專利名稱：貯能式水力脈沖振動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一種改進的由壓力流體產(chǎn)生脈沖聲波的機械振動裝置。
在石油開采過程中，為提高采收率，通常采用水力壓裂、油井酸化等方法對油井近井地層進行處理。但是，水力壓裂法工藝比較復(fù)雜，所需設(shè)備多，成本高，且污染油層；油井酸化法并非處處有效，有時還會產(chǎn)生反作用，也污染油層。同時，上述方法還有不能形成新的地層裂縫網(wǎng)群，不能大量位移有利于提高滲透性的堵塞微粒等不足。為了克服上述不足，人們開使采用水力脈沖振動法來處理油層。水力脈沖振動法處理油層就是借助在井下的水力脈沖振動器，建立起高頻水力脈沖波傳遞于地層，由于波的振動作用、空化作用(強烈伸長－壓縮波)的沖擊，縱橫振蕩與穴蝕作用使地層原生裂縫伸延，堵塞微粒松動、細碎，同時形成新的裂縫網(wǎng)群。水力脈沖振動方法處理油層具有能量、大排出井中的懸浮微粒、增加注水井的吸水能力、改善儲層滲濾特性，原油增產(chǎn)效果顯著、可排除油層堵塞、所需設(shè)備少、成本低、不污染油層等特點。水力脈沖器是實現(xiàn)對油層進行振動處理的主要裝置?，F(xiàn)有的水力脈沖器由于所用最高壓力受地層地裂壓力的限制，使水力脈沖的輸出能量較小，導(dǎo)致作用距離較近，且增產(chǎn)周期較短。
本實用新型的目的在于提供一種貯能式水力脈沖振動器。其能夠有效地提高聲波的輸出功率，從而提高聲波在地層內(nèi)的傳遞距離和使近井地帶巖石產(chǎn)生疲勞裂縫網(wǎng)及疏通地層孔道的效果。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，在閥座上方安裝一個貯能器，水經(jīng)地面的水泥車或水泵成為高壓液體，經(jīng)油管流到在井下的貯能器中，當(dāng)貯能器內(nèi)的壓力大于閥的啟開壓力時，閥被快速啟開，貯能器內(nèi)所充的高壓液體快速經(jīng)閥口、卡槽、噴嘴噴開。當(dāng)閥內(nèi)壓力低于閥關(guān)閉壓力時，閥自動關(guān)閉，進行蓄壓貯能，然后再次快速啟開。以這種脈沖形式?jīng)_擊油井和地層內(nèi)的介質(zhì)，以聲波形式向遠處地層傳遞。如此周而復(fù)始，周期性地發(fā)出水力脈沖，實現(xiàn)以水力脈沖振動處理地層的目的。由于貯能器的作用，大幅度地提高了脈沖聲波的輸出功率。


圖1.活塞式貯能器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2.囊式貯能器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3.水力脈沖振動器結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合附圖詳細說明，如
圖1，充水導(dǎo)孔護套7的兩端分別連接上接頭3和下接頭14，上接頭3與油管接箍1連接，下接頭14與水力脈沖發(fā)生器的水力脈沖筒31連接。充水導(dǎo)孔護套7內(nèi)依次套裝有堵頭9、貯壓筒5、活塞座12。堵頭9的上端有一孔，下部與貯壓筒5相連接，其上端設(shè)有充氮閥門2。貯壓筒內(nèi)套接有帶光封組件9的活塞10?；钊?0上下兩端各有一凹坑?；钊?2上端外圓設(shè)有阻尼環(huán)11，其側(cè)壁及下部設(shè)有中心孔相通的充水均壓槽13。
如圖2，套筒上下兩端分別可與油管接箍和水力脈沖筒相連，其上端部連接堵頭17。堵頭17軸線設(shè)有通孔并于上孔口連接充氮閥門16，下孔內(nèi)連接限位管20。堵頭17的下部外壁由皮囊箍18固定并連接皮囊19。皮囊19的下端由螺釘23螺母25連接護蓋24，皮囊19的厚度自下端向上逐次遞減。套筒22的下端內(nèi)套裝有充水接頭26。充水導(dǎo)管21穿過堵頭17在套筒22內(nèi)向下延伸，穿過護蓋24及充水接頭26一部分與充水接頭26的中孔連通。
