RU2047280C1 - Acoustic transmitter - Google Patents

Abstract

FIELD: petroleum production. SUBSTANCE: device has active units, which are located in metal housing with sound-transmitting windows and are spaced from each other. Housing is pressurized and filled with liquid that is electric insulator. It has compensator of outer pressure. Sound- transmitting windows are made on level of spaces between active units and are vulcanized or sealed by rubber. Active units have two parts designed as piezoelectric packets or as whole piezoelectric elements between which acoustic reflectors are mounted. Acoustic reflectors are heavy weight insertions. Each active unit is bound with stud. Each reflector is rigidly attached to transmitter housing. EFFECT: increased functional capabilities. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для получения механических колебаний ультразвуковой частоты на основе пьезоэффекта и может быть использовано для интенсификации добычи нефти, а также других текучих сред из скважин. The invention relates to devices for producing mechanical vibrations of ultrasonic frequency based on the piezoelectric effect and can be used to intensify oil production, as well as other fluids from wells.

Известен акустический излучатель, содержащий активные модули, установленные внутри жесткого цилиндрического корпуса. Каждый активный модуль представляет собой пакет из нескольких пьезокерамических колец с двумя осевыми коническими наконечниками, соединенный с помощью шпильки. Активные модули разделены между собой упругими опорными элементами и удерживаются согласно корпусу кольцевыми прокладками. В корпусе на уровне промежутков между активными модулями выполнены звукопроницаемые окна. Корпус заключен в герметизирующий резиновый чехол и заполнен электроизоляционной жидкостью. Known acoustic emitter containing active modules installed inside a rigid cylindrical body. Each active module is a package of several piezoceramic rings with two axial conical tips connected with a stud. Active modules are separated by elastic support elements and are held in accordance with the housing by annular gaskets. Soundproof windows are made in the housing at the level of the gaps between the active modules. The body is enclosed in a rubber sealing case and filled with electrical insulating fluid.

Недостатками такого излучателя являются малая удельная мощность и, следовательно, малый радиус действия и невысокая эффективность его работы. The disadvantages of such a radiator are low specific power and, therefore, a small radius of action and low efficiency of its work.

Излучатель предложенной конструкции позволяет получить значительно более высокую удельную мощность. The emitter of the proposed design allows to obtain a significantly higher specific power.

Акустический излучатель содержит активные модули, размещенные на некотором расстоянии один от другого в металлическом корпусе со звукопроницаемыми окнами. Звукопроницаемые окна в корпусе расположены на уровне промежутков между активными модулями. Активные модули выполнены из двух частей в виде пьезопакетов или сплошных пьезоэлементов, между которыми установлен акустический отражатель в виде массивной прокладки. Каждый активный модуль стянут шпилькой. Все отражатели жестко соединены с корпусом излучателя. Корпус герметизирован, заполнен электроизоляционной жидкостью и снабжен компенсатором наружного давления. Герметизация корпуса может быть достигнута, например, путем вулканизирования или заклейки звукопроницаемых окон резиной, преимущественно фторированной, обеспечивающей достаточную кислото- и маслостойкость в рабочих средах, в том числе и при повышенных температурах. Активные модули при необходимости могут иметь различную длину. The acoustic emitter contains active modules located at a certain distance from each other in a metal case with soundproof windows. Soundproof windows in the housing are located at the level of the gaps between the active modules. Active modules are made of two parts in the form of piezoelectric packs or solid piezoelectric elements, between which an acoustic reflector is installed in the form of a massive gasket. Each active module is pulled by a hairpin. All reflectors are rigidly connected to the emitter housing. The housing is sealed, filled with electrical insulating fluid and equipped with an external pressure compensator. Sealing the housing can be achieved, for example, by vulcanizing or gluing soundproof windows with rubber, mainly fluorinated, providing sufficient acid and oil resistance in working environments, including at elevated temperatures. Active modules, if necessary, can have different lengths.

На чертеже изображен акустический излучатель, продольный разрез. The drawing shows an acoustic emitter, a longitudinal section.

Акустический излучатель содержит активные модули в виде пьезопакетов 1. Каждый активный модуль выполнен из двух частей, между которыми установлен акустический отражатель 2 в виде массивной прокладки. Шпилька 3 армирует активный модуль, повышая его механическую прочность, при этом она размещена внутри активного модуля плотно без зазора. Части активных модулей, находящиеся по обе стороны от отражателя 2, могут быть выполнены в виде пьезопакетов (как показано на чертеже) или в виде сплошных пьезоэлементов. Активные модули соосно размещены в металлическом корпусе 4, имеющем звукопроницаемые окна 5. Отражатели 2 жестко соединены с корпусом 4. Корпус 4 герметизирован, заполнен электроизоляционной жидкостью 6 и снабжен компенсатором 7 наружного давления. Конструкционно компенсатор чаше всего представляет собой резиновую мембрану или колпачок в торце излучателя, заполненный электроизоляционной жидкостью 6. Внутренние пространства корпуса 4 и компенсатора 7 сообщаются между собой. Для предотвращения повреждения при погружении и подъеме из скважины компенсатор 7 может быть дополнительно защищен металлическим колпачком (на чертеже не показан). Звукопроницаемые окна 5 в корпусе выполнены на уровне промежутков между активными модулями и завулканизированы или заклеены снаружи резиной 8. The acoustic emitter contains active modules in the form of piezo packets 1. Each active module is made of two parts, between which an acoustic reflector 2 is installed in the form of a massive gasket. Hairpin 3 reinforces the active module, increasing its mechanical strength, while it is placed tightly inside the active module without a gap. Parts of the active modules located on both sides of the reflector 2 can be made in the form of piezoelectric packs (as shown in the drawing) or in the form of solid piezoelectric elements. Active modules are coaxially housed in a metal housing 4 having soundproof windows 5. Reflectors 2 are rigidly connected to the housing 4. The housing 4 is sealed, filled with an insulating fluid 6 and equipped with an external pressure compensator 7. Structurally, the compensator is most often a rubber membrane or a cap at the end of the emitter filled with electrical insulating liquid 6. The internal spaces of the housing 4 and the compensator 7 communicate with each other. To prevent damage during immersion and ascent from the well, the compensator 7 can be additionally protected by a metal cap (not shown in the drawing). Soundproof windows 5 in the housing are made at the level of the gaps between the active modules and vulcanized or sealed with rubber outside 8.

