RU2642199C1

RU2642199C1 - Downhole seismic source

Info

Publication number: RU2642199C1
Application number: RU2017113517A
Authority: RU
Inventors: Борис Ферапонтович Симонов; Юрий Валентинович Погарский; Алексей Олегович Кордубайло; Юрий Альфредович Лебедев
Original assignee: Публичное акционерное общество "Силэн Сейсмоимпульс"
Priority date: 2017-04-19
Filing date: 2017-04-19
Publication date: 2018-01-24

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: downhole seismic source comprises a power element in the form of a variable diameter hydraulic cylinder provided with a plunger that interacts with a mechanism of its reciprocal movement along the hydraulic cylinder axis, and a system for supply and control of seismic source. The seismic source is provided with a double-acting electromagnetic hammer mounted coaxially with the power element, in which non-detachable cylindrical housing there are coils of return and forward strokes of the striker, poles and inductive sensors rigidly mounted on the diamagnetic guide, and the striker. The lower end of the striker interacts with the plunger of the hydraulic cylinder. The cavities of electromagnetic hammer are evacuated from the side of the lower and upper ends of the striker, and the longitudinal grooves are made on the outer surfaces of the electromagnetic hammer body and the hydraulic cylinder designed for receiving power supply lines of seismic source electromagnetic hammer coils the and its control system. The communication lines are connected through collector mounted in the upper cover of the electromagnetic hammer and communicated by the cable to the seismic source power supply and control unit.

EFFECT: increased efficiency of vibration seismic action directly on oil formation.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к вибросейсмической технике и может быть использовано для повышения нефтеотдачи нефтегазоносных месторождений путем скважинного вибровоздействия на нефтяные пласты, а также для сейсморазведки земных недр.The invention relates to a vibroseismic technique and can be used to increase oil recovery of oil and gas fields through borehole vibration exposure to oil reservoirs, as well as for seismic exploration of the earth's interior.

В настоящее время в мировой и отечественной практике нефтедобычи сложилось обоснованное представление об эффективности и перспективности применения волновых технологий воздействия на истощенные, высокообводненные нефтяные пласты с целью интенсификации добычи нефти.At present, in the world and domestic practice of oil production, there is a well-founded idea of the effectiveness and prospects of applying wave technologies to influence depleted, highly watered oil reservoirs in order to intensify oil production.

Известно устройство для волнового воздействия на залежь, состоящее из груза для нанесения ударов, связанного с ним подъемного механизма, траверсы с захватными элементами и прерывателя, предназначенного для соединения со скважиной (см. авт. свид. СССР №1710709, 1992 г.).A device is known for wave action on a reservoir, consisting of a load for striking, an associated lifting mechanism, a beam with gripping elements and an interrupter designed to connect to a well (see ed. Certificate of the USSR No. 1710709, 1992).

Известное устройство обладает рядом недостатков, обусловливающих его низкую технико-экономическую эффективность:The known device has several disadvantages, which determine its low technical and economic efficiency:

- высокой металлоемкостью и сложностью конструкции;- high metal consumption and design complexity;

- высокой стоимостью эксплуатации и монтажных работ;- high cost of operation and installation work;

- детали устройства испытывают большие динамические нагрузки, что снижает их долговечность;- device parts experience high dynamic loads, which reduces their durability;

- импульс силы, действующий на массив породы существенно ограничен предельным напряжением упругой деформации горной породы, достигающим больших значений из-за сравнительно малой контактной площади груза и взаимодействующей с ним наковальни;- the force impulse acting on the rock mass is significantly limited by the ultimate stress of elastic deformation of the rock, reaching large values due to the relatively small contact area of the load and the anvil interacting with it;

- не может быть использовано для силового воздействия на стенки скважины, ориентированной нормально залежи.- cannot be used for force impact on the walls of the well, oriented normally to the reservoir.

