RU2798520C1 - Controlled electromagnetic dynamic emitter of elastic waves of low frequency in non-conductive media - Google Patents
Controlled electromagnetic dynamic emitter of elastic waves of low frequency in non-conductive media Download PDFInfo
- Publication number
- RU2798520C1 RU2798520C1 RU2022113845A RU2022113845A RU2798520C1 RU 2798520 C1 RU2798520 C1 RU 2798520C1 RU 2022113845 A RU2022113845 A RU 2022113845A RU 2022113845 A RU2022113845 A RU 2022113845A RU 2798520 C1 RU2798520 C1 RU 2798520C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- axis
- solenoids
- emitter
- permanent magnet
- frequency
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к разделу акустика. Может быть использовано в нефтяной промышленности (акустическое воздействие на нефтяные пласты), в геофизической аппаратуре акустического каротажа, в конструкции акустических расходомеров, в дефектоскопии, и других устройствах. Имеется множество устройств с излучателями упругих волн в жидких средах звуковой и ультразвуковой частоты, с границей 1 Кгц. и выше, это пьезоэлектрические и магнитострикционные излучатели, работающие на эффекте резонанса. Излучателем упругих колебаний в этих устройствах являются поверхности пьезокерамики или магнитострикционных преобразователей колеблющихся с частотой питающего напряжения. Максимальная амплитуда колебаний (десяток микрон) возникает при равенстве собственных частот излучателя и приложенного напряжения (эффект резонанса) т.е. работа излучателя проводится на одной достаточно высокой частоте. The invention relates to the section acoustics. It can be used in the oil industry (acoustic impact on oil reservoirs), in geophysical acoustic logging equipment, in the design of acoustic flowmeters, in flaw detection, and other devices. There are many devices with emitters of elastic waves in liquid media of sound and ultrasonic frequencies, with a limit of 1 kHz. and above, these are piezoelectric and magnetostrictive emitters operating on the resonance effect. The emitter of elastic vibrations in these devices are the surfaces of piezoceramics or magnetostrictive transducers oscillating with the frequency of the supply voltage. The maximum oscillation amplitude (tens of microns) occurs when the natural frequencies of the emitter and the applied voltage are equal (resonance effect), i.e. the emitter is operated at one sufficiently high frequency.
Работа излучателей упругих волн на высоких частотах накладывает ограничения на создания акустических расходомеров широкого применения. Выпускаемые акустические расходомеры используются в трубопроводах с чистой продукцией, где нет примесей и пузырьков газа. что делает невозможным использование акустических расходомеров на нефте-газопроводах, так как размеры включений в движущейся жидкости должны быть на порядок меньше длины акустической волны. Создание акустических расходомеров широкого применения возможно при использовании излучателей упругих волн с частотами до 50Гц. The operation of elastic wave emitters at high frequencies imposes restrictions on the creation of acoustic flowmeters for wide application. Produced acoustic flowmeters are used in pipelines with clean products, where there are no impurities and gas bubbles. which makes it impossible to use acoustic flowmeters on oil and gas pipelines, since the size of inclusions in a moving liquid must be an order of magnitude smaller than the acoustic wavelength. Creation of acoustic flowmeters for wide application is possible with the use of elastic wave emitters with frequencies up to 50 Hz.
Известны способ и устройство [1] обработки продуктивного пласта скважины, использующие при воздействии на пласт на ряду с высокочастотными (10-60 кГц) комбинационные низкочастотные акустические колебания (20-4000Гц). Низкочастотные колебания возникают при смешении двух высокочастотных колебаний при смешении колебаний 20кГц и 22кГц (или 20кГц и 20.05кГц) в среде возникают, кроме исходных, и низкочастотные упругие колебания 2кГц (50Гц).There is a known method and device [1] for processing a productive formation of a well, using when acting on a formation, along with high-frequency (10-60 kHz), combinational low-frequency acoustic vibrations (20-4000 Hz). Low-frequency oscillations arise when two high-frequency oscillations are mixed; when oscillations of 20 kHz and 22 kHz (or 20 kHz and 20.05 kHz) are mixed, in addition to the initial ones, low-frequency elastic oscillations of 2 kHz (50 Hz) also arise in the medium.
