CN103306624A - 一种井下流体谐振聚能振动解堵装置及其解堵方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下流体谐振聚能振动解堵装置及其解堵方法，该装置包括流速增速系统、流体谐振腔、压力脉冲波传递系统、用于连接抽油泵的接口。流速增速系统为中空圆台结构，其内表面设有类似于来复线的螺旋状沟槽，外表面包覆有磁铁；流体谐振腔与流速增速系统相连通，设置于流速增速系统的上方，流体谐振腔内部的上表面为向下凸起的锥状结构；压力脉冲波传递系统为空心管状结构，其下端与流体谐振腔相连通，其侧壁上设有鼓膜；压力脉冲波传递系统的上端设有用于连接抽油泵的接口。本发明作业费用低，有利于提高油井产量，解除油（水）井近井地带堵塞，提高油井产液量，增加近井地带油层的渗透率。

Description

一种井下流体谐振聚能振动解堵装置及其解堵方法

技术领域

本发明涉及一种解堵装置及其方法，特别涉及一种井下流体谐振聚能振动解堵装置及其解堵方法。 

背景技术

油井经过长时间开采处于高含水后期，由于钻井、完井、井下作业和长期的采油、注水过程中的污染物和机械杂质，以及钻井液和沥青胶质沉积，盐类沉积等污染了近井地带，致使近井地带孔隙通道堵塞十分严重。一些稠油井长期开采导致原油中轻质成分含量降低，重质成分含量增加，致使原油粘度增加。井筒及近井地带的稠油、死油非常容易堵塞炮眼和油层孔道，导致油水井产油量和注水量下降。

目前常规的处理工艺是洗井或酸洗，而普通酸洗等措施只能一次性溶解碳酸盐近井地带污染物，不能很好的解决近井地带的堵塞问题，同时由于部分油井出现地层亏空的现象，洗井或酸洗返排液无法返排出井口，部分油井的地层隔层较薄，常规的洗井工艺无法达到施工目的。 

发明内容

针对现有技术中油井解堵装置方法存在的上述问题，本发明提供一种井下流体谐振聚能振动解堵装置及其解堵方法。

本发明的技术方案是：

一种井下流体谐振聚能振动解堵装置，包括流速增速系统、流体谐振腔、压力脉冲波传递系统、用于连接抽油泵的接口；所述流速增速系统为中空圆台结构，其内表面设有类似于来复线的螺旋状沟槽，外表面包覆有磁铁；所述流体谐振腔与所述流速增速系统相连通，设置于所述流速增速系统的上方，流体谐振腔内部的上表面为向下凸起的锥状结构；所述压力脉冲波传递系统为空心管状结构，其下端与流体谐振腔相连通，其侧壁上设有用于将流体压力脉动波传递到压力脉冲波传递系统外部空间的鼓膜；所述压力脉冲波传递系统的上端设有用于连接抽油泵的接口。

作为本发明的进一步改进，所述流速增速系统的外表面包覆的磁铁为钐钴磁铁。

作为本发明的进一步改进，所述压力脉冲波传递系统的下端通过锥状结构顶部附近的孔与流体谐振腔连通。

作为本发明的进一步改进，所述压力脉冲波传递系统上端的接口为螺纹接口。

作为本发明的进一步改进，所述鼓膜为金属薄片。

作为本发明的进一步改进，所述锥状结构的锥间角为120°至150°。

作为本发明的进一步改进，所述鼓膜从上至下均匀排布。

一种井下流体谐振聚能振动解堵装置的解堵方法，具体包括如下步骤：

（1）将井下流体谐振聚能振动解堵装置通过其上端的接口接到抽油泵上，启动抽油泵；

（2）井下流体在流速增速系统中高速旋转并稳定上升，进入流体谐振腔；

（3）当流体通过振荡腔时，在剪切层中形成一连串离散涡环，当其到达锥形碰撞壁并与之相互作用时，在碰撞区产生压力振荡波，该波以声速向上游传播，当压力波相位与射流初始振荡相位相同时，整个腔体里流体的振荡被迭加、放大，该过程不断重复，形成强烈的自激振荡脉冲射流；

（4）流体继续上升进入流体谐振腔，通过压力脉冲波传递系统上的鼓膜，将流体谐振腔中的流体压力脉动波传递到压力脉冲波传递系统的外部空间内，并在该空间内形成周期性的振动，使流体近井地带的污染物脱落下来，从而实现解堵作用。