Известен скважинный электромагнитный сейсмический источник, включающий размещенный в корпусе вибратор продольных или поперечных колебаний, выполненный в виде линейного электромагнитного двигателя с реактивной массой на оси из диамагнитного материала, зажимное устройство для закрепления сейсмического источника в заданном месте в стволе скважины с электрогидроприводом, электронный блок управления в акустическом изоляторе для индикации движения сейсмоисточника в скважине, вибрации стенок скважины и передачи пакета сигналов управления с поверхности на вибратор и электрогидропривод зажимного устройства (см. патент США №4715470 по кл. Е21В 23/01, 1988 г.).Known borehole electromagnetic seismic source, comprising a longitudinal or transverse vibrator placed in the housing, made in the form of a linear electromagnetic motor with a reactive mass on the axis of diamagnetic material, a clamping device for securing the seismic source in a given location in the wellbore with an electrohydraulic actuator, an electronic control unit in acoustic isolator to indicate the motion of the seismic source in the well, vibration of the walls of the well and the transmission of a packet of control signals surface from the surface to the vibrator and the electro-drive of the clamping device (see US patent No. 4715470 according to CL 21B 23/01, 1988).

Известный скважинный электромагнитный сейсмический источник имеет сложную многокомпонентную конструкцию, что по определению предполагает высокую стоимость его изготовления и обслуживания, а также невысокую эксплуатационную надежность, особенно на режимах длительного включения.The well-known borehole electromagnetic seismic source has a complex multicomponent design, which by definition implies the high cost of its manufacture and maintenance, as well as low operational reliability, especially in long-term operation.

Известен скважинный сейсмоисточник сейсмических импульсов, состоящий из корпуса в виде камеры с окнами, которые перекрываются посредством кольцевого зазора, и снабженного поршнем, имеющего возвратно-поступательное движение (патент РФ 2166779, кл. G01V 1/135, 2001 г.).Known borehole seismic source of seismic pulses, consisting of a housing in the form of a chamber with windows that overlap by an annular gap, and equipped with a piston having a reciprocating motion (RF patent 2166779, CL G01V 1/135, 2001).

Привод перемещения поршня выполнен в виде ходового винта, подсоединенного через редуктор и управляемую муфту к валу электродвигателя, и окна в корпусе размещены в нижней части камеры, а затвор, поджатый пружиной, зафиксирован защелкой, сопряженной с якорем спускового электромагнита и над поршнем со стороны противоположной рабочей камере размещена газовая полость.The piston displacement drive is made in the form of a lead screw connected through a gearbox and a controlled clutch to the motor shaft, and the windows in the housing are located in the lower part of the chamber, and the shutter, pressed by a spring, is fixed by a latch mated to the anchor of the trigger electromagnet and above the piston from the opposite working side the chamber contains a gas cavity.

Недостатками известного устройства являются:The disadvantages of the known device are:

- сложность конструкции электромеханической системы привода затвора камеры и привода прижима,- the complexity of the design of the electromechanical system of the shutter drive of the camera and the drive clamp,

- доступность содержащей абразивы жидкости в скважине к подвижным элементам привода затвора, что существенно снижает долговечность скважинного источника,- the availability of fluid containing abrasives in the well to the movable elements of the gate actuator, which significantly reduces the durability of the downhole source,

- длительность цикла подготовки (зарядки) скважинного источника для реализации каждого гидроудара и связанная с этим низкая частота ударов, что снижает эффективность импульсного воздействия на нефтесодержащую породу.- the duration of the cycle of preparation (charging) of the borehole source for the implementation of each water hammer and the associated low shock frequency, which reduces the effectiveness of the pulsed effect on the oily rock.

Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому решению является скважинный сейсмический источник, содержащий силовой элемент в виде гидроцилиндра с изменяемым диаметром, снабженного плунжером, взаимодействующим с механизмом его возвратно-поступательного перемещения вдоль оси гидроцилиндра, и систему питания и управления сейсмоисточника (см. патент РФ №2452853 от 10.06.2012 г.).The closest in technical essence to the proposed solution is a borehole seismic source containing a power element in the form of a hydraulic cylinder with a variable diameter, equipped with a plunger that interacts with the mechanism of its reciprocating movement along the axis of the hydraulic cylinder, and the power supply and control system of the seismic source (see RF patent No. 2452853 dated June 10, 2012).

Известное устройство, в составе подвижной части механизма возвратно-поступательного перемещения, каната, груза с плунжером гидроцилиндра с изменяемым диаметром является сложной многомассовой системой с упруго-диссипативными связями в виде каната, упругой подвески и рабочей жидкости внутри гидроцилиндра.The known device, as part of the movable part of the mechanism of reciprocating movement, a rope, a load with a plunger of a hydraulic cylinder with a variable diameter, is a complex multi-mass system with elastic-dissipative bonds in the form of a rope, an elastic suspension and a working fluid inside the hydraulic cylinder.

