скважинный вибратор

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.

Описание изобретения к патенту

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.