Скважинный возбудитель колебаний Советский патент 1984 года по МПК B06B1/04 

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано для возбуждения колебаний в скважинах в целях увеличения дебита нефтяных или водных скважин.

Известен электромагнитный скважинный возбудитель колебаний, содержащий цилиндрический корпус .е размещенными внутри электромагнитами, магнитными перемычками и пружинами 1J.

Недостаток данного возбудителя колебаний - большие габариты.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электромагнитный возбудитель колебаний, содержащий цилиндрический корпус, внутри которого закреплены электромагниты с подвижными якорями, соединенными друг с другом через жесткое диамагнитное звено 2 J.

Однако его нельзя испольЭовать в качестве скважинного из-за невозможности работы в обсадной трубе.

Цель изобретения - расширение тех нологичёских возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в скважинном возбудителе колебаний, содержащем цилиндрический корпус, внутри которого закреплены электромагниты с подвижньми якорями, соединенными друг с другом через жесткое диамагнитное звено, в корпуjce по разные стороны от электромагнитов выполнены глухие камеры с гибкой стенкой и с пропускным отверстием в каждой, сдвинутыми друг относительно друга на 180.

Камеры выполнены в виде сильфонов, герметично прикрепленных с одно стороны к диску якоря, а с другой к корпусу.

На фиг.I изображено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - вариант его исполнения, продольный разрез.

Скважинный возбудитель колебаний состоит из цилиндрического корпуса 1, выполненного из ферромагнитного материала. В верхней и нижней частях боковой поверхности корпуса выполнены два отверстия 2 и 3., которые сдвинуты относительно друг друга на 180. Внутри корпуса расположены цилиндрические катушкг электромагнитов 4 и 5 с полюсами 6-8 Катушки с полюсами крепятся в корпусе специальнь1ми распорными гильзами 9 и 10, шайбами 11 и 12, стягиваемыми внутри корпуса крышками 13 и 14, которые крепятся к корпусу болтами 15.

Каждая из катушек 4 и 5 имеет свой ферромагнитный якорь 16 и 17, перемещающийся внутри катушки по направляющим (не показаны h Якоря 16 и 17 заканчиваются ферромагнитными дисками 18 и 19 с диамагнитным звеном 20, диаметр которых больше внутреннего диаметра кадушек 4 и 5 и которые перемещаются с небольшим зазором в распорных гильзах 9 и 10. Гильзы 9 и 10 ие явлжотся направляющими для дисков, так как имеются направляющие для якорей 16 и 17 и наличие еще одних направляющих привело бы к перекосам и заклиниванию вызванных неточностью изготовления деталей и неточностью сборки.

Основное назначение дисков 18 и 19 - это образование камер 21 и 22 Помимо этого диски позволяют создать дополнительный путь магнитному потоку параллельно пути магнитного потока через полюса 6 и 8. Междуякорями и полюсами 6 и 8 имеется паразитный воздушный эазор, снижающий проводимость магнитных цепей катушек и уменьшающий основной магнитный поток. Диски 18 и 19 создают дополнительнь{й путь для магнитного потока Ф-, , проходящего через ферро|Магнитные части электромагнитов. Это дополнительный поток ф, проходит для катушки 4 по якорю 16, ферромагнитному диску 18, распорной гильзе 9,. выполненной из ферромагнитного материала, корпусу 1, полюсу 7, рабочему воздушному зазору, якорю 16.

Для катушки 5 дополнительный магнитный поток проходит аналогично через якорь 17, диск 19, распорную гильзу 10, корпус 1, полюс 7, рабочий воздушный зазор, якорь 17.

Таким образом, диски 19 и 18, повьшают проводимость магнитной цепи катушек, снижая вредные действия паразитного зазора, в результате чег увеличиваются тяговые характеристики электромагнитов скважинного возбудителя колебаний.