Известное устройство обладает рядом недостатков, а именно:The known device has several disadvantages, namely:

- низкая эксплуатационная надежность устройства;- low operational reliability of the device;

- сложная настройка на оптимально необходимый режим колебаний, резонансных частоте собственных упругих колебаний породного массива, прилегающего к стенкам скважины;- complex tuning to the optimum necessary mode of oscillation, resonant to the frequency of natural elastic vibrations of the rock mass adjacent to the walls of the well;

- высокие металлоемкость, стоимость монтажа и эксплуатации.- high metal consumption, the cost of installation and operation.

Техническим результатом, решаемым предлагаемым изобретением, является создание скважинного электромагнитного сейсмического источника, оказывающего вибросейсмическое воздействие непосредственно на нефтяной пласт независимо от глубины его залегания и работающего как при прямом ходе, так и при обратном ходе бойка электромагнитного привода.The technical result solved by the invention is the creation of a borehole electromagnetic seismic source that has a vibroseismic effect directly on the oil reservoir, regardless of the depth of its occurrence and working both in the forward stroke and in the reverse stroke of the striker of the electromagnetic drive.

Технический результат в предлагаемом изобретении достигает созданием скважинного сейсмоисточника, содержащего силовой элемент в виде гидроцилиндра с изменяемым диаметром, снабженного плунжером, взаимодействующим с механизмом его возвратно-поступательного перемещения вдоль оси гидроцилиндра, и систему питания и управления сейсмоисточника, который, согласно изобретению, снабжен установленным соосно с силовым элементом электромагнитным молотом двойного действия, в неразъемном цилиндрическом корпусе которого размещены катушки обратного и прямого хода бойка, полюса и индуктивные датчики, жестко смонтированные на диамагнитной направляющей, и боек, причем боек нижним торцом взаимодействует с плунжером гидроцилиндра, причем полости электромагнитного молота со стороны нижнего и верхнего торцов бойка вакуумированы, а на наружных поверхностях корпуса электромагнитного молота и гидроцилиндра выполнены продольные пазы, предназначенные для размещения в них проводов коммуникаций силового питания катушек электромагнитного молота и катушек индуктивных датчиков, при этом провода коммуникаций через коллектор, смонтированный в верхней крышке электромагнитного молота, сообщены кабелем с блоком питания и управления сейсмоисточника.The technical result in the present invention is achieved by creating a borehole seismic source containing a power element in the form of a variable-diameter hydraulic cylinder, equipped with a plunger interacting with the mechanism of its reciprocating movement along the axis of the hydraulic cylinder, and a power supply and control system of the seismic source, which, according to the invention, is equipped with an installed coaxially with a power element of a double-acting electromagnetic hammer, in the integral cylindrical body of which are placed coils direct and direct stroke of the striker, poles and inductive sensors, rigidly mounted on the diamagnetic guide, and the strikers, and the striker with its lower end interacts with the hydraulic cylinder plunger, the cavities of the electromagnetic hammer from the side of the lower and upper ends of the striker are evacuated, and on the outer surfaces of the electromagnetic hammer body and the hydraulic cylinders are made longitudinal grooves designed to accommodate the wires of the power supply communications of the coils of the electromagnetic hammer and coils of inductive sensors, while Communications wires through manifold mounted in the top cover of the electromagnetic hammer communicated with power supply cables and seismic source control.

Выполнение блока питания и управления сейсмоисточника содержит питаемый от управляемого тиристорного выпрямителя тиристорный коммутатор с катушками прямого и обратного хода бойка, в цепь которых подключены индуктивные датчики, импульсно-фазовая система управления углами регулирования тиристорного выпрямителя, которая позволяет регулировать величины постоянных напряжений, поступающих на катушки с выхода тиристорного выпрямителя, и следовательно, регулировать электромагнитные силы тяги катушек.The power supply and seismic source control unit contains a thyristor switch powered by a controlled thyristor rectifier with striker direct and return coils, the circuit of which is connected with inductive sensors, a pulse-phase control system for controlling the thyristor rectifier control angles, which allows you to adjust the magnitude of the constant voltage supplied to the coil with the output of the thyristor rectifier, and therefore, regulate the electromagnetic traction forces of the coils.

