WO2007061333A1 - Acoustic downhole device - Google Patents

Acoustic downhole device Download PDF

Info

Publication number
WO2007061333A1
WO2007061333A1 PCT/RU2006/000244 RU2006000244W WO2007061333A1 WO 2007061333 A1 WO2007061333 A1 WO 2007061333A1 RU 2006000244 W RU2006000244 W RU 2006000244W WO 2007061333 A1 WO2007061333 A1 WO 2007061333A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
module
piezoelectric transducers
acoustic
power
piezoelectric
Prior art date
Application number
PCT/RU2006/000244
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Isaak Aronovich Orentlikherman
Ernest Isaakovich Orentlikherman
Anatoly Gennadievich Chaplygin
Nikolai Alexandrovich Maximenkov
Yury Ivanovich Burlyakov
Original Assignee
Isaak Aronovich Orentlikherman
Orentlikherman Ernest Isaakovi
Anatoly Gennadievich Chaplygin
Maximenkov Nikolai Alexandrovi
Yury Ivanovich Burlyakov
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Isaak Aronovich Orentlikherman, Orentlikherman Ernest Isaakovi, Anatoly Gennadievich Chaplygin, Maximenkov Nikolai Alexandrovi, Yury Ivanovich Burlyakov filed Critical Isaak Aronovich Orentlikherman
Publication of WO2007061333A1 publication Critical patent/WO2007061333A1/en

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/003Vibrating earth formations

