Електромагнітне свердловинне джерело сейсмічних хвиль

1. Електромагнітне свердловинне джерело сейсмічних хвиль, яке містить циліндричний корпус і розміщений у ньому електромагнітний ударний механізм, що складається зі статора з котушками та якоря, пружин, двох накладок, притискного елемента з притискним механізмом, яке відрізняється тим, що якір електромагнітного ударного механізму установлений в корпусі з можливістю прямування перпендикулярно до осі корпуса, на якорі закріплений бойок, установлений з можливістю механічного контакту зі стінкою корпуса, а одна накладка установлена на зовнішній циліндричній 40167 дравлічний притискний пристрій, для збудження коливань в осьовому і радіальному напрямках використані лінійні електромагнітні двигуни, що складаються зі статорів з обмотками та якорів, підвішених на закріплених у корпусі пружинах. До недоліків аналога відноситься низька ефективність сейсморозвідувальних робіт в зв'язку з відносно малою величиною сили, яка може бути досягнута в лінійному електромагнітному двигуні та безударною дією її на свердловину. Найбільш близьким технічним рішенням до винаходу за призначенням та технічною суттю є пристрій [4], який складається з циліндричного корпуса, в якому розміщений електромагнітний ударник, що складається зі статора з котушками та рухомого якоря з можливістю руху уздовж осі корпуса, пружини, дві накладки, притискний елемент з клиновим механізмом притискання і кульковим замком, внутрішній і зовнішній стакани. Притискання джерела до стінки свердловини, а також збудження коливань здійснюється з допомогою електромагнітного ударника, імпульси силової дії передаються на стінку свердловини через клиновий механізм, притискний елемент і накладку, яка розташована з протилежного боку відносно притискного елемента. До недоліків прототипу відносяться експлуатаційна ненадійність пристрою внаслідок використання вузлів з високою концентрацією механічних напруг, які мають місце в кульковому замку і клиновому механізмі, а також невисока ефективність сейсморозвідувальних робіт в зв'язку з втратами енергії в механічних елементах, які перетворюють осьову силу ударника електромагніта в радіальну силу, спрямовану на стінку свердловини. В основу винаходу покладена задача по удосконаленню свердловинного джерела сейсмічних хвиль шляхом спрощення конструкції механізму передачі ударного імпульсу на стінки свердловини, герметизації та удосконалення електромагнітного механізму, що забезпечить підвищення експлуатаційної надійності свердловинного джерела сейсмічних хвиль і ефективність сейсморозвідувальних робіт. Поставлена задача вирішується тим, що в електромагнітному свердловинному джерелі сейсмічних хвиль, яке має циліндричний корпус і розміщений у ньому електромагнітний ударний механізм, який складається зі статора з котушками та якоря, пружин, двох накладок, притискного елемента з притискним механізмом, згідно з винаходом, якір електромагнітного ударного механізму установлений у корпусі з можливістю переміщення перпендикулярно осі корпуса, на якорі закріплений бойок, установлений з можливістю механічного контакту зі стінкою корпуса, при цьому одна накладка установлена на зовнішній циліндричній поверхні корпуса в місці контакту стінки корпуса з бойком, друга на зовнішній циліндричній поверхні корпуса; притискний елемент притискного механізму установлений між місцями розташування накладок з протилежної сторони корпуса; в джерелі статор з котушками електромагнітного ударного механізму виконаний секціонованим і складається принаймні з двох секцій, розподілених по довжині корпуса, якір електромагнітного ударного механізму виконаний довгастим і встановлений своєю по здовжньою віссю уздовж осі корпуса навпроти статора та з'єднаний з корпусом за допомогою важільно-шарнірного підвісу, бойок установлений посередині якоря, а пружини розміщені відносно бойка симетрично по краях якоря уздовж його осі і установлені проміж якорем і корпусом; в джерелі бойок виконаний у вигляді жорсткої пружини. Порівняно з прототипом, запропонований пристрій відрізняється наявністю таких відзнак: якір електромагніта встановлений з можливістю руху в напрямку, перпендикулярному осі до корпуса; на якорі закріплений бойок, установлений з можливістю механічного контакту зі стінкою корпуса; накладка розташована на корпусі в місці контакту з бойком і забезпечує ефективну дію ударного імпульсу на стінки свердловини; притискний елемент притискного механізму встановлений між накладками на протилежній стороні корпуса; статор електромагніта секціонований і розподілений уздовж корпуса, якір виконаний довгастим і установлений уздовж осі корпуса; бойок електромагнітного ударного механізму виконаний у вигляді жорсткої пружини. Всі вони є суттєвими і забезпечують досягнення поставленої задачі. Завдяки тому, що бойок якоря має змогу діяти в напрямку, перпендикулярному осі корпуса через стінку корпуса і накладку на стінку свердловини, усунуті ненадійні механічні елементи передачі удару на стінки свердловини, крім того всі елементи ударного механізму повністю герметизовані у корпусі, що підвищує експлуатаційну надійність пристрою порівняно з прототипом. Завдяки