CN101994495B - 一种电磁驱动井下大功率谐振波驱油装置及驱油方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁驱动井下大功率谐振波驱油装置及驱油方法，其驱油装置包括布设在震源井井口正上方的地面振源、布设在震源井井底的人工井底和由上至下垂直插入震源井内的井下振动器；地面振源为带动井下振动器进行上下振动的电磁振动器，钢丝绳前端绳头由上至下自地面振源的中心通孔穿过后固定在井下振动器上端部，且钢丝绳与地面振源紧固连接；其驱油方法包括步骤：一、震源井选择；二、设备就位；三、地面振源工作参数调整；四、采用谐振波进行井下振动驱油。本发明设计合理、安装布设方便且使用操作简便、施工效果好，利用电磁装置直接将电能转换为稳定频率、稳定能量的振动机械能，在降低残余油饱和度的同时，也大幅提高了原油采收率。

Description

一种电磁驱动井下大功率谐振波驱油装置及驱油方法

技术领域

本发明属于井下振动驱油技术领域，尤其是涉及一种电磁驱动井下大功率谐振波驱油装置及驱油方法。

背景技术

近几十年来，国内外对振动采油技术的研究和应用进展很快，形成了系列的配套设备和工艺技术，但其基本驱动能量均为先将电能通过电机转换为连续旋转机械能，再通过转换装置将连续旋转机械能转换为低频振动能，因而实际使用过程中，现有的振动驱油装通常均存在设备功率较小、工作状态不稳定、能量不集中、振动效果不明显等缺陷和不足，并且应用范围较窄，从而限制了振动采油技术的进一步推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、安装布设方便、工作性能可靠且使用效果好的电磁驱动井下大功率谐振波驱油装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种电磁驱动井下大功率谐振波驱油装置，其特征在于：包括布设在震源井井口正上方的地面振源、布设在所述震源井井底的人工井底和由上至下垂直插入震源井内且插至人工井底上的井下振动器，所述井下振动器位于人工井底的正上方且地面振源位于井下振动器的正上方；所述地面振源为带动井下振动器进行上下振动的电磁振动器，所述井下振动器的上端部固定在一根钢丝绳上；所述电磁振动器包括振动过程中同步带动井下振动器上下振动的振动台、与供电电源一相接的励磁线圈、与供电电源二相接且在励磁线圈所产生磁场作用下推动振动台进行上下振动的动线圈以及对励磁线圈和动线圈上的电流大小进行控制的振动控制仪，所述励磁线圈和动线圈均与振动控制仪相接且二者均安装在振动台上，所述振动台与井下振动器固定安装为一体；所述振动台上设置有供所述钢丝绳穿过的中心通孔，所述钢丝绳的前端绳头由上至下自所述中心通孔穿过后固定在井下振动器的上端部，所述钢丝绳与振动台之间进行紧固连接，且上下振动过程中井下振动器始终通过所述钢丝绳垂直悬吊在振动台正下方；所述励磁线圈和动线圈均包括通电线圈和布设在所述通电线圈内部的铁芯；所述地面振源和井下振动器组成一个整体式电磁谐波振动系统，所述整体式电磁谐波振动系统所产生大功率谐振波的功率为30Kw～120Kw。

上述一种电磁驱动井下大功率谐振波驱油装置，其特征是：还包括由卷扬机进行带动的绞车、通过天滑轮支架固定安装在振动台正上方的天滑轮和安装在地面上的地滑轮，所述钢丝绳缠绕在绞车上；所述绞车包括水平放置在地面上的绞车底座、安装在绞车底座上且能进行连续转动的卷筒轴和随所述卷筒轴同步转动的绞车卷筒，所述绞车卷筒同轴套装在所述卷筒轴上；所述钢丝绳的前端绳头先后绕过地滑轮和天滑轮后，再由上至下自所述中心通孔穿过并固定在井下振动器的上端部上。

上述一种电磁驱动井下大功率谐振波驱油装置，其特征是：所述供电电源一为直流电源，且励磁线圈为与所述直流电源相接的直流线圈；所述供电电源二为交流电源，且动线圈为与所述交流电源相接的交流线圈。

