Акустический излучатель

 

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для мощного электроакустического воздействия на продуктивный пласт нефтяных скважин. Сущность изобретения: акустический излучатель, содержащий вибраторы и промежуточные втулки на валу, один конец которого соединен с головкой, эластичный корпус, заполненный контактной жидкостью, герметичный токоввод, контактное устройство, установленное в головке, соединяющее кабель-трос с одним концом вибраторов, снабжен сердечником и электрической обмоткой, расположенной в нем и соединенной одним концом с вибраторами, а другим - с металлической поверхностью акустического излучателя, при этом в сердечнике, прикрепленном к другому концу вала, выполнены каналы, которые выше и ниже места расположения электрической обмотки соединены с окружающей средой. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройствам нефтедобывающей отрасли, в частности к устройствам, предназначенным для мощного электроакустического воздействия на продуктивный пласт нефтяных скважин.

Известен акустический излучатель, содержащий вибраторы, вал, головку, корпус, контактное устройство и герметический токоввод [1].

Недостатками этого акустического излучателя являются образование кавитационных пузырьков на поверхности корпуса, недостаточно высокий коэффициент полезного действия, отсутствие возможности производить заправку в условиях эксплуатации, отсутствие возможности получения информации о качестве работы излучателя.

Известен акустический излучатель, содержащий вибраторы, выполненные из пьезокерамического материала и промежуточные втулки, расположенные на валу, эластичный корпус, заполненный контактной жидкостью, головку, контактное устройство, установленное в ней и соединяющее кабель-трос с вибраторами, герметичный токоввод, установленный в головке, колпак, закрывающий нижнюю часть корпуса [2].

Недостатками этого излучателя являются: образование кавитационных пузырьков на поверхности оболочки, недостаточно высокий коэффициент полезного действия, отсутствие возможности производить заправку контактной жидкостью излучателя в условиях эксплуатации и невозможность получать информацию о качестве его работы в условиях эксплуатации.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является увеличение интенсивности излучения акустического излучателя, его коэффициента полезного действия, качества его работы, и, в целом, улучшение условий эксплуатации.

Для достижения указанного результата акустический излучатель, содержащий вибраторы и промежуточные втулки, расположенные на валу, эластичный корпус, заполненный контактной жидкостью, герметический токоввод, головку, контактное устройство, установленное в ней, соединяющее кабель-трос с вибраторами, снабжен сердечником и электрической обмоткой, расположенной на нем и соединенной одним концом с вибраторами, а другим - с металлической поверхностью акустического излучателя, при этом в сердечнике, прикрепленном к нижней части эластичного корпуса и вала, выполнены каналы, которые выше и ниже места расположения электрической обмотки соединены с окружающей средой. Скважинная жидкость, находящаяся в каналах, нагревается электрической обмоткой и за счет конвекции поднимается вверх, омывая эластичный корпус, и смывает кавитационные пузырьки с поверхности корпуса, обеспечивая увеличение интенсивности излучения.

В акустическом излучателе электрическая обмотка может быть выполнена с переменной индуктивностью. Это обеспечивает согласование параметров вибраторов с параметрами геофизического кабель-троса, что позволяет повысить коэффициент полезного действия излучателя.

Кроме того, акустический излучатель может быть снабжен гайками, расположенными на концах вала, выполненными с резьбой на его концах. Предварительное напряжение вибраторов, сделанных из пьезокерамического материала, с помощью гаек путем их перемещения по валу увеличивает механическую добротность и, соответственно, коэффициент полезного действия вибраторов и, следовательно, акустического излучателя.

Кроме того, акустический излучатель может быть снабжен датчиком индикации качества работы. Это позволяет получать информацию по кабель-тросу на измерительный прибор во время эксплуатации излучателя, что расширяет его функциональные возможности.

Кроме того, акустический излучатель может быть снабжен заправочным клапаном, установленным в сердечнике, соединенным сквозным каналом с полостью эластичного корпуса излучателя, заполненного контактной жидкостью, и пробкой, установленной в отверстии головки, при этом нижняя часть сердечника закрыта колпаком. Это расширяет функциональные возможности излучателя, так как наличие клапана позволяет дозаправлять его в процессе эксплуатации контактной жидкостью, в которой растворяется скважинный газ, проникающий через эластичный корпус, что также расширяет его функциональные возможности.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема акустического излучателя; на фиг. 2 - электрическая схема акустического излучателя.

Акустический излучатель содержит (фиг. 1) вибраторы 1, выполненные из пьезокерамического материала, установленные на валу 2, головку 3, сердечник 4 с электрической обмоткой 5 на нем, герметичный токоввод 6, контактное устройство 7, промежуточные втулки 8, установленные на валу 2. Сердечник 4 имеет каналы 9, которые выше и ниже места расположения электрической обмотки 5 соединены с окружающей средой. Вибраторы 1 расположены в эластичном корпусе 10 с контактной жидкостью 11.