本发明的有益效果是：

在油井正常工作时，油井采出液从井底被抽吸到地面或自喷的过程中，本发明一种井下流体谐振聚能振动解堵装及其解堵方法利用采出液流动动力，能够在油层环形空间周边产生强烈谐振波，解堵率可达98%，系统无动设备，具有结构简单、低耗能、安全可靠等优点。本发明作业费用低，有利于提高油井产量，解除油（水）井近井地带堵塞，提高油井产液量，增加近井地带油层的渗透率。

附图说明

图1是直井套管完井示意图；

图2是水平井套管完井示意图；

图3是直井裸眼完井示意图；

图4是水平井裸眼完井示意图；

图5是井下解堵系统示意图。

图中：1、表层套管，2、水泥环，3、油泥套管，4、射孔孔眼，5、油层，6、技术套管，7、轴套外封隔器，8、裸眼，9、悬挂器，10、尾管，11、扶正器，12、井下解堵系统，13、筛管，14、接口，15、压力脉动波传递系统，16、流体谐振腔，17、流速增速系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

 本发明一种井下流体谐振聚能振动解堵装置的结构如图5所示，包括流速增速系统17、流体谐振腔16、压力脉冲波传递系统15、用于连接抽油泵的接口14，整个装置的材料优选为不锈钢304，其动力来自于抽油泵。

流速增速系统17为中空圆台结构，其内表面设有类似于来复线的螺旋状沟槽，外表面包覆有磁铁，共同组成来复线、强磁场耦合流速增速系统。流速增速系统的外表面包覆的磁铁优选为高强度、强磁场、高温的钐钴磁铁组合。来复线结构促使其内部流体高速旋转，提高流体射出后的稳定性，强磁场后，可以增大流体平均轴向速度，使其整体流速更加平稳、有序。

流体谐振腔16与流速增速系统17相连通，设置于流速增速系统17的上方，流体谐振腔16内部的上表面为向下凸起的锥状结构（例如圆锥形碰撞壁）。该锥状结构的锥间角优选为120°至150°。

压力脉冲波传递系统15为空心管状结构，其下端与流体谐振腔16相连通，其侧壁上设有用于将流体压力脉动波传递到压力脉冲波传递系统15外部空间的鼓膜（优选为从上至下均匀排布的金属薄片）。压力脉动波传递系统的主体是一不锈钢管，表面钻有若干个直径为5-8mm的圆柱孔，圆柱孔内装有小的金属薄片—鼓膜，其作用是将通过压力脉动波传递系统中的鼓膜，将此压力脉动波传递到套管（或裸眼井筒）环形空间内，其对环形空间周边被污染的近井地带油层进行解堵。

压力脉冲波传递系统15的上端设有用于连接抽油泵的接口14优选为螺纹结构，主要用于接抽油泵固定凡尔座。 

本发明一种井下流体谐振聚能振动解堵装置的解堵方法为：

（1）将井下流体谐振聚能振动解堵装置通过其上端的接口接到抽油泵上，启动抽油泵；

（2）井下流体在流速增速系统中高速旋转并稳定上升，进入流体谐振腔；

（3）当流体通过振荡腔时，在剪切层中形成一连串离散涡环，当其到达锥形碰撞壁并与之相互作用时，在碰撞区产生压力振荡波，该波以声速向上游传播，当压力波相位与射流初始振荡相位相同时，整个腔体里流体的振荡被迭加、放大，该过程不断重复，形成强烈的自激振荡脉冲射流；

（4）流体继续上升进入流体谐振腔，通过压力脉冲波传递系统上的鼓膜，将流体谐振腔中的流体压力脉动波传递到压力脉冲波传递系统的外部空间内，并在该空间内形成周期性的振动，使流体近井地带的污染物脱落下来，从而实现解堵作用。

图1至图4是本发明的四个应用实例，即本发明一种井下流体谐振聚能振动解堵装置分别应用于直井套管完井、水平井套管完井、直井裸眼完井、水平井裸眼完井的示意图。图1中所示直井套管完井包括表层套管1、水泥环2、油泥套管3、射孔孔眼4、油层5、井下解堵系统12、筛管13；图2所示水平井套管完井包括技术套管6、悬挂器9、水泥环2、尾管10、扶正器11、1接口4、井下解堵系统12、筛管13、油层5；图3所示直井裸眼完井包括层套管1、水泥环2、技术套管6、轴套外封隔器7、油层5、井下解堵系统12、筛管13、裸眼8；图4所示水平井裸眼完井包括技术套管6、水泥环2、裸眼8、井下解堵系统12、筛管13、油层5。