上述一种电磁驱动井下大功率谐振波驱油装置，其特征是：所述励磁线圈和动线圈均安装在外壳内，且二者均通过线圈支架固定安装在所述外壳内；所述外壳固定安装在位于振动台正下方的振源底座上，且振动台、外壳和振源底座围成一个供励磁线圈和动线圈安装且其中部设置有供所述钢丝绳穿过的中心通孔的密闭空腔，所述振动台与振源底座呈平行布设且振源底座上开有供所述钢丝绳穿过的中心通孔；所述密闭空腔内装满有冷却油；所述励磁线圈的数量为多个，且多个励磁线圈对称布设在所述密闭空腔内左右两侧，所述动线圈布设在所述密闭空腔中部且其位于布设在所述密闭空腔内左右两侧的多个励磁线圈之间，所述动线圈的数量为一个或多个。

上述一种电磁驱动井下大功率谐振波驱油装置，其特征是：所述振源底座上布设有多根竖向支柱且振动台与振源底座之间通过多根所述竖向支柱进行固定连接，多根所述竖向支柱均匀布设在外壳四周侧；所述竖向支柱外侧套装有上下两个支柱弹簧，上下两个所述支柱弹簧的底部均固定安装有一个弹簧座且每根竖向支柱上对应布设有两个弹簧座，上下两个所述支柱弹簧分别为上支柱弹簧和下支柱弹簧，两个所述弹簧座对应分别为供所述上支柱弹簧和所述下支柱弹簧安装的上弹簧座和下弹簧座，所述下弹簧座设置在振源底座上，所述上弹簧座设置在竖向支柱中部，所述振动台对应布设有供所述上支柱弹簧安装的凹槽；所述上支柱弹簧卡装在振动台与所述上弹簧座之间，所述下支柱弹簧卡装在所述上弹簧座和所述下弹簧座之间。

上述一种电磁驱动井下大功率谐振波驱油装置，其特征是：所述励磁线圈的数量为两个，且两个励磁线圈对称布设在所述密闭空腔内左右两侧，所述动线圈的数量为一个且其布设在两个励磁线圈之间。

上述一种电磁驱动井下大功率谐振波驱油装置，其特征是：所述井下振动器从上至下由提升头、用于安装井下振动器弹簧的弹簧架、套装在井下振动器弹簧内部且上端部与振动器弹簧固定连接的中心拉杆、安装在中心拉杆下端部上的中心杆连接头、加重件、重锤和冲击头组成，所述提升头、弹簧架、中心拉杆、中心杆连接头、加重件、重锤和冲击头均呈同轴布设，所述提升头与所述钢丝绳的前端绳头紧固连接为一体。

上述一种电磁驱动井下大功率谐振波驱油装置，其特征是：所述钢丝绳为防旋转钢绳。

同时，本发明还公开了一种操作简便、实现方便、振动效果明显且原油采收率高的电磁驱动井下大功率谐振波驱油方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、震源井选择：在所施工采油井周侧选择一个震源井，并使得所施工采油井处于所选择震源井的震动范围内，所选择震源井的井身为直井，且所述震源井的震动范围半径为1.5公里～2.0公里；

步骤二、设备就位：先将钢丝绳的前端绳头由上至下自地面振源的中心通孔穿过并与井下振动器的上端部固定连接，再通过所述钢丝绳将井下振动器由上至下插入所述震源井内部且插至位于所述震源井底部的人工井底上，之后再将所述钢丝绳拉直后固定在地面振源的振动台上；

步骤三、参数调整：通过振动控制仪对励磁线圈和动线圈的电流大小进行调整，使得励磁线圈和动线圈配合作用下推动振动台和井下振动器进行上下振动的驱动频率，与振动台和井下振动器同步进行上下振动时的自振频率相同；

步骤四、采用谐振波进行井下振动驱油：分别接通对励磁线圈和动线圈进行供电的供电电源，则动线圈在励磁线圈所产生磁场作用下推动振动台进行上下振动，且振动台上下振动的同时带动井下振动器同步进行上下振动并相应对所述震源井井下的地层进行连续重击；所述振动台带动井下振动器进行上下振动过程中，由于励磁线圈和动线圈的驱动频率与振动台和井下振动器同步进行上下振动时的自振频率相同，则井下振动器对震源井井下的地层进行连续重击时，能将所述电磁振动器的电磁能直接转换为振动机械能作用于震源井井下的地层且将振动过程中所产生的谐振波直接加载到震源井井下的地层上，并相应完成震源井周侧各采油井的驱油过程。