Вибраторы 1 (фиг. 2) одними концами соединены с контактным устройством 7, которое по кабель-тросу (не показан) соединено с источником питания (не показан) на поверхности земли. Другие концы вибраторов 1 соединены через герметичный токоввод (не показан) с одним концом электрической обмотки 5, которая другим концом подключена к металлической поверхности акустического излучателя, например сердечника 4. Электрическая обмотка 5 выполнена с переменной индуктивностью.

Головка 3, вал 2 и сердечник 4 скреплены резьбовыми соединениями.

Акустический излучатель (фиг. 1) может быть снабжен гайками 12, расположенными на концах вала 2, выполненных с резьбой.

Акустический излучатель может быть снабжен заправочным клапаном 13, расположенным в сердечнике 4, соединенным сквозным каналом 14 с полостью акустического излучателя, заполненного контактной жидкостью 11, а также пробкой 15 с резьбой, расположенной в отверстии 16 головки 3, и колпаком 17, установленным, например навинчивающимся, на нижней части сердечника 4 и закрывающим заправочный клапан 13.

Акустический излучатель может быть также снабжен датчиком 18 индикации качества работы, установленным на валу 2. Датчик 18 индикации качества работ соединяется с контактным устройством 7 (фиг. 2) и через кабель-трос - с измерительным прибором на поверхности земли (не показаны). В качестве датчика 18 индикации качества работы может быть использован датчик согласно [3].

Акустический излучатель работает следующим образом.

Питание подается через кабель-трос (не показан).

При подаче напряжения переменного тока через контактное устройство 7 возбуждаются колебания вибраторов 1 с частотой питающего напряжения. Через контактную жидкость 11 эти колебания передаются на эластичный корпус 10 и далее через окружающую скважинную жидкость (не показана) на внутреннюю поверхность колонны труб (не показана) скважины и далее в породу продуктивного пласта.

Так как электрическая обмотка 5 соединена последовательно с вибраторами 1, в ней образуется переменное магнитное поле, которое вызывает нагрев сердечника 4 за счет вихревых токов. Скважинная жидкость, находящаяся в каналах 9 сердечника 4, нагревается и за счет конвекции поднимается вверх, омывая эластичный корпус 10 акустического излучателя и смывает кавитационные пузырьки с поверхности эластичного корпуса 10, обеспечивая увеличение интенсивности излучения без образования кавитационных пузырьков.

Так как электрическая обмотка 5 выполнена переменной индуктивности, возможно согласование параметров вибраторов 1 с параметрами геофизического кабель-троса, что позволяет повысить коэффициент полезного действия акустического излучателя.

С помощью гаек 12 обеспечивается при перемещении их по валу 2 через промежуточные втулки 8 предварительное напряжение вибраторов 1, сделанных из пьезокерамического материала, что увеличивает механическую добротность и, соответственно, коэффициент полезного действия вибраторов и акустического излучателя.

При работе акустического излучателя колебания вибраторов 1 передаются на датчик 18 индикации качества работы, в котором возбуждается переменное электрическое напряжение, которое передает по кабель-тросу информацию на измерительный прибор, например осциллограф (не показан), расположенный на поверхности земли.

В связи с тем, что в процессе работы акустического излучателя в скважине в контактной жидкости 11 растворяется скважинный газ, проникающий через эластичный корпус 10, при извлечении акустического излучателя из скважины происходит разгазирование контактной жидкости 11 за счет падения давления (явление декомпрессии). При этом при стравливании давления через отверстие 16 выходит часть контактной жидкости 11 в виде пены. Для дозаправки акустического излучателя служит заправочный клапан 13, предохраняемый от грязи во время установки в скважине акустического излучателя колпаком 17. Это позволяет расширить функциональные возможности акустического излучателя при эксплуатации.

Литература 1. Авторское свидетельство СССР N 683810.

2. Авторское свидетельство СССР N 1581389.

3. Матаушек И. Ультразвуковая техника. М.: Металлургиздат 1962, с.242

Формула изобретения

1. Акустический излучатель, содержащий вибраторы и промежуточные втулки, расположенные на валу, один конец которого соединен с головкой, эластичный корпус, заполненный контактной жидкостью, герметичный токоввод, контактное устройство, установленное в головке, соединяющее кабель-трос с одним концом вибраторов, отличающийся тем, что он снабжен сердечником и электрической обмоткой, расположенной на нем, причем один из ее концов соединен с металлической поверхностью этого излучателя, а другой - с другим концом вибраторов, при этом в сердечнике, прикрепленном к другому концу вала, выполнены каналы, которые выше и ниже места расположения электрической обмотки соединены с окружающей средой.

2. Излучатель по п.1, отличающийся тем, что электрическая обмотка выполнена с переменной индуктивностью.

3. Излучатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что снабжен гайками, расположенными с возможностью их перемещения на выполненных с резьбой концах вала.

4. Излучатель по любому из пп. 1 - 3, отличающийся тем, что снабжен датчиком индикации качества работы, установленном на валу.

5. Излучатель по любому из пп. 1 - 4, отличающийся тем, что снабжен заправочным клапаном, установленным в сердечнике, соединенным сквозным каналом с полостью эластичного корпуса, заполненной контактной жидкостью, и пробкой, установленной в отверстии головки, при этом в нижней части сердечника установлен колпак, закрывающий заправочный клапан.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2