Активные модули могут иметь различную длину, что наиболее просто регулируется при использовании пьезопакетов с разным количеством пьезоэлементов. Общая длина акустического излучателя может превышать его диаметр в 15 20 раз и более, что позволяет при малой диаметре устройства, особенно удобном при работе в скважине, достичь удельной мощности 10 Вт/см² и более.Active modules can have different lengths, which is most easily regulated when using piezoelectric packets with different numbers of piezoelectric elements. The total length of the acoustic emitter can exceed its diameter by 15 to 20 times or more, which makes it possible to achieve a specific power of 10 W / cm ² or more with a small diameter device, which is especially convenient when working in a well.

На чертеже для наглядности изменены пропорции в соотношении размеров отдельных элементов устройства. Электроды, электропровода и токовводы, соединяющие пьезокерамические преобразователи с источником питания, на чертеже не показаны. In the drawing, for clarity, the proportions in the aspect ratio of the individual elements of the device are changed. The electrodes, electrical wires and current leads connecting the piezoelectric transducers with a power source are not shown in the drawing.

Излучатель работает следующим образом. The emitter operates as follows.

Акустический излучатель, соединенный электрическим кабелем с источником питания, погружают в скважину. Глубина погружения соответствует глубине залегания нефтеносных пластов. Малый диаметр излучателя позволяет использовать его на действующих скважинах, не поднимая из них трубы. Тем более возможно применение излучателя в скважинах, на которых в данное время добыча не ведется, например находящихся на капитальном ремонте. An acoustic emitter connected by an electric cable to a power source is immersed in a well. The depth of immersion corresponds to the depth of oil-bearing strata. The small diameter of the emitter allows you to use it on existing wells without lifting pipes from them. Moreover, it is possible to use the emitter in wells where no production is currently underway, for example, undergoing major repairs.

По достижении необходимой глубины на излучатель подается напряжение импульсами протяженностью от нескольких секунд до нескольких десятков секунд. Излучатель генерирует механические акустические колебания преимущественно в осевом направлении. При симметричном относительно отражателя 2 расположении пьезокерамических преобразователей 1 и колебании в противофазе их воздействие на отражатель 2 взаимно уравновешивается, что практически исключает вибрацию отражателя. Электроизоляционная жидкость 6, заполняющая корпус 4, воспринимает колебания преобразователей 1 и передает их равномерно по всем направлениям. Акустические колебания в радиальном направлении через звукопроницаемые окна 5 в корпусе 4 распространяются в окружающую среду. Upon reaching the required depth, voltage is supplied to the emitter by pulses of a length from several seconds to several tens of seconds. The emitter generates mechanical acoustic vibrations mainly in the axial direction. With a symmetrical arrangement of the piezoelectric transducers 1 with respect to the reflector 2 and oscillation in antiphase, their effect on the reflector 2 is mutually balanced, which virtually eliminates the vibration of the reflector. The insulating liquid 6 filling the housing 4 perceives the vibrations of the transducers 1 and transfers them uniformly in all directions. Acoustic vibrations in the radial direction through soundproof windows 5 in the housing 4 propagate into the environment.

Генерируемые излучателем колебания ультразвуковой частоты воздействуют на окружающий грунт призабойного слоя нефтеносного пласта, улучшая его фильтрационные свойства. При большой толщине пласта обработка ультразвуком проводится на нескольких различных уровнях погружения. The oscillations of the ultrasonic frequency generated by the emitter affect the surrounding soil of the bottom-hole layer of the oil-bearing formation, improving its filtration properties. With large formation thicknesses, sonication is carried out at several different immersion levels.

Claims (2)

1. АКУСТИЧЕСКИЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ, содержащий металлический герметизированный корпус со звукопроницаемыми окнами, размещенные соосно в корпусе активные модули в виде пьезопакетов, каждый из которых стянут шпилькой, причем корпус заполнен электроизоляционной жидкостью, а звукопроницаемые окна расположены на уровне промежутков между активными модулями, отличающийся тем, что каждый активный модуль выполнен из двух частей, между которыми установлен акустический отражатель в виде массивной прокладки, все отражатели жестко соединены с корпусом, корпус снабжен компенсатором наружного давления, а части активных модулей выполнены в виде пьезопакетов или сплошных пьезоэлементов, причем шпильки помещены внутри активных модулей без зазора. 1. ACOUSTIC RADIATOR, comprising a metal sealed enclosure with sound-permeable windows, active modules coaxially placed in the form of piezo packets, each of which is pulled together with a pin, the enclosure being filled with an insulating liquid, and the sound-permeable windows are located at the level of the gaps between the active modules, characterized in that each active module is made of two parts, between which an acoustic reflector is installed in the form of a massive gasket, all reflectors are rigidly connected to the housing, the housing is equipped with an external pressure compensator, and parts of the active modules are made in the form of piezoelectric packs or solid piezoelectric elements, and the studs are placed inside the active modules without a gap. 2. Излучатель по п.1, отличающийся тем, что активные модули имеют различную длину. 2. The emitter according to claim 1, characterized in that the active modules have different lengths.

Images