Definitions

  • the invention relates to devices for acoustic impact on reservoirs, perforation zones to increase the debit of oil and gas wells and conduct repair and insulation works.
  • a well-known acoustic borehole device (patent RU Na 2152513), comprising an acoustic emitter and an electronics unit with the possibility of continuous monitoring and adjustment of acoustic exposure modes.
  • a well-known acoustic borehole device (patent RU Ne 2260688), containing a sealed enclosure with an electronics unit and piezoelectric transducers placed in it, the electronics unit is equipped with a master oscillator, a power amplifier, an overvoltage protection module, a current transformer, while the generator generates signals with a varying frequency in the range determined during the operation of the device in the well at the minimum and maximum resonant frequencies of the piezoelectric transducers that make up the device. (patent RU Ne 2260688), containing a sealed enclosure with an electronics unit and piezoelectric transducers placed in it, the electronics unit is equipped with a master oscillator, a power amplifier, an overvoltage protection module, a current transformer, while the generator generates signals with a varying frequency in the range determined during the operation of the device in the well at the minimum and maximum resonant frequencies of the piezoelectric transducers that make up the device. (patent RU Ne 2260688), containing a sealed
  • the disadvantage of the device with the indicated method of frequency tuning is the loss of the output radiated power during the transition from one resonant frequency to another, when none of the piezoelectric transducers does not work in resonance.
  • Another disadvantage is the use of industrial frequency for powering the downhole tool, which leads to a complication of the design, reduced reliability and poor performance of the device, due to an increase in the mass-dimensional characteristics of the device,
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) application in the device of additional chokes, rectifying elements, capacitors, etc.
  • acoustic downhole emitter (patent RU Na 2193651, 11/23/2001), containing the upper head with
  • a contact device for a cable lug a sealed enclosure with an electronics unit and piezoelectric transducers from longitudinally polarized piezoceramic washers placed in it, several washers are made with segments electrically isolated from the rest of the washers, acting as built-in feedback sensors.
  • the disadvantage of the emitter is the deviation from resonant frequencies under the influence of well conditions (external pressure, elevated temperature, vibration, etc.) and due to this loss of acoustic power. Loss of electrical power due to the location of the power source in the ground unit and losses in the cable when transmitting a high-frequency signal from the ground
  • An object of the invention is to increase the acoustic power of the downhole tool, increase reliability and ensure the use of different frequencies simultaneously with one descent.
  • the technical result of the invention is an increase in acoustic power due to:
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) - automatic frequency adjustment and phase correction to compensate for the spread of the resonant frequencies of the piezoelectric transducers in each section.
  • the acoustic downhole device is powered from a direct current source and consists of several independent sections operating at their own resonant frequency. Each section is housed in a sealed enclosure and contains a service power supply, 15 filter modules, a protection module, a master oscillator, an AFC module and a phase corrector to compensate for the spread of the resonant frequencies of piezoelectric transducers, a power module, a current transformer, an adder, a feedback sensor, at least two previously selected according to the resonant frequency of the piezoelectric transducers, each of the piezoelectric transducers 0 has its own control channel, consisting of a feedback sensor, phase corrector, power module, current ransformatora.
  • an acoustic borehole device may contain three sections operating simultaneously at different resonant frequencies, for example, 15 ⁇ 10%, 20 ⁇ 10%, 35 ⁇ 10% kHz, or at one resonant frequency.
  • a remote sensor that measures acoustic vibrations can be used as a feedback sensor.
  • Figure 1 presents a diagram of the design of the device
  • FIG. 2 is a block diagram of a section
  • FIG. 3 shows a graph of the dependence of the acoustic power P ao on the supplied frequency during operation of the section without phase correction
  • FIG. 4 is a graph of the dependence of the acoustic power P ac on the supplied frequency during operation of the section with phase correction
  • Acoustic borehole device (Fig. 1) consists of one or several sections made in hollow sealed metal cylindrical cases 3, hermetically connected to each other 4, upper
  • the sections are placed in sealed enclosures, interconnected by means of a sealed docking unit 4, which provides protection for the entire device in case of failure of any section, as well as the ability to
  • Piezoelectric transducers 9 (at least two pieces) and electronic modules 6,7,8 are placed in the case of section 3. Piezoelectric transducers are located in one plane perpendicular to the vertical axis of the section.
  • the electronic modules are made in the form of functionally complete blocks for the quick replacement of the spare parts in necessary cases, which significantly reduces the repair time.
  • Piezoelectric transducers consist of longitudinally polarized, electrically connected in parallel piezoceramic washers and include at least two piezoceramic washers with segments electrically isolated from the rest of the surface, acting as built-in sensors for monitoring the operation and tuning the parameters of the piezoelectric transducer.
  • the piezoelectric transducer has a finished design, with pre-tensioned washers using a threaded rod at both ends and pads.
  • the selected segment on the piezoelectric transducer washer is used; in the absence of the selected segments, an external sensor can be used that measures the acoustic vibrations emitted by the piezoelectric transducer.
  • Electronic modules 6,7,8 are placed in section 3 in such a way (distributed over the entire volume of the section housing) in order to provide better cooling of the power elements and reduce the length of the section, which leads to an increase in the specific acoustic power of the device as a whole.
  • Electronic modules 6,7,8 perform the function of automatic tuning to the resonant frequency of the piezoelectric transducer, with automatic correction of the frequency and phase of other piezoelectric transducers in this section.
  • Electronic modules 6,7,8 include a service power supply 12, a filter module 10, a protection module 11, a master oscillator 13, an AFC module 14 and a phase corrector 15, to compensate for the spread of the resonant frequencies of the piezoelectric transducers, a power module 16, a current transformer 17, an adder 18 feedback sensor 19.
  • the control channel consisting of the feedback sensor 19, phase corrector 15, power module 16, current transformer 17 serves to operate a separate piezoelectric transducer.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
  • the feedback sensors 19 of the piezoelectric transducers are independently connected to the phase correction modules 15 (Fig. 2).
  • the signal from each sensor is processed in the phase correction modules in terms of amplitude and phase of the piezoelectric transducers taken during operation 9.
  • the stabilized DC voltage is supplied through the geophysical cable 1 (Fig 1.) to the filter module 10 (Fig 2.).
  • the filter module has a large constant time component, in order to reduce high voltage ripple and filter high-frequency frequencies from the service power supply. From the filter module 10, the supply voltage is distributed to the service power supply 12 and to the protection module 11. From the protection module 11, the voltage is supplied to the power modules 16.
  • the service power supply 12 provides the operation of low-voltage elements included in all electronic modules.
  • Protection module 11 is designed to protect power elements from overvoltage during a sharp disconnection of the load and an increased value of the consumed current, as well as during a short circuit in power circuits and the load.
  • Power modules 16 form a powerful high-frequency signal
  • AFC module 14 In the AFC module, a piezo transducer is captured at the lower resonant frequency.
  • the error signal from the AFC module 14 is fed to the master oscillator 13, where stabilization (automatic frequency adjustment) of the master oscillator occurs.
  • phase correction module 15 the signal has a maximum phase shift for all piezoelectric transducers in order to determine and capture the AFC of the lowest frequency from the adder 18. After the frequency is captured, the phase corrector 15 eliminates the 5 error for the piezoelectric transducers 9 having a higher frequency.
  • the work of the phase corrector 15 is based on dynamic tracking and correction of the error between the captured lowest frequency of the master oscillator 13 and the increased resonant frequency of the piezoelectric transducers 9 along the pulse front from the feedback sensors 19. In this case, the time interval, vo in which the error correction occurs, is selected depending on applied design of piezoelectric transducers.
  • the frequency is reduced for piezoelectric transducers 9 with an increased resonant frequency in an insignificant range of resonant frequencies.
  • the feedback sensors 19 determine
  • the phase corrector 15 equalizes the signals arriving at the power module 16, thereby achieving uniform distribution of the signal across
  • the body parts of the borehole acoustic emitter are made of material that ensures the operation of the device in a specific environment.
  • Piezoelectric transducer washers are made, for example, from PKR-78 ceramics.
  • Electronic modules are made on common industrial elements.
  • a geophysical cable is used, for example, KP-60-180-1 s

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)

Abstract

The inventive acoustic downhole device relates to devices for producing acoustical action on productive formations, drilling areas for increasing the flowrate of oil and gas wells and during repair and insulation operations. Said invention makes it possible to increase the acoustic power by automatically tuning frequency and phase equalisation in such a way that the resonance frequency dispersion of piezoelectric converters in each section is compensated. Said acoustic downhole device is powered by a direct-current power supply and consists of several independent sections operating on the natural resonance frequency thereof. Each section is located in a sealed body and comprises a service power supply, filter module, protective module, master generator, AFC module and a phase adjuster for compensating the resonance frequency dispersion of the piezoelectric converters, a power module, current transformer, adder, feedback sensor, at least two piezoelectric converters which are pre-selected according to a resonance frequency and each of which is provided with its own control channel consisting of the feedback sensor, phase adjuster, power module and the current transformer.