відсутності механічних елементів передачі удару, які присутні в прототипі, зменшені втрати енергії на тертя, що підвищує ефективність пристрою. Завдяки тому, що перша накладка встановлена на корпусі в місці контакту бойка з корпусом, а друга накладка розташована на кінці корпуса, що найбільш віддалений від першої накладки, досягається максимальна сила притискання першої накладки до стінки свердловини, тим самим підвищується надійність передачі енергії удару електромагнітного ударного механізму на стінку свердловини і ефективність сейсморозвідувальних робіт. Завдяки тому, що статор електромагнітного ударного механізму виконаний розподіленим уздовж корпуса, а якір виконаний довгастим і установлений своєю поздовжньою віссю уздовж осі корпуса, підвищується коефіцієнт заповнення елементами електромагніта об'єму корпуса, що дає можливість збільшити силу удару і збільшити ефективність сейсморозвідувальних робіт. Завдяки тому, що пружини установлені симетрично відносно бойка по краях якоря, усувається можливість перекосу якоря в процесі його руху, що необхідно для стабільної та надійної роботи пристрою. Завдяки тому, що бойок електромагнітного ударного механізму виконаний у вигляді жорсткої пружини, удар по корпусу буде пружним, а механічні і теплові втрати енергії пружного удару менше, ніж непружного удару, тому підвищується ефективність сейсморозвідувальних робіт, а також зменшується деформація стінки корпуса в місці удару, що підвищує його довговічність і надійність. 2 40167 На кресленні (фіг.) зображено загальний вигляд електромагнітного свердловинного джерела сейсмічних хвиль, яке містить циліндричний корпус 1, електромагнітний ударний механізм, що складається зі статора, який має принаймні дві секції 2 та 3, з котушками 4, 5 і якоря 6, притискний елемент 7 притискного механізму (не показаний), бойок 8, пружини 9, 10, накладки 11, 12, важільношарнірний підвіс 13, обмежувачі зворотного ходу якоря 14, 15. Магнітопроводи секцій статора 2, 3 та якоря 6 виготовлені з шихтованої електротехнічної сталі для зменшення втрат електроенергії від вихрових струмів. Бойок 8 виготовлений у вигляді жорсткої пружини і закріплений на середині якоря 6. Пружини 9, 10 установлені симетрично відносно бойка 8 по краях якоря 6. Накладка 11 розміщена на зовнішній циліндричній поверхні корпуса 1 в місці контакту бойка 8 зі стінкою корпуса 1, друга накладка 12 розміщена на зовнішній циліндричній поверхні корпуса 1 на тому його кінці, який найбільш віддалений від першої накладки 11. Притискний елемент 7 притискного механізму розміщений між накладками 11, 12 з протилежної сторони корпуса 1. Притискний механізм з притискним елементом 7 важільного типу має електромеханічний привід з електродвигуном (не показаний). Якір 6 шарнірно закріплений в корпусі 1 за допомогою важільно-шарнірного підвісу 13 і має можливість бути притиснутим до обмежувачів зворотного ходу якоря 14, 15 за допомогою пружин 9, 10. Пристрій працює таким чином. Спочатку притискний елемент 7 знаходиться у притиснутому до корпусу 1 положенні. Якір 6 також в притиснутому положенні до обмежувачів зворотного ходу 14, 15 за допомогою пружин 9, 10. Для проведення сейсморозвідувальних робіт джерело опускають у свердловину і на потрібній глибині корпус 1 притискають до стінок свердловини у трьох точках: притискним елементом 7 та накладками 11 і 12. Після цього подають імпульси напруги на котушки 4, 5 електромагнітного ударного механізму, в результаті чого якір притягується до секцій статора 2, 3 і бойком 8 наносить удари по стінці корпуса 1.силові імпульси через стінку корпуса 1 і накладку 11 передаються на стінки свердловини і збуджують сейсмічні хвилі. Після закінчення кожного імпульсу напруги і затухання струму в котушках 4, 5 якір повертається в початкове положення за допомогою пружин 9, 10. Протягом дії імпульсу напруги і руху якоря 6, на статор, а значить, і на корпус 1 та притискний елемент 7 діє електромагнітна сила в протилежному напрямку. Ця сила значно менша, ніж сила удару, а притискний механізм і притискний елемент 7 розраховані так, що сила притиску перевищує електромагнітну силу, щоб в процесі дії імпульсу корпус не відривався від стінок свердловини. Пристрій може знайти ефективне і успішне використання у глибоких свердловинах для розвідки корисних копалин. Позитивний ефект від застосування запропонованого пристрою заключається у підвищенні експлуатаційної надійності роботи свердловинного джерела, що забезпечує ефективність сейсмодосліджень в цілому. Джерела інформації 1. Патент США № 4383591, кл. G01V1/40. Apparatus for generating P waves and S waves. Kimio Ogura. Опубл. 17.05.1983. 2. А.с. СССР № 1039581 А, кл. В06В1/04. Электромагнитный скважинный возбудитель колебаний / Н.П. Ряшенцев, В.Ф. Симонов, С.Я. Сергиенко. Опубл. 07.09.1983, бюл.№ 33. 3. Патент США № 4715470, кл. G01V1/40. Downhole electromagnetic seismic source. Paulsson B.N.P. Опубл. 29.12.1987. 4. А.с. СССР № 1456922 А1, кл. G01V1/40. Скважинньй источник упругих волн / А.А. Певзнер, В.И. Кантемиров, В.И. Шадхин. Опубл. 07.02.1989, бюл. № 5 (прототип). 3 40167 Фіг. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4