Электромагнитный скважинный возбудитель колебаний

 

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ СКВММННЫЙ ВОЗБУДИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ, содер- . жащий цилиндрический корпус, внутри которого рассредоточены вдоль ei-o оси две противоположно ориентированные снабженные обмотками возбуждения группы электромагнитов, раЬположенные симметрично относительно центра масс возбудителя, рабочие поверхности полюсов сердечников которых параллельны оси корпуса , отличающийся тем,что , с целью увеличения удельной мсяцности путем форсированного охлаждения , корпус заполнен жидким термостойким диэлектриксм, а к полюсам сердечников электромагнитов консольно с зазором прикреплены гибкие магнитные пластины, параллельные боковым поверхностям полюг сов.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО И ГИ . РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

И АВТОР(МОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3461430/24-10 (22) 30.06.82 (46) 07.12.84. Бюл. Р 45 (72),Н.П.Ряшенцев, Б.Ф.Симонов, В.М.Ермолаев и А.Й.Поспелов (71) Институт горного дела Сибирского отделения AH СССР (53) 534.232(088.8) (56) 1.Авторское.свндетельство СССР

Ю 727434, кл. В 28 В 1/08, 1980.

2. Авторское свидетельство (:CCP по заявке 91039581/10,кл.В 28 В 1/08, 1981 (прототнп) (54)(57) .ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ СКВАЕИННЫИ ВОЗБУДИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ, содержащий цилиндрический корпус, внутри которого рассредоточены вдоль, Su„„ 1127642 А его оси две противоположно ориентированные снабженные обмотками возбуждения группы электромагнитов, расположенные симметрйчно относительно центра масс возбудителя, рабочие поверхности полюсов сердечников которых параллельны оси корпуса, отличающийся тем; что, с целью увеличения удельной мощности путем форсированного охлаждения, корпус заполнен жидким термостойким диэлектриком, а к полюсам сердечников электромагнитов. консольно с зазором прикреплены гибкие магнитные пластины, параллельные боковым поверхностям полюсов. 3

1127642

Изобретение отаосйтся к вибрационной технике и может найти применение в области добычи нефти,.газа и воды, а точнее в устройствах для возбуждения колебаний в скважинах в целях увеличения дебита нефтяных, газовых или водных скважин °

Известен электромагнитный возбудитель колебаний, содержащий

П-образные электромагниты, расположенные в цилиндрическом корпусе, 10 магнитные перемычки ипружины(1 ).

Однако магнитные перемычки и пружины в значительной степени увеличивают габариты возбудителя, создавая трудности для помещения его 15 в скважину. Недостатком данного возбудителя является также то, что он создает колебания в вертикальной плоскости, которые в значительной степени гасятся обсадной колонной труб, возбудитель такого типа требует применения устройства, црижимающего его к стенке обсадной трубы, что существенно снижает возможные габариты (особенно

25 диаметр) возбудителя, а значит и

его мощность.

Наиболее по технической сущности к изобретению является электромаг. нитный скважинный возбудитель колебаний, содержащий цилиндрический корпус, внутри которого рассредо(точены вдоль оси корпуса две противоположно ориентированные снабженные обмоткам". возбуждения группы электромагнитов, расположенные симметрично 35 относительно центра масс возбудителя, рабочие поверхности полюсов сердечников которых параллельны оси корnyca(2).

Однако П-образная система магни- 40 топроводов обладает большим рассеиванием магнитного потока, теплообмен между катушками и окружающей возбудитель средой недостаточен.

В результате этого снижается удель- 45 ная мощность возбудителя, поскольку нагрев катушек электромагнитов не может превышать допустимой величины для выбранного класса изоляции.

Цель изобретения — увеличение удельной мощности путем форсированного охлаждения.

Цель достигается тем, что в электромагнитном скважинном возбудителе колебаний, содержащем цилиндрический корпус, внутри которого рассредото- . чены вдоль оси корпуса две противоположно ориентированные снабженные обмотками возбуждения группы электромагнитов, расположенные симметрично относительно центра масс воз- 60 будителя, рабочие поверхности полюсов сердечников которых параллельны оси корпуса, корпус заполнен жидким термостойким диэлектриком, а к IIOлюсам сердечников электромагнитов консольно с зазором прикреплены гибкие магнитные пластины, параллельные .боковым поверхностям полюсов. На фиг.1 представлена конструктивная схема скважинного возбужителя колебаний; на фиг.2 — сечение A-А на фиг.1(сечение возбудителя по осевому стержню.магнитопровода); на фиг.3 — сечение Б-Б на фиг.1 (сечение, возбудителя по полюсу) .

Возбудитель колебаний состоит из цилиндрического корпуса 1, выполненного из диамагнитного материала, внутри которого расположены

Ш-образные электромагниты, Электромагниты состоят из осевых стержней

2-5, на которых размещены обмотки

6-9,и полюсов 10. Полюса и осевые стержни направлены в сторону обсадной трубы 11, выполненной из магнитных материалов, перпендикулярно вертикальной оси возбудителя. Сердечники объединены в две группы, ориентированные во взаимно-противоположных направлениях. Каждая из групп содержит четное, число сердечников 2, 5 и 3, 4. Электромагниты каждой группы расположены симметрично относительно центра масс возбудителя.

