CN102568747B - 一种井下超声波匹配电感及其作业施工系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种井下超声波匹配电感及其作业施工系统，在柱形电感骨架的两端分别套接有绝缘罩，绝缘罩的直径大于柱形电感骨架的直径，在柱形电感骨架的外侧且两个绝缘罩之间绕制有线圈；在两个绝缘罩上固定设置有绝缘筒；在绝缘筒的外部罩有外壳。地面超声波发射系统连接有特种电缆，井下超声波匹配电感通过马龙头串联在特种电缆与超声波换能器之间。本发明中的井下超声波匹配电感和超声波换能器之间直接交换能量、抵消因为超声波换能器的容性特征所导致的虚功率，在特种电缆的输出端呈现纯阻抗特征，大大降低了电能量在特种电缆上的损耗；和现有技术相比在达到同样的电功率时，降低了电源所提供的电能量和故障率，提高了电源的稳定性。

Description

一种井下超声波匹配电感及其作业施工系统
技术领域
本发明涉及石油套管井工程作业施工中的专用仪器技术领域，特别涉及一种井下超声波匹配电感及其作业施工系统，有效解决砂岩地层孔隙堵塞的工具。
背景技术
实际油井在采油过程中由于注入的水中含一定的杂质、地层的胶结物中有一定的杂质脱落，经常会堵塞砂岩地层的孔隙孔道，油在砂岩地层中流通不顺畅，出液下降、最终导致原油产量降低。过去用酸进行清洗，污染地层和套管，现在尝试用超声波方法进行解堵，取得了一定的效果。专利号为ZL95111968.0，公开日：1997年3月19日，公开了一种大功率超声信号发生器。该发生器在地面发射超声波作业所需要的电信号，经过地面电感匹配将超声波所需要的电功率送到特种电缆上，通过特种电缆将电功率输送到位于井下的超声波换能器上，将电功率转换为声振动。由于匹配电感位于地面，接在电源变压器的输出端，匹配的结果使电源变压器的负载达到接近纯阻抗的特征，电功率到达了电缆和换能器构成的系统中。
发明人在实现本发明的过程中发现现有技术中至少存在以下的缺点和不足：
换能器是容性负载，经过电缆传输到换能器的电功率并不能够全部转换为声振动，有相当大的虚功率，该虚功率与地面电感构成的虚功率通过电缆来回交换电能量，而电缆是3200米，每交换一次能量都会在电缆上产生比较大的电损耗，因此，最终导致电缆的传输效率比较低，为保证作业效果，电源所需要的输出功率比较大，电源的故障率比较高，影响正常作业，也影响了该技术的成熟度和推广。
发明内容
本发明提供了一种井下超声波匹配电感及其作业施工系统，本发明降低了电能量在电缆上的损耗，降低了电源的故障率，提高了电源的稳定性，详见下文描述：
一种井下超声波匹配电感，包括：柱形电感骨架，在所述柱形电感骨架的两端分别套接有绝缘罩，所述绝缘罩的直径大于所述柱形电感骨架的直径，在所述柱形电感骨架的外侧且两个所述绝缘罩之间绕制有线圈；在两个所述绝缘罩上固定设置有绝缘筒；在所述绝缘筒的外部罩有外壳。
一种井下超声波作业施工系统，包括：地面超声波发射系统、特种电缆、马龙头和超声波换能器，还包括：井下超声波匹配电感，
所述地面超声波发射系统连接有特种电缆，所述井下超声波匹配电感通过马龙头串联在所述特种电缆与所述超声波换能器之间；所述地面超声波发射系统发射超声波电能量信号，所述超声波电能量信号经过所述特种电缆和所述马龙头传输到所述井下超声波匹配电感，所述井下超声波匹配电感与所述超声波换能器匹配后将所述超声波电能量信号传输到所述超声波换能器。
所述井下超声波匹配电感通过所述马龙头串联在所述特种电缆与所述超声波换能器之间具体为：
所述特种电缆的中心导体通过所述马龙头的中心连线与所述线圈的上连接线连接、所述超声波换能器的中心线与所述线圈的下连接线连接。
所述超声波换能器的中心线与所述线圈的上连接线连接，所述线圈的下连接线连接所述井下超声波匹配电感。
所述特种电缆的型号具体为W1F-16Q 1×16单芯16毫米氟塑料绝缘双铠承荷电缆。
本发明提供的技术方案的有益效果是：
本发明提供了一种井下超声波匹配电感及其作业施工系统，本发明中的井下超声波匹配电感和超声波换能器之间直接交换能量、抵消因为超声波换能器的容性特征所导致的虚功率，在特种电缆的输出端呈现纯阻抗特征，大大降低了电能量在特种电缆上的损耗；和现有技术相比在达到同样的电功率时，降低了电源所提供的电能量和故障率，提高了电源的稳定性。
附图说明
图1为本发明提供的一种井下超声波匹配电感的结构示意图；
图2为本发明提供的一种井下超声波作业施工系统的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1：地面超声波发射系统；                2：特种电缆；
3：马龙头；                4：井下超声波匹配电感；
5：超声波换能器；          6：柱形电感骨架；
7：绝缘罩；                8：线圈；
9：绝缘筒；                10：外壳。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
为了降低电能量在电缆上的损耗，降低电源的故障率，提高电源的稳定性，参见图1和图2，本发明实施例提供了一种井下超声波匹配电感及其作业施工系统，详见下文描述：
