專利名稱：井下電磁排油炮的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型為一種井下電磁排油炮，屬軍工高端技術(shù)-電磁炮應(yīng)用于石油開采的
電磁應(yīng)用新領(lǐng)域。
技術(shù)背景 石油是埋藏于地下數(shù)千米的寶貴能源和重要的戰(zhàn)略物資，當油井完井經(jīng)歷初期的自噴采油之后，隨著地層能量的逐漸衰減，油井最終都要轉(zhuǎn)入機械采油方式。據(jù)國內(nèi)外資料統(tǒng)計，在全球100多萬口各類油井中，機采井占90%左右。礦場使用的采油機械多種多樣，較常見的有氣舉采油裝置、水力泵、螺桿泵，電潛泵，四連桿游梁式抽油機和各類立式抽油機。近年來，已有永磁直線電機直接用于井下抽油的嘗試。上述采油方式，大多需要昂貴的采油機械，而且管理幅度大，系統(tǒng)效率低，電力電子技術(shù)發(fā)展到今天，亟需另辟蹊徑，探索一種全新的采油方式。 早在100多年前就有前衛(wèi)學(xué)者試圖利用電磁力發(fā)射炮彈了。 1901年，挪威物理學(xué)家伯克蘭造出了世界上第一門電磁線圈炮，能把10千克的彈體加速到100米/秒。1970年電磁炮真正取得實質(zhì)性進展，當年澳大利亞國立大學(xué)試制了一門電磁炮，首次成功地將3. 3克的彈體加速到5. 9km/s。 1987年，美國研制成"雷電"電磁炮，將彈丸加速到6km/s，之后又成功地將機動型多發(fā)電磁炮和反戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈電磁炮用于實戰(zhàn)。由于電磁炮發(fā)射速度快，隱蔽性強，已成為包括中國在內(nèi)的軍工領(lǐng)域研究的殺手锏，形成了線圈炮、軌道炮、電熱炮、重接炮研究系列。 既然依靠電磁力可以把彈丸高速拋射出數(shù)千公里，完全有可能在有固定井筒的油層部位，將類似于彈丸的柱塞從井底向上彈射一定距離，實現(xiàn)柱塞排油。實際上，用于井下采油的永磁直線電機，就是一種具有加速線圈和永磁彈丸構(gòu)成的電磁排油炮。因此，高端軍工技術(shù)應(yīng)用于石油開采，已成為現(xiàn)實的可能和技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型井下電磁排油炮的目的是將軍事領(lǐng)域正在熱門研發(fā)的電磁炮技術(shù)移植到石油開采領(lǐng)域，實現(xiàn)機械采油的革命性突破。[0006] 本實用新型井下電磁排油炮的工作機理是 井下電磁排油炮有別于目前各類采油機械，直接利用電磁力按設(shè)定參數(shù)將排油柱
塞垂直彈射一定距離，柱塞運動慣量消失后，在液體中自由下落至固定凡爾附近，繼而第二
次激發(fā)彈射，周而復(fù)始地實現(xiàn)循環(huán)排油。 本實用新型井下電磁排油炮的技術(shù)解決方案是 所述的井下電磁排油炮為兩端帶絲扣的細長泵筒加速器(4)，泵筒加速器(4)上固定加速線圈或?qū)щ妼?dǎo)軌，內(nèi)置空心排油柱塞(7)，泵筒加速器(4)下部設(shè)固定凡爾(8)，再下部接篩管(9)和絲堵(IO)，泵筒加速器(4)上部接阻尼短接(3)，內(nèi)置的空心排油柱塞(7)設(shè)帶護罩的上游動凡爾(5)、下游動凡爾(6)、靠地面智能控制器(2)通過供電電纜(1)激發(fā)電磁力高速彈射排油柱塞(7)，實現(xiàn)柱塞排油，采油井口 (1D、油管(12)、套管(13)為輔助設(shè)施。 所述的智能控制器(2)是集液面模糊判斷、電磁激發(fā)控制、數(shù)據(jù)采集和無線遠傳、故障短信報警于一體的微機控制器，內(nèi)置高速開關(guān)，自動或遙控電磁激發(fā)時刻、激發(fā)電流、間斷時間，實現(xiàn)連續(xù)排油或間斷排油。 所述的阻尼短接(3)為帶耐熱橡膠緩沖墊的無磁短接。 