerűen kétféle lehet: a) a béléscsövezés előtt, megfelelő fajsúlyú és összetételű feltöltő folyadék hidrosztatikus nyomásának védelme alatt a rétegvizsgálatok alapján meghatározott mélységű és irányítású réteghez beépített és a rétegsor irányával párhuzamosan beállított, a feltöltő folyadékkal azonos összetételű áramló közeggel működtetett ultrahangos rétegkezelő berendezéssel végzett kezelés. A folyadékösszetétel meghatározásánál figyelembe kell venni a folyadéksípban kialakítandó reológiát, a szükséges hidrosztatikus nyomás biztosítása érdekében alkalmazandó fajsúlyt és magmintákból megismert rétegszerkezet alapján kialakítandó kémiai beállítást. Mindezen feladatok azonban a ma alkalmazott iszaptechnológiai eljárásokkal nehézség nélkül megvalósíthatók. A rétegkezelés során a rétegvizsgálatból ismert rétegvastagság tartamáig az ultrahangos berendezéssel ellátott fúrószárat fokozatosan utánaengedjük, szükség esetén a rétegkezelés megszakításával rátoldunk. Egy 8 1/2" szelvényhez kialakított berendezéssel 3000 m mélységben a szükséges szivattyú nyomás 80-120 att, a szükséges folyadék mennyisége 20 l/sec.