上述一种电磁驱动井下大功率谐振波驱油方法，其特征是：步骤四中采用谐振波进行井下振动驱油时，按照常规注水采油方法完成所述采油井的采油过程。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、装置结构简单、设计合理且安装布设方便，投入成本低。

2、设计新颖、合理且使用操作简便，驱油过程控制方便，属于物理法强化采油技术范畴，利用电磁能与机械能之间的能量转换实现振动驱油，因而提供了一种给地层加载大功率人工谐振波的条件进行强化驱油的方法。

3、使用效果好，利用励磁线圈产生的电磁力推动振动台上下运动，并同步带动通过防旋转钢绳连接的井下振动器上下运动重击地层以产生大功率人工谐振波，将谐振波加载到地下生产层，从而促进流体流动速度、改善渗流状况，进而促进油藏的综合驱油效果。

4、振动频率与振动强度可任意调节，电磁驱动方式主要通过电流性质控制，因此通过改变电流通电频率和电流电压，便可任意调节机械振动的频率和强度，控制调整方便。

5、工作状态稳定、能量集中且工作效率高，电磁驱动方式直接将电能转换为振动机械能，省去了复杂的机械运动转换装置，因而能有效提高设备的稳定性，减小了机械运动转换的能量损失，提高了能量利用率和工作效率。

6、操作方便、低噪声且无污染，电磁驱动装置的唯一控制因素为通电电流，操作者只需操作通电电流调节开关即可随时改变振动参数，操作方便可靠；且该装置结构简单，工作时候噪声小，对环境几乎无任何污染。

7、经济效益和社会效益显著，对常规水驱油方法和设备进行改进，利用电磁装置直接将电能转换为稳定频率、稳定能量的振动机械能，因而能够满足在油藏中传播距离远且能量又集中的振动需求，并能提高实际生产中原油的采收率，为油田的中后期开发提供了新途径，即利用电磁激振的方法推动振动台上下运动，振动台振动的同时带动井下振动器重击人工井底产生人工谐振波加载于地下生产层，从而促进流体流动速度、改善渗流状况，进而促进油藏的综合驱油效果，使注水驱油在震动的条件下运行，从而提高原油采收率。综上，本发明利用电磁能与机械能之间的能量转换，实现给地层加载大功率人工谐振波的条件进行强化驱油的目的。

8、实用价值高，推广应用前景广泛，本发明采取不断重击地层而产生的人工谐振波使地层孔隙里的原油连续不断地受到拉伸和压缩，同时由于剪切力的作用降低了分子间的作用力，破坏了原油的流变结构，使原油粘度降低。另外，所产生的人工谐振波通过地下介质传播到储油层的上覆盖层，由于径向距离的差异，在油层横向产生微小附加压力梯度，这种附加压力梯度会减小油层液体的表面张力，促进其流动。此外，超低频简谐振动(即本发明所产生的人工谐振波)对油层的粘弹介质反复作用的后果是造成其应变积累，因而停振后油层介质的积累应变会松驰而转变为应力，该应力的释放过程会使液体流速的增加保持一段时间。因此，震源振动和停振一段时间后，均会促使液体向低压区流动。同时，本发明所产生的人工谐振波通过多孔介质或裂隙性介质时还可激发产生声波，人工谐振波和声波破坏了吸附在孔隙表面上的表面膜，降低了流体对岩石表面的粘附力，改变了岩石的润湿性；而表面膜破坏后，使同样的孔隙尺寸允许流体通过的截面积增大，并且振动后的动摩擦力也小于静态液相与岩石的摩擦力，这样，不仅减小了“贾敏效应”，使“死油区”中的原油在较小的压差下进入渗流通道，且降低了残余油饱和度，大幅提高了原油采收率。

综上所述，本发明设计合理、安装布设方便且使用操作简便、施工效果好，利用电磁装置直接将电能转换为稳定频率、稳定能量的振动机械能，在降低残余油饱和度的同时，也大幅提高了原油采收率。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的使用状态参考图。