所述的泵筒加速器(4)分線圈式或軌道式兩種類型，其中線圈式泵筒加速器(4)上固定加速線圈，內(nèi)置永磁排油柱塞，當加速線圈通入電流時，產(chǎn)生的交變磁場與永磁排油柱塞的磁場互相作用，產(chǎn)生磁場力，使排油柱塞加速運動并發(fā)射出去。 所述的軌道式泵筒加速器(4)由泵筒上的兩條或四條互相平行的長直導(dǎo)軌組成，導(dǎo)軌間放置排油柱塞，當導(dǎo)軌接入電源后，強大的電流從一導(dǎo)軌流入，經(jīng)排油柱塞從另一導(dǎo)軌流回時，在兩導(dǎo)軌平面間產(chǎn)生強磁場，通電流的排油柱塞在安培力的作用下，高速發(fā)射。[0014] 所述的排油柱塞(4)為空心永磁柱塞或?qū)щ娭漤敳亢偷撞吭O(shè)置帶護罩的上游動凡爾(5)和下游動凡爾(6)，空心永磁柱塞適用于線圈式泵筒加速器，空心導(dǎo)電柱塞適用于軌道式泵筒加速器。 本實用新型井下電磁排油炮與其它機械采油設(shè)備比較，具有沖程長、泵效高、成本低、控制可靠、無地面維護工作量的優(yōu)點。

圖1為井下電磁排油炮結(jié)構(gòu)示意圖，其中1.供電電纜；2智能控制器；3.阻尼短接；4.泵筒加速器；5.上游動凡爾；6.下游動凡爾；7.排油柱塞；8.固定凡爾；9.篩管；10.絲堵；ll.采油樹；12.油管；13.套管。[0017] 實施方案l 如圖1所示，本實用新型井下電磁排油炮為兩端帶絲扣的細長泵筒加速器(4)，泵筒加速器(4)上固定加速線圈或?qū)щ妼?dǎo)軌，內(nèi)置空心排油柱塞(7)，泵筒加速器(4)下部設(shè)固定凡爾(8)，再下部接篩管(9)和絲堵(IO)，泵筒加速器(4)上部接阻尼短接(3)，內(nèi)置的空心排油柱塞(7)設(shè)帶護罩的上游動凡爾(5)、下游動凡爾(6)、靠地面智能控制器(2)通過供電電纜(1)激發(fā)電磁力高速彈射排油柱塞(7)，實現(xiàn)柱塞排油，采油井口 (1D、油管(12)、套管(13)為輔助設(shè)施。 所述的智能控制器(2)是集液面模糊判斷、電磁激發(fā)控制、數(shù)據(jù)采集和無線遠傳、故障短信報警于一體的微機控制器，內(nèi)置高速開關(guān)，自動或遙控電磁激發(fā)時刻、激發(fā)電流、間斷時間，實現(xiàn)連續(xù)排油或間斷排油。 所述的阻尼短接(3)為帶耐熱橡膠緩沖墊的無磁短接。 所述的泵筒加速器(4)為兩端帶絲扣的細長泵筒，泵筒下部設(shè)固定凡爾(8)，再下
部接篩管(9)和絲堵(IO)，泵筒上部在最大彈射距離處接阻尼短接(3)。 所述的泵筒加速器(4)為線圈式泵筒加速器，其上固定加速線圈，內(nèi)置永磁排油
柱塞，當加速線圈通入電流時，產(chǎn)生的交變磁場與永磁排油柱塞的磁場互相作用，產(chǎn)生磁場
力，使排油柱塞加速運動并發(fā)射出去。 所述的排油柱塞(7)為空心永磁柱塞，其頂部和底部設(shè)置帶護罩的上游動凡爾(5)和下游動凡爾(6)。[0024] 設(shè)計技術(shù)參數(shù)泵筒加速器(4)長度80m，外徑100mm ;[0026]排油柱塞(7)長度lm，外徑38mm[0027] 實施方案2 所述的井下電磁排油炮由供電電纜(1)和智能控制器(2)、阻尼短接(3)、泵筒加速器(4)、上游動凡爾(5)、下游動凡爾(6)、排油柱塞(7)、固定凡爾(S)、篩管(9)、絲堵(10)組成，靠電磁力激發(fā)排油柱塞(7)高速彈射，實現(xiàn)柱塞排油，采油井口 (1D、油管(12)、套管(13)為輔助設(shè)施。 所述的泵筒加速器(4)為軌道式泵筒加速器，由泵筒上的兩條互相平行的長直導(dǎo)軌組成，導(dǎo)軌間放置排油柱塞，當導(dǎo)軌接入電源后，強大的電流從一導(dǎo)軌流入，經(jīng)排油柱塞從另一導(dǎo)軌流回時，在兩導(dǎo)軌平面間產(chǎn)生強磁場，通電流的排油柱塞在安培力的作用下，高速發(fā)射。 所述的排油柱塞(7)為空心導(dǎo)電柱塞，其頂部和底部設(shè)置帶防護罩的上游動凡爾(5)和下游動凡爾(6)。 所述的智能控制器(2)、阻尼短接(3)同實施方案1的配置。[0032] 設(shè)計技術(shù)參數(shù)泵筒加速器(4)長度60m，外徑100mm ;[0034] 排油柱塞(7)長度lm，外徑44mm。
