Свердловинний акустичний випромінювач

УКРАЇНА (19) UA (11,7029 (із, U (51,7Е21В43/25 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС ДО ДЕКЛАРАЦІЙНОГО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ видається під відповідальність власника патенту (54) СВЕРДЛОВИННИЙ АКУСТИЧНИЙ ВИПРОМІНЮВАЧ 1 (21)20040503780 (22,19 05 2004 (24,15 06 2005 (46, 15 06 2005, Бюл № 6, 2005 р (72, Кадніков Олег Георгійович, Кавчук Василь Миколайович, Лопарев Едуард Валерійович, Набоков Олександр Леонідович, Сосіпатров Михайло Васильович (73, КАДНІКОВ ОЛЕГ ГЕОРГІЙОВИЧ, КАВЧУК ВАСИЛЬ МИКОЛАЙОВИЧ, ЛОПАРЕВ ЕДУАРД ВАЛЕРІЙОВИЧ, НАБОКОВ ОЛЕКСАНДР ЛЕОНІДОВИЧ, СОСІПАТРОВ МИХАЙЛО ВАСИЛЬОВИЧ (57, Свердловинний акустичний випромінювач, що містить верхню головку з контактним пристроєм під кабельний наконечник, нижню головку, герметичний корпус з розміщеним усередині нього електрично з'єднаними паралельно п'єзоперетворювачами, який відрізняється тим, що п'єзоперетворювачі у вигляді прямокутних пластин закріплені на внутрішній поверхні корпусу, що виконано у формі плоских сегментних площадок, а у внутрішньому просторі корпусу розміщений відбивач, виконаний у вигляді багатогранного паралелепіпеда Корисна модель належить до пристроїв для акустичного впливу на продуктивні пласти нафтових, газоконденсатних та водозабірних свердловин і може бути використаний для збільшення їхнього дебіту ВІДОМІ акустичні випромінювачі, патент RU 2107557, 27 03 1998, патент RU 2164829 С1, 06 09 2000, що містять у собі п'єзоперетворювачі, які розташовані в корпусі, заповненому компенсаційною рідиною Недоліками таких випромінювачів є непобіжні втрати під час проходження акустичної хвилі через межі розділу "компенсаційна рідина-корпус" та "корпус-оточуюче середовище", а також експлуатаційні незручності, які зв'язані з заправкою чи дозаправкою випромінювача компенсаційною рідиною Також відомий, прийнятий за прототип випромінювач [патент RU 2193651 С2, 23 11 2001], що містить у складі п'єзоперетворювачі з повздовжньо поляризованих електрично з'єднаних паралельно п'єзокерамічних шайб, розміщених перпендикулярно повздовжній ВІСІ випромінювача, що контактує робочою поверхнею безпосередньо з оточуючим середовищем Недоліком цього випромінювача є не досить ефективний вплив на продуктивний пласт через вибіркове випромінювання акустичної хвилі тільки окремих ділянок випромінювача, що зумовлено його конструкцією Випромінювач, що пропонується, вирішує завдання підвищення ефективності впливу за рахунок розширення зони акустичного впливу, використання усієї поверхні випромінювача як джерела акустичної хвилі Завдання з досягнення технічного результату вирішується за рахунок того, що п'єзокерамічні перетворювачі (далі п'єзоперетворювачі) у вигляді прямокутних пластин прикріплюють до внутрішньої поверхні корпусу, виконаної у формі плоских сегментних майданчиків, розміри яких залежать від діаметру та довжини корпусу, а також амплітудночастотних характеристик перетворювачів Тиловим навантаженням п'єзоперетворювачів може служити відбивач з матеріалу, що забезпечує відбиття від нього акустичної хвилі На фіг 1 представлена конструкція випромінювача (поперечний розріз) На фіг 2 представлена конструкція випромінювача (повздовжній розріз) з тиловим навантаженням Пристрій має корпус 1, виготовлений з матеріалу у вигляді порожнього циліндра, прямокутні п'єзоперетворювачі 2 шириною "а", довжиною "Ь" і товщиною "t", що прикріплені до плоских сегментних майданчиків 3 на внутрішньої поверхні корпуса 1 ПО ВСІЙ ЙОГО ДОВЖИНІ Розміри випромінювача визначаються з робочої частоти "f за формулою CM 7029 aS де d 3 3 - п'єзоелектричний модуль матеріалу п'єзовипромінювачів, S - площа поверхні п'єзоперетворювачів, що випромінює Так, для робочої частоти f=30Kl~Li 5 п'єзоперетворювач з ЦТС-19 з d33=4,5 10 см сек може мати наступні розміри а=3 CM, b=10 CM, t=0,3 см Для забезпечення відбиття випромінювання від тильних сторін п'єзоперетворювачів 2 використовують відбивач 4, що має вигляд багатогранного паралелепіпеда з матеріалу, що забезпечує достатньо високе значення коефіцієнта відбиття за інтенсивністю І пласкої акустичної хвилі , ч відб 'вщб відб +Z, ДЄ Іпад И Івідб - СЄрЄДНІ ЗЭ ЧЭСОМ ІНТЄНСИВНОСТІ падаючої та відбитої хвиль, ВІДПОВІДНО, Z1=p1-c1 акустичний імпеданс п'єзоперетворювача, Z2=p2c2 - акустичний імпеданс випромінювача, Рі и с-і - щільність п'єзоперетворювача та швидкість звука в ньому, р 2 и с 2 - ЩІЛЬНІСТЬ відбивача та швидкість звука в ньому, Як показали розрахунки та випробування коефіцієнт відбиття може дорівнювати 30% (у випадку використання матеріалу відбивача -молібдену) Порожнина 5 призначена для електричної комутації між п'єзоперетворювачами 2 та контактним пристроєм 6 під стандартний кабельний наконечник 7, розташований в верхній ГОЛІВЦІ 8 У нижній частині корпуса встановлена нижня головка 9 Випромінювач працює наступним чином напруга промислової мережі після перетворювання у наземному блоці (на кресленні не показаний) через геофізичний кабель (наприклад, КГЗ-67-180) з наконечником типу НКБ-3-36 подається на випромінювач, що занурений у свердловину Електроенергія заданої напруги та частоти перетворюється у п'єзоперетворювачах 2 у механічну з утворенням пласкої акустичної хвилі, що випромінюється за всім периметром корпусу 1 випромінювача Загальна інтенсивність акустичного випромінювача складається з інтенсивності випромінювання зовнішньої поверхні п'єзоперетворювачів 2 та внутрішньої в результаті відбиття від відбивача 4 Таким чином, використання багато сегментної конструкції випромінювача з відбивачем забезпечує достатньо ізотропне акустичне випромінювання зі всієї поверхні випромінювача Фіг. 1 7029 Фіг. 2 Комп'ютерна верстка М Клюкін Підписне Тираж 28 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ - 42, 01601