Снабжение устройства вторым силовым элементом в виде гидроцилиндра с изменяемым диаметром, плунжер которого взаимодействует с верхним торцом бойка электромагнитного молота, позволяет создать комплекс, обеспечивающий активное объемное воздействие на пласт как по мощности пласта вдоль оси скважины, так и по простиранию пласта в плоскости, перпендикулярной оси скважины. При этом неизбежно повышение интенсификации нефтеотдачи.Providing the device with a second force element in the form of a hydraulic cylinder with a variable diameter, the plunger of which interacts with the upper end of the electromagnetic hammer head, allows you to create a complex that provides an active volumetric impact on the formation both in terms of the thickness of the formation along the axis of the well and along the strike of the formation in a plane perpendicular to the axis wells. In this case, an increase in oil recovery intensification is inevitable.

Выполнение корпуса неразъемным цилиндрическим с размещенными в нем катушками холостого и рабочего хода бойка, полюсами и индуктивными датчиками, жестко смонтированными на диамагнитной направляющей, и боек, как единый узел упрощает конструкцию молота и технологию его сборки-разборки.The execution of the casing is inseparable cylindrical with the idle and working strikes of the striker placed in it, poles and inductive sensors rigidly mounted on the diamagnetic guide, and the striker, as a single unit, simplifies the design of the hammer and its assembly-disassembly technology.

Установка со стороны нижнего и верхнего торцов корпуса силовых устройств импульсного воздействия на нефтесодержащую среду с приводными плунжерами, поочередно взаимодействующими с бойком, позволяет:The installation from the lower and upper ends of the housing of power devices of impulse action on an oil-containing medium with drive plungers that alternately interact with the striker allows you to:

- герметично закрыть внутреннюю полость молота и, таким образом, обеспечить его работу в жидких средах в скважинах;- hermetically close the internal cavity of the hammer and, thus, ensure its operation in liquid media in wells;

- запускать оба силовых устройства за каждый рабочий цикл молота, что практически удваивает эффективность импульсного воздействия на нефтесодержащую породу.- launch both power devices for each hammer operating cycle, which practically doubles the effectiveness of the pulsed action on oily rock.

Выполненный в системе питания и управления сейсмоисточника и связанный с цепями индуктивных датчиков молота импульсно-фазовый блок управления углами регулирования, управляемого тиристорного выпрямителя, питающего тиристорный коммутатор с катушками прямого и обратного хода бойка, дает возможность изменять на выходе управляемого тиристорного выпрямителя постоянные напряжения, поочередно поступающие на катушки прямого и обратного хода бойка.The pulse-phase control unit for controlling the angles of regulation of a controlled thyristor rectifier, supplying a thyristor switch with direct and reverse coils of the striker, made in the power supply and control system of the seismic source and connected to the circuits of the inductive hammer sensors, makes it possible to change the direct voltage alternating at the output of the controlled thyristor rectifier on the forward and reverse coils of the striker.

Следовательно, можно менять электромагнитные силы катушек и реализовать, например, равенство импульсов удара бойка по плунжерам силовых устройств.Therefore, it is possible to change the electromagnetic forces of the coils and realize, for example, the equality of the impulses of the striking blow on the plungers of power devices.

Этим достигается наиболее эффективный для повышения нефтеотдачи симметричный режим импульсного воздействия на нефтесодержащий продукт нижним и верхним силовыми устройствами.This achieves the most effective for enhancing oil recovery, the symmetrical regime of impulse action on the oil-containing product by the lower and upper power devices.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется нижеследующим описанием конструкции и чертежами, где:The essence of the invention is illustrated by the following description of the design and drawings, where:

- на фиг. 1 показан скважинный сейсмоисточник с гидроцилиндрами с изменяемым диаметром в разрезе;- in FIG. 1 shows a borehole seismic source with hydraulic cylinders with a variable diameter in section;

- на фиг. 2 - разрез А-А по фиг. 1;- in FIG. 2 is a section AA in FIG. one;

- на фиг. 3 показана схема блока питания и управления сейсмоисточника.- in FIG. 3 shows a diagram of a power supply and control unit for a seismic source.

