Электродный узел электроразрядногоисточника колебаний

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскми

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИ ИЗЛЬСТВУ (61) Дополммтельмое к авт. свидау (?2) Заявлено 150277 Р ) 2455240/18-25 с присоедимеммем заявки М (23) ГФриорытет

Опубликовано 2302з1. Бюллетень 89 7

Дата олублмкоааммяолмсаммя 03. 03. 81 (5 )м. Ял.З

6 01 Y 1/04

Государстаеиный комитет

СССР ио делам изобретений н открытий (53) УДК 550. 834 (088.0) (72) Авторы изобретения

Л.Ф.Петряшин, Ф.И.Кучерявый, В.В.Еелтоухов и В,A,Чури ,о, -, 1

t

Ивано-Франковский институт нефти и газа (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОДНЫЙ УЗЕЛ ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНОГО ИСТОЧНИКА

КОЛЕБАНИЙ

Изобретение относится к устройет1 вам для возбуждения механических колебаний жидкости с использованием " электрической энергии, в частности к генераторам возбуждения колебаний электролита и может быть использовано, например, для очистки Фильтров скважин.

Известен электродный узел электро- 1О разрядного источника колебаний, сос- . тоящий из трубчатого эластичного корпуса и электродов, s корпусе которого выполнен фигурный вырез, обеспечивающий поперечно расположенным электродам амортизацию $1) .

Такая конструкция электродного узла не обеспечивает направленности циркууяции жидкости, вследствие чего нагретая при разрядах жидкость поднимается в верхнюю часть разрядил- K ка и вызывает нагрев корпуса и элек- . тродов, Это препятствует стабилизации параметров колебаний.

Кроме того, для возбуждения колебаний при электроискровом разряде в непроэодящей среде требуется на-. личие специального источника высокого напряжения.

Известен также электродный узел электроразрядного источника колеба- Зи ний, в котором для увеличения интенсивности упругих колебаний на значительных ресстоямиях от выходного сопла использован гидравлический удар, создаваемый разрядом между соплом и центральным стержнем (электродом) (2) .

Однако S таком устройстве происходит возбуждение мощных одиночных: импульсов давления, для чего необходим специальный источник электрической энергии. Кроме того; энергия колебаний концентрируется в одном определенном направлении, в то время как для очистки фильтров скважин необходимо воздействовать на всю поверхность фильтра.

Известен электродный узел электроразрядного источника колебаний, содержащий корпус, электрод и электрический изолятор, выполненный в виде конуса и.образующий в корпусе кумулятивную полость. Электрод вы— полнен в виде острия и выведен через электрический изолятор в кумулятивную полость.

Корпус излучателя прижимается к стенке скважины, обсаженной колонной. Положительный электрод-острие, проходящий через изолятор в

807185

5 !

О

26

4$

Я

46

И кумулятивную камеру, находится на оцределенном расстоянии от внутренней поверхности обсадной колонны.

Между электродом-острием и поверхностью колонны создается высокий потенциал, в результате чего между ними возникает электрический разряд, образующий электрогидравлическнй удар. Энергия этого удара благодаря фокусирующему действию кумулятивной камеры в виде мощных звуковых импульсов передается через слой металла колонны и цементное кольцо в породу (3 .

Устройству присущи следующие недостатки:

1. При применении данного устройства для очистки фильтров скважин качественная очистка не может быть достигнута, так как в определенном положении корпуса излучателя воздействие оказывается на ограниченный участок поверхности фильтра скважины. Для обработки всей поверхности фильтра необходимо изменять положение излучателя, что не представляется целесообразным.

2. Искровый разряд происходит в ограниченном кумулятивной камерой объеме. Кроме того, относительная разобщенность жидкостк, находящейся в кумулятивной камере, от основной массы жидкости в скважине не обеспечивает циркуляции жидкости вокруг корпуса генератора. Все зто вызывает перегрев генератора и ухудшение его характеристик.

