CN107083942B - 一种低频脉冲解堵增注装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低频脉冲解堵增注装置，其由井口过滤器和井下脉冲管柱组成；井下低频脉冲管柱包括外层套管、内层保护筒、内外层支撑管、机械动力钻具、球形万向轴、液体输出通道、脉冲喷水装置、压力控制阀和弹簧；内层保护筒套设于外层套管内部；机械动力钻具上端固定于内层保护筒上端；球形万向轴上端与机械动力钻具下端装配连接；液体输出通道上端套接于球形万向轴下端外部；脉冲喷水装置下端装配连接压力控制阀，上端套接于液体输出通道下端外部；压力控制阀的下端出口装设有弹簧；脉冲喷水装置一侧还设有出水口，出水口横向连接脉冲喷水装置并穿过外层套管。本发明纯机械式结构，可长期置于井下对地层进行连续、不间断的解堵，解堵效果好。
Description
技术领域
本发明涉及一种解堵增注装置，具体涉及一种低频脉冲解堵增注装置。
背景技术
目前，针对注水地层的解堵防堵技术分为化学解堵和物理解堵两大类，化学解堵我们在这里不作介绍，物理解堵技术主要有超声波解堵、低频电脉冲解堵等，这两种技术与本技术均属于物理上的振动解堵技术。
超声波解堵是将超声波换能器管柱下入注水井，对准注水地层连续发射大功率超声波,利用大功率超声波的机械、空化、热、声流等效应，解除地层污染和堵塞。井下低频电脉冲采油技术是通过井下放电管柱在正对注水地层的位置进行脉冲放电，放电的瞬间释放出储存在电容器中的大部分能量，产生很强的冲击波，击穿充满井内的油、水混合物，通过射孔井眼作用于地层，其强烈的振动作用、空化作用和热作用，对地层进行解堵。
以上两种振动解堵技术的设备均包括地面电源控制柜、下井电缆和井下管柱三个部分，所以只适合做解堵作业，一次解堵作业完成后，将管柱提出，待解堵有效期过后再进行下一次解堵作业。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种结构设计合理、紧凑、操作使用方便，纯机械式结构，可以长期置于井下，对地层进行进行连续、不间断的解堵，解堵效果好、效率高的低频脉冲解堵增注装置。
本发明的技术方案如下：
上述的低频脉冲解堵增注装置，由安装于注水井井口的井口过滤器和安装于注水井井下的井下脉冲管柱组成；所述井下低频脉冲管柱包括外层套管、内层保护筒、内外层支撑管、机械动力钻具、球形万向轴、液体输出通道、脉冲喷水装置、压力控制阀和弹簧；所述外层套管的上端连接注水井上端的注水油管丝扣，下端对准目的注水层并与注水井下端的注水油管丝扣连接；所述内层保护筒套设于所述外层套管内部且与所述外层套管之间形成环腔；所述机械动力钻具装设于所述内层保护筒的上段内部，其上端固定于所述内层保护筒的上端；所述球形万向轴装设于所述内层保护筒的中段内部，其上端与所述机械动力钻具的下端装配连接；所述液体输出通道装设于所述内层保护筒的下段内部，其上端匹配套接于所述球形万向轴的下端外部；所述脉冲喷水装置的下端装配连接所述压力控制阀，上端匹配套接于所述液体输出通道的下端外部；所述压力控制阀的下端出口装设有弹簧；所述脉冲喷水装置一侧还设有出水口，所述出水口横向连接所述脉冲喷水装置并穿过所述外层套管。
所述低频脉冲解堵增注装置，其中：所述外层套管的上端设有上接头并通过所述上接头连接注水井上端的注水油管丝扣；所述外层套管的下端设有下接头并通过所述下接头与注水井下端的注水油管丝扣连接。
所述低频脉冲解堵增注装置，其中：所述内层保护筒与所述外层套管上端之间通过内外层支撑管连接固定。
所述低频脉冲解堵增注装置，其中：所述压力控制阀的下端外壁与所述外层套管下端之间也通过内外层支撑管连接。
所述低频脉冲解堵增注装置，其中：所述机械动力钻具的上端通过固定装置与所述保护筒的上端固定。
所述低频脉冲解堵增注装置，其中；所述井下低频脉冲管柱总长度为5000mm，外径为105mm。
所述低频脉冲解堵增注装置，其中：所述外层套管的外径为105mm，所述内层保护筒22的外径为80mm。
有益效果：
本发明低频脉冲解堵增注装置结构设计合理、紧凑、操作使用方便，纯机械式结构，可以长期置于井下，对地层进行进行连续、不间断的解堵，解堵效果好；
具体优点体现在以下几点：
(1)本发明通过井口过滤器对注入水的过滤净化和井下低频脉冲管柱对注入水的脉冲的联合作用，达到解堵和增注的目的；低频脉冲管柱长期置于井下，可对地层进行解堵和增注是连续的、不间断的，解堵和增注的效果好；