Скважинный сейсмоисточник включает электромагнитный молот и присоединенные соосно к его нижнему и верхнему торцу силовые устройства (гидроцилиндры).A downhole seismic source includes an electromagnetic hammer and power devices (hydraulic cylinders) coaxially attached to its lower and upper end.

Электромагнитный молот включает неразъемный цилиндрический корпус 1, боек 2, размещенные в корпусе катушки прямого 3 и обратного 4 хода, полюса 5, 6, 7, 8 и индуктивные датчики 9 и 10, жестко смонтированные на диамагнитной направляющей 11.The electromagnetic hammer includes a one-piece cylindrical body 1, spikes 2, placed in the body of the coil direct 3 and 4 reverse, poles 5, 6, 7, 8 and inductive sensors 9 and 10, rigidly mounted on a diamagnetic guide 11.

При этом направляющая 11 с жестко закрепленными на ней катушками 3 прямого и 4 обратного хода бойка 2, полюсами 5, 6, 7, 8 и катушками индуктивных датчиков 9 и 10 образует единый энергетический блок молота, зафиксированный в корпусе 1 распорными втулками 12.In this case, the guide 11 with the coils 3 of direct and 4 reverse of the striker 2 rigidly fixed on it, poles 5, 6, 7, 8 and coils of inductive sensors 9 and 10 forms a single energy block of the hammer, fixed in the housing 1 by spacer sleeves 12.

К нижнему и верхнему торцам корпуса 1 присоединены, например, силовые устройства в виде гидроцилиндров 13 с изменяемым диаметром для импульсного воздействия через стенки обсадной трубы (на чертеже не показана) на нефтесодержащую породу.To the lower and upper ends of the housing 1 are attached, for example, power devices in the form of hydraulic cylinders 13 with a variable diameter for pulsed exposure through the walls of the casing (not shown) to oil-bearing rock.

Каждый гидроцилиндр 13 содержат установленный с возможностью поступательного перемещения плунжер 14, реализующий привод гидроцилиндра при взаимодействии с бойком 2.Each hydraulic cylinder 13 contains a plunger 14 mounted with the possibility of translational movement, realizing the hydraulic cylinder drive when interacting with the striker 2.

На наружных поверхностях корпуса 1 электромагнитного молота и установленного сверху гидроцилиндра 13 с грузовой проушиной 15 выполнены продольные пазы 16, 17, предназначенные для размещения в них проводов коммуникаций силового питания катушек электромагнитного молота и датчиков.On the outer surfaces of the casing 1 of the electromagnetic hammer and mounted on top of the hydraulic cylinder 13 with the cargo eye 15, longitudinal grooves 16, 17 are made, designed to accommodate the power supply wires of the electromagnetic hammer coils and sensors in them.

Провода питания 18 катушки прямого хода 3 бойка 2 выведены через полюс 6, а провода питания 19 катушки обратного хода 4 бойка через полюс 8The power wires 18 of the forward coil 3 striker 2 are led through the pole 6, and the power wires 19 of the reverse coil 4 striker through the pole 8

- в продольные пазы соответственно 16, 17 и сведены далее в коллектор 20, смонтированный в верхнем гидроцилиндре 13.- in the longitudinal grooves, respectively 16, 17 and further reduced to a manifold 20 mounted in the upper hydraulic cylinder 13.

Аналогичным образом через полюса 5, 8 и далее через пазы 16, 17 в коллектор 20 выведены провода 22 от катушки датчика 10 (см. фиг. 2).Similarly, through the poles 5, 8 and then through the grooves 16, 17, wires 22 from the sensor coil 10 are led out to the collector 20 (see Fig. 2).

Из коллектора 20 провода коммуникаций питания катушек и датчиков соединены посредством кабеля 23 с блоком питания и управления 24 (далее БПУ 24) с импульсно-фазовой системой управления углами регулирования.From the collector 20, the power supply wires of the coils and sensors are connected via cable 23 to the power supply and control unit 24 (hereinafter BPU 24) with a pulse-phase control system for controlling the control angles.

