Випромінювач акустичний свердловинний

1. Випромінювач акустичний свердловинний, який містить розміщені між верхньою головкою із засобами для підключення до генератора та нижньою головкою перетворювачі в вигляді пакетів 3 34403 Відомий також п'єзоперетворювач [4], який містить один або два п'єзопакети, які закріплені на центральному стрижні і поміщені в еластичний кожух, заповнений компенсаційною рідиною. П'єзопакети складаються з подовжньо поляризованих електрично з'єднаних паралельно п'єзокерамічних шайб, з'єднаних за допомогою стяжки, і випромінювальних накладок. Накладки мають скошені торці для збільшення випромінювальної поверхні і для часткового повороту акустичного випромінювання в радіальному напрямі. Недоліком такого пристрою є невисокий ККД, що зумовлено поглинанням акустичного випромінювання в компенсаційній рідині та еластичній оболонці, а також недостатньо висока надійність внаслідок використання м'якої полімерної захисної оболонки і складності конструкції. Найбільш близьким до пропонованого пристрою є випромінювач свердловинний [5], який складається з декількох електроакустичних перетворювачів у вигляді пакетів п'єзоелементів. Перетворювачі послідовно механічно з'єднані між собою за допомогою накладок з конічними випромінювальними поверхнями. Накладки сполучені нарізним з'єднанням з армувальними елементами, які являють собою вісесиметричну оболонку, що розташована зовні пакета п'єзоелементів. Армувальний елемент водночас виконує функцію корпусу, який захищає перетворювач від оточуючого середовища, що суттєво підвищує надійність випромінювача. Випромінювальна поверхня накладок має конічну форму, яка перетворює подовжнє акустичне поле на радіальне і безпосередньо контактує з оточуючим середовищем, що підвищує ККД пристрою. Торці випромінювача оснащені верхньою головкою з герметичним з'єднанням для підключення до генератора і нижньою головкою. Однак, такий випромінювач має таки суттєві недоліки: низька надійність герметизації внутрішньої порожнини пристрою в умовах високих тисків і температур, які є характерними для нафтових і газових свердловин; неможливість роздільного регулювання резонансних властивостей окремих п'єзоелементів, з'єднаних усередині випромінювача паралельно, що негативно впливає на загальний ККД пристрою; недостатньо широка зона впливу акустичного випромінювання на продуктивний пласт свердловини внаслідок неможливості регулювання діаграми спрямованості випромінювача. В основу корисної моделі поставлено задачу створення випромінювача акустичного свердловинного, в якому виконання накладок з опуклою, плоскою і увігнутою випромінювальними поверхнями, які повторюються вздовж осі випромінювача, забезпечує рівномірне поле впливу акустичного випромінювання на продуктивний пласт в радіальному напрямі та високу надійність випромінювача. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому випромінювачі, який містить розміщені між верхньою головкою із засобами для підключення до генератора та нижньою головкою перетворювачі в вигляді пакетів п'єзоелементів, які послідов 4 но з'єднані один з одним за допомогою конічних накладок, сполучених нарізним з'єднанням з корпусом кожного перетворювача, згідно з корисною моделлю, конічні накладки виконані з опуклою, плоскою і увігнутою випромінювальними поверхнями, які повторюються вздовж осі випромінювача. Крім того, п'єзоелементи в кожному перетворювачі електрично ізольовані від накладок, а електричні з'єднання від окремих перетворювачів виведені в герметичний роз'єм і з'єднані з блоком узгодження, розташованим у вер хній головці випромінювача. Виконання накладок з опуклою, плоскою і увігнутою випромінювальними поверхнями, які повторюються вздовж осі випромінювача, змінює діаграму спрямованості акустичного випромінювання вздовж осі випромінювача від розсіяної характеристики спрямованості до гостроспрямованої. Це веде до розширення зони впливу акустичного випромінювання на продуктивний пласт у радіальному напрямі і не потребує використання таких складних технічних заходів, як перестроювання частоти випромінювання, одночасне збудження декількох частот тощо. Ізолювання п'єзоелементів від накладок і з'єднання окремих перетворювачів з блоком узгодження, розташованим у верхній головці випромінювача, дає змогу окремо настроювати кожний перетворювач на ефективну резонансну частоту його коливань, тим самим збільшуючи вплив акустичного випромінювання на продуктивний пласт за рахунок підвищення амплітуди коливань у зоні резонансних частот, розширюючи спектр частотного впливу на матеріал колектору свердловини. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями. На фіг. 1 зображено загальний вигляд випромінювача акустичного свердловинного, на фіг. 2 подовжній розріз перетворювача. Випромінювач акустичний свердловинний складається з перетворювачів 1, які послідовно з'єднані один з одним за допомогою накладок 2. Верхня головка 3 випромінювача містить блок узгодження 4 і виконує роль електричного герметичного роз'єму для підключення випромінювача до кабелю. Нижня головка 5 містить компенсатор 6 об'ємного розширення з клапаном 7 для подачі рідини. Накладки 2 сполучені нарізним з'єднанням з корпусом 8 перетворювача 1, який являє собою герметизуючу оболонку. Між торцями накладок 2 за допомогою корпусу 8 стиснено пакет п'єзоелементів, який містить парне число подовжньо поляризованих п'єзокерамічних шайб 9, торці яких покриті шаром металу. Між шайбами 9 установлені контактні металеві шайби 10, до яких припаяні електричні виводи 11, а між торцями пакету п'єзоелементів і накладками 2 поміщені ізолюючі прокладки 12. Пакет п'єзоелементів під час збирання пристрою піддається стисненню в осьовому напрямі. Зусилля стиснення регулюється обертанням корпусу 8 відносно накладок 2 для одержання заданих резонансних характеристик перетворювачів 1. 5 34403 Додаткове коригування цих характеристик здійснюється за допомогою розташованого у верхній головці 3 блока узгодження 4. Перетворювачі 1 регулюються окремо для одержання оптимальних характеристик акустичного випромінювача в цілому, зокрема його максимального коефіцієнта електроакустичного перетворення. Внутрішня порожнина перетворювача 1 заповнена нейтральною ізолюючою рідиною 13, наприклад, силіконовим маслом. Внутрішня порожнина ізольована від зовнішнього середовища гумовими прокладками в з'єднаннях елементів випромінювача, а об'ємне розширення рідини при змінах температури і тиску зовнішнього середовища компенсується компенсатором 6. Форма випромінювальної поверхні накладок може бути опуклою, як у накладки 2, плоскою 14 і увігн утою 16. Форми випромінювальної поверхні накладок повторюються вздовж осі випромінювача для формування спрямованості акустичного випромінювання від розсіяної до гостроспрямованої, що розширює зону впливу акустичного випромінювання на пласт. Випромінювач акустичний свердловинний працює таким чином. Електричні коливання заданої частоти і потужності, які формуються в наземному блоці - генераторі, через геофізичний кабель подаються на вхід випромінювача. Напруга живлення через блок узгодження 4 подається по лініях зв'язку на перетворювачі 1. Коливальні системи перетворювачів 1, які складаються з п'єзокерамічних шайб 9, накла 6 док 2 и корпусу 8, перетворюють електричну енергію в механічну. Механічна енергія у вигляді акустичних хвиль розповсюджується в оточуючому середовищі. Завдяки використанню накладок с різною формою випромінювальної поверхні, яка повторюється вздовж осі випромінювача, акустичне випромінювання рівномірно діє на продуктивний пласт в радіальному напрямі. Таким чином, пропонуємий випромінювач дозволяє підвищити потужність та розширити частотний спектр впливу акустичного випромінювання на продуктивний пласт за рахунок підвищення амплітуди коливань випромінювача на його власних резонансних частотах та досягти максимального ефекту впливу при співпадінні цих частот з власними резонансними частотами структури колектору свердловини. Джерела інформації 1. Подводные электроакустические преобразователи. Справочник под ред. Богородского В.В. Л. 1983, с.83-97; Рабинович А.Г., Рубанов Л.А. Технология производства гидроакустической аппаратуры. Л., 1973, с. 103-115. 2. Патент Російської Федерації №2047280, МПК6Н04Я1/44, публ. 1995.10.27 3. Патент Російської Федерації №2191258,МПК7Е21В43/25, Е21В28/00, публ. 2002.10.20 4. Патент Російської Федерації № 2134436, МПК6 GOIV1/40, H01L41/08, опубл. 1999.08.10. 5. Патент Російської Федерації № 2216129, МПК7 H04R1/44, H04R17/00, опубл. 2003.11.10. 7 Комп’ютерна в ерстка Д. Шев ерун 34403 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601