Управляемый электромагнитный динамический излучатель упругих волн низкой частоты в непроводящих средах (варианты) Российский патент 2024 года по МПК E21B28/00 B06B1/04 G01V1/04 

Описание патента на изобретение RU2828181C2

Изобретение относится к разделу акустика. Может быть использовано в нефтяной промышленности (акустическое воздействие на нефтяные пласты), в геофизической аппаратуре акустического каротажа, в конструкции акустических скважинных расходомеров, в расходомерах на трубопроводах, транспортирующих различную продукцию, в дефектоскопии, и других устройствах. Все известные конструкции излучателей упругих волн в жидких средах работают в диапазоне звуковой и ультразвуковой частоты, с нижней границей 1 кГц и выше, это пьезоэлектрические и магнитострикционные излучатели, работающие на эффекте резонанса, на одной достаточно высокой частоте. Излучателем упругих колебаний в этих устройствах являются поверхности пьезокерамики или магнитострикционных преобразователей, колеблющихся с частотой питающего напряжения. Работа излучателей упругих волн на высоких частотах накладывает ограничения на создание расходомеров широкого применения, так как размеры включений в движущейся жидкости должны быть на порядок меньше длины акустической волны. Выпускаемые акустические расходомеры используются в трубопроводах с чистой продукцией, где нет примесей и пузырьков газа, что делает невозможным использование акустических расходомеров в нефтегазопроводах. Создание акустических расходомеров широкого применения возможно при использовании излучателей упругих волн с частотами 50 Гц-100 Гц.

При разработке скважинной аппаратуры возникают вопросы с габаритами и повышенной рабочей температурой (до 170 град.) применяемых устройств. Предлагаемые варианты конструкции излучателей упругих волн низкой частоты в непроводящих средах позволяют успешно решать возникающие проблемы. Отсутствие постоянных магнитов в предлагаемых излучателях, или их минимальное количество, упрощает конструкцию, уменьшает финансовые затраты, особенно при разработке высоко температурных устройств.

Известны способ и устройство [1] обработки продуктивного пласта скважины, использующие при воздействии на пласт наряду с высокочастотными (10-60 кГц) комбинационные низкочастотные акустические колебания (20-4000 Гц). Низкочастотные колебания возникают при смешении двух высокочастотных колебаний при смешении колебаний 20 кГц и 22 кГц (или 20 кГц и 20.05 кГц) в среде возникают, кроме исходных, и низкочастотные упругие колебания 2 кГц (50 Гц).

Известны способ и устройство [2] обработки пласта пакетами звуковых и ультразвуковых упругих колебаний. Период излучения пакетов 20 мС или 50 мС (частота излучения в пакете 8-25 кГц). Длина пакетов половина периода излучения пакетов. Пакетное излучение создает эффект радиальных пульсаций давления акустического поля на низких частотах (50 Гц или 20 Гц). Изменяя периоды излучения пакетов получаем возможность управлением пульсаций на низких частотах.

Известны конструкции {3} излучателей упругих волн низкой частоты в непроводящих средах, построенных на взаимодействии постоянных магнитах и электромагнитах. Источником упругих колебаний являются оси излучателей различной конструкции.

Рассматриваем его как прототип.

По варианту А предложен управляемый электродинамический динамический излучатель упругих волн низкой частоты в непроводящих средах, состоящий из оси, смонтированной из первого ферромагнитного участка, являющегося сердечником электромагнита, закрепленного на корпусе излучателя, а также осью демпфера, расположенного между электромагнитом и первой фиксирующей гайкой, и второго участка, выполненного из диамагнетика, являющегося осью постоянного магнита и демпфера, расположенного между постоянным магнитом и электромагнитом, закрепленных второй фиксирующей гайкой.

По варианту Б предложен управляемый электромагнитный динамический излучатель упругих волн низкой частоты в непроводящих средах, состоящий из оси, смонтированной из двух ферромагнитных участков, являющихся сердечниками двух соленоидов, закрепленных на корпусе излучателя и расположенных вплотную друг к другу, а также осью двух демпферов, расположенных между соленоидами и фиксирующими гайками на концах оси, между ферромагнитными участками оси расположен участок из диамагнетика, выполненный с возможностью разделения участков из ферромагнетика так, чтобы они являлись сердечниками соленоидов.

По варианту В предложен управляемый электромагнитный динамический излучатель упругих волн низкой частоты в непроводящих средах, состоящий из оси, изготовленной из ферромагнетика, являющейся осью двух соленоидов, закрепленных на корпусе излучателя вплотную друг к другу, а также осью двух демпферов, расположенных между соленоидами и фиксирующими гайками на концах оси.

В предлагаемых вариантах динамических излучателей упругих волн низкой частоты источником колебаний является ось постоянного магнита и электромагнита или ось двух соленоидов (электромагнитов), совершающая колебания под действием магнитных сил. Амплитуда колебаний, в зависимости от конструкции излучателя, может достигать десятки миллиметров.