Блок питания и управления сейсмоисточника по фиг. 3 включает тиристорный коммутатор 25 с тиристорами 26, 27 (Т_рх, Т_хх.)The power supply and control unit of the seismic source of FIG. 3 includes a thyristor switch 25 with thyristors 26, 27 (T _px , T _xx .)

В цепи коммутатора 25 включены электромагнитные катушками 3 прямого и обратного 4 хода бойка 2.The switch circuit 25 includes electromagnetic coils 3 forward and reverse 4 strokes striker 2.

Коммутатор 25 включает узел гашения, состоящий из резистора 28 (R_r), емкости 29 (С_r), диодов 30, 31 (V_px, V_xx), и коммутирующую емкость 32 (С_к).The switch 25 includes a blanking unit, consisting of a resistor 28 (R _r ), a capacitance 29 (C _r ), diodes 30, 31 (V _px , V _xx ), and a switching capacitance 32 (C _k ).

Коммутатор питается от управляемого выпрямителя 33, подключенного к сети переменного тока.The switch is powered by a controlled rectifier 33 connected to an AC network.

Тиристоры 26, 27 при поочередном включении соединяют электромагнитные катушки 3 и 4 молота с управляемым выпрямителем 33, который соединен с импульсно-фазовой системой управления 34Thyristors 26, 27, when turned on alternately, connect electromagnetic coils 3 and 4 of the hammer with a controlled rectifier 33, which is connected to a pulse-phase control system 34

Импульсно-фазовая система управления 34 служит для выработки импульсов управления, поступающих на управляющие электроды тиристоров управляемого выпрямителя 33, обеспечивая различные углы α_пх и α_ох регулирования тиристорного выпрямителя, при которых на выходе УВ 33 реализуются различные выпрямленные постоянные напряжения U_пх или U_ox, подаваемые соответственно на катушки 3 и 4 молота.The pulse-phase control system 34 is used to generate control pulses supplied to the control electrodes of the thyristors of the controlled rectifier 33, providing various angles α _px and α _{oh for} controlling the thyristor rectifier, at which various rectified constant voltage U _px or U _ox are realized at the output of the UV 33, supplied respectively to coils 3 and 4 of the hammer.

Датчики 9 и 10 соединены с выходом импульсно-фазовой системы управления 34 через резисторы 35, 36 и диоды 37, 38 (R₁, R₂ и V₁, V₂).The sensors 9 and 10 are connected to the output of the pulse-phase control system 34 through resistors 35, 36 and diodes 37, 38 (R ₁ , R ₂ and V ₁ , V ₂ ).

Те же датчики соединены через резисторы 35, 36 и диоды 39, 40 (V₃, V₄) с управляющими электродами, тиристор в 26 и 27 тиристорного коммутатора 25.The same sensors are connected through resistors 35, 36 and diodes 39, 40 (V ₃ , V ₄ ) with control electrodes, a thyristor in 26 and 27 of a thyristor switch 25.

Работу устройства осуществляют следующим образом:The operation of the device is as follows:

запуск электромагнитного молота осуществляют подачей питания через тиристор 27 на катушку 4 обратного хода.the launch of the electromagnetic hammer is carried out by supplying power through the thyristor 27 to the reverse coil 4.

При этом на катушку подается напряжение U_ox от управляемого выпрямителя 33, на который от импульсно-фазовой системы управления 34 поступают импульсы управления с углами регулирования α_ох.In this case, the voltage U _ox is supplied to the coil from a controlled rectifier 33, to which control pulses with control angles α _ooh are received from the pulse-phase control system 34.

Под действием электромагнитной силы катушки 4 боек 2 ускоренно перемещается вверх и через некоторый промежуток времени своим верхним торцом достигает уровня катушки индуктивного датчика 9.Under the action of the electromagnetic force of the coil 4, the striker 2 accelerates upward and after a certain period of time reaches the level of the coil of the inductive sensor 9 with its upper end.

Датчик 9 вырабатывает сигнал, поступающий по цепи R₂V₄ на управляющий электрод тиристора 26 коммутатора.The sensor 9 generates a signal supplied through the circuit R ₂ V ₄ to the control electrode of the thyristor 26 of the switch.

Включается катушка 3 прямого хода. Коммутирующая емкость 32 выключает тиристор 26.The forward coil 3 is turned on. The switching capacitance 32 turns off the thyristor 26.

