[發(fā)明專利]一種井下大功率聲波激勵增強(qiáng)助采換能器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811336952.5
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109488268B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張?zhí)禧?/a>;張美超;蔣成保
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: E21B43/16
• 分類號: E21B43/16;E21B28/00;B06B1/08
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 安麗;成金玉

本發(fā)明涉及一種井下大功率聲波激勵增強(qiáng)助采換能器，解決現(xiàn)有井下聲波助采換能器功率低的問題而提出，具有獨(dú)特的井下密封結(jié)構(gòu)，并且能夠通過利用聲波的干涉原理，設(shè)計干涉加強(qiáng)聲波輻射位置，提高聲波的作用效果。磁致伸縮執(zhí)行器通過中間網(wǎng)筒相連接，保持在同一軸線上。聲輻射器通過連接頂桿與兩端磁致伸縮執(zhí)行器相連，安裝于網(wǎng)筒中間位置。兩端磁致伸縮執(zhí)行器軸向輸出位移，中間聲輻射器受到執(zhí)行器驅(qū)動，產(chǎn)生彎張運(yùn)動，從而將軸向位移放大成徑向位移，向外輻射能量。網(wǎng)筒作為磁致伸縮執(zhí)行器之間的連接件，其圓柱形網(wǎng)筒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，抗變形能力強(qiáng)，且網(wǎng)筒結(jié)構(gòu)避免了桿狀連接部件對徑向尺寸的浪費(fèi)，大大減小換能器整體的徑向尺寸，使之滿足實(shí)際油井內(nèi)徑的尺寸限制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種換能器，具體涉及一種井下大功率聲波激勵增強(qiáng)助采換能器。

技術(shù)背景

聲波助采法作為三次采油的一種方法已經(jīng)通過國內(nèi)外的研究證明了其有著良好的應(yīng)用前景。換能器產(chǎn)生的聲波作用于儲層從而提高油氣滲流速度是聲波助采的重要機(jī)理。聲場作用下，在固體中產(chǎn)生周期性應(yīng)力分布以及流體中的聲壓差異，是振波造縫、降粘解堵的主要原因。同時聲波的作用能使井下流體向振源方向流動，對增產(chǎn)非常有利。井下助采換能器的研制方向便是獲得較大的功率，較大輻射范圍以及較好的作用效果。井下聲波助采磁致伸縮換能器相比于壓電換能器而言，磁致伸縮換能器具有輸出位移大，機(jī)電耦合系數(shù)高，輸出能量高等優(yōu)點(diǎn)。如中國專利CN106448644A中設(shè)計的換能器采用的就是壓電材料，但是沒有相應(yīng)的位移放大裝置，從而整體位移輸出功率不夠，而在中國專利CN101964185A中，將壓電材料和磁致伸縮材料共同作為驅(qū)動材料，該換能器便獲得了功率上的較大提高。國內(nèi)外現(xiàn)階段研制的磁致伸縮換能器結(jié)構(gòu)上相對復(fù)雜，不滿足下井的結(jié)構(gòu)要求，難以進(jìn)行實(shí)際的井下作業(yè)，這也導(dǎo)致了磁致伸縮換能器的井下相關(guān)實(shí)驗(yàn)參數(shù)的空白，極大限制了換能器的后續(xù)優(yōu)化升級。如中國專利CN103586192A中，采用的是雙磁致伸縮執(zhí)行器并行排布的結(jié)構(gòu)，提高了整體的輸出功率，但由于油井內(nèi)徑尺寸會限制換能器的直徑，而其并行排列的執(zhí)行器結(jié)構(gòu)尺寸太大，并不能適應(yīng)下井技術(shù)要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明技術(shù)解決問題：解決磁致伸縮換能器功率低，石油助采效果不明顯，整體結(jié)構(gòu)不適應(yīng)井下工作要求，換能器尺寸普遍較大難以下放井下的問題，提供一種井下大功率聲波激勵增強(qiáng)助采換能器。

本發(fā)明技術(shù)解決方案：一種井下大功率聲波激勵增強(qiáng)助采換能器，包括：兩個相同磁致伸縮執(zhí)行器(1)、凸型聲輻射器(2)、兩個碟簧基座(3)、網(wǎng)筒(4)、兩對碟簧(5)、密封環(huán)(6)、密封圈(7)和導(dǎo)熱油(8)；兩個磁致伸縮執(zhí)行器(1)通過網(wǎng)筒(4)連接；凸型聲輻射器(2)兩端分別固連碟簧基座(3)頂部；碟簧基座(3)底部與磁致伸縮執(zhí)行器(1)相連；凸型聲輻射器(2)安裝在網(wǎng)筒(4)內(nèi)部；所述碟簧(5)對合組合放置，并分別套于碟簧基座(3)上；磁致伸縮執(zhí)行器(1)包括執(zhí)行器外殼(1-1)、磁致伸縮驅(qū)動組件(1-2)和底蓋(1-3)；磁致伸縮驅(qū)動組件(1-2)通過底蓋(1-3)固定在執(zhí)行器外殼(1-1)的內(nèi)部，并且在磁致伸縮驅(qū)動組件(1-2)和執(zhí)行器外殼(1-1)之間的空隙填充導(dǎo)熱油(8)；所述凸型聲輻射器(2)包括輻射板(2-1)和輻射器端蓋(2-2)，輻射板(2-1)等間距固定于輻射器端蓋(2-2)的圓周上；所述密封橡膠環(huán)(6)放置于碟簧基座上(3)，并與碟簧(5)同軸心，與執(zhí)行器外殼(1-1)進(jìn)行水密配合；所述密封圈(7)安置于碟簧基座(3)上，與執(zhí)行器外殼(1-1)進(jìn)行水密配合；所述導(dǎo)熱油(8)采用變壓器油。

所述兩個磁致伸縮執(zhí)行器(1)通過網(wǎng)筒(4)對向連接。

所述網(wǎng)筒(4)與執(zhí)行器外殼(1-1)外徑尺寸相同。

所述網(wǎng)筒(4)上的網(wǎng)孔直徑D范圍為10-50mm，其相對于介質(zhì)中振動聲波波長λ較小，網(wǎng)孔視為滿足聲波干涉理想條件。

所述網(wǎng)筒(4)上相鄰網(wǎng)孔的間距d與預(yù)期聲波輻射距離L和聲波波長λ之間滿足聲波干涉加強(qiáng)關(guān)系，其中n為正整數(shù)。