专利名称：井下电磁排油炮的制作方法
技术领域：
本实用新型为一种井下电磁排油炮，属军工高端技术-电磁炮应用于石油开采的
电磁应用新领域。
技术背景 石油是埋藏于地下数千米的宝贵能源和重要的战略物资，当油井完井经历初期的自喷采油之后，随着地层能量的逐渐衰减，油井最终都要转入机械采油方式。据国内外资料统计，在全球100多万口各类油井中，机采井占90%左右。矿场使用的采油机械多种多样，较常见的有气举采油装置、水力泵、螺杆泵，电潜泵，四连杆游梁式抽油机和各类立式抽油机。近年来，已有永磁直线电机直接用于井下抽油的尝试。上述采油方式，大多需要昂贵的采油机械，而且管理幅度大，系统效率低，电力电子技术发展到今天，亟需另辟蹊径，探索一种全新的采油方式。 早在100多年前就有前卫学者试图利用电磁力发射炮弹了。 1901年，挪威物理学家伯克兰造出了世界上第一门电磁线圈炮，能把10千克的弹体加速到100米/秒。1970年电磁炮真正取得实质性进展，当年澳大利亚国立大学试制了一门电磁炮，首次成功地将3. 3克的弹体加速到5. 9km/s。 1987年，美国研制成"雷电"电磁炮，将弹丸加速到6km/s，之后又成功地将机动型多发电磁炮和反战术导弹电磁炮用于实战。由于电磁炮发射速度快，隐蔽性强，已成为包括中国在内的军工领域研究的杀手锏，形成了线圈炮、轨道炮、电热炮、重接炮研究系列。 既然依靠电磁力可以把弹丸高速抛射出数千公里，完全有可能在有固定井筒的油层部位，将类似于弹丸的柱塞从井底向上弹射一定距离，实现柱塞排油。实际上，用于井下采油的永磁直线电机，就是一种具有加速线圈和永磁弹丸构成的电磁排油炮。因此，高端军工技术应用于石油开采，已成为现实的可能和技术发展的必然趋势。
发明内容本实用新型井下电磁排油炮的目的是将军事领域正在热门研发的电磁炮技术移植到石油开采领域，实现机械采油的革命性突破。[0006] 本实用新型井下电磁排油炮的工作机理是 井下电磁排油炮有别于目前各类采油机械，直接利用电磁力按设定参数将排油柱
塞垂直弹射一定距离，柱塞运动惯量消失后，在液体中自由下落至固定凡尔附近，继而第二
次激发弹射，周而复始地实现循环排油。 本实用新型井下电磁排油炮的技术解决方案是 所述的井下电磁排油炮为两端带丝扣的细长泵筒加速器(4)，泵筒加速器(4)上固定加速线圈或导电导轨，内置空心排油柱塞(7)，泵筒加速器(4)下部设固定凡尔(8)，再下部接筛管(9)和丝堵(IO)，泵筒加速器(4)上部接阻尼短接(3)，内置的空心排油柱塞(7)设带护罩的上游动凡尔(5)、下游动凡尔(6)、靠地面智能控制器(2)通过供电电缆(1)激发电磁力高速弹射排油柱塞(7)，实现柱塞排油，采油井口 (1D、油管(12)、套管(13)为辅助设施。 所述的智能控制器(2)是集液面模糊判断、电磁激发控制、数据采集和无线远传、故障短信报警于一体的微机控制器，内置高速开关，自动或遥控电磁激发时刻、激发电流、间断时间，实现连续排油或间断排油。 所述的阻尼短接(3)为带耐热橡胶缓冲垫的无磁短接。 所述的泵筒加速器(4)分线圈式或轨道式两种类型，其中线圈式泵筒加速器(4)上固定加速线圈，内置永磁排油柱塞，当加速线圈通入电流时，产生的交变磁场与永磁排油柱塞的磁场互相作用，产生磁场力，使排油柱塞加速运动并发射出去。 所述的轨道式泵筒加速器(4)由泵筒上的两条或四条互相平行的长直导轨组成，导轨间放置排油柱塞，当导轨接入电源后，强大的电流从一导轨流入，经排油柱塞从另一导轨流回时，在两导轨平面间产生强磁场，通电流的排油柱塞在安培力的作用下，高速发射。[0014] 所述的排油柱塞(4)为空心永磁柱塞或导电柱塞，其顶部和底部设置带护罩的上游动凡尔(5)和下游动凡尔(6)，空心永磁柱塞适用于线圈式泵筒加速器，空心导电柱塞适用于轨道式泵筒加速器。 本实用新型井下电磁排油炮与其它机械采油设备比较，具有冲程长、泵效高、成本低、控制可靠、无地面维护工作量的优点。
图1为井下电磁排油炮结构示意图，其中1.供电电缆；2智能控制器；3.阻尼短接；4.泵筒加速器；5.上游动凡尔；6.下游动凡尔；7.排油柱塞；8.固定凡尔；9.筛管；10.丝堵；ll.采油树；12.油管；13.套管。[0017] 实施方案l 如图1所示，本实用新型井下电磁排油炮为两端带丝扣的细长泵筒加速器(4)，泵筒加速器(4)上固定加速线圈或导电导轨，内置空心排油柱塞(7)，泵筒加速器(4)下部设固定凡尔(8)，再下部接筛管(9)和丝堵(IO)，泵筒加速器(4)上部接阻尼短接(3)，内置的空心排油柱塞(7)设带护罩的上游动凡尔(5)、下游动凡尔(6)、靠地面智能控制器(2)通过供电电缆(1)激发电磁力高速弹射排油柱塞(7)，实现柱塞排油，采油井口 (1D、油管(12)、套管(13)为辅助设施。 所述的智能控制器(2)是集液面模糊判断、电磁激发控制、数据采集和无线远传、故障短信报警于一体的微机控制器，内置高速开关，自动或遥控电磁激发时刻、激发电流、间断时间，实现连续排油或间断排油。 所述的阻尼短接(3)为带耐热橡胶缓冲垫的无磁短接。 所述的泵筒加速器(4)为两端带丝扣的细长泵筒，泵筒下部设固定凡尔(8)，再下