Description

ПРИБОР АКУСТИЧЕСКИЙ СКВАЖИННЫЙ. ACOUSTIC Borehole DEVICE.
1. Область техники. Изобретение относится к устройствам для акустического воздействия на продуктивные пласты, зоны перфорации для увеличения дебета нефтяных и газовых скважин и проведении ремонтно-изоляционных работ.1. Field of technology. The invention relates to devices for acoustic impact on reservoirs, perforation zones to increase the debit of oil and gas wells and conduct repair and insulation works.
2. Уровень техники.2. The prior art.
Известен прибор акустический скважинный (патент RU Na 2152513), содержащий акустический излучатель и блок электроники с возможностью непрерывного контроля и корректировки режимов акустического воздействия.A well-known acoustic borehole device (patent RU Na 2152513), comprising an acoustic emitter and an electronics unit with the possibility of continuous monitoring and adjustment of acoustic exposure modes.
Недостатком прибора является отсутствие подстройки по частоте отдельных пьезопреобразователей, что не позволяет использовать прибор с максимальной мощностью. Известен прибор акустический скважинный (патент RU Ne 2260688), содержащий герметичный корпус с размещенными в нем блоком электроники и пьезопреобразователями, блок электроники снабжен задающим генератором, усилителем мощности, модулем защиты от перенапряжения, трансформатором тока, при этом генератор выдает сигналы с изменяющейся частотой в диапазоне, определяемом в процессе работы прибора в скважине по минимальной и максимальной резонансным частотам пьезопреобразователей, входящих в состав прибора. ( The disadvantage of the device is the lack of frequency adjustment of individual piezoelectric transducers, which does not allow the use of the device with maximum power. A well-known acoustic borehole device (patent RU Ne 2260688), containing a sealed enclosure with an electronics unit and piezoelectric transducers placed in it, the electronics unit is equipped with a master oscillator, a power amplifier, an overvoltage protection module, a current transformer, while the generator generates signals with a varying frequency in the range determined during the operation of the device in the well at the minimum and maximum resonant frequencies of the piezoelectric transducers that make up the device. (
Недостатком прибора при указанном способе перестройки частоты являются потери выходной излучаемой мощности во время перехода с одной резонансной частоты на другую, когда ни один из пьезопреобразователей не работает в резонансе. Другим недостатком является применение промышленной частоты для питания скважинного прибора, что приводит к усложнению конструкции, снижению надежности и ухудшению эксплуатационных свойств прибора, за счет увеличения массо-габаритных характеристик прибора,The disadvantage of the device with the indicated method of frequency tuning is the loss of the output radiated power during the transition from one resonant frequency to another, when none of the piezoelectric transducers does not work in resonance. Another disadvantage is the use of industrial frequency for powering the downhole tool, which leads to a complication of the design, reduced reliability and poor performance of the device, due to an increase in the mass-dimensional characteristics of the device,
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) применения в приборе дополнительных дросселей, выпрямительных элементов, конденсаторов и т.д.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) application in the device of additional chokes, rectifying elements, capacitors, etc.
Известен также, принятый за прототип, излучатель акустический скважинный (патент RU Na 2193651, 23.11.2001), содержащий верхнюю головку сAlso known, adopted for the prototype, acoustic downhole emitter (patent RU Na 2193651, 11/23/2001), containing the upper head with
5 контактным устройством под кабельный наконечник, герметичный корпус с размещенными в нем блоком электроники и пьезопреобразователями из продольно-поляризованных пьезокерамических шайб, несколько шайб выполнено с электрически изолированными от остальной поверхности шайб сегментами, выполняющих роль встроенных датчиков обратной связи. ю Недостатком излучателя является отклонение от резонансных частот под влиянием скважинных условий (внешнее давление, повышенная температура, вибрация и т.п) и из-за этого потери акустической мощности. Потери электрической мощности за счет расположения источника питания в наземном блоке и потерь в кабеле при передаче высокочастотного сигнала от наземной5 a contact device for a cable lug, a sealed enclosure with an electronics unit and piezoelectric transducers from longitudinally polarized piezoceramic washers placed in it, several washers are made with segments electrically isolated from the rest of the washers, acting as built-in feedback sensors. The disadvantage of the emitter is the deviation from resonant frequencies under the influence of well conditions (external pressure, elevated temperature, vibration, etc.) and due to this loss of acoustic power. Loss of electrical power due to the location of the power source in the ground unit and losses in the cable when transmitting a high-frequency signal from the ground
15 аппаратуры к излучателю, отсутствие защиты от перегрузок. Невозможность одновременного применения разночастотных модулей и использования заданного набора частот при одном спуске-подъеме. Недостаточная надежность за счет размещения в одном корпусе. 3. Сущность изобретения.15 equipment to the emitter, lack of protection against overloads. The inability to simultaneously use different frequency modules and use a given set of frequencies with one descent. Insufficient reliability due to placement in one housing. 3. The invention.
20 3.1. Технической задачей изобретения является повышение акустической мощности скважинного прибора, повышение надежности и обеспечение применения разных частот одновременно при одном спуске-подъеме.20 3.1. An object of the invention is to increase the acoustic power of the downhole tool, increase reliability and ensure the use of different frequencies simultaneously with one descent.