一种井下超声波匹配电感，参见图1，包括：柱形电感骨架6，在柱形电感骨架6的两端分别套接有绝缘罩7，绝缘罩7的直径大于柱形电感骨架6的直径，在柱形电感骨架6的外侧且两个绝缘罩7之间绕制有线圈8；在两个绝缘罩7上固定设置有绝缘筒9；在绝缘筒9的外部罩有外壳10。
其中，绝缘筒9的内径小于绝缘罩7的直径，绝缘筒9的外径略大于绝缘罩7的直径，通常为2mm，具体实现时，本发明实施例对此不做限制。
其中，在绕制线圈8时，本发明实施例采用如下两种方式进行缠绕：1)顺时针绕制从上到下绕制一层以后，继续顺时针绕制第二层、第三层直到达到所需要的电感量为止；2)直接绕制多层，即从上到下绕制一趟即完成，线圈用多股漆包线绕制。
其中，外壳10的材料通常采用不锈钢、钛钢或15号钢等，具体实现时，本发明实施例对此不做限制。
一种井下超声波作业施工系统，参见图2，包括：地面超声波发射系统1、特种电缆2、马龙头3和超声波换能器5，还包括：井下超声波匹配电感4，
地面超声波发射系统1连接有特种电缆2，井下超声波匹配电感4通过马龙头3串联在特种电缆2与超声波换能器5之间；地面超声波发射系统1发射超声波电能量信号，超声波电能量信号经过特种电缆2和马龙头3传输到井下超声波匹配电感4，井下超声波匹配电感4与超声波换能器5匹配后将超声波电能量信号传输到超声波换能器5。
其中，井下超声波匹配电感4通过马龙头3串联在特种电缆2与超声波换能器5之间具体为：
特种电缆2的中心导体通过马龙头3的中心连线与线圈8的上连接线连接、超声波换能器5的中心线与线圈8的下连接线连接。
超声波换能器5的中心线与线圈8的上连接线连接，线圈8的下连接线连接井下超声波匹配电感4。
进一步地，为了获得较好的传输效果，本发明实施例中的特种电缆2的型号优选为W1F-16Q 1×16单芯16毫米氟塑料绝缘双铠承荷电缆。
通过上述设计使得高频强电流从井下超声波匹配电感4流过以后才到达超声波换能器5，或者经过井下超声波匹配电感4匹配直接激励超声波换能器5。由于在线圈8与外壳10之间设置有绝缘筒9，该绝缘筒9再次将高频、高电压信号进行绝缘，隔离，保证了电感值的稳定性。并且经过试验验证，井下超声波匹配电感4在井下与超声波换能器5一起受温度影响，比匹配电感在地面上时与超声波换能器5的匹配效果要好。
其中，具体实现时，当地面超声波发射系统1发出的超声波电能量信号经过特种电缆2和马龙头3后，首先到达井下超声波匹配电感4、然后到达超声波换能器5，井下超声波匹配电感4与超声波换能器5匹配以后，在马龙头3处表现为接近纯阻的特征，超声波换能器5的虚功率只在超声波换能器5与井下超声波匹配电感4之间交换能量，没有经过特种电缆2。因此特种电缆2中没有大的虚功率引起的电流流动，电源也不需要很大的电压来保证超声波换能器5输出功率的需要；并且地面超声波发射系统1通过特种电缆2传输超声波电功率时，不受或者少受超声波换能器5的容性特征导致的虚功率的影响，实现大功率超声波电能的有效传输以及超声振动能量的有效激发。
综上所述，本发明实施例提供了一种井下超声波匹配电感及其作业施工系统，本发明实施例中的井下超声波匹配电感和超声波换能器之间直接交换能量、抵消因为超声波换能器的容性特征所导致的虚功率，在特种电缆的输出端呈现纯阻抗特征，大大降低了电能量在特种电缆上的损耗；和现有技术相比在达到同样的电功率时，降低了电源所提供的电能量和故障率，提高了电源的稳定性。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种井下超声波匹配电感，包括：柱形电感骨架（6），其特征在于，在所述柱形电感骨架（6）的两端分别套接有绝缘罩（7），所述绝缘罩（7）的直径大于所述柱形电感骨架（6）的直径，在所述柱形电感骨架（6）的外侧且两个所述绝缘罩（7）之间绕制有线圈（8）；在两个所述绝缘罩（7）上固定设置有绝缘筒（9）；在所述绝缘筒（9）的外部罩有外壳（10）；
在绕制所述线圈（8）时，顺时针绕制从上到下绕制一层以后，继续顺时针绕制第二层、第三层直到达到所需要的电感量为止；或
直接绕制多层，即从上到下绕制一趟即完成，所述线圈（8）用多股漆包线绕制。
2.一种井下超声波作业施工系统，包括：地面超声波发射系统（1）、特种电缆（2）、马龙头（3）和超声波换能器（5），其特征在于，还包括：权利要求1所述的井下超声波匹配电感（4），
所述地面超声波发射系统（1）连接有所述特种电缆（2），所述井下超声波匹配电感（4）通过所述马龙头（3）串联在所述特种电缆（2）与所述超声波换能器（5）之间；所述地面超声波发射系统（1）发射超声波电能量信号，所述超声波电能量信号经过所述特种电缆（2）和所述马龙头（3）传输到所述井下超声波匹配电感（4），所述井下超声波匹配电感（4）与所述超声波换能器（5）匹配后将所述超声波电能量信号传输到所述超声波换能器（5）；
其中，所述井下超声波匹配电感（4）通过所述马龙头（3）串联在所述特种电缆（2）与所述超声波换能器（5）之间具体为：
所述特种电缆（2）的中心导体通过所述马龙头（3）的中心连线与所述线圈（8）的上连接线连接、所述超声波换能器（5）的中心线与所述线圈（8）的下连接线连接。
3.根据权利要求2所述的一种井下超声波作业施工系统，其特征在于，所述特种电缆（2）的型号具体为W1F-16Q1×16单芯16毫米氟塑料绝缘双铠承荷电缆。
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