部接筛管(9)和丝堵(IO)，泵筒上部在最大弹射距离处接阻尼短接(3)。 所述的泵筒加速器(4)为线圈式泵筒加速器，其上固定加速线圈，内置永磁排油
柱塞，当加速线圈通入电流时，产生的交变磁场与永磁排油柱塞的磁场互相作用，产生磁场
力，使排油柱塞加速运动并发射出去。 所述的排油柱塞(7)为空心永磁柱塞，其顶部和底部设置带护罩的上游动凡尔(5)和下游动凡尔(6)。[0024] 设计技术参数泵筒加速器(4)长度80m，外径100mm ;[0026]排油柱塞(7)长度lm，外径38mm[0027] 实施方案2 所述的井下电磁排油炮由供电电缆(1)和智能控制器(2)、阻尼短接(3)、泵筒加速器(4)、上游动凡尔(5)、下游动凡尔(6)、排油柱塞(7)、固定凡尔(S)、筛管(9)、丝堵(10)组成，靠电磁力激发排油柱塞(7)高速弹射，实现柱塞排油，采油井口 (1D、油管(12)、套管(13)为辅助设施。 所述的泵筒加速器(4)为轨道式泵筒加速器，由泵筒上的两条互相平行的长直导轨组成，导轨间放置排油柱塞，当导轨接入电源后，强大的电流从一导轨流入，经排油柱塞从另一导轨流回时，在两导轨平面间产生强磁场，通电流的排油柱塞在安培力的作用下，高速发射。 所述的排油柱塞(7)为空心导电柱塞，其顶部和底部设置带防护罩的上游动凡尔(5)和下游动凡尔(6)。 所述的智能控制器(2)、阻尼短接(3)同实施方案1的配置。[0032] 设计技术参数泵筒加速器(4)长度60m，外径100mm ;[0034] 排油柱塞(7)长度lm，外径44mm。
权利要求一种井下电磁排油炮，其特征是该井下电磁排油炮为两端带丝扣的细长泵筒加速器(4)，泵筒加速器(4)上固定加速线圈或导电导轨，内置空心排油柱塞(7)，泵筒加速器(4)下部设固定凡尔(8)，再下部接筛管(9)和丝堵(10)，泵筒加速器(4)上部接阻尼短接(3)，内置的空心排油柱塞(7)设带护罩的上游动凡尔(5)、下游动凡尔(6)、靠地面智能控制器(2)通过供电电缆(1)激发电磁力高速弹射排油柱塞(7)，实现柱塞排油，采油井口(11)、油管(12)、套管(13)为辅助设施。
2. 根据权利要求1所述的井下电磁排油炮，其特征是所述的智能控制器(2)是集液 面模糊判断、电磁激发控制、数据采集和无线远传、故障短信报警于一体的微机控制器，内 置高速开关，自动或遥控电磁激发时刻、激发电流、间断时间，实现连续排油或间断排油。
3. 根据权利要求l所述的井下电磁排油炮，其特征是所述的阻尼短接(3)为带耐热 橡胶缓冲垫的无磁短接。
4. 根据权利要求1所述的井下电磁排油炮，其特征是所述的泵筒加速器(4)分线圈 式和轨道式两种类型，其中线圈式泵筒加速器(4)上固定加速线圈，内置永磁排油柱塞，当 加速线圈通入电流时，产生的交变磁场与永磁排油柱塞的磁场互相作用，产生磁场力，使排 油柱塞加速运动并发射出去。
5. 根据权利要求1或权利要求4所述的井下电磁排油炮，其特征是所述的轨道式泵 筒加速器(4)由泵筒上的两条或四条互相平行的长直导轨组成，导轨间放置排油柱塞，当 导轨接入电源后，强大的电流从一导轨流入，经排油柱塞从另一导轨流回时，在两导轨平面 间产生强磁场，通电流的排油柱塞在安培力的作用下，高速发射。
6. 根据权利要求l所述的井下电磁排油炮，所述的排油柱塞(7)为空心永磁柱塞或空 心导电柱塞，其顶部和底部设置带护罩的上游动凡尔(5)和下游动凡尔(6)，空心永磁柱塞 适用于线圈式泵筒加速器，空心导电柱塞适用于轨道式泵筒加速器。
专利摘要本实用新型为一种井下电磁排油炮，属军工高端技术-电磁炮应用于石油开采的电磁应用新领域。该井下电磁排油炮为两端带丝扣的细长泵筒，泵筒上固定加速线圈或导电导轨，内置空心排油柱塞，泵筒下部设固定凡尔，再下部接筛管和丝堵，泵筒上部接阻尼短接，内置的空心排油柱塞设带护罩的上、下游动凡尔，靠地面智能控制器通过供电电缆激发电磁力高速弹射排油柱塞，实现柱塞排油。该井下电磁排油炮与其它机械采油设备比较，具有冲程长、泵效高、成本低、控制可靠、无地面维护工作量的优点，适用于油田井下采油。
文档编号E21B43/00GK201474672SQ20092017093
公开日2010年5月19日 申请日期2009年8月10日 优先权日2009年8月10日
发明者王钢, 王颖, 靳启兴 申请人:王钢;王颖;王建武