抽油泵在抽吸过程中，流速增速系统17时，在来复线、强磁场的共同作用下，流体各分子排列组合发生了有序变化，流体平均轴向速度增加，被加速的流体进入到圆柱形流体谐振腔16，当流体进入到圆柱形流体谐振腔，其与锥形碰撞壁相互作用时，会在碰撞区产生压力振荡波，整个流体的振荡波被迭加、放大后，形成强烈的自激振荡脉冲射流；其进入到压力脉动波传递系统15中，通过压力脉动波传递系统中的鼓膜，将此压力脉动波传递到套管（或裸眼井筒）环形空间内，其对环形空间周边被污染的近井地带油层进行解堵，增加近井地带油层的渗透率，提高油井产量。

  本发明是一种油井井下近井地带物理解堵方法及其装置，可以被应用在自喷井、抽油机井、螺杆泵井和电潜泵井的井下近井地带的解堵，可用于油田常规油井、水平井等油层近井地带解堵。本发明结构简单，作业费用低，有利于提高油井产量，解除油（水）井近井地带堵塞，提高油井产液量。抽油泵在抽吸过程中，流体通过本发明所述装置，将产生压力振荡波，通过压力脉动波传递系统中的鼓膜，将此压力脉动波传递到套管（或裸眼井筒）环形空间内，其对环形空间周边被污染的近井地带油层进行解堵，增加近井地带油层的渗透率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种井下流体谐振聚能振动解堵装置，其特征在于：包括流速增速系统、流体谐振腔、压力脉冲波传递系统、用于连接抽油泵的接口；所述流速增速系统为中空圆台结构，其内表面设有类似于来复线的螺旋状沟槽，外表面包覆有磁铁；所述流体谐振腔与所述流速增速系统相连通，设置于所述流速增速系统的上方，流体谐振腔内部的上表面为向下凸起的锥状结构；所述压力脉冲波传递系统为空心管状结构，其下端与流体谐振腔相连通，其侧壁上设有用于将流体压力脉动波传递到压力脉冲波传递系统外部空间的鼓膜；所述压力脉冲波传递系统的上端设有用于连接抽油泵的接口。

2.根据权利要求1所述的一种井下流体谐振聚能振动解堵装置，其特征在于：所述流速增速系统的外表面包覆的磁铁为钐钴磁铁。

3.根据权利要求1或2所述的一种井下流体谐振聚能振动解堵装置，其特征在于：所述压力脉冲波传递系统的下端通过锥状结构顶部附近的孔与流体谐振腔连通。

4.根据权利要求1或2所述的一种井下流体谐振聚能振动解堵装置，其特征在于：所述压力脉冲波传递系统上端的接口为螺纹接口。

5.根据权利要求1所述的一种井下流体谐振聚能振动解堵装置，其特征在于：所述鼓膜为金属薄片。

6.根据权利要求1或2所述的一种井下流体谐振聚能振动解堵装置，其特征在于：所述锥状结构的锥间角为120°至150°。

7.根据权利要求1或5所述的一种井下流体谐振聚能振动解堵装置，其特征在于：所述鼓膜从上至下均匀排布。

8.一种井下流体谐振聚能振动解堵装置的解堵方法，具体包括如下步骤：

（1）将井下流体谐振聚能振动解堵装置通过其上端的接口接到抽油泵上，启动抽油泵；

（2）井下流体在流速增速系统中高速旋转并稳定上升，进入流体谐振腔；

（3）当流体通过振荡腔时，在剪切层中形成一连串离散涡环，当其到达锥形碰撞壁并与之相互作用时，在碰撞区产生压力振荡波，该波以声速向上游传播，当压力波相位与射流初始振荡相位相同时，整个腔体里流体的振荡被迭加、放大，该过程不断重复，形成强烈的自激振荡脉冲射流；

（4）流体继续上升进入流体谐振腔，通过压力脉冲波传递系统上的鼓膜，将流体谐振腔中的流体压力脉动波传递到压力脉冲波传递系统的外部空间内，并在该空间内形成周期性的振动，使流体近井地带的污染物脱落下来，从而实现解堵作用。

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