Катушку 4 обратного хода отключают от управляемого выпрямителя 33, а ее остаточная энергия гасится в контуре (V_ox, R_г, С_г).The reverse coil 4 is disconnected from the controlled rectifier 33, and its residual energy is extinguished in the circuit (V _ox , R _g , C _g ).

Одновременно сигнал с датчика 10 по цепи R₂V₂ поступает на импульсно-фазовую систему управления 34, которая начинает вырабатывать систему импульсов управления с углом регулирования α_nx, при котором управляемый выпрямитель 33 формирует постоянное напряжение U_nx, поступающее на катушку 4 рабочего хода.At the same time, the signal from the sensor 10 through the circuit R ₂ V ₂ enters the pulse-phase control system 34, which begins to generate a system of control pulses with a control angle α _nx , at which the controlled rectifier 33 generates a constant voltage U _nx supplied to the coil 4 of the stroke.

Тем временем продолжающий движение вверх по инерции боек 2 нанесет удар по плунжеру 14 установленного сверху гидроцилиндра 13, реализуя таким образом силовое воздействие последнего на стенки скважины и далее в нефтесодержащий пласт.Meanwhile, continuing to move up the inertia of the firing pin 2 will strike the plunger 14 mounted on top of the hydraulic cylinder 13, thereby realizing the force impact of the latter on the walls of the well and further into the oil-containing formation.

После этого боек 2 под действием собственного веса и электромагнитной силы катушки 3 начнет ускоренно перемещаться вниз.After this, the firing pin 2 under the influence of its own weight and electromagnetic force of the coil 3 will begin to accelerate to move down.

Через некоторое время нижний торец бойка 2 достигнет уровня датчика 9, который при этом вырабатывает управляющий сигнал.After some time, the lower end of the striker 2 will reach the level of the sensor 9, which at the same time generates a control signal.

По этому сигналу через цепь R₁V₃ включается тиристор 27, а по цепи R₂V₁ через импульсно-фазовую систему управления 34 на управляемый выпрямитель 33 подаются импульсы управления с углом α_ох. В результате за счет емкости 32 выключается тиристор 26.At this signal via circuit R ₁ V ₃ turns the thyristor 27 and the chain R ₂ V ₁ via a pulse-phase control system 34 for controlled rectifier 33 are supplied with control pulses angle α _oh. As a result, due to the capacitance 32, the thyristor 26 is turned off.

Катушка 3 прямого хода отключается от управляемого выпрямителя 33, а ее энергия гасится на контуре (V_ox, R_г, С_г).The forward-running coil 3 is disconnected from the controlled rectifier 33, and its energy is extinguished on the circuit (V _ox , R _g , C _g ).

Катушка 4 обратного хода подключается к управляемому выпрямителю 33 с величиной выходного напряжения U_ox.The reverse coil 4 is connected to a controlled rectifier 33 with an output voltage value U _ox .

В то же время продолжающий по инерции движение вниз боек 2 нанесет удар по головке 16 подпружиненного плунжеру 14 нижнего гидроцилиндра 13 и, таким образом, реализует импульсное воздействие гидроцилиндра на стенки скважины и далее в нефтесодержащий пласт.At the same time, the downward movement of the hammerhead 2, which continues by inertia, will strike the head 16 of the spring-loaded plunger 14 of the lower hydraulic cylinder 13 and, thus, implements the pulsed action of the hydraulic cylinder on the walls of the well and further into the oil-containing formation.

После этого боек 2 под действием электромагнитной силы катушки 4 обратного хода начнет ускоренно перемещаться вверх. С этого момента вышеописанный рабочий процесс периодически повторяется.After this, the firing pin 2 under the action of the electromagnetic force of the reverse coil 4 will begin to accelerate upward. From this moment, the above workflow is periodically repeated.

Из вышеприведенного описания следует, что использование соединенной с управляемым выпрямителем 33 импульсно-фазовой системы управления 34 позволяет обеспечить различные углы α_nx, α_ох регулирования тиристорного выпрямителя.From the above description it follows that the use of a pulse-phase control system 34 connected to a controlled rectifier 33 makes it possible to provide various angles α _nx , α _{oh for} controlling the thyristor rectifier.