Техническим результатом изобретения является увеличение акустической мощности за счет:The technical result of the invention is an increase in acoustic power due to:
25 - снижения потерь в кабеле электрической мощности, подаваемой на скважинный прибор, за счет питания постоянным напряжением задающего генератора и силового модуля, расположенных в одном корпусе с пьезопреобразователями,25 - reducing losses in the cable of electric power supplied to the downhole tool, due to the constant voltage supply of the master oscillator and the power module, located in the same housing with piezoelectric transducers,
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) - автоматической подстройки частоты и фазовой коррекции для компенсации разброса резонансных частот пьезопреобразователей в каждой секции.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) - automatic frequency adjustment and phase correction to compensate for the spread of the resonant frequencies of the piezoelectric transducers in each section.
Повышение надежности устройства обеспечивается независимой работой 5 каждого пьезопреобразователя и каждой секции.Improving the reliability of the device is ensured by the independent operation of 5 of each piezoelectric transducer and each section.
Также решена задача одновременного применения разночастотных модулей и использование заданного набора частот при одном спуске-подъеме, повышения ремонтопригодности и удобства обслуживания прибора в процессе эксплуатации и ремонта за счет модульности конструкции, ю 3.2. Отличительные признаки.The problem of the simultaneous use of different-frequency modules and the use of a given set of frequencies at one descent, as well as the improvement of maintainability and ease of maintenance of the device during operation and repair due to the modularity of design, solved 3.2. Features.
В отличие от известного прибор акустический скважинный запитывается от источника постоянного тока и состоит из нескольких независимых работающих на собственной резонансной частоте секций. Каждая секция размещена в герметичном корпусе и содержит сервисный источник питания, 15 модуль фильтра, модуль защиты, задающий генератор, модуль АПЧ и фазовый корректор, для компенсации разброса резонансных частот пьезопреобразователей, силовой модуль, трансформатор тока, сумматор, датчик обратной связи, не менее двух предварительно подобранных по резонансной частоте пьезопреобразователей, при этом каждый из пьезопреобразователей 0 имеет свой канал управления, состоящий из датчика обратной связи, фазового корректора, силового модуля, трансформатора тока.Unlike the known device, the acoustic downhole device is powered from a direct current source and consists of several independent sections operating at their own resonant frequency. Each section is housed in a sealed enclosure and contains a service power supply, 15 filter modules, a protection module, a master oscillator, an AFC module and a phase corrector to compensate for the spread of the resonant frequencies of piezoelectric transducers, a power module, a current transformer, an adder, a feedback sensor, at least two previously selected according to the resonant frequency of the piezoelectric transducers, each of the piezoelectric transducers 0 has its own control channel, consisting of a feedback sensor, phase corrector, power module, current ransformatora.
При этом прибор акустический скважинный может содержать три секции, работающие одновременно на разных резонансных частотах, например, 15±10%, 20±10%, 35 ±10% кГц, или на одной резонансной частоте. 5 В качестве датчика обратной связи может быть использован выносной датчик, измеряющий акустические колебания.In this case, an acoustic borehole device may contain three sections operating simultaneously at different resonant frequencies, for example, 15 ± 10%, 20 ± 10%, 35 ± 10% kHz, or at one resonant frequency. 5 A remote sensor that measures acoustic vibrations can be used as a feedback sensor.
3.3. Перечень фигур чертежей.3.3. The list of figures drawings.
На фиг.1 представлена схема конструкции прибора;Figure 1 presents a diagram of the design of the device;
На фиг. 2 - структурная схема секции;In FIG. 2 is a block diagram of a section;
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) На фиг. 3 представлен график зависимости акустической мощности Pao от подаваемой частоты при работе секции без фазовой коррекции;SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) In FIG. 3 shows a graph of the dependence of the acoustic power P ao on the supplied frequency during operation of the section without phase correction;
На фиг. 4 представлен график зависимости акустической мощности Pac от подаваемой частоты при работе секции с фазовой коррекцией,In FIG. 4 is a graph of the dependence of the acoustic power P ac on the supplied frequency during operation of the section with phase correction,
5 где поз. 1 - геофизический кабель, поз. 2 - верхняя головка, поз. 3 - корпус секции, поз. 4 - место герметичного соединения корпусов секций, поз. 5 - концевая заглушка, поз. 6, 7, 8 - электронные модули, поз. 9 - пьезопреобразователи, поз. 10 - модуль фильтра, поз. 11 - модуль защиты, поз. 12 - сервисный источник питания, поз. 13 - задающий генератор, поз. 14 - модуль ιо АПЧ, поз. 15 - фазовый корректор, поз. 16 - силовой модуль, поз. 17 - трансформатор тока, поз. 18 - сумматор, поз. 19 - датчик обратной связи; поз. 20, 21, 22 - мощность пьезопреобразователей на рабочей частоте; Fl, F2, FЗ — собственные резонансные частоты пьезопреобразователей, Fr, FrI, Fr2, FrЗ - рабочие частоты секции.5 where pos. 1 - geophysical cable, pos. 2 - upper head, pos. 3 - section housing, pos. 4 - the place of the sealed connection of the sections, pos. 5 - end cap, pos. 6, 7, 8 - electronic modules, pos. 9 - piezoelectric transducers, pos. 10 - filter module, pos. 11 - protection module, pos. 12 - service power supply, pos. 13 - master oscillator, pos. 14 - module ιо AFC, pos. 15 - phase corrector, pos. 16 - power module, pos. 17 - current transformer, pos. 18 - adder, pos. 19 - feedback sensor; pos. 20, 21, 22 - the power of the piezoelectric transducers at the operating frequency; Fl, F2, FЗ are the natural resonant frequencies of piezoelectric transducers, Fr, FrI, Fr2, FrЗ are the operating frequencies of the section.