图2为本发明地面振源的结构示意图。

图3为本发明井下振动器的结构示意图。

图4为本发明人工井底的使用状态参考图。

图5为采用本发明进行驱油的方法流程图。

附图标记说明：

1-绞车；            2-地面振源；        3-振动控制仪；

4-井下振动器；      5-人工井底；        6-铁芯；

7-线圈支架；        8-1-励磁线圈；      8-2-动线圈；

9-竖向支柱；        10-弹簧座；         11-支柱弹簧；

12-振源底座；       13-振动台；         14-调整块；

15-钢绳卡；         16-天滑轮；         17-天滑轮支架；

18-励磁线圈引线；   19-防旋转钢绳；     20-冷却油；

21-外壳；           22-钢绳头；         23-提升头；

24-铅封；           25-弹簧架；         26-中心拉杆；

27-井下振动器弹簧； 28-中心杆连接头；   29-加重件；

30-重锤；           31-冲击头；         32-人工井底帽；

33-人工井底座；     34-水泥塞；         35-砂层；

36-绞车滚筒；       37-绞车底座；       38-地滑轮。

具体实施方式

如图1、图2所示的一种电磁驱动井下大功率谐振波驱油装置，包括布设在震源井井口正上方的地面振源2、布设在所述震源井井底的人工井底5和由上至下垂直插入震源井内且插至人工井底5上的井下振动器4，所述井下振动器4位于人工井底5的正上方且地面振源2位于井下振动器4的正上方。所述地面振源2为带动井下振动器4进行上下振动的电磁振动器，所述井下振动器4的上端部固定在一根钢丝绳上。所述电磁振动器包括振动过程中同步带动井下振动器4上下振动的振动台13、与供电电源一相接的励磁线圈8-1、与供电电源二相接且在励磁线圈8-1所产生磁场作用下推动振动台13进行上下振动的动线圈8-2以及对励磁线圈8-1和动线圈8-2上的电流大小进行控制的振动控制仪3，所述励磁线圈8-1和动线圈8-2均与振动控制仪3相接且二者均安装在振动台13上，所述振动台13与井下振动器4固定安装为一体。所述振动台13上设置有供所述钢丝绳穿过的中心通孔，所述钢丝绳的前端绳头由上至下自所述中心通孔穿过后固定在井下振动器4的上端部，所述钢丝绳与振动台13之间进行紧固连接，且上下振动过程中井下振动器4始终通过所述钢丝绳垂直悬吊在振动台13正下方。所述励磁线圈8-1和动线圈8-2均包括通电线圈和布设在所述通电线圈内部的铁芯6。所述地面振源2和井下振动器4组成一个整体式电磁谐波振动系统。所述通电线圈上的线圈引线18与振动控制仪3相接。实际使用过程中，所述整体式电磁谐波振动系统所产生大功率谐振波的功率为30Kw～120Kw。

同时，本发明所述的电磁驱动井下大功率谐振波驱油装置还包括由卷扬机进行带动的绞车1、通过天滑轮支架17固定安装在振动台13正上方的天滑轮16和安装在地面上的地滑轮38，所述钢丝绳缠绕在绞车1上。所述绞车1包括水平放置在地面上的绞车底座37、安装在绞车底座37上且能进行连续转动的卷筒轴和随所述卷筒轴同步转动的绞车卷筒36，所述绞车卷筒36同轴套装在所述卷筒轴上。所述钢丝绳的前端绳头先后绕过地滑轮38和天滑轮16后，再由上至下自所述中心通孔穿过并固定在井下振动器4的上端部上。本实施例中，天滑轮16安装在天滑轮支架17的横梁中部。

本实施例中，所述钢丝绳为防旋转钢绳19。实际使用过程中，根据井深的不同选用10t以上的绞车1，且可选用XK21系列慢动卷扬机对绞车1进行驱动，同时绞车1上所装防旋转钢绳19的长度比所施工采油井的井深长长50mm到100m，防旋转钢绳19的前端绳头与井下振动器4相接，具体连接是：防旋转钢绳19先经地滑轮38后通过地面振源2的中心通孔放入所施工采油井井中直至人工井底5上，并且防旋转钢绳19的上部用钢绳卡15固定在地面振源2上。