權(quán)利要求一種井下電磁排油炮，其特征是該井下電磁排油炮為兩端帶絲扣的細長泵筒加速器(4)，泵筒加速器(4)上固定加速線圈或?qū)щ妼?dǎo)軌，內(nèi)置空心排油柱塞(7)，泵筒加速器(4)下部設(shè)固定凡爾(8)，再下部接篩管(9)和絲堵(10)，泵筒加速器(4)上部接阻尼短接(3)，內(nèi)置的空心排油柱塞(7)設(shè)帶護罩的上游動凡爾(5)、下游動凡爾(6)、靠地面智能控制器(2)通過供電電纜(1)激發(fā)電磁力高速彈射排油柱塞(7)，實現(xiàn)柱塞排油，采油井口(11)、油管(12)、套管(13)為輔助設(shè)施。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下電磁排油炮，其特征是所述的智能控制器(2)是集液 面模糊判斷、電磁激發(fā)控制、數(shù)據(jù)采集和無線遠傳、故障短信報警于一體的微機控制器，內(nèi) 置高速開關(guān)，自動或遙控電磁激發(fā)時刻、激發(fā)電流、間斷時間，實現(xiàn)連續(xù)排油或間斷排油。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的井下電磁排油炮，其特征是所述的阻尼短接(3)為帶耐熱 橡膠緩沖墊的無磁短接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下電磁排油炮，其特征是所述的泵筒加速器(4)分線圈 式和軌道式兩種類型，其中線圈式泵筒加速器(4)上固定加速線圈，內(nèi)置永磁排油柱塞，當 加速線圈通入電流時，產(chǎn)生的交變磁場與永磁排油柱塞的磁場互相作用，產(chǎn)生磁場力，使排 油柱塞加速運動并發(fā)射出去。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求4所述的井下電磁排油炮，其特征是所述的軌道式泵 筒加速器(4)由泵筒上的兩條或四條互相平行的長直導(dǎo)軌組成，導(dǎo)軌間放置排油柱塞，當 導(dǎo)軌接入電源后，強大的電流從一導(dǎo)軌流入，經(jīng)排油柱塞從另一導(dǎo)軌流回時，在兩導(dǎo)軌平面 間產(chǎn)生強磁場，通電流的排油柱塞在安培力的作用下，高速發(fā)射。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的井下電磁排油炮，所述的排油柱塞(7)為空心永磁柱塞或空 心導(dǎo)電柱塞，其頂部和底部設(shè)置帶護罩的上游動凡爾(5)和下游動凡爾(6)，空心永磁柱塞 適用于線圈式泵筒加速器，空心導(dǎo)電柱塞適用于軌道式泵筒加速器。
專利摘要本實用新型為一種井下電磁排油炮，屬軍工高端技術(shù)-電磁炮應(yīng)用于石油開采的電磁應(yīng)用新領(lǐng)域。該井下電磁排油炮為兩端帶絲扣的細長泵筒，泵筒上固定加速線圈或?qū)щ妼?dǎo)軌，內(nèi)置空心排油柱塞，泵筒下部設(shè)固定凡爾，再下部接篩管和絲堵，泵筒上部接阻尼短接，內(nèi)置的空心排油柱塞設(shè)帶護罩的上、下游動凡爾，靠地面智能控制器通過供電電纜激發(fā)電磁力高速彈射排油柱塞，實現(xiàn)柱塞排油。該井下電磁排油炮與其它機械采油設(shè)備比較，具有沖程長、泵效高、成本低、控制可靠、無地面維護工作量的優(yōu)點，適用于油田井下采油。
文檔編號E21B43/00GK201474672SQ20092017093
公開日2010年5月19日 申請日期2009年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月10日
發(fā)明者王鋼, 王穎, 靳啟興 申請人:王鋼;王穎;王建武