3. Работа излучателя происходит в непроводящей среде. Отсюда необходимость в специальном высоковольтном источнике электроэнергии, а также повышенные требования к изоляции.

Кроме того, большая мощность разрядов приводит к раздутию или даже к разрушению сетки фильтра.

4. Частота электрических разрядов невелика и несравнима с собственной частотой колебаний каркаса и сетки фильтра. Вследствие этого ке могут возникнуть резонансные явления, способствующие лучшей очистке фильтра.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электродный узел электроразрядного источника колебаний, содержащий токойроводящий стержень и коаксиалькый .ему токопроводящнй цилиндр, разделенные диэлектриком, и группу каналов, выполненных в диэлектрике и токопроводящем цилиндре перпендикулярно его оси (43

Недостатки устройства состоят в том, что для возбуждения колебаний прк электроискровом разряде в непроводящей среде требуется наличие специального источника высокого напряжения. Кроме того, не обеспечивается направленность циркуляции жидкости, вследствие чего происходит неравномерный прогрев устройства, отсутствует строгая направленность излучения н, как следствие, нет стабилизации параметров возбуждаемых колебаний.

Цель изобретения — расширение области применения и стабилизация рабочих параметров.

Поставленная цель достигается тем, что в токопроводящем стержне выполнена полость, сообщающаяся с каналами.

Один из крайних каналов выполнен с меньшей площадью, чем другой крайний канал.

Каналы выполнены суживающимися в сторону окружающей жидкости.

На фиг. 1 изображен генератор в однофазном исполнении, общий вид; на фиг. 2 — генератор в трехфазном исполнении, общий вид.

Электродный узел содержит металлический корпус - токопроводящий цилиндр 1 с расположенным в нем токопроводящим стержнем 2, выполненным из проводящего и стойкого к кор-, розии материала, снабженным полостью, диэлектрик 3, заполняющий пространство между корпусом и стержнем, и узел 4 крепления н подключения кабеля 5. Каждый стержень 2 в верхней и нижней части соединен с окружающей жидкостью сужающимися каналами б в диэлектрике, причем верхний канал каждого электрода выполнен с меньшей Площадью сечения, чем нижний. Вокруг выходных отверстий этих каналов в корпусе генератора выполнены изоляционные вставки 7 из теплостойкого материала, например керамические.

Источником энергии обеспечивающим работу устройства, является электронный генератор импульсов, имеющий крутой передний фронт (для повышения амплитуды колебаний жидкости) и частоту следования до 1 кГц, которая оказывается близкой к соб.— ственной частоте колебаний каркаса и сетки фильтра.

Электронный генератор импульсов питается от промышленной сети переменного тока напряжением 220-380 В.

Одна его выходная клемма подсоединена к полому стержню 2, а другая - к корпусу электроразрядного узла жидкости и к каркасу фильтра.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы в жкдкости, заполняющей скважину, где установлен генератор, растворяют вещество, создающее электролит (например йаС1 или концентрированная соляная кислота). Другим вариантом является размещение вещества, создающего электролит, внутри полых стержней 2.

В этом случае необходимо брать ве807185 щество, находящееся в твердом coc- . правленности колебаний жидкости. Кротоящии (например HaCl). ме того, такая конструкция обеспеПри подключении кабеля 5 к источ- чивает вывод пульсирующего парового нику питающего напряжения между по- пузыря за пределы корпуса генератолым стержнем 2 и корпусом 1 (либо ра и круговую циркуляци. жидкости каркасом фильтра) начинает протекать,по пути качали - электрод — окруток через верхний и нижний сужающие жающая жидкость. Благодаря этому

