Вибратор

 

Изобретение относится к области добычи нефти и газа и может быть использовано для вибросейсмического воздействия на продуктивные пласты. Вибратор для скважин содержит набор выполненных из пьезоэлектрического материала, поляризованных вдоль оси и стянутых между собой элементов. На элементы нанесены электроды и параллельно подключены к электропитанию. Каждый элемент выполнен составным из двух сегментов, установленных поляризацией в противоположных направлениях. В смежных элементах сегменты, расположенные один над другим, также ориентированы поляризацией в противоположных направлениях. Электропитание на элементы с каждой стороны подается синфазно. При подаче с поверхности переменного напряжения одна сторона вибратора испытывает механическое напряжение сжатия, другая в это же время - напряжение растяжения, в следующий полупериод электрического тока - наоборот. Вибратор совершает изгибные колебания, энергия которых передается в пласт через стенки обсадной колонны. Обеспечивается более эффективная передача колебаний в радиальном направлении. 4 ил.

Изобретение относится к области добычи нефти и газа и может быть использовано для вибросейсмического воздействия на продуктивные пласты.

Известны наземные вибраторы для воздействия на продуктивные пласты, устанавливаемые вблизи добывающих скважин [1].

Недостатком наземных вибраторов является то, что они не могут быть спущены в скважину, а при наземном воздействии происходит рассеивание и быстрое затухание виброколебаний в земных породах.

Известны низкочастотные пьезоэлектрические излучатели, включающие набор поляризованных вдоль оси пьезоэлементов в виде пластин (дисков) с нанесенными с двух сторон электродами, подключенными параллельно к электропитанию [2].

В скважине такой прибор возбуждает продольные волны вдоль оси скважины. Импульсы давления передаются на стенки скважины и через них в пласт, это сопровождается значительными потерями колебательной мощности.

Технической задачей, стоящей перед изобретением, является создание конструкции, обеспечивающей более эффективную передачу колебаний в радиальном направлении.

Поставленная задача решается тем, что в вибраторе, содержащем корпус и размещенный в полости корпуса набор стянутых между собой поляризованных вдоль оси элементов из пьезоэлектрического материала с нанесенными на них электродами, параллельно подключенными к электропитанию, каждый элемент выполнен составным из двух сегментов, установленных поляризацией в противоположных направлениях, а электропитание на элементы с каждой стороны подается синфазно.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 дана схема расположения вибратора в скважине; на фиг.2 - вид набора элементов, составляющих вибратор; на фиг. 3 - элемент вибратора, состоящий из двух сегментов (значками показано направление поляризации); на фиг.4 - вид С на фиг.2.

Вибратор для скважины состоит из цилиндрических элементов 1, выполненных составными в виде двух сегментов 2 и 3 (фиг.3). Поляризация сегментов ориентирована противоположно. Кроме того, в смежных элементах сегменты 2 и 3 (вид С), расположенные один над другим, также ориентируются поляризацией в противоположных направлениях, а между торцами смежных элементов установлен общий для всех четырех сегментов электрод 4, имеющий электрический контакт с нанесенным на пьезоматериал электропроводящим слоем 5 и 6. Электропитание подается на элементы по схеме параллельного включения (фиг.2). Весь набор стягивается центральной шпилькой или непосредственно в корпусной трубе, а образующиеся в корпусе 7 пустоты заполняют электроизоляционным твердым компаундом.

Вибратор 7 опускают в скважину 8 на необходимую глубину на колонне труб 9 или на грузонесущем кабеле в зависимости от конкретных условий.

При подаче с поверхности по кабелю 10 на электроды переменного напряжения одна (например, левая) сторона вибратора испытывает механическое напряжение сжатия, другая в это же время - напряжение растяжения; в следующий полупериод электрического тока - наоборот: левая сторона - растяжения, а правая - сжатия.

Таким образом вибратор совершает изгибные колебания со смещением в радиальном направлении, энергия которых с минимальными потерями передается в пласт через стенки обсадной колонны.

Поскольку затухание сейсмических колебаний в породах земной коры уменьшается с понижением их частоты, то радиус эффективного воздействия возрастает в сотни раз и более.

Другим преимуществом вибратора данной конструкции является возможность его питания по однопроводному кабелю.

Источники информации 1. Патент РФ 2057906, МКИ⁷ Е 21 В 43/00; 43/28, 1992; 2. Ультразвук. Маленькая энциклопедия. М.: Советская энциклопедия, 1979.

Формула изобретения

Вибратор, содержащий корпус и размещенный в полости корпуса набор стянутых между собой поляризованных вдоль оси элементов из пьезоэлектрического материала с нанесенными на них электродами, параллельно подключенными к электропитанию, отличающийся тем, что каждый элемент выполнен составным из двух сегментов, установленных поляризацией в противоположных направлениях, в смежных элементах сегменты, расположенные один над другим, ориентированы поляризацией также в противоположных направлениях, при этом электропитание на элементы с каждой стороны подано синфазно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4