15 4. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.15 4. Information confirming the possibility of carrying out the invention.
Прибор акустический скважинный (Фиг.l) состоит из одной или нескольких секций, выполненных в полых герметичных металлических цилиндрических корпусах 3, герметично соединенных между собой 4, верхнейAcoustic borehole device (Fig. 1) consists of one or several sections made in hollow sealed metal cylindrical cases 3, hermetically connected to each other 4, upper
20 головки 2 с контактным устройством под кабельный наконечник геофизического кабеля 1 герметично соединенной с верхней секцией и концевой заглушкой 5.20 heads 2 with a contact device for the cable lug of the geophysical cable 1 hermetically connected to the upper section and the end cap 5.
Секции размещены в герметичных корпусах, соединенных между собой посредством герметичного узла стыковки 4, что обеспечивает защиту всего прибора при выходе из строя любой секции, а так же возможность работыThe sections are placed in sealed enclosures, interconnected by means of a sealed docking unit 4, which provides protection for the entire device in case of failure of any section, as well as the ability to
25 модулей на своей заранее установленной частоте.25 modules at its pre-set frequency.
В корпусе секции 3 размещены пьезопреобразователи 9 (не менее двух штук) и электронные модули 6,7,8. Пьезопреобразователи расположены в одной плоскости перпендикулярно вертикальной оси секции. Электронные модули выполнены в виде функционально законченных блоков для оперативной замены зо в необходимых случаях, что существенно сокращает время ремонта.Piezoelectric transducers 9 (at least two pieces) and electronic modules 6,7,8 are placed in the case of section 3. Piezoelectric transducers are located in one plane perpendicular to the vertical axis of the section. The electronic modules are made in the form of functionally complete blocks for the quick replacement of the spare parts in necessary cases, which significantly reduces the repair time.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Пьезопреобразователи состоят из продольно-поляризованных, электрически соединенных параллельно пьезокерамических шайб и включают, по крайней мере, по две пьезокерамические шайбы с электрически изолированными от остальной поверхности сегментами, выполняющими роль встроенных датчиков контроля работы и настройки параметров пьезопреобразователя. Пьезопреобразователь имеет законченную конструкцию, с предварительно напряженными шайбами с помощью стержня с резьбой на обоих концах и накладок.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Piezoelectric transducers consist of longitudinally polarized, electrically connected in parallel piezoceramic washers and include at least two piezoceramic washers with segments electrically isolated from the rest of the surface, acting as built-in sensors for monitoring the operation and tuning the parameters of the piezoelectric transducer. The piezoelectric transducer has a finished design, with pre-tensioned washers using a threaded rod at both ends and pads.
В качестве датчика обратной связи использован выделенный сегмент на шайбе пьезопреобразователя, при отсутствии выделенных сегментов можно использовать выносной датчик, который измеряет акустические колебания, излучаемые пьезопреобразователем.As a feedback sensor, the selected segment on the piezoelectric transducer washer is used; in the absence of the selected segments, an external sensor can be used that measures the acoustic vibrations emitted by the piezoelectric transducer.
Герметичность установки пьезопреобразователей в корпусе обеспечивается, например, сальниковыми узлами с применением резиновых уплотнительных колец.The tightness of the installation of piezoelectric transducers in the housing is ensured, for example, by gland assemblies using rubber sealing rings.
Электронные модули 6,7,8 размещены в секции 3 таким образом (распределены по всему объему корпуса секции), чтобы обеспечить лучшее охлаждение силовых элементов и уменьшение длины секции, что приводит к повышению удельной акустической мощности прибора в целом. Электронные модули 6,7,8 выполняют функцию автоматической настройки на резонансную частоту пьезопреобразователя, с автоматической коррекцией частоты и фазы других пьезопреобразователей этой секции.Electronic modules 6,7,8 are placed in section 3 in such a way (distributed over the entire volume of the section housing) in order to provide better cooling of the power elements and reduce the length of the section, which leads to an increase in the specific acoustic power of the device as a whole. Electronic modules 6,7,8 perform the function of automatic tuning to the resonant frequency of the piezoelectric transducer, with automatic correction of the frequency and phase of other piezoelectric transducers in this section.
Электронные модули 6,7,8 включают сервисный источник питания 12, модуль фильтра 10, модуль защиты 11, задающий генератор 13, модуль АПЧ 14 и фазовый корректор 15, для компенсации разброса резонансных частот пьезопреобразователей, силовой модуль 16, трансформатор тока 17, сумматор 18, датчик обратной связи 19. При этом канал управления, состоящий из датчика обратной связи 19, фазовый корректор 15, силовой модуль 16, трансформатор тока 17 служит для работы отдельного пьезопреобразователя.Electronic modules 6,7,8 include a service power supply 12, a filter module 10, a protection module 11, a master oscillator 13, an AFC module 14 and a phase corrector 15, to compensate for the spread of the resonant frequencies of the piezoelectric transducers, a power module 16, a current transformer 17, an adder 18 feedback sensor 19. In this case, the control channel, consisting of the feedback sensor 19, phase corrector 15, power module 16, current transformer 17 serves to operate a separate piezoelectric transducer.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Датчики обратной связи 19 пьезопреобразователей независимо друг от друга подсоединены к модулям фазовой коррекции 15 (Фиг. 2). Сигнал с каждого датчика обрабатывается в модулях фазовой коррекции по амплитуде и по фазе снимаемого при работе пьезопреобразователей 9.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) The feedback sensors 19 of the piezoelectric transducers are independently connected to the phase correction modules 15 (Fig. 2). The signal from each sensor is processed in the phase correction modules in terms of amplitude and phase of the piezoelectric transducers taken during operation 9.