При этом на выходе управляемый выпрямитель 33 реализуются различные по значению выпрямленные постоянные напряжения U_nx и U_ox, подаваемые на катушки 3 и 4.At the same time, a controlled rectifier 33 realizes rectified DC voltages of different values U _nx and U _ox that are supplied to coils 3 and 4.

Таким образом, обеспечивается возможность регулировать в широком диапазоне действующие на боек 2 электоромагнитного молота электромагнитные силы указанных выше катушек.Thus, it is possible to regulate in a wide range the electromagnetic forces of the above coils acting on the firing pin 2 of the electromagnetic hammer.

Так при определенном соотношении U_nx и U_ox и при условии U_ox>U_nx можно реализовать одинаковые по значению импульсы удара бойка 2 по плунжерам соответственно верхнего и нижнего силовых устройств.So, with a certain ratio of U _nx and U _ox and under the condition U _ox > U _nx, it is possible to realize the same impulses of impact of the striker 2 on the plungers of the upper and lower power devices, respectively.

Симметричное по величине импульса воздействие силовых устройств, срабатывающих за каждый рабочий цикл движения бойка 2, существенно повышает эффективность молота, как привода скважинных погружных импульсных систем для повышения нефтеотдачи.The effect of power devices that are symmetrical in magnitude of the pulse, triggered for each working cycle of the striker 2 movement, significantly increases the efficiency of the hammer as a drive for downhole impulse impulse systems to increase oil recovery.

Чтобы повысить эффективность молота при использовании его в качестве ударного привода, например, выдергивателя из грунта стержней, труб и т.п. элементов, достаточно с помощью блока питания и управления сейсмоисточника 25 реализовать импульс удара бойка 2 при обратном ходе, значительно большим по величине, чем импульс удара при его прямом ходе.To increase the efficiency of the hammer when using it as a shock drive, for example, pulling rods, pipes, etc. from the ground elements, it is enough using the power supply and control of the seismic source 25 to realize the impact impulse of the striker 2 during the reverse stroke, much larger in magnitude than the impact impulse during its forward stroke.

Исполнение корпуса 1 молота в виде гладкой трубы с закрытыми посредством силовых устройств торцами и скрытыми в пазах 17, 18 корпуса 1 и полюсов 5, 6 и 7 коммуникациями, собранными в коллекторе 21, смонтированном в силовом устройстве (гидроцилиндре), позволяет беспрепятственно опускать скважинный сейсмоисточник посредством грузовой проушины 15 в нефтегазовые скважины.The execution of the hammer housing 1 in the form of a smooth pipe with ends closed by power devices and hidden in the grooves 17, 18 of the housing 1 and poles 5, 6 and 7 of the communications collected in the collector 21 mounted in the power device (hydraulic cylinder) allows you to freely lower the borehole seismic source through the cargo eye 15 into oil and gas wells.

Claims

1. A borehole seismic source containing a power element in the form of a hydraulic cylinder with a variable diameter, equipped with a plunger interacting with the mechanism of its reciprocating movement along the axis of the hydraulic cylinder, and a power supply and control system of the seismic source, characterized in that it is equipped with an electromagnetic hammer installed coaxially with the power element double action, in a one-piece cylindrical body of which there are coils for reverse and forward stroke of the striker, poles and inductive sensors, rigidly mounted on the diamagnetic guide, and the firing pin, and the firing pin with its lower end interacts with the plunger of the hydraulic cylinder, the cavities of the electromagnetic hammer from the side of the lower and upper ends of the firing pin are evacuated, and longitudinal grooves are made on the outer surfaces of the electromagnetic hammer housing and the hydraulic cylinder to accommodate the power communications wires power supply coils of the electromagnetic hammer of the seismic source and its control system, while the communication wires through the collector mounted in the upper ke electromagnetic hammer communicated with power supply cables and seismic source control.

2. The borehole seismic source according to claim 1, characterized in that the power supply and control unit of the seismic source contains a thyristor switch powered by a controlled thyristor rectifier with strikers and idle coils, in the circuit of which are connected inductive sensors, a pulse-phase control system for controlling the thyristor rectifier control angles .

3. The borehole seismic source according to claim 1, characterized in that it is equipped with a second power element in the form of a variable-diameter hydraulic cylinder, the plunger of which interacts with the upper end face of the hammer of the electromagnetic hammer.