Предлагаемые источники упругих волн являются управляемыми во всем рабочем диапазоне частот, и изменяемыми по мощности и амплитуде.

Управляемый электромагнитный динамический излучатель упругих волн низкой частоты в непроводящих средах может быть изготовлен в вариантах:

Ниже приведены краткие пояснения, что изображено на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, и работа излучателя при разных вариантах конструкции.

На фиг. 1 изображен управляемый электромагнитный динамический излучатель (Вариант А).

Состоит из оси (1,1А), постоянного магнита (3), демпферов (6), гаек (4) и электромагнита (2), закрепленного на корпусе излучателя (5).

Ось смонтирована из ферромагнитного участка (1), являющимся сердечником электромагнита, гайки, демпфера и участка из диамагнетика (1А), являющимся осью постоянного магнита и гайки. Подавая переменное напряжение на электромагнит получим вибрацию оси с постоянным магнитом и гайками. Демпфера, расположенные на боковых стенках катушки электромагнита, гасят удары постоянного магнита и гайки о катушку электромагнита.

На фиг. 2 изображен управляемый электромагнитный динамический излучатель (Вариант Б).

Состоит из оси (1,1А), соленоидов (2), закрепленных на корпусе (5) вплотную друг к другу, гаек (4), ограничивающих движение оси, и демпферов (6).

Ось смонтирована из двух ферромагнитных участков (1) и участка из диамагнетика (1А), расположенного в центре, который делит участки из ферромагнетика так чтобы они являлись сердечниками соленоидов и осями демпферов и гаек на концах оси. Подавая на соленоиды попеременно постоянное напряжение, тем самым втягивая сердечник, получим вибрацию оси с частотой переключения напряжения. Демпфера, расположенные между соленоидами и гайками гасят удары гаек о катушку соленоидов.

На фиг. 3 изображен управляемый электромагнитный динамический излучатель (Вариант В).

Состоит из оси (1), соленоидов (2), закрепленных на корпусе (5) вплотную к друг другу, гаек (4), ограничивающих движение оси, и демпферов (6).

Ось изготовлена из ферромагнетика с гайками на концах. Подавая на соленоиды попеременно постоянное напряжение, тем самым втягивая сердечник, получим вибрацию оси с частотой переключения напряжения. Демпфера, расположенные между соленоидами и гайками, гасят удары гаек о катушку соленоидов.

Литература:

1. Патент N 2162519. Способ акустической обработки продуктивной скважины, приоритет от 27.01.2001г. кл. Е 21В 43/25, 28/00.

2. Патент N 2456442. Способ акустического воздействия на нефтяные пласты и устройство для осуществления, приоритет от 20.07.2012 г., кл. Е 21В 43/25, 28/00.

3. Патент N 2798520. Управляемый электромагнитный динамический излучатель упругих волн низкой частоты в непроводящих средах, приоритет от 24.05.2023.

Похожие патенты RU2828181C2

название год авторы номер документа
Управляемый электромагнитный динамический излучатель упругих волн низкой частоты в непроводящих средах 2022
  • Лифантьев Алексей Викторович
  • Лифантьев Виктор Алексеевич
  • Старосельская Елена Викторовна
RU2798520C1
Способ контроля механических свойств металлопроката, изготовленного из ферромагнитных металлических сплавов и устройство для его осуществления 2023
  • Цыпуштанов Александр Григорьевич
RU2807964C1
Электромагнитно-акустический преобразователь для ультразвукового контроля 2016
  • Марков Анатолий Аркадиевич
RU2649636C1
Устройство электромагнитно-акустического контроля рельсов 2017
  • Марков Анатолий Аркадиевич
  • Антипов Андрей Геннадиевич
RU2653663C1
ВИБРОНАСОС 1993
  • Комаров Владимир Александрович
  • Егоршев Анатолий Викторович
RU2066794C1
МАГНИТОЭЛАСТИЧНЫЙ УПРАВЛЯЕМЫЙ ДЕМПФЕР 2018
  • Минаев Андрей Янович
  • Коровкин Юрий Викторович
  • Степанов Геннадий Владимирович
RU2698595C1
ЭЛЕКТРОМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 2005
  • Делюсто Лев Георгиевич
  • Забродин Александр Николаевич
  • Кириков Андрей Васильевич
  • Кашин Алексей Михайлович
  • Калачев Николай Валентинович
  • Попов Александр Егорович
RU2300762C1
ЭЛЕКТРОМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 2010
  • Кириков Андрей Васильевич
  • Дан Вольдемар
  • Щербаков Владимир Александрович
  • Делюсто Лев Георгиевич
RU2447430C1
Устройство для циклических нагружений партии образцов 1989
  • Давыдов Николай Николаевич
  • Долгов Геннадий Филиппович
  • Евграфов Владимир Викторович
  • Талицкий Евгений Николаевич
SU1629813A1
СЕНСОР НА ПЛОСКОЙ КАТУШКЕ 2015
  • Гаврилов Николай Андреевич
RU2594072C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 828 181 C2