Известны способ и устройство [2] обработки пласта пакетами звуковых и ультрозвуковых упругих колебаний. Период излучения пакетов 20мС или 50мС (частота излучения в пакете 8-25кГц). Длина пакетов половина периода излучения пакетов. Пакетное излучение создает эффект радиальных пульсаций давления акустического поля на низких частотах (50Гц или 20Гц). Изменяя периоды излучения пакетов получаем возможность управлением пульсаций на низких частотах.Known method and device [2] treatment of the formation with packages of sonic and ultrasonic elastic vibrations. The period of emission of packets is 20ms or 50ms (radiation frequency in a packet is 8-25kHz). The packet length is half of the packet emission period. Packet radiation creates the effect of radial pressure pulsations of the acoustic field at low frequencies (50Hz or 20Hz). By changing the periods of emission of packets, we get the opportunity to control pulsations at low frequencies.
Рассматриваем его как прототип. We consider it as a prototype.
В предлагаемом динамическом излучателе упругих волн низкой и архинизкой частоты источником колебаний является ось, связанная с постоянными магнитами и электромагнитами, совершающая колебания под действием магнитных сил. Амплитуда колебаний, в зависимости от конструкции излучателя, может достигать десятки миллиметров. In the proposed dynamic emitter of elastic waves of low and extremely low frequency, the source of vibrations is the axis associated with permanent magnets and electromagnets, which oscillates under the action of magnetic forces. The oscillation amplitude, depending on the design of the emitter, can reach tens of millimeters.
Предлагаемый источник упругих волн является управляемым во всем рабочем диапазоне частот, и изменяемым по мощности и амплитуде. The proposed source of elastic waves is controllable over the entire operating frequency range, and variable in power and amplitude.
Управляемый электромагнитный динамический излучатель упругих волн низкой частоты в непроводящих средах может быть изготовлен в вариантах: Controlled electromagnetic dynamic emitter of low frequency elastic waves in non-conductive media can be manufactured in the following versions:
Вариант А (рис.1). Состоит из оси (1,1А), связанной с постоянным магнитом (3), гайками (4), демпферами (6) и соленоидами (2), закрепленными на корпусе (5). Ось смонтирована из двух ферромагнитных участков (1), являющихся сердечниками соленоидов, осью демпферов и гаек, и одного участка из диамагнетика (1А), на котором, в центре, между соленоидами, находится постоянный магнит. Гайки фиксируют постоянный магнит в рабочем положении. Подавая на соленоиды попеременно постоянное напряжение, так чтобы магнитные полюса соленоидов притягивали постоянный магнит, а также втягивали сердечник, получим вибрацию оси с закрепленным постоянным магнитом с гайками, с частотой переключения напряжения, т. е. источник упругих волн в размещенной среде. Демпфера, расположенные между постоянным магнитом и соленоидами, гасят удары постоянного магнита о катушки соленоидов. Option A (Fig. 1). It consists of an axle (1.1A) connected to a permanent magnet (3), nuts (4), dampers (6) and solenoids (2) fixed on the body (5). The axis is mounted from two ferromagnetic sections (1), which are the cores of the solenoids, the axis of the dampers and nuts, and one section of the diamagnet (1A), on which, in the center, between the solenoids, there is a permanent magnet. Nuts fix the permanent magnet in working position. Applying alternately constant voltage to the solenoids, so that the magnetic poles of the solenoids attract the permanent magnet and also draw in the core, we get the vibration of the axis with a fixed permanent magnet with nuts, with a voltage switching frequency, i.e., a source of elastic waves in the placed medium. The dampeners, located between the permanent magnet and the solenoids, dampen the blows of the permanent magnet against the coils of the solenoids.