5 Работа прибора.5 Operation of the device.
Стабилизированное напряжение постоянного тока подается через геофизический кабель 1 (фиг 1.) на модуль фильтра 10 (фиг 2.). Модуль фильтра имеет большую постоянную составляющую времени, для уменьшения пульсаций по высокому напряжению и фильтрации высокосоставляющих частот от ю сервисного источника питания. С модуля фильтра 10 напряжение питания распределяется к сервисному источнику питания 12 и к модулю защиты 11. С модуля защиты 11 напряжение поступает к силовым модулям 16. Сервисный источник питания 12 обеспечивает работу низковольтных элементов, входящих во все электронные модули.The stabilized DC voltage is supplied through the geophysical cable 1 (Fig 1.) to the filter module 10 (Fig 2.). The filter module has a large constant time component, in order to reduce high voltage ripple and filter high-frequency frequencies from the service power supply. From the filter module 10, the supply voltage is distributed to the service power supply 12 and to the protection module 11. From the protection module 11, the voltage is supplied to the power modules 16. The service power supply 12 provides the operation of low-voltage elements included in all electronic modules.
15 Модуль защиты 11 предназначен для защиты силовых элементов от перенапряжения при резком отключении нагрузки и повышенном значении потребляемого тока, а также при коротком замыкании в силовых цепях и нагрузке.15 Protection module 11 is designed to protect power elements from overvoltage during a sharp disconnection of the load and an increased value of the consumed current, as well as during a short circuit in power circuits and the load.
Силовые модули 16 формируют мощный высокочастотный сигнал,Power modules 16 form a powerful high-frequency signal,
20 приемлемый для питания пьезопреобразователей, который через трансформаторы тока 17 поступает к пьезопреобразователям 9 и сумматору тока 18. При этом, трансформаторы тока 17 имеют двухстороннюю связь для определения фазы и защиты от перегрузки пьезопреобразователей с последующим отключением конкретного пьезопреобразователя. С выхода сумматора сигнал поступает на20 is acceptable for supplying piezoelectric transducers, which through current transformers 17 enters the piezoelectric transducers 9 and the current adder 18. Moreover, current transformers 17 have two-way communication for determining the phase and protecting against overloading the piezoelectric transducers, followed by disconnecting a particular piezoelectric transducer. From the output of the adder, the signal goes to
25 модуль АПЧ 14. В модуле АПЧ происходит захват на низшую резонансную частоту пьезопреобразователя. Сигнал ошибки с модуля АПЧ 14 поступает на задающий генератор 13, где происходит стабилизация (автоматическая подстройка частоты) задающего генератора.25 AFC module 14. In the AFC module, a piezo transducer is captured at the lower resonant frequency. The error signal from the AFC module 14 is fed to the master oscillator 13, where stabilization (automatic frequency adjustment) of the master oscillator occurs.
Сигнал с задающего генератора 13, предварительно настроенный на зо среднюю частоту пьезопреобразователей в секции, поступает через фазовыеThe signal from the master oscillator 13, pre-tuned to the middle frequency of the piezoelectric transducers in the section, comes through phase
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) корректоры 15 к силовым модулям 16. В первый момент работы, в модуле фазовой коррекции 15 сигнал имеет максимальный фазовый сдвиг для всех пьезопреобразователей с целью определения и захвата АПЧ наиболее низкой из частот от сумматора 18. После захвата частоты фазовые корректоры 15 устраняют 5 ошибку для пьезопреобразователей 9, имеющих более высокую частоту. Работа фазового корректора 15 основана на динамическом отслеживании и корректировании ошибки между захваченной самой низкой частотой задающего генератора 13 и повышенной резонансной частотой пьезопреобразователей 9 по фронту импульсов от датчиков обратной связи 19. При этом временной интервал, ιо в котором происходит корректирование ошибки, выбирается в зависимости от применяемой конструкции пьезопреобразователей.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) correctors 15 to the power modules 16. At the first moment of operation, in the phase correction module 15, the signal has a maximum phase shift for all piezoelectric transducers in order to determine and capture the AFC of the lowest frequency from the adder 18. After the frequency is captured, the phase corrector 15 eliminates the 5 error for the piezoelectric transducers 9 having a higher frequency. The work of the phase corrector 15 is based on dynamic tracking and correction of the error between the captured lowest frequency of the master oscillator 13 and the increased resonant frequency of the piezoelectric transducers 9 along the pulse front from the feedback sensors 19. In this case, the time interval, vo in which the error correction occurs, is selected depending on applied design of piezoelectric transducers.
Таким образом, осуществляется понижение частоты для пьезопреобразователей 9 с повышенной резонансной частотой в несущественном разбросе значений резонансных частот. Датчики обратной связи 19 определяютThus, the frequency is reduced for piezoelectric transducers 9 with an increased resonant frequency in an insignificant range of resonant frequencies. The feedback sensors 19 determine
