Скважинный вибратор

 

Изобретение относится к области добычи нефти и газа и может быть использовано для вибросейсмического воздействия на продуктивные пласты. Обеспечивает более эффективную передачу колебаний в радиальном направлении. Сущность изобретения: устройство содержит корпус и размещенный в полости корпуса набор стянутых между собой элементов из пьезоэлектрического материала. Элементы ориентированы поляризацией вдоль оси. На их торцы нанесены электроды, подключенные к электропитанию параллельно. На каждом элементе электрод на одном торце выполнен сплошным для подачи на него потенциала средней точки двухфазного напряжения. На другом торце электрод разделен диэлектрическим промежутком на два или более равных сегмента для подачи на них потенциала в противофазе. 4 ил.

Изобретение относится к области добычи нефти и газа и может быть использовано для вибросейсмического воздействия на продуктивные пласты.

Известны наземные вибраторы для воздействия на продуктивные пласты, устанавливаемые вблизи добывающих скважин [1].

Недостатком наземных вибраторов является то, что они не могут быть спущены в скважину, а при наземном воздействии происходит рассеивание и быстрое затухание виброколебаний в земных породах.

Известны низкочастотные пьезоэлектрические излучатели, включающие набор поляризованных вдоль оси пьезоэлементов в виде пластин (дисков) с нанесенными с двух сторон электродами, подключенными параллельно к электропитанию [2]

В скважине такой прибор возбуждает продольные волны вдоль оси скважины. Импульсы давления передаются на стенки скважины и через них в пласт, это сопровождается значительными потерями колебательной мощности.

Технической задачей, стоящей перед изобретением, является создание конструкции, обеспечивающей более эффективную передачу колебаний в радиальном направлении.

Поставленная задача решается тем, что в скважинном вибраторе, содержащем корпус и размещенный в полости корпуса набор стянутых между собой и ориентированных поляризацией вдоль оси элементов из пьезоэлектрического материала в виде шайб или дисков с нанесенными на торцы электродами и подключенными к электропитанию параллельно, на каждом элементе электрод с одного торца выполнен сплошным для подачи на него потенциала средней точки двухфазного напряжения, а на другом - разделен диэлектрическим промежутком на два или более равных сегмента, для подачи на них потенциала в противофазе.

Если электродов-сегментов более двух, то сдвиг фаз должен быть соответствующим. Для обеспечения параллельного подключения по электропитанию пьезоэлементы собираются в наборе следующим образом: сплошной электрод к сплошному, а сегмент - к сегменту, при этом каждый контактный электрод соединяется с двумя элементами.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 дана схема набора скважинного вибратора; на фиг.2 и 3 - вид с торцов элементов, составляющих вибратор; на фиг.4 - схема установки скважинного вибратора в скважине.

Скважинный вибратор (фиг.1) состоит из набора пьезоэлектрических элементов 1, выполненных в виде шайб или дисков с нанесенными на их торцы электродами и поляризованных вдоль оси, при этом с одной стороны электрод 2 сплошной, а с другой разделен диэлектрическим промежутком 3 на два электрода в виде сегментов 4,5.

Набираются элементы следующим образом: сплошной электрод к сплошному, и между ними прокладывается контактный электрод 6 с выводом 7 к шине нулевой точки 8. С другой стороны элементы 1 укладываются разделенными электродами сегмент к сегменту и между каждой парой сегментов прокладываются контактные электроды 9, 10 с выводами 11, 12 к шинам 13, 14 двухфазного напряжения. Таким образом, на смежных элементах установлены общие для них электродцы, при этом поляризация смежных элементов противоположно ориентирована.

Все разделенные электроды установлены так, что подключенные к одной фазе находятся друг под другом.

Далее, в зависимости от конструктивного решения, весь набор стягивается центральной шпилькой или гайкой в корпусной трубе, а пустоты в корпусе 15 заполняются компаундом.

Скважинный вибратор спускают в скважину 16 на колонне труб 17, а питание по кабелю 18 подают с поверхности.

При подаче на электроды переменного двухфазного напряжения одна сторона набора испытывает напряжение сжатия, а другая - растяжения. В следующий полупериод переменного напряжения деформация набора меняется на противоположную. Таким образом, вибратор совершает изгибные колебания низкой частоты, которые с минимальными потерями передаются в пласт через обсадную колонну.

Поскольку затухание сейсмических колебаний в породах земной коры уменьшается с понижением их частоты, то радиус эффективного воздействия возрастает в сотни раз и более.

Источники информации 1. Патент РФ 2057906, МКИ⁷ Е 21 В 43/00, 43/28; 1992.

2. Патент РФ 2164829, МКИ⁷ В 06 В 1/06; 2001.

Формула изобретения

Скважинный вибратор, содержащий корпус и размещенный в полости корпуса набор стянутых между собой и ориентированных поляризацией вдоль оси элементов из пьезоэлектрического материала с нанесенными на торцы электродами, подключенными к электропитанию параллельно, отличающийся тем, что на каждом элементе электрод на одном торце выполнен сплошным для подачи на него потенциала средней точки двухфазного напряжения, а на другом - разделен диэлектрическим промежутком на два или более равных сегментов для подачи на них потенциала в противофазе.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4