Электромагнитный скважинный возбудитель колебаний Советский патент 1984 года по МПК B28B1/93 B06B1/04 

Ь9

А 4ib

Изобретение отяЬсйтся к вибрационной технике и может найти применение в области добычи нефти, газа и воды, а точнее в устройствах для возбуждения колебаний в скважинах в целях увеличения дебита нефтяных, газовых или водных скважин. . Известен электромагнитный возбудитель колебаний, содержащий П-образные электромагниты, расположенные в цилиндрическом корпусе, магнитные перемычки и пружины.

Однако магнитные перемычки и пружины в значительной степени увеличивают габариты возбудителя., создавая трудности для помещения его в скважину. Недостатком данного возбудителя является также то, что он создает колебания в вертикальной плоскости, которые в значительной степени гасятся обсадной колонной труб, возбудитель такого типа требует применения устройства, прижимающего его к стенке обсадной трубы, что существенно снижает возможные габариты (особенно диаметр) возбудителя, а значит и его мощность.

Наиболее по технической сущности к изобретению является электромаг. нитный скважинный возбудитель колебаний, содержащий цилиндрический корпус, внутри которого рассредоЬгочены вдоль оси корпуса две противположно ориентированные снабженные обмоткам: г возбуждения группы электрмагнитов, расположенные симметрично относительно центра масс возбудител рабочие поверхности полюсов сердечников которых параллельны оси корпуса 2.

Однако П-образная система магнитопроводов обладает большим рассеиванием магнитного потока, теплообмен между катушками и окружающей возбудитель средой недостаточен. В результате этого снижается удельная мощность возбудителя, поскольку нагрев катушек электромагнитов не может превышать допустимой величины для выбранного класса изоляции

Цель изобретения - увеличение удельной мощности путем форсированного охлаждения.,

Цель достигается тем, что в элекромагнитном скважинном возбудителе колебаний, содержащем цилиндрически корпус, внутри которого рассредоточены вдоль оси корпуса две противоположно ориентированные снабженные ббмотками возбуждения группы электромагнитов , расположенные симметрично относительно центра масс возбудит ля, рабочие поверхности полюсов сердечников которых пара ллельны оси корпуса, корпус заполнен жидким термостойким диэлектриком, а к полюсам сердечников электромагнитов

консольно с зазором прикреплены гибкие магнитные пластины, параллелные .боковым поверхностям полюсов.

«На фиг.1 представлена конструктивная схема скважинного возбужител колебаний; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1(сечение возбудителя по осевому стержню, магнитопровода) ; на фиг.З - сечение Б-Б на фиг.1 (сечение возбудителя по полк1су) .

Возбудитель колебаний состоит из цилиндрического корпуса 1, выполненного из Диамагнитного материала, внутри которого расположены Ш-образные электромагниты. Электромагниты состоят из осевых стержней 2-5, на которых размещены обмотки 6-9,и полюсов 10. Полюса и осевые стержни направлены в сторону обсадной трубы 11, выполненной из магнитных материалов, перпендикулярно вертикальной оси возбудителя. Сердечни объединены в две группы, ориентированные во взаимно-про-вивоположных направлениях. Каждая из групп содержит четно нисло сердечников 2, 5 и 3, 4. Электромагниты каждой группы расположены симметрично относительно центра масс возбудителя. Сердечники электромагнитов укреплены в корпусе 1 и изолированы друг от друга диамагнитными прокладками 12. Ка)вдый полюс 10 электромагнитов снабжен двумя гибкими пластинами 13 присоединяемыми к полюсу с двух сторон и укрепленными в одной точке с помощью заклепки 14.

Корпус возбудителя герметически закрывается крышками 15 и 16, заполнен жидким диэлектриком до уровня, при котором залита катушка верхнего электромагнита 6. При этом между поверхностью жидкого диэлектрика и верхней крышкой 16 имеется воздушная прослойка. Крышка 16. снабжена клапаном, состоящим из корпуса 17, пружины 18 и шарика 19. Клапан предназначен для сброса избыточного давления в воздушной прослойке. Возбудитель колебаний с помощью кронштейна 20, штанги 21 с осями 22 и 23 вращения шарнирно присоединен к насосно компрессорной трубе 24. Питание катушек электромагнитов возбудителя производится по кабелю 25, который идет вдоль насосно-компрессорной трубы 24 и крепится к ней скобками 2б.