本实施例中，所述供电电源一为直流电源，且励磁线圈8-1为与所述直流电源相接的直流线圈；所述供电电源二为交流电源，且动线圈8-2为与所述交流电源相接的交流线圈。

所述励磁线圈8-1和动线圈8-2均安装在外壳21内，且二者均通过线圈支架7固定安装在所述外壳21内。所述外壳21固定安装在位于振动台13正下方的振源底座12上，且振动台13、外壳21和振源底座12围成一个供励磁线圈8-1和动线圈8-2安装且其中部设置有供所述钢丝绳穿过的中心通孔的密闭空腔，所述振动台13与振源底座12呈平行布设且振源底座12上开有供所述钢丝绳穿过的中心通孔。所述密闭空腔内装满有冷却油20。所述励磁线圈8-1的数量为多个，且多个励磁线圈8-1对称布设在所述密闭空腔内左右两侧，所述动线圈8-2布设在所述密闭空腔中部且其位于布设在所述密闭空腔内左右两侧的多个励磁线圈8-1之间，所述动线圈8-2的数量为一个或多个。

所述振源底座12上布设有多根竖向支柱9且振动台13与振源底座12之间通过多根所述竖向支柱9进行固定连接，多根所述竖向支柱9均匀布设在外壳21四周侧。所述竖向支柱9外侧套装有上下两个支柱弹簧11，上下两个所述支柱弹簧11的底部均固定安装有一个弹簧座10且每根竖向支柱9上对应布设有两个弹簧座10，上下两个所述支柱弹簧11分别为上支柱弹簧和下支柱弹簧，两个所述弹簧座10对应分别为供所述上支柱弹簧和所述下支柱弹簧安装的上弹簧座和下弹簧座，所述下弹簧座设置在振源底座12上，所述上弹簧座设置在竖向支柱9中部，所述振动台13对应布设有供所述上支柱弹簧安装的凹槽。所述上支柱弹簧卡装在振动台13与所述上弹簧座之间，所述下支柱弹簧卡装在所述上弹簧座和所述下弹簧座之间。

本实施例中，所述外壳21通过螺栓固定安装在振源底座12上。所述竖向支柱9的数量为四根，且四根竖向支柱9上所布设弹簧座10和支柱弹簧11的数量均为8个，所述上支柱弹簧和所述下支柱弹簧的结构和尺寸相同，所述上弹簧座和所述下弹簧座的结构和尺寸相同。实际使用过程中，可以根据实际需要对竖向支柱9、弹簧座10和支柱弹簧11的数量进行相应调整。

本实施例中，所述励磁线圈8-1的数量为两个，且两个励磁线圈8-1对称布设在所述密闭空腔内左右两侧，所述动线圈8-2的数量为一个且其布设在两个励磁线圈8-1之间。实际使用过程中，也可以根据实际需要，对励磁线圈8-1和动线圈8-2的数量进行相应调整。

本实施例中，所述振动台13上布设有对所述钢丝绳进行限位固定的钢绳卡15，且所述钢丝绳与振动台13之间通过钢绳卡15进行固定连接，振动台13中上部设置有调整块14。所述振动台13和振源底座12均为圆柱状平台，所述上弹簧座和下弹簧座均为圆形座，所述外壳21为圆柱状壳体，且所述天滑轮16、天滑轮支架17、振动台13、外壳21、动线圈8-2、振源底座12、井下振动器4和人工井底5均呈同轴布设。多根所述竖向支柱9沿圆周方向均匀布设在外壳21外侧。

实际使用过程中，

地面振源2中的励磁线圈8-1和动线圈8-2在电磁作用下产生能够推动振动台13上下振动的足够推力，并推动振动台13上下运动，而振动台13上下运动的同时，带动通过防旋转钢绳19与振动台13连接的井下振动器4同步上下运动并相应重击地层，产生人工谐振波。所述振动控制仪13为励磁线圈8-1和动线圈8-2提一定波形、幅值和脉宽的重复脉冲，对励磁线圈8-1和动线圈8-2进行控制，所述振动控制仪13具体为可带有SA系列功率放大器的RC系列振动控制仪。