Вариант В (рис.2). Состоит из оси (1,1А), связанной с постоянными магнитами (3), закрепленными на концах оси гайками (4), демпферами (6) и соленоидами (2), закрепленными на корпусе (5) вплотную друг к другу. Ось смонтирована из двух ферромагнитных участков (1), и трех участков из диамагнетика (1А), один из которых находится в центре, и делит участки из ферромагнетика, так чтобы они являлись сердечниками соленоидов, а на двух других закреплены постоянные магниты. Участок из диамагнетика, находящийся в центре, по длине должен быть больше двух длин демпферов, а участки из ферромагнетика по длине должны быть больше участка из диамагнетика, разделяющего их. Гайки служат для фиксации постоянных магнитов в рабочем положении. Подавая на соленоиды попеременно постоянное напряжение, так чтобы возникающие магнитные полюса соленоидов притягивали постоянный магнит, а также втягивали сердечник, получим вибрацию оси с закрепленными постоянными магнитами и гайками с частотой переключения напряжения, т. е. источник упругих волн. Демпфера, расположенные между постоянными магнитами и соленоидами, гасят удары постоянных магнитов о катушки соленоидов. Option B (Fig. 2). It consists of an axis (1.1A) connected with permanent magnets (3), nuts (4) fixed at the ends of the axis, dampers (6) and solenoids (2) fixed on the body (5) close to each other. The axis is mounted from two ferromagnetic sections (1), and three diamagnetic sections (1A), one of which is in the center, and divides the ferromagnetic sections so that they are the cores of the solenoids, and permanent magnets are fixed on the other two. The diamagnetic section located in the center should be longer than two damper lengths, and the ferromagnetic sections should be longer than the diamagnetic section separating them. The nuts serve to fix the permanent magnets in their working position. Applying alternating constant voltage to the solenoids, so that the emerging magnetic poles of the solenoids attract the permanent magnet and also draw in the core, we get the vibration of the axis with fixed permanent magnets and nuts with a voltage switching frequency, i.e., a source of elastic waves. The dampeners, located between the permanent magnets and the solenoids, dampen the blows of the permanent magnets against the solenoid coils.
Вариант Б1 (рис.3). Состоит из оси (1), соленоидов (2), закрепленных на корпусе (5) вплотную друг к другу, гаек (4), ограничивающих движение оси, и демпферов (6). Ось состоит из ферромагнитного участка с гайками на концах. Подавая на соленоиды попеременно постоянное напряжение. Тем самым втягивая сердечник, получим вибрацию оси с частотой переключения напряжения. Демпфера, расположенные между соленоидами и гайками, гасят удары гаек о катушку соленоида. Option B1 (Fig. 3). It consists of an axle (1), solenoids (2) fixed on the body (5) close to each other, nuts (4) that limit the movement of the axle, and dampers (6). The axis consists of a ferromagnetic section with nuts at the ends. Applying constant voltage to the solenoids alternately. Thus, by retracting the core, we get the vibration of the axis with the voltage switching frequency. The dampers, located between the solenoids and the nuts, dampen the blows of the nuts against the solenoid coil.
Вариант Б2 (рис. 3). Состоит из оси (1,1А), соленоидов (2), закрепленных на корпусе (5) в плотную друг к другу, гаек (4), ограничивающих движение оси, и демпферов (6). Ось смонтирована из двух диамагнитных участков (1А), расположенных на концах оси с гайками, и участка из ферромагнетика (1), расположенного по центру. Подавая на соленоиды попеременно постоянное напряжение, тем самым втягивая сердечник, получим вибрацию оси с частотой переключения напряжения. Демпфера, расположенные между соленоидом и гайками, гасят удары гаек о катушку соленоида. Option B2 (Fig. 3). It consists of an axle (1.1A), solenoids (2) fixed on the body (5) tightly to each other, nuts (4) that limit the movement of the axle, and dampers (6). The axis is mounted from two diamagnetic sections (1A) located at the ends of the axis with nuts, and a ferromagnet section (1) located in the center. Applying alternately constant voltage to the solenoids, thereby retracting the core, we get the vibration of the axis with the voltage switching frequency. The dampers, located between the solenoid and the nuts, dampen the blows of the nuts against the solenoid coil.