5 ся каналы. удается снизить внутреннюю темпераПри этом наибольшая плотность туру со 150 до 31 С при температока и, следовательно, наибольший туре окружакщеи жидкости 20 С, что о местный нагрев жидкое. = будет s ca- приводит к улучшении и стабилизамой узкой части каналов вблизи по ® ции параметров колебаний. Выполневерхности корпуса, где в результа- ние для каждого электрода верхнего те электролиза происходит наиболее сужающегося.канала с меньшей плообильное выделение газовых пузырь- щадью поперечного сечения, чем нижков. Вследствие этого в следующий него, обеспечивает направленность период времени ток проходит только 15 циркуляции жидкости вне генератора между отдельными каналами. Это при- сверху вниз и, следовательно, усводит к дальнейшему мгновенному иа- корение процесса осаждения продукгреву прилегающего слоя жидкости, тов очистки фильтра. Размещение s образованию парового пузыря и коле- полых электродах вещества, создаюбании электролита. Благодаря су-, щ щего при растворении его в жидкости жаищнмся каналам колебания имеют электролит, дает возможность возбужнаправленный характер (перпендикуляр дать колебания в непроводящей жидно к поверхности корпуса), чем до- кости. Приближение частоты колебастигается качественная очистка филь- ний генератора к собственной частотра скважины. те колебаний каркаса и сетхи фняьБлагодаря тому, что для каящого тра вызывает возникновение резонанэлектрода верхний канал выполнен с сных явлений, способствующих лучшей меньшей площадьи поперечного сече" :очистке фильтра. ння, чем нижний — нагрев жидкости Формула изобретения и, следовательно, давление паров 1. Электродный узел злектроразнасыщения в паровом пузыре, образу- рядного источника колебаний, содерющемся на выходе верхнего канала жащий токопроводящий стержень и коакбольше, чем на выходе нижнего. Сле- сиальиый ему токопроводящий цилиндр» довательно, у поверхности корпуса Разделенные диэлектриком, и группу электроразрядного узла имеет место < каналов, выполненньщ в диэлектрике разность давлений в каждый момент Зз и токопроводящем цидиндре перпендипульсации и, таким образом, возни- кулярно его оси, о т л и ч а юкает циркуляция жидкости .вне электро- шийся тем, что, с целью расразрядного узла сверху вниз, что ус- ширения области применения и стакоряет осаждение продуктов очист- билиэации рабочих параметров, в токи фильтра. Выполнение электрораз- 4ф копроводящем стержне Выполнена порядного узла полым обеспечивает кру- лость» сообщающаяся с хаиалами. говук циркуляцию снаружи и внутри 2. Электродный узел поп.1, о ткорпуса, что создает условия ддя и и ч а в шийся тем,что один из пре» отвращения перегрева злектрораз- крайних каналов выполнен с меньшей рядного узла, т.е. для стабилизации 4 площадью» чем другой крайний канал. параметров колебаний. Этому же спо- 3. Электродный узел no a. 1, .собствует наличие изоляционных те- отличающийся тем, что плостойких вставок в корпусе, обра- каналы выполнены. суживаищимися в сто:мляищих выходные отверстия каналов рону окружаацей жидкости., и обладающих малой теплопровод- Наточннки информации» ностью. принятые во внимание при экспертизе

Во втором варианте работы Устрюй- 1. Авторское свидетельство СССР ства, т.е. в случае размещения в по- у 175678, кл В 06 В 1/02» 1965. лых электродах вещества, образуище- 2. Ьвторакое свидетельство сссР го при растворении ego в жидкости . 9 174017 кл. В 06 В 1/02» 1965. электролит, непроводящая жидкость ЗЗ 3. Авторское свидетепьстзо СССР окружающая генератор в процессе цир- Р 410351, кл. 6 01 Ч 1/40» куляции через электроды растворяет 4. Кульницкий Л.И. и Фаталиберазмещенное там вещество и выходит,ков И.Х. Разработка методики сейсмонаружу генератора, создавая возле акустического профилирования при его поверхности проводящий слой. gg изучении геологического строении

Наличие в конструкции генератора береговой зоны Кавказского побережья сужавшихся каналов б в диэлектрике, .Чарного моря для решения инженерноа также выполнение стержней 2 по- геологических .задач. Отчет. Фонды лыьи позволяет повысить качество очи- :,ИГУ им. Ломоносова, И., 1973 с. 12стки фильтров скважин за счет на- д 13 (прототип).