如图3所示，所述井下振动器4从上至下由提升头23、用于安装井下振动器弹簧27的弹簧架25、套装在井下振动器弹簧27内部且上端部与振动器弹簧27固定连接的中心拉杆26、安装在中心拉杆26下端部上的中心杆连接头28、加重件29、重锤30和冲击头31组成，所述提升头23、弹簧架25、中心拉杆26、中心杆连接头28、加重件29、重锤30和冲击头31均呈同轴布设，所述提升头23与所述钢丝绳的前端绳头紧固连接为一体。

本实施例中，所述提升头23与弹簧架25之间、中心拉杆26与中心杆连接头28之间、中心杆连接头28与加重件29之间、加重件29与重锤30之间以及重锤30与冲击头31之间均以螺纹方式进行连接，且重锤30与冲击头31焊接固定为一体。

实际加工制作时，将防旋转钢绳19的钢绳头22放松且经加温改变形状后窜入提升头23内部，并将钢绳头22用铅封24熔融铅封固定在提升头23内部；再将提升头23通过螺纹连接到井下振动器弹簧架25上，井下振动器弹簧架25上装有井下振动器弹簧27，中心拉杆26上端固定在井下振动器弹簧27上且其下端通过螺纹连接到中心杆连接头28上，而中心杆连接头28以螺纹连接方式与加重件29相连接，加重件29再以螺纹连接方式与重锤30相接，而重锤30以螺纹连接方式与冲击头31连接后并焊接固定为一体。

如图4所示，所述人工井底5包括人工井底帽32和布设在人工井底帽32正下方的人工井底座33，所述人工井底帽32与人工井底座33之间固定连接，人工井底座33水平放置在水泥塞34上，且水泥塞34水平放置在所述采油井底部的砂层35上。本实施例中，所述人工井底帽32为直径由上至下逐渐缩小的锥形帽，且所述锥形帽的底部固定安装在人工井底座33内部。

如图5所示的一种电磁驱动井下大功率谐振波驱油方法，包括以下步骤：

步骤一、震源井选择：在所施工采油井周侧选择一个震源井，并使得所施工采油井处于所选择震源井的震动范围内，所选择震源井的井身为直井，且所述震源井的震动范围半径为1.5公里～2.0公里。

本发明所述的电磁驱动井下大功率谐振波驱油方法主要适用于水驱效果差的低渗透油藏或者地下原油流动性差的稠油区块，其中稠油区块的区块面积较大且震动半径(1.5公里-2.0公里)内覆盖的油井数较多。实际对震源井进行选择时，所选择的震源井报废油井或报废水井，要求震源井的井身是直井，且震源井距离油层150米(且井下震动位置，越小越好)以上井段的套管无变形、无错断且无穿孔；另外，若震源井距离油层150米以上井段的套管有损坏时(即存在套损的情况下)，固井水泥返高超过井下套损点以上100米。另外，施工之前应确保各设备安装运行，震动的同时注水井继续注水。

步骤二、设备就位：先将钢丝绳的前端绳头由上至下自地面振源2的中心通孔穿过并与井下振动器4的上端部固定连接，再通过所述钢丝绳将井下振动器4由上至下插入所述震源井内部且插至位于所述震源井底部的人工井底5上，之后再将所述钢丝绳拉直后固定在地面振源2的振动台13上。

步骤三、参数调整：通过振动控制仪3对励磁线圈8-1和动线圈8-2的电流大小进行调整，使得励磁线圈8-1和动线圈8-2配合作用下推动振动台13和井下振动器4进行上下振动的驱动频率，与振动台13和井下振动器4同步进行上下振动时的自振频率相同。

步骤四、采用谐振波进行井下振动驱油：分别接通对励磁线圈8-1和动线圈8-2进行供电的供电电源，则动线圈8-2在励磁线圈8-1所产生磁场作用下推动振动台13进行上下振动，且振动台13上下振动的同时带动井下振动器4同步进行上下振动并相应对所述震源井井下的地层进行连续重击。所述振动台13带动井下振动器4进行上下振动过程中，由于励磁线圈8-1和动线圈8-2的驱动频率与振动台13和井下振动器4同步进行上下振动时的自振频率相同，则井下振动器4对震源井井下的地层进行连续重击时，能将所述电磁振动器的电磁能直接转换为振动机械能作用于震源井井下的地层且将振动过程中所产生的谐振波直接加载到震源井井下的地层上，并相应完成震源井周侧各采油井的驱油过程。