如圖3，水力脈沖筒31上端設(shè)有螺紋可與活塞式貯能器或囊式貯能器的下端接頭相連接。其上端內(nèi)部連接有閥座30，閥座30的閥口32與閥體33的頂部相接，閥體33套裝在水力脈沖筒31內(nèi)。水力脈沖筒31上部側(cè)壁設(shè)有噴嘴35，下部側(cè)壁設(shè)有與彈簧座40相對應(yīng)的通孔38。水力脈沖筒31的下端套接有彈簧座40，并連接帶有孔43的護蓋44。彈簧座40軸線設(shè)有帶有螺桿42的調(diào)壓桿36。在閥體33和彈簧座40內(nèi)套裝有彈簧39。彈簧座40上部外圓設(shè)有與閥體33下端相對應(yīng)的阻尼環(huán)37。
實施例貯能式水力脈沖振動器可由活塞式貯能器與水力脈沖振動器或囊式貯能器與水力脈沖振動器連接構(gòu)成。
由活塞式貯能器與水力脈沖振動器構(gòu)成的貯能式水力脈沖振動器，如
圖1和圖3所示結(jié)構(gòu)裝配而成。在井場調(diào)定閥體33的開啟壓力，同時可在閥口32用重力法對彈簧39進行測試。從活塞式貯能器的充氮閥門2首先注入適量的潤滑油8使之覆蓋活塞10并對活塞10可起到潤滑和密封的作用。然后再充入同所處理地層相適應(yīng)的壓力的氮氣，此時活塞處于最低位置。充氮時貯能器處于豎立狀，以確保潤滑油的密封。將上述兩者連接在一起，用油管下入井內(nèi)所需處理的地層位置。
對下入井中的貯能式水式振動器，從油管輸入低流量的高壓水(液體)，高壓水經(jīng)充水導(dǎo)孔6和充水均壓槽13進入活塞10的下面，亦即閥口32的上腔內(nèi)。高壓水將活塞10向上頂實現(xiàn)充水過程。同時閥口32處水壓逐漸上升，當(dāng)水力大于閥門的啟開壓力時，閥體33下降，由于閥體的受壓面積大于閥口的截面積，因此加速了閥門啟開的速度，具有快速啟開的功能。阻尼環(huán)37是用來緩沖閥體快速下速時的動能之用。當(dāng)閥體33快速下降時，貯能器內(nèi)的高壓水徑閥口32和環(huán)槽34，從噴嘴35向井內(nèi)噴射。通孔38將閥體33的下腔內(nèi)同井內(nèi)連通，確保閥體33快速下降時不產(chǎn)生過大的背壓。當(dāng)閥體33啟開時，貯能器內(nèi)的活塞10同時快速下降，活塞10上部貯存的氮氣壓力平衡閥體下降時的壓力。阻尼環(huán)11緩沖活塞10下降的動能。待貯能器內(nèi)壓力降低到足以使彈簧推動閥體復(fù)位關(guān)閉時，閥體上升并關(guān)閉，繼而整個振動器再次進入貯能器充高壓水過程。相鄰充水過程之間的時間是受水泥車的排量所控制，排量大則時間短，反之則時間長。
由囊式貯能器與水力脈沖振動器構(gòu)成的貯能式水力脈沖振動器，如圖2和圖3所述結(jié)構(gòu)分別裝配并使兩者連接。其中皮囊19為直筒，其下端部的壁厚適當(dāng)逐漸加厚，以使所充的高壓水能夠在其壓動下順序排出，響應(yīng)速度快。從皮囊上端的充氮閥門16預(yù)先充入適量的高壓氮氣。充氮氣后的皮囊使護蓋24被壓在充水接頭26的上端面使之封閉。貯能器內(nèi)的限位管20可限制護蓋41的上升位置，充水導(dǎo)管21使地面供給的高壓水經(jīng)充水接頭26充入貯能器。與氣囊式貯能器連接的水力脈沖發(fā)生器的動作作用與活塞式貯能水力脈沖振動器相同。