Ферромагнитные якоря I6 и 17 механически связаны друг с другом диамагнитным звеном 20. Его длина такова, что при втянутом положении в катушку одного из якорей другой якорь образует в своей катушке номинальный зазор. Поэтому длина звена 20 3. должна быть такой, чтобы расстояние 1 между обращенными друг к другу тор цами якорей равнялось I fp + i/p - величина максимального рабочего зазора катушек элек :тромагнитов; .. lif, - высота среднего полюса 7. Внутри корпуса по разные стороны от электромагнитов имеются камеры 21 и 22. Камера 21 образована диском 18 якоря, сильфоном 23 и крьпикой t3. Ка мера 22 образована соответственно диском 19 якоря, сильфонОм 24 и крьяи кой I4. В шайбах П и 12 имеются отверстия совпадающие с- отверстиями 2 и 3 в корпусе 1, Следовательно камеры 21 и 22 через отверстия 2 и 3 сообщаются с внешней средой, окружающей возбудитель колебаний. Полости катушек электромагнитов не должны сообщиться с камерами 21 и 22 во избежание загрязнения и короткого замы кания обмотки. Поэтому камеры изолированы уплотнительными кольцами 25 и 26,а ввод кабеля 27 питания катушек, уплотняется резиновым кольцом 28. Возбудитель колебаний расположен в обсадной трубе 29, которая может быть как магнитной, так и немагнитной. Возбудитель висит на трос-кабеле 27, укрепленном на колонне насосно-компрессорных труб (не показаны I. На фиг. 2 изображен другой вариан исполнения возбудителя колебаний. Здесь камеры 21 и 22 образованы диафрагмами 30 и 31, шайбами П и 12 и крышками 13 и 14. В центральной своей части диафрагмы прикреплены к наружным торцам якорей 16 и 17 с помощью болтов. Возбудитель колебаний работает следующим образом. Пусть в исходный момент якоря эле тромагнитов расположены такJ как это показано на фиг. I, при этой камера 22 имеет минимальный, а камера 21 - максимальный объем, рабочий зазор катушки 4 равен иугао, а катушки 5 - максимальный. Пусть в этот момент включают катушку 5. Якорь 17, втягиваясь в катушку 5, движется вверх. При этом камера 22 расширяется за счет растяжения сильфона 24 (фиг.1 ) или диафрагмы 31 (фиг.2). Кроме того, якорь 17, перемещаясь вверх, через диамагнитное звено 20 перемещает вверх якорь 16, в резуль4 35 тате чего происходит сжатие сильфона 23 или диафрагмы 30 и уменьшение объема камеры 21. В камеру 22 через отверстие 3 поступает жидкость, находящаяся в скважине, а из камеры 21 жидкость, находящаяся в ней, через отверстие 2 выталкивается в скважину. Реактивные силы от струи, вытекающей из отверстия 2, и от струи втекающей в отверстие 3, действуют на возбудитель колебаний и направлены вправо. Под действием этих сил возбудитель колебаний движется елева направо, нанося удар по сТенке обсадной трубы. В этот объем Камеры 21 минимальный, а камеры 22 - максимальный, рабочий зазор катушки 5 равен нулю, а катушки 4 - максимальный. В момент удара происходит переключение катушек электромагнитов: включается катушка 4 и отключается катушка 5. Втягиваясь в катушку 4, якорь 16 движ;ется вниз, увеличивая Объем камеры 2 и уменьшая объем камеры 22. В результате этого камера 2Рзаполняется через Отверстие 2 жидкостью из скважины, а из камеры 22 жидкость через отверстие 3 выталкивается в скважину. Реактивные силы от струи жидкости, вытекающей из отверстия 3, и от струи жидкости, втекающей через отверстие 2, направлены теперь влево и под их действием возбудитель колебаний движется влево, нанося удар по противоположной стенке скважины. После этого включается катушка 4, отключается катушка 5, возбудитель движется вправо, цикл- повторяется. Аналогичньм образом работает устройство, изображенное на фиг.2. За счет упрощения конструкции якорей ( в прототипе они имеют ,форму сборных чашеобразных дисков ) упрощается конструкция возбудителя колебаний в целом, а также умеиьшаются его габариты - возбудитель колебаний принимает компактную цилиндрическзпо форму. Выполнение расположенных по разные стороны от электромаг1|итов камер для впуска и вьшуска скважйнной ;..,..-, жидкости позволяет использовать кинетическую энергию потоков жид- . кости для совершения колебаний воз 1126335 , 6

будителя в.обсадной трубе, В резУль-; возбудителя колебаний, который мотате этого расширяются технологи«ческие возможности использования жет работать в обсадных трубах, выполненных из любого материала.

1. СКВАЖИННЬЙ ВОЗБУДИТЕЛЬ КОЖВАНИЙа содержащий цилиндрический корпус, внутри которого закреплены электромагниты с подвшсными якорями, соединенными друг с другом через жесткое диамагнитное звено, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, в корпусе по разные стороны от электромагнитов выполнены глухие камеры с гибкой стенкой и с пропускным отверстием в каждой, сдвинутыми друг относительно друга на 180. 2. Возбудитель по п. 1, о- т л ичающийся тем, что камеры вьшолнены в виде сипьфонов, герметично прикрепленных с одной стороны к диску якоря, а с другой - к корпусу. (Л

15

Н

11

Фив. 1