Возбудитель работает следующим образом.

Питание групп электромагнитов производится путем поочередной подачи на них питающего напряжения. При протекании тока по катушкам создается магнитный поток Ф,происходящий в зазоре между осевыми стержнями, полюсами и обсадной колонной 11 (фиг.1 и 2). Магнитный поток

обеспечивает электромагнитную силу, под действием которой происходит . колебание возбудителя..

Таким образом, под действием электромагнитов 2 и 5 возбудитель . движется влево ( в соответствии с фиг.1), а под действием электромагт нитов 3 и 4 возбудитель движется вправо, нанося удары по стенкам скважины. В предлагаемся техническом решении сердечники магнитопроводов выполнены Ш-образньми. Это увеличивает удельную тяговую характеристику по сравнению с П-образньми электромагнитами известного возбудителя за счет уменыпения потоков расстояния в броневой Ш-образной конструкции по сравнению с П-образной.

Однако при этом размещение катушки с осевым стержнем будет перпендикулярным к оси возбудителя (фиг.2) Для того, чтобы ув:еличить площадь окна катушки и увеличить внешнюю поверхность ее Охлаждения предлагается выполнить ее в виде сегментаi окружности 8, расположенной концентрически ,с окружностью сечения цилиндрического корпуса возбудителя.

При такой намотке катушки на боковую поверхность ее выходят даже самые нижние слои обмотки, что способствует ее эффективному охлажде- / нию. Для интенсификации охлаждения корпус возбудителя заполняется охлаждающей диэлектрической жидкостью (например, трансформаторным маслом), которая передает тепло катушек . Сегментный профиль катушки лучше обтекается при колебаниях корпуса возбудителя. Для улучшения условий обтекания катушки жидкостью ее выполняют с неКоторьял зазором с корпусом возбудителя.

Для увеличения интенсивности теплообмена необходимо создать дополнительное движение жидкости диэлектрика-охладителя внутри корпуса возбудителя. Это делается с помощью

пластин . 13, укрепляемых на полюсах 10. Пластины укреплены на полюсах в одной точке со. сторЬны замкнутого магнитопровода ( со стороны/ противоположной воздушному зазору). Таким

образом один конец пластин свободный. Когда катушка обесточена, пластины,, прилегают к поверхности полюса. При включении катушек возникают потоки рассеяния tg (фиг.З), под действием

0 которых пластины 13 расходятся и занимают пол ожение 27. При этом в процессе движения возбудителя под действием включенных катушек эти раздвинутые пластины создают дополc нительные потоки жидкости охладителя, омывающие поверхности катушек. Раскрытие, пластин происходит только на.включенных катушках, под действием которых в данный момент происходит движение возбудителя. Пластины

0 отключенных эле ктромагнитов в этот ;момент сложены.

Таким образом, каждая группа пластин обеспечивает создание однонаправленного потока жидкости

5 корпуса возбудителя, что способствует более интенсивному перемешиванию жидкости внутри корпуса, а значит , и увеличению теплопередачи от катушек к корпусу. В результате

0 увеличения теплопередачи от обмо- ток к корпусу возбудителя можно увеличить ток в Катушках, что приведет к увеличению тяги, а значит, к увеличению удельной мощ5 нести возбудителя.

Корпус возбудителя шарнирно укрепляется на насоснот-к.омпрессорной трубе 24 с помощью штанги 21. на осях 22 и 23, причем возможно крепление корпуса возбудителя непосредст0

венно на обсадной колонне на одной оси. Этим обеспечивается колебание возбудителя в одной плоскости без дополнительных потерь в катушках, в результате чего также происходит 5 увеличение удельной мощности Bosevвителя.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ СКВММННЫЙ ВОЗБУДИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ, содер- . жащий цилиндрический корпус, внутри которого рассредоточены вдоль ei-o оси две противоположно ориентированные снабженные обмотками возбуждения группы электромагнитов, раЬположенные симметрично относительно центра масс возбудителя, рабочие поверхности полюсов сердечников которых параллельны оси корпуса, отличающийся тем,что, с целью увеличения удельной мсяцности путем форсированного охлаждения, корпус заполнен жидким термостойким диэлектриксм, а к полюсам сердечников электромагнитов консольно с зазором прикреплены гибкие магнитные пластины, параллельные боковым поверхностям полюг сов.