貯能式水力脈沖振動器以其反復(fù)的噴射高壓水，以脈沖式噴射形成振動，并以井內(nèi)的液體為介質(zhì)作用于所要處理的地層。以主頻率較低的水力脈沖輸出較強的聲壓，提高聲波的傳遞距離。在相鄰水力脈沖之間留有介質(zhì)受激后自然振蕩的時間，當(dāng)自然振蕩的聲壓超過介質(zhì)的空化與聲壓時，可使近井地帶巖石產(chǎn)生疲勞裂縫網(wǎng)和疏通地層孔道的效果。這樣即可避免在水力脈沖振動產(chǎn)生器周圍產(chǎn)生嚴(yán)重的空蝕現(xiàn)象，同時對主頻率的調(diào)頻精度也適當(dāng)放寬，從而簡化控制系統(tǒng)和降低處理井下地層的費用。
權(quán)利要求1.一種包括套筒、活塞、氣囊、接頭、彈簧構(gòu)成的貯能式水力脈沖振動器，其特征在于貯能器為活塞或囊式，并分別與水力脈沖振動器連接，其中活塞式貯能器的充水導(dǎo)孔護套7的兩端分別連接上接頭3和下接頭14，上接頭3與油管接箍1連接，下接頭14與水力脈沖筒31連接，充水導(dǎo)孔護套7內(nèi)依次套裝有堵頭9、貯壓筒5、活塞座12，堵頭9上端有一孔，其下部與貯壓筒5相連接，其上端設(shè)有充氮閥門2，貯壓筒內(nèi)套接有帶密封組件9的活塞10，活塞上下端面各有一凹坑；囊式貯能器的套筒上下兩端分別可與油管接箍和水力脈沖筒31連接，其上端部連接堵頭17，堵頭17軸線設(shè)有通孔并上孔口連接充氮閥門16，下孔口內(nèi)連接限位管20，堵頭17的下部外壁由皮囊箍18固定并連接皮囊19，皮囊19的下端由螺釘23、螺母25連接護蓋24，套筒22的下端內(nèi)套裝有充水接頭26，充頭導(dǎo)管21穿過堵頭17在套筒22內(nèi)向下延伸穿過護蓋24及充水接頭26一部分與充水接頭26的中孔連通；水力脈沖振動器的水力脈沖筒31上端設(shè)有螺紋可與活塞式貯能器或囊式貯能器的下端接頭相連接，其上端內(nèi)部連接有閥座30，閥座30的閥口32與閥體33的頂部相連，閥體33套裝在水力脈沖筒31內(nèi)，水力脈沖筒31上部側(cè)壁設(shè)有噴嘴35，下部側(cè)壁設(shè)有與彈簧座40相對應(yīng)的通孔38，水力脈沖筒31的下端套接有彈簧座40，并連接帶有孔43的護蓋44，彈簧座40軸線設(shè)有帶螺桿42的調(diào)壓桿36，閥體33和彈簧座40內(nèi)套裝有彈簧39。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貯能式水力脈沖振動器，其特征在于活塞式貯能器的活塞10上端面覆蓋有潤滑油8，活塞座12上端外圓設(shè)有阻尼環(huán)11，其側(cè)壁及下部設(shè)有與中心孔相連通的充水均壓槽13。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貯能式水力脈沖振動器，其特征在于皮囊19的厚度自下端向上依次遞減。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貯能式水力脈沖振動器，其特征在于水力脈沖振動器的彈簧座40上部外圓設(shè)有與閥體33下端相對應(yīng)的阻尼環(huán)37。
專利摘要本實用新型屬于一種改進的由壓力流體產(chǎn)生脈沖聲波的機械振動裝置。用于石油開采油油層處理，其振動、空化作用可使地層原生裂縫伸延，堵塞微粒松動、細碎，同時形成新的裂縫網(wǎng)群。可增加油井產(chǎn)量，增加注水井的吸水能力，改善儲層滲濾特性。其主要活塞式貯能器或囊式貯能器與水力脈沖振動器組合而成。
文檔編號E21B43/25GK2083628SQ9120433
公開日1991年8月28日 申請日期1991年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1991年3月27日
發(fā)明者王傳賢, 李國誠, 吳順清, 王毓賢, 趙文猛, 曹繼民 申請人:玉門石油管理局石油溝油礦, 王傳賢, 楊玉璋