实际操作过程中，采用谐振波进行井下振动驱油时，按照常规注水采油方法完成所述采油井的采油过程。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种电磁驱动井下大功率谐振波驱油装置，其特征在于：包括布设在震源井井口正上方的地面振源(2)、布设在所述震源井井底的人工井底(5)和由上至下垂直插入震源井内且插至人工井底(5)上的井下振动器(4)，所述井下振动器(4)位于人工井底(5)的正上方且地面振源(2)位于井下振动器(4)的正上方；所述地面振源(2)为带动井下振动器(4)进行上下振动的电磁振动器，所述井下振动器(4)的上端部固定在一根钢丝绳上；所述电磁振动器包括振动过程中同步带动井下振动器(4)上下振动的振动台(13)、与供电电源一相接的励磁线圈(8-1)、与供电电源二相接且在励磁线圈(8-1)所产生磁场作用下推动振动台(13)进行上下振动的动线圈(8-2)以及对励磁线圈(8-1)和动线圈(8-2)上的电流大小进行控制的振动控制仪(3)，所述励磁线圈(8-1)和动线圈(8-2)均与振动控制仪(3)相接且二者均安装在振动台(13)上，所述振动台(13)与井下振动器(4)固定安装为一体；所述振动台(13)上设置有供所述钢丝绳穿过的中心通孔，所述钢丝绳的前端绳头由上至下自所述中心通孔穿过后固定在井下振动器(4)的上端部，所述钢丝绳与振动台(13)之间进行紧固连接，且上下振动过程中井下振动器(4)始终通过所述钢丝绳垂直悬吊在振动台(13)正下方；所述励磁线圈(8-1)和动线圈(8-2)均包括通电线圈和布设在所述通电线圈内部的铁芯(6)；所述地面振源(2)和井下振动器(4)组成一个整体式电磁谐波振动系统，所述整体式电磁谐波振动系统所产生大功率谐振波的功率为30Kw～120Kw；还包括由卷扬机进行带动的绞车(1)、通过天滑轮支架(17)固定安装在振动台(13)正上方的天滑轮(16)和安装在地面上的地滑轮(38)，所述钢丝绳缠绕在绞车(1)上；所述绞车(1)包括水平放置在地面上的绞车底座(37)、安装在绞车底座(37)上且能进行连续转动的卷筒轴和随所述卷筒轴同步转动的绞车卷筒(36)，所述绞车卷筒(36)同轴套装在所述卷筒轴上；所述钢丝绳的前端绳头先后绕过地滑轮(38)和天滑轮(16)后，再由上至下自所述中心通孔穿过并固定在井下振动器(4)的上端部上；所述供电电源一为直流电源，且励磁线圈(8-1)为与所述直流电源相接的直流线圈；所述供电电源二为交流电源，且动线圈(8-2)为与所述交流电源相接的交流线圈；所述励磁线圈(8-1)和动线圈(8-2)均安装在外壳(21)内，且二者均通过线圈支架(7)固定安装在所述外壳(21)内；所述外壳(21)固定安装在位于振动台(13)正下方的振源底座(12)上，且振动台(13)、外壳(21)和振源底座(12)围成一个供励磁线圈(8-1)和动线圈(8-2)安装且其中部设置有供所述钢丝绳穿过的中心通孔的密闭空腔，所述振动台(13)与振源底座(12)呈平行布设且振源底座(12)上开有供所述钢丝绳穿过的中心通孔；所述密闭空腔内装满有冷却油(20)；所述励磁线圈(8-1)的数量为多个，且多个励磁线圈(8-1)对称布设在所述密闭空腔内左右两侧，所述动线圈(8-2)布设在所述密闭空腔中部且其位于布设在所述密闭空腔内左右两侧的多个励磁线圈(8-1)之间，所述动线圈(8-2)的数量为一个或多个。

