Акустический цилиндрический излучатель

Изобретение относится к устройствам для получения механических колебаний ультразвуковой частоты на основе пьеэоэффекта и может быть использовано для интенсификации добычи нефти, а также других текучих сред из скважин.
Известен акустический цилиндрический излучатель, содержащий соосно расположенные сплошные пьезокерамические кольца, посеребренные по боковым поверхностям и поляризованные в радиальном направлении . Между кольцами размещены фиксирующие и разделительные резинометаллические прокладки Т-образного сечения. Элементы прокладок, соприкасающиеся с поверхностями пьезокерамических колец, выполнены из электроизоляционной резины. Кольца и прокладки механически соединены между собой с помощью металлической шпильки. На наружную поверхность всех колец натянут герметизирующий чехол. Свободное пространство внутри чехла заполнено электроизоляционной жидкостью. Резиновая мембрана торцевой крышки излучателя выполняет роль компенсатора изменений объема электроизоляционной жидкости С1.
Недостатками описанного устройства являются невысокая электрическая прочность пьезокерамических колец, недостаточно стабильные акустические параметры излучателя, а также слабая интенсивность создаваемого звукового поля, что обуславливает малый радиус действия и невысокую эффективность работы излучателя.
Указанные недостатки устранены или заметно уменьшены в акустическом цилиндрическом излучателе предложенной конструкции.
Акустический цилиндрический излучател ь содержит сборку из
пьезокерамических колец, разделенных резинометаллическими прокладками. Сборка механически соединена металлической шпилькой и
i ь ; I I
«-,
/-
(
наружной цилиндрической поверхности. Наиболее предпочтительным вариантом такого армирования является обмотка стеклонитью. Диаметр резинометаллических прокладок превышает диаметр пьезокерамических колец, в связи с чем герметизирующий чехол непосредственно касается только прокладок, а между пьезокерамическими кольцами и герметизирующим чехлом сохраняется кольцевой зазор, в котором также находится электроизоляционная жидкость. Наиболее устойчивым в рабочих средах материалом герметизирующего чехла является фторированная резина.
Более подробно конструкция излучателя по настоящему изобретению поясняется с помощью чертежа.
На Фиг. 1 изображен акустический цилиндрический излучатель, разрез в осевой плоскости.
Акустический цилиндрический излучатель (Фиг.1) содержит соосно расположенные секционированные пьезокерамические кольца 1, поляризованные в тангенциальном направлении. Количество колец и их размеры могут варьироваться. В оптимальном случае для работы в скважине излучатель содержит от 16 до 20 колец в сборке при высоте одного кольца 35-40 мм. Смежные поверхности секций посеребрены и электрически соединены проводами (на чертеже не показаны) с внешним источником энергии. Между собой пьезокерамические кольца 1 разделении резинометаллическими прокладками 2. Сборка чередующихся колец 1 и прокладок 2 прочно удерживается между двумя крышками 3 и 4 проходящей по оси металлической шпилькой 5. Поверхности контакта крышек 3 и 4с торцами крайних в сборке пьезокерамических колец 1 облицованы электроизоляционной резиной. В крышке 4 имеется полость 8 для разводки электропроводов, соединяющих пьезокерамические кольца 1 с питающим кабелем, а также выполнены отверстия 9 для прохода электропроводов. Пьезокерамические кольца 1 дополнительно армированы по наружной цилиндрической поверхности, например с помощью силовой обмотки стеклонитью (на чертеже не показано). Сборка целиком заключена в герметизирующий резиновый чехол 6, свободное пространство внутри которого заполнено электроизоляционной жидкостью 7. Диаметр резинометаллических прокладок 2 превышает диаметр пьезокерамических колец 1, в связи с чем герметизирующий чехол 6 непосредственно касается только прокладок 2, а между пьезокерамическими кольцами 1 и герметизирующим чехлом б сохраняется кольцевой зазор, в котором также находится электроизоляционная жидкость 7. Наиболее подходящим материалом для герметизирующего чехла 6 является фторированная резина, обеспечивающая достаточную кислоте- и маслостойкость в рабочих средах, в том числе и при повышенных температурах . Для предотвращения повреждения резинового чехла при погружении и подъеме из скважины он может быть дополнительно защищен перфорированной металлической оболочкой (на чертеже не показана).
Описанное устройство работает следующим образом.
Акустический цилиндрический излучатель, соединенный электрическим кабелем с источником питания, погружают в скважину, на которой в данное время добыча не ведется, например в скважину, находящуюся на капитальном ремонте. Глубина погружения соответствует глубине залегания нефтеносных пластов.
После достижения необходимой глубины на излучатель подается напряжение импульсами, протяженностью от нескольких секунд до нескольких десятков секунд. Генерируемые излучателем колебания ультразвуковой частоты воздействуют на окружающий грунт приэабойного слоя нефтеносного пласта, улучшая его фильтрационные свойства.
В случае заметного изменения температуры во время работы излучателя меняется ширина кольцевого зазора между пьеэокерамическими кольцами 1 и герметизирующим чехлом 6 за счет эластичности материала чехла, компенсируя таким образом изменение объема электроизоляционной жидкости.
Описанная конструкция излучателя позволяет достичь при работе удельной мощности 10 Вт/см2 и более. 1. тенны, Л.
6
j/4 0/33f /o Свердлин Г.М. , Гидроакустические преобразователи и ан, Судостроение, 1988г., стр. 167.