Вариант Б3 (рис.2). Состоит из оси (1,1А), соленоидов (2), закрепленных на корпусе (5) вплотную друг к другу, гаек (4), ограничивающие движение оси, и демпферов (6). Ось смонтирована из двух ферромагнитных участков (1), и участка из диамагнетика (1А), расположенного в центре, который делит участки из ферромагнетика, так чтобы они являлись сердечниками соленоидов. Подавая на соленоиды попеременно постоянное напряжение, тем самым втягивая сердечник, получим вибрацию оси с частотой переключения напряжения. Демпфера, расположенные между соленоидами и гайками, гасят удары гаек о катушку соленоида. Option B3 (Fig. 2). It consists of an axle (1.1A), solenoids (2) fixed on the body (5) close to each other, nuts (4) that limit the movement of the axle, and dampers (6). The axis is assembled from two ferromagnetic sections (1), and a diamagnetic section (1A) located in the center, which divides the ferromagnetic sections so that they are the cores of the solenoids. Applying alternately constant voltage to the solenoids, thereby retracting the core, we get the vibration of the axis with the voltage switching frequency. The dampers, located between the solenoids and the nuts, dampen the blows of the nuts against the solenoid coil.
Когда размещение перечисленных модификаций излучателей не позволяют размеры устройства, либо по другим причинам, возможны следующие варианты конструкции. When the placement of the listed modifications of emitters does not allow the dimensions of the device, or for other reasons, the following design options are possible.
Вариант Г (рис.4). Состоит из оси (1,1А), связанной с постоянными магнитами (3), закрепленными на концах оси гайками (4), демпферами (6) и электромагнита (2), закрепленного на корпусе (5). Диаметр электромагнита должен быть больше его высоты. Ось смонтирована из ферромагнитного участка (1), являющимся сердечником электромагнита и демпферов, и двух участков из диамагнетика, на которых закреплены постоянные магниты, расположенные на оси одинаковыми полюсами друг к другу. Подавая переменное напряжение на электромагнит получим вибрацию оси с постоянными магнитами и гайками с частотой питающего напряжения. Демпфера, расположенные между постоянными магнитами и электромагнитом гасят удары постоянных магнитов о катушку электромагнита. Option D (Fig. 4). It consists of an axle (1.1A) connected with permanent magnets (3), nuts (4) fixed at the ends of the axle, dampers (6) and an electromagnet (2) fixed on the body (5). The diameter of the electromagnet must be greater than its height. The axis is mounted from a ferromagnetic section (1), which is the core of the electromagnet and dampers, and two diamagnet sections, on which permanent magnets are fixed, located on the axis with the same poles to each other. Applying an alternating voltage to the electromagnet, we get the vibration of the axis with permanent magnets and nuts with the frequency of the supply voltage. The dampers located between the permanent magnets and the electromagnet dampen the blows of the permanent magnets against the electromagnet coil.
Вариант Д (рис.4). Состоит из оси (1,1А), связанной с постоянным магнитом (3), электромагнита (2) закрепленным на корпусе (5), гайками (4), и демпферов (6). Ось смонтирована из ферромагнитного участка, являющимся сердечником электромагнита, демпферов и гайки, и участка из диамагнетика, являющимся осью постоянного магнита и гайки, на котором закреплен постоянный магнит. Гайки служит для фиксации постоянного магнита в рабочем положении. Подавая на электромагнит переменное напряжение получим вибрацию оси с гайками с частотой питающего напряжения. Демпфера, расположенные на боковых стенках катушки электромагнита, гасят удары постоянного магнита и гайки о катушку электромагнита. Option D (Fig. 4). It consists of an axis (1.1A) connected to a permanent magnet (3), an electromagnet (2) fixed on the body (5), nuts (4), and dampers (6). The axis is mounted from a ferromagnetic section, which is the core of an electromagnet, dampers and a nut, and a diamagnet section, which is the axis of a permanent magnet and a nut, on which a permanent magnet is fixed. The nuts are used to fix the permanent magnet in the working position. Applying an alternating voltage to the electromagnet, we get the vibration of the axis with the nuts with the frequency of the supply voltage. The dampers, located on the side walls of the electromagnet coil, dampen the blows of the permanent magnet and the nut on the electromagnet coil.
Литература:Literature:
1. Патент N 2162519. Способ акустической обработки продуктивной скважины.1. Patent N 2162519. A method of acoustic treatment of a productive well.
Приоритет от 27.01.2001 г. кл. Е 21В 43/25, 28/00. Priority from 27.01.2001 class. E 21B 43/25, 28/00.
2. Патент N 2456442. Способ акустического воздействия на нефтяные пласты и устройство для осуществления.2. Patent N 2456442. A method of acoustic impact on oil reservoirs and a device for implementation.