2.按照权利要求1所述的一种电磁驱动井下大功率谐振波驱油装置，其特征在于：所述振源底座(12)上布设有多根竖向支柱(9)且振动台(13)与振源底座(12)之间通过多根所述竖向支柱(9)进行固定连接，多根所述竖向支柱(9)均匀布设在外壳(21)四周侧；所述竖向支柱(9)外侧套装有上下两个支柱弹簧(11)，上下两个所述支柱弹簧(11)的底部均固定安装有一个弹簧座(10)且每根竖向支柱(9)上对应布设有两个弹簧座(10)，上下两个所述支柱弹簧(11)分别为上支柱弹簧和下支柱弹簧，两个所述弹簧座(10)对应分别为供所述上支柱弹簧和所述下支柱弹簧安装的上弹簧座和下弹簧座，所述下弹簧座设置在振源底座(12)上，所述上弹簧座设置在竖向支柱(9)中部，所述振动台(13)对应布设有供所述上支柱弹簧安装的凹槽；所述上支柱弹簧卡装在振动台(13)与所述上弹簧座之间，所述下支柱弹簧卡装在所述上弹簧座和所述下弹簧座之间。

3.按照权利要求1所述的一种电磁驱动井下大功率谐振波驱油装置，其特征在于：所述励磁线圈(8-1)的数量为两个，且两个励磁线圈(8-1)对称布设在所述密闭空腔内左右两侧，所述动线圈(8-2)的数量为一个且其布设在两个励磁线圈(8-1)之间。

4.按照权利要求1所述的一种电磁驱动井下大功率谐振波驱油装置，其特征在于：所述井下振动器(4)从上至下由提升头(23)、用于安装井下振动器弹簧(27)的弹簧架(25)、套装在井下振动器弹簧(27)内部且上端部与振动器弹簧(27)固定连接的中心拉杆(26)、安装在中心拉杆(26)下端部上的中心杆连接头(28)、加重件(29)、重锤(30)和冲击头(31)组成，所述提升头(23)、弹簧架(25)、中心拉杆(26)、中心杆连接头(28)、加重件(29)、重锤(30)和冲击头(31)均呈同轴布设，所述提升头(23)与所述钢丝绳的前端绳头紧固连接为一体。

5.按照权利要求1所述的一种电磁驱动井下大功率谐振波驱油装置，其特征在于：所述钢丝绳为防旋转钢绳(19)。

6.一种利用如权利要求1所述电磁驱动井下大功率谐振波驱油装置进行驱油的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、震源井选择：在所施工采油井周侧选择一个震源井，并使得所施工采油井处于所选择震源井的震动范围内，所选择震源井的井身为直井，且所述震源井的震动范围半径为1.5公里～2.0公里；

步骤二、设备就位：先将钢丝绳的前端绳头由上至下自地面振源(2)的中心通孔穿过并与井下振动器(4)的上端部固定连接，再通过所述钢丝绳将井下振动器(4)由上至下插入所述震源井内部且插至位于所述震源井底部的人工井底(5)上，之后再将所述钢丝绳拉直后固定在地面振源(2)的振动台(13)上；

步骤三、参数调整：通过振动控制仪(3)对励磁线圈(8-1)和动线圈(8-2)的电流大小进行调整，使得励磁线圈(8-1)和动线圈(8-2)配合作用下推动振动台(13)和井下振动器(4)进行上下振动的驱动频率，与振动台(13)和井下振动器(4)同步进行上下振动时的自振频率相同；

步骤四、采用谐振波进行井下振动驱油：分别接通对励磁线圈(8-1)和动线圈(8-2)进行供电的供电电源，则动线圈(8-2)在励磁线圈(8-1)所产生磁场作用下推动振动台(13)进行上下振动，且振动台(13)上下振动的同时带动井下振动器(4)同步进行上下振动并相应对所述震源井井下的地层进行连续重击；所述振动台(13)带动井下振动器(4)进行上下振动过程中，由于励磁线圈(8-1)和动线圈(8-2)的驱动频率与振动台(13)和井下振动器(4)同步进行上下振动时的自振频率相同，则井下振动器(4)对震源井井下的地层进行连续重击时，能将所述电磁振动器的电磁能直接转换为振动机械能作用于震源井井下的地层且将振动过程中所产生的谐振波直接加载到震源井井下的地层上，并相应完成震源井周侧各采油井的驱油过程。

7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤四中采用谐振波进行井下振动驱油时，按照常规注水采油方法完成所述采油井的采油过程。

Images