Сердечники электромагнитов укреплены в корпусе 1 и изолированы друг от друга диамагнитными прокладками

12. Каждый полюс 10 электромагнитов снабжен двумя гибкими пластинами 13, присоединяемыми к полюсу с двух сто1 он и укрепленными в одной точке с омощью заклепки 14.

Корпус возбудителя герметически закрывается крышками 15 и 16, заполнен жидким диэлектриком до уровня, при котором залита катушка верхнего электромагнита 6. При этом между поверхностью жидкого диэлектрика и верхней крышкой 16 имеется воздушная прослойка. Крышка 16 снабжена клапаном, состоящим из корпуса 17, пружины 18 и шарика 19.

Клапан предназначен для сброса избыточного давления в воздушной прослойке. Возбудитель колебаний с помощью кронштейна 20, штанги 21 с осями 22 и 23 вращения шарнирно присоединен к насосно компрессорной трубе 24. Питание катушек электромагнитов возбудителя производится по кабелю 25, который идет вдоль насосно-компрессорной трубы 24 и крепится к ней скобками 26.

Возбудитель работает следующим образом.

Питание групп электромагнитов производится путем поочередной подачи на них питающего напряжения.

При протекании тока по катушкам создается магнитный поток Ф,происходящий в зазоре между осевыми стержнями, полюсами и обсадной колонной

11 (фиг.1 и 2). Магнитный поток

1127642 обеспечивает электромагнитную силу, под действием которой происходит колебание возбудителя.

Таким образом, под действием электромагнитов 2 и 5 возбудитель движется влево. (в соответствии с 5 фиг.l), а под действием электромаг-. нитов 3 и 4 возбудитель движется вправо, нанося удары по стенкам скважины. В предлагаемом техническом решении сердечники магнитопроводов выполнены Ш-образными. Это увеличивает удельную тяговую характеристику по сравнению с П-образ. ными электромагнитами известного возбудителя за счет уменьшения потоков расстояния в броневой ld-образной конструкции по сравнению с

П- образной.

Однако при этом размещение катув ки с осевым стержнем будет перпендикулярным к оси возбудителя. (фиг.2). 20

Для того, чтобы увеличить площадь окна катушки и увеличить внешнюю поверхность ее охлаждения предлагатся выполнить ее в виде сегмента кружности 9, расположенной концентически,с окружностью сечения цилиндрического корпуса возбудителя.

При такой намотке катушки на боковую поверхность ее выходят даже самые нижние слои обмотки, что спо- 30 собствует ее эффективному охлажде нию. Для интенсификации охлаждения корпус возбудителя заполняется охлаждающей диэлектрической жидкостью (например, трансформаторньм маслом), 35 которая передает. тепло катушек кор пусу. Сегментный профиль катушки лучше обтекается при колебаниях корпуса возбудителя. Для улучшения условий обтекания катушки жидкостью 40 ее выполняют с некоторым зазором с корпусом возбудителя.

Для увеличения интенсивности теплообмена необходимо создать дополнительное движение жидкости диэлект.рика-охладителя внутри корпуса возбудителя. Это делается с помощью пластин 13, укрепляемых на полюсах

10. Пластины укреплены на полюсах в одной точке со стороны замкнутого магнитопровода (со стороны, противоположной воздушному зазору). Таким образом один конец пластин свободнЫй.

Когда катушка обесточена, пластины прилегают к поверхности полюса. При включении катушек возникают потоки рассеяния ф5 (фиг.З), под действием которых пластины 13 расходятся и занимают положение 27. При этом в процессе движения возбудитеЛЯ поД действием включенных катушек эти раздвинутые пластины-создают дополнительные потоки жидкости охладителя, омывающие поверхности катушек.

Раскрытие. пластин происходит только на.включенных катушках, под действием которых в данный момент происходит движение возбудителя. Пластины отключенных электромагнитов в этот

:момент сложены.

Таким образом, каждая группа пластин обеспечивает создание однонаправленного потока жидкости внутри корпуса возбудителя, что способствует более интенсивному перемешиванию жидкости внутри корпуса, а значит, и увеличению теплопередачи от катушек к корпусу. В результате увеличения теплопередачи от обмо- . ток к корпусу возбудителя можно увеличить ток в катушках, что приведет к увеличению силы тяги, а значит, к увеличению удельной мощности возбудителя.

Корпус возбудителя шарнирно укрепляется на насосно-.компрессорной трубе 24 с помощью штанги 21. на осях 22 и 23, причем возможно крепление корпуса возбудителя непосредственно на обсадной колонне на одной оси. Этим обеспечивается колебание

Возбудителя в одной плоскости без дополнительных потерь в катушках, в результате чего также происходит увеличение удельной мощности воэбчжителя.

1127642

12

b- b

Фиг. 1

10

Я1

12 и

ВНИИПИ Заказ 8791 6 . Тираж 466 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4