15 также амплитуду сигнала пьезопреобразователя, и при большой разнице в амплитудах колебаний пьезопреобразователей (связанной с разным импедансом пьезопреобразователей при изготовлении, воздействием окружающей среды - температура, давление) фазовый корректор 15 уравнивает сигналы, поступающие на силовой модуль 16, чем достигается равномерное распределение сигнала на15 also the amplitude of the signal of the piezoelectric transducer, and with a large difference in the amplitudes of the oscillations of the piezoelectric transducers (associated with the different impedance of the piezoelectric transducers in the manufacture, environmental exposure - temperature, pressure), the phase corrector 15 equalizes the signals arriving at the power module 16, thereby achieving uniform distribution of the signal across
20 пьезопреобразователи 9.20 piezoelectric transducers 9.
Таким образом, происходит автоматическая корректировка параметров (частота, напряжение, фазовый сдвиг) электрических сигналов, подаваемых на пьезопреобразователи 9, с целью максимизации акустического воздействия на скважину, призабойную зону, пласт.Thus, there is an automatic adjustment of the parameters (frequency, voltage, phase shift) of the electrical signals supplied to the piezoelectric transducers 9, in order to maximize the acoustic impact on the well, bottom-hole zone, formation.
25 Корпусные детали скважинного акустического излучателя выполнены из материала, обеспечивающего эксплуатацию прибора в конкретной окружающей среде. Шайбы пьезопреобразователей выполнены, например, из керамики ПКР- 78. Электронные модули выполнены на общепромышленных элементах. Используется геофизический кабель, например, марки KП-60-180-1 с25 The body parts of the borehole acoustic emitter are made of material that ensures the operation of the device in a specific environment. Piezoelectric transducer washers are made, for example, from PKR-78 ceramics. Electronic modules are made on common industrial elements. A geophysical cable is used, for example, KP-60-180-1 s
30 наконечником типа НКБЗ -36.30 tip type NKBZ -36.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Прибор акустический сiсважинный, содержащий верхнюю головку с контактным устройством под кабельный наконечник, герметичный корпус с размещенными в нем блоком электроники, пьезопреобразователями из1. Acoustic borehole device, comprising an upper head with a contact device for a cable lug, a sealed enclosure with an electronics unit housed in it, and piezoelectric transducers from
5 продольно-поляризованных, электрически соединенных параллельно пьезокерамических шайб, не менее двух шайб выполнено с электрически изолированными от остальной поверхности шайбы сегментами, выполняющих функцию датчиков обратной связи, пьезопреобразователи размещены перпендикулярно продольной оси излучателя и выполнены с накладками, ю рабочая поверхность которых контактирует непосредственно с окружающей средой, пьезопреобразователи электрически и механически независимы друг от друга, отличающийся тем, что прибор акустический скважинный запитывается от источника постоянного тока и состоит из нескольких независимых работающих на собственной резонансной частоте секций, каждая секция5 longitudinally polarized, electrically connected in parallel piezoelectric washers, at least two washers are made with segments electrically isolated from the rest of the washer segments acting as feedback sensors, piezoelectric transducers are placed perpendicular to the longitudinal axis of the emitter and are made with overlays, whose working surface is in direct contact with the surrounding medium, piezoelectric transducers are electrically and mechanically independent of each other, characterized in that the acoustic device Azhinov powered by DC and consists of several independent operating at self-resonant sections, each section
15 размещена в герметичном корпусе и содержит сервисный источник питания, модуль фильтра, модуль защиты, задающий генератор, модуль АПЧ и фазовый корректор, для компенсации разброса резонансных частот пьезопреобразователей, силовой модуль, трансформатор тока, сумматор, датчик обратной связи, не менее двух предварительно подобранных по резонансной15 is placed in a sealed enclosure and contains a service power supply, a filter module, a protection module, a master oscillator, an AFC module and a phase corrector to compensate for the spread of the resonant frequencies of the piezoelectric transducers, a power module, a current transformer, an adder, a feedback sensor, at least two pre-selected resonant
20 частоте пьезопреобразователей, при этом каждый из пьезопреобразователей имеет свой канал управления, состоящий из датчика обратной связи, фазового корректора, силового модуля, трансформатора тока.20 frequency of the piezoelectric transducers, while each of the piezoelectric transducers has its own control channel, consisting of a feedback sensor, phase corrector, power module, current transformer.
2. Устройство по п.l, отличающееся тем, что содержит три секции, работающих одновременно на резонансных частотах, например, 15±10%,2. The device according to claim 1, characterized in that it contains three sections operating simultaneously at resonant frequencies, for example, 15 ± 10%,
25 20±10%, 35 ±10% кГц.25 20 ± 10%, 35 ± 10% kHz.
3. Устройство по п.l, отличающееся тем, что содержит секции, работающие одновременно на одной резонансной частоте.3. The device according to claim 1, characterized in that it comprises sections operating simultaneously at one resonant frequency.
4. Устройство по п.l, отличающееся тем, что в качестве датчика обратной связи использован выносной датчик, измеряющий акустические колебания. зо4. The device according to claim 1, characterized in that an external sensor measuring acoustic vibrations is used as a feedback sensor. zo
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
PCT/RU2006/000244 2005-11-28 2006-05-17 Acoustic downhole device WO2007061333A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005136751/03A RU2301329C2 (en) 2005-11-28 2005-11-28 Downhole acoustic instrument
RU2005136751 2005-11-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007061333A1 true WO2007061333A1 (en) 2007-05-31