Приоритет от 20.07.2012 г. кл. Е 21В 43/25,28/00. Priority dated July 20, 2012 class. E 21B 43/25.28/00.
3. Увеличение нефтеотдачи нефтяных пластов ультразвуковым воздействием.3. Increased oil recovery of oil reservoirs by ultrasonic treatment.
Автор: Федорова Татьяна Александрова. Author: Fedorova Tatyana Alexandrova.
Опубликовано в «Молодой ученый» №20(310) май 2020 г. Published in "Young Scientist" No. 20 (310) May 2020
Claims (6)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2798520C1 true RU2798520C1 (en) | 2023-06-26 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1110938A (en) * | 1964-10-06 | 1968-04-24 | Western Electric Co | Improvements in or relating to elastic wave transmission systems |
SU949579A1 (en) * | 1981-01-12 | 1982-08-07 | Специальное Конструкторское Бюро Сейсмической Техники | Seismic vibrator control signal generator |
SU944438A1 (en) * | 1980-10-30 | 1985-02-15 | Всесоюзное морское научно-производственное геолого-геофизическое объединение по разведке нефти и газа "Союзморгео" | Control device for elastic wave sources |
RU2157452C2 (en) * | 1998-03-26 | 2000-10-10 | Аминев Марат Хуснуллович | Hydraulic pulse generator of elastic waves |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1110938A (en) * | 1964-10-06 | 1968-04-24 | Western Electric Co | Improvements in or relating to elastic wave transmission systems |
SU944438A1 (en) * | 1980-10-30 | 1985-02-15 | Всесоюзное морское научно-производственное геолого-геофизическое объединение по разведке нефти и газа "Союзморгео" | Control device for elastic wave sources |
SU949579A1 (en) * | 1981-01-12 | 1982-08-07 | Специальное Конструкторское Бюро Сейсмической Техники | Seismic vibrator control signal generator |
RU2157452C2 (en) * | 1998-03-26 | 2000-10-10 | Аминев Марат Хуснуллович | Hydraulic pulse generator of elastic waves |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0835462B1 (en) | Electrodynamic driving means for acoustic emitters | |
JP4065769B2 (en) | Vibration generator | |
US5757726A (en) | Flextensional acoustic source for offshore seismic exploration | |
RU2456765C2 (en) | Electromagnetic ultrasonic transducer and array | |
US8279031B2 (en) | Multi-level magnetic system for isolation of vibration | |
US20130149192A1 (en) | Method and structure for generating and receiving acoustic signals and eradicating viral infections | |
CN105339701B (en) | Sound reduction or arrangement for damping oscillations and construction component | |
US5231337A (en) | Vibratory acoustic compressor | |
AR044353A1 (en) | AN APPLIANCE TO GENERATE ULTRASONIC VIBRATION AND METHOD TO PERFORM A CHEMICAL REACTION IMPROVED BY SOUND | |
EP0689681A1 (en) | Drive assembly for acoustic sources | |
RU2798520C1 (en) | Controlled electromagnetic dynamic emitter of elastic waves of low frequency in non-conductive media | |
US20140091887A1 (en) | Method for isolation of vibration | |
WO2004087341A1 (en) | Ultrasonic transducer element and ultrasonic transducer using same | |
RU2828181C2 (en) | Controlled electromagnetic dynamic radiator of elastic waves of low frequency in non-conducting media (embodiments) | |
US1493340A (en) | Device for converting a continuous flow of energy into a wavelike flow of energy | |
JP2012115765A (en) | Vibration device | |
WO2018123749A1 (en) | Vibration power generation device | |
RU134084U1 (en) | VIBRATOR OF RESONANT ACTION WITH ELECTROMAGNETIC DRIVE | |
JP2012217014A (en) | Oscillation device and electronic apparatus | |
RU2256110C2 (en) | Dynamic damper | |
Krykov et al. | Linear Electromechanical Actuator for Low Frequency Oscillations Excitation in Oil Tubing String | |
RU176486U1 (en) | Device for magnetic fluid processing | |
Chai et al. | A barrel-stave projector with active material shell | |
JP2023554700A (en) | Windings, transformers and transformer configurations | |
WO2014204345A1 (en) | Resonance vibrator having electromagnetic actuator |