Реферат патента 2024 года Управляемый электромагнитный динамический излучатель упругих волн низкой частоты в непроводящих средах (варианты)

Группа изобретений относится к акустике, а именно к управляемым электромагнитным динамическим излучателям упругих волн низкой частоты в непроводящих средах и может быть использована в нефтяной промышленности для воздействия на нефтяные пласты, в геофизической аппаратуре акустического каротажа, в конструкции акустических скважинных расходомеров, в расходомерах на трубопроводах, транспортирующих различную продукцию, в дефектоскопии. По первому варианту управляемый излучатель состоит из оси, смонтированной из двух ферромагнитных участков, являющихся сердечниками двух соленоидов, закрепленных на корпусе излучателя и расположенных вплотную друг к другу, а также осью двух демпферов, расположенных между соленоидами и фиксирующими гайками на концах оси. Между ферромагнитными участками оси расположен участок из диамагнетика, выполненный с возможностью разделения участков из ферромагнетика так, чтобы они являлись сердечниками соленоидов. По второму варианту управляемый излучатель состоит из оси, изготовленной из ферромагнетика, являющейся осью двух соленоидов, закрепленных на корпусе излучателя вплотную друг к другу, а также осью двух демпферов, расположенных между соленоидами и фиксирующими гайками на концах оси. По третьему варианту управляемый излучатель состоит из оси, смонтированной из первого ферромагнитного участка, являющегося сердечником электромагнита, закрепленного на корпусе излучателя, а также осью демпфера, расположенного между электромагнитом и первой фиксирующей гайкой. Кроме того, ось смонтирована из второго участка, выполненного из диамагнетика, являющегося осью постоянного магнита и демпфера, расположенного между постоянным магнитом и электромагнитом, закрепленных второй фиксирующей гайкой. Техническим результатом является упрощение конструкции излучателя. 3 н.п. ф-лы, 3 ил.

Формула изобретения RU 2 828 181 C2

1. Управляемый электромагнитный динамический излучатель упругих волн низкой частоты в непроводящих средах, состоящий из оси, смонтированной из двух ферромагнитных участков, являющихся сердечниками двух соленоидов, закрепленных на корпусе излучателя и расположенных вплотную друг к другу, а также осью двух демпферов, расположенных между соленоидами и фиксирующими гайками на концах оси, между ферромагнитными участками оси расположен участок из диамагнетика, выполненный с возможностью разделения участков из ферромагнетика так, чтобы они являлись сердечниками соленоидов.

2. Управляемый электромагнитный динамический излучатель упругих волн низкой частоты в непроводящих средах, состоящий из оси, изготовленной из ферромагнетика, являющейся осью двух соленоидов, закрепленных на корпусе излучателя вплотную друг к другу, а также осью двух демпферов, расположенных между соленоидами и фиксирующими гайками на концах оси.

3. Управляемый электродинамический динамический излучатель упругих волн низкой частоты в непроводящих средах, состоящий из оси, смонтированной из первого ферромагнитного участка, являющегося сердечником электромагнита, закрепленного на корпусе излучателя, а также осью демпфера, расположенного между электромагнитом и первой фиксирующей гайкой, и второго участка, выполненного из диамагнетика, являющегося осью постоянного магнита и демпфера, расположенного между постоянным магнитом и электромагнитом, закрепленных второй фиксирующей гайкой.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2024 года RU2828181C2

Электромагнитный скважинный возбудитель колебаний 1982
  • Ряшенцев Николай Павлович
  • Симонов Борис Ферапонтович
  • Сергиенко Сергей Яковлевич
SU1039581A1
Электромагнитный скважинный возбудитель колебаний 1982
  • Ряшенцев Николай Павлович
  • Симонов Борис Ферапонтович
  • Ермолаев Владимир Михайлович
  • Поспелов Александр Николаевич
SU1127642A1
ЭЛЕКТРОННЫЙ КЛЮЧ для КОММУТАЦИИ МАТРИЦЫ 0
SU168526A1
СПОСОБ ВОЛНОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЗАЛЕЖЬ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2015
  • Кю Николай Георгиевич
RU2582599C1
СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2005
  • Дубелир Владимир Григорьевич
  • Дубелир Владимир Владимирович
  • Топоров Владимир Ильич
RU2302016C1
СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2007
  • Апанин Александр Яковлевич
  • Микин Михаил Леонидович
  • Халатов Артем Иванович
RU2381528C2
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ ПОПЕРЕЧНЫХ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН 2012
  • Апанин Александр Яковлевич
  • Кочергинский Борис Михаилович
  • Микин Михаил Леонидович
RU2523755C2
DE 3311044 А1, 27.09.1984.

RU 2 828 181 C2

Авторы

Лифантьев Алексей Викторович

Лифантьев Виктор Алексеевич

Старосельская Елена Викторовна

Даты

2024-10-07Публикация

2023-03-13Подача