Family

ID=37862352

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2006/000244 WO2007061333A1 (en) 2005-11-28 2006-05-17 Acoustic downhole device

Country Status (3)

Country Link
EA (1) EA009245B1 (en)
RU (1) RU2301329C2 (en)
WO (1) WO2007061333A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8881807B1 (en) * 2014-03-18 2014-11-11 Well-Smart Technologies—Global, Inc Autonomous apparatus to restore and maintain well productivity and method of using the same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3578081A (en) * 1969-05-16 1971-05-11 Albert G Bodine Sonic method and apparatus for augmenting the flow of oil from oil bearing strata
EP0434493A1 (en) * 1989-12-07 1991-06-26 ETAT FRANCAIS Représenté par le délÀ©gué général pour l'armement Method for power increase of electroacoustic low frequency transducers and corresponding transducers
RU2140519C1 (en) * 1998-03-11 1999-10-27 Подобед Виктор Сергеевич Device for acoustic stimulation of oil-gas formation
RU2193651C2 (en) * 2001-11-23 2002-11-27 Закрытое акционерное общество "ИНЕФ" Well acoustic radiator
WO2003058028A1 (en) * 2002-01-08 2003-07-17 Isaak Aronovich Orentlikherman Radiating complex for oil and gas wells

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001012947A1 (en) * 1999-08-16 2001-02-22 Veniamin Viktorovich Dryagin Method and device for restoring the permeability of the space adjacent to wells in a production horizon
RU2260688C1 (en) * 2004-01-14 2005-09-20 Корольков Александр Владимирович Well acoustic device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3578081A (en) * 1969-05-16 1971-05-11 Albert G Bodine Sonic method and apparatus for augmenting the flow of oil from oil bearing strata
EP0434493A1 (en) * 1989-12-07 1991-06-26 ETAT FRANCAIS Représenté par le délÀ©gué général pour l'armement Method for power increase of electroacoustic low frequency transducers and corresponding transducers
RU2140519C1 (en) * 1998-03-11 1999-10-27 Подобед Виктор Сергеевич Device for acoustic stimulation of oil-gas formation
RU2193651C2 (en) * 2001-11-23 2002-11-27 Закрытое акционерное общество "ИНЕФ" Well acoustic radiator
WO2003058028A1 (en) * 2002-01-08 2003-07-17 Isaak Aronovich Orentlikherman Radiating complex for oil and gas wells

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8881807B1 (en) * 2014-03-18 2014-11-11 Well-Smart Technologies—Global, Inc Autonomous apparatus to restore and maintain well productivity and method of using the same

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005136751A (en) 2007-02-10
EA200600798A1 (en) 2007-06-29
EA009245B1 (en) 2007-12-28
RU2301329C2 (en) 2007-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12071847B2 (en) Electromagnetic telemetry device
US4001798A (en) Self-contained sensor
US5568448A (en) System for transmitting a signal
US7762354B2 (en) Peizoelectric generator particularly for use with wellbore drilling equipment
CN104756608A (en) A system and method for stimulating wells, deposits and boreholes using the plasma source
WO2009028251A1 (en) Antenna apparatus and radio communication device
CA2566378A1 (en) Apparatus for generating corona discharges
US10221679B2 (en) Reducing common mode noise with respect to telemetry equipment used for monitoring downhole parameters
US7525826B2 (en) Switching power supply apparatus and method
WO2007061333A1 (en) Acoustic downhole device
US10465507B2 (en) Method and system for controlling voltage applied across a piezoelectric stack of a downhole acoustic transmitter
Lawry et al. A high-temperature acoustic-electric system for power delivery and data communication through thick metallic barriers
RU131062U1 (en) Borehole Acoustic Device
US7872945B2 (en) Dynamic efficiency optimization of piezoelectric actuator
RU2260688C1 (en) Well acoustic device
RU2521094C1 (en) Acoustic downhole emitter
RU2193651C2 (en) Well acoustic radiator
WO2004003329A3 (en) Remote down-hole well telemetry
Guyomar et al. Low consumption damping of planar structures
RU79809U1 (en) GENERATING DEVICE FOR ULTRASONIC CLEANING
US4427900A (en) Supply circuit for electronic apparatus at a high electric potential
RU2129659C1 (en) Device for vibroacoustic stimulation of oil-bearing formation
KR100966873B1 (en) Apparatus for Generating High Voltage using Piezo Electric Transformer
KR100888248B1 (en) Apparatus and method for coding data
KR0177025B1 (en) High voltage generator using piezoelectric ceramics

Legal Events

Date Code Title Description
DPE2 Request for preliminary examination filed before expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 06757954

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1