(2)使用本发明低频脉冲解堵增注装置，根据不同的地层条件，使某个单元区块内的各注水井的注水量均得到增加，从而使该区块的整体注水达到配水要求，最终提高该区块的原油采收率；
(3)使用本发明低频脉冲解堵增注装置，在保证注水满足配水的前提下，同时可以降低地面注水压力，既可以降低泵的电耗，还可以减少泵、阀、管道等设备的投入，获得很好的节能效益；同时，由于注水压力降低，注水安全性提高；
(4)使用本发明低频脉冲解堵增注装置，液体在空隙中以振荡方式突然加减速，施加在孔喉堵塞物上的交变力会破坏堵塞物之间的凝聚，从而减轻和消除空隙结垢和堵塞，可大大节约注水井的其它物理、化学措施的解堵成本。
附图说明
图1为本发明低频脉冲解堵增注装置的应用示意图；
图2为本发明低频脉冲解堵增注装置的结构示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明低频脉冲解堵增注装置，由安装于注水井井口的井口过滤器1和安装于注水井井下、针对注水地层的井下脉冲管柱2两部分组成。
该井口过滤器1主要是对注入水中的剩余杂质、井口地面油管的锈蚀结垢物等进行过滤和净化，以减轻地层堵塞，增加注水量；同时，正因为其对注入水进行了过滤和净化，可以确保脉冲管柱内部减少杂物堆积，在喷水口减少污垢沉积，使脉冲管柱可以长时间正常工作。
该井下低频脉冲管柱2安装于注水井井下，总长度5.0米，外径105mm。该井下低频脉冲管柱2包括外层套管21、内层保护筒22、内外层支撑管23、机械动力钻具24、球形万向轴25、液体输出通道26、脉冲喷水装置27、压力控制阀28和弹簧29；其中，该外层套管21上端设有上接头211并通过上接头211与注水井上端的注水油管丝扣连接；该外层套管21的下端设有下接头212，其下端对准目的注水层并通过下接头212与注水井下端的注水油管丝扣连接；该内层保护筒22套设于外层套管21内部且与外层套管21之间形成环腔，该内层保护筒22与外层套管21上端之间通过内外层支撑管23连接固定；该机械动力钻具24装设于内层保护筒22上段内部，其上端通过固定装置241与内层保护筒22的上端固定；该球形万向轴25装设于内层保护筒22的中段内部，其上端与机械动力钻具24下端装配连接；该液体输出通道26装设于内层保护筒22的下段内部，其上端匹配套接于球形万向轴25的下端外部；该脉冲喷水装置27的上端匹配套接于液体输出通道26的下端外部，该脉冲喷水装置27的下端装配连接有压力控制阀28；该压力控制阀28的下端出口装设有弹簧29，该压力控制阀28下端外壁与外层套管21之间也通过内外层支撑管23连接；其中，该脉冲喷水装置29一侧还设有出水口271，该出水口271横向连接脉冲喷水装置29并穿过外层套管21。该外层套管21外径105mm，内层保护筒22外径80mm。
本发明的工作原理和过程：
第一步：从配水间出来的水经由地面注水管道到注水井井口，经井口过滤器1对其中的杂质、锈蚀结垢物等的过滤，注入水水质得到改善，这样的水进入注水地层后，不容易污染和堵塞地层，致使注水量有一定增加；同时，可以使井下低频脉冲管柱2的内部减少杂物堆积，在喷水口减少污垢沉积，使井下低频脉冲管柱可以长时间正常工作。
第二步：经井口过滤器1过滤后的合格注入水进入注水井的注水油管，从注水油管流入井下低频脉冲管柱2后，注入水分成两部分，即一部分水进入井下低频脉冲管柱2的外层套管21与内层保护筒22之间的环腔，流入井下低频脉冲管柱2下端连接的注水油管；另一部分水进入井下低频脉冲管柱2的内层保护筒22，驱动机械动力钻具24旋转，通过球形万向轴25和液体输出通道26中的输出轴及轴承组，驱动脉冲喷水装置27的内套作旋转运动，周期性地阻断注入水，当注入水处于关闭状态时，脉冲喷水装置27腔内注入水的压力升高，当压力超出压力控制阀28的控制压力后，压力控制阀28开启，使腔内压力与环腔压力差保持一固定值；脉冲喷水装置27内套继续运动，弹簧29松开，腔内的高压注入水瞬间，从出水口271以脉冲方式喷出到注水井的油套环腔(指注水井本身的套管与注水油管之间的环腔。)，产生瞬时压力脉冲，实现压力脉冲注水；脉冲注水是对注水地层进行持续的低频脉冲干扰，产生的压力波在地层空隙中传播并产生叠加效应，增大注入水在注水地层的波及面积和波及效率，提高注入水在注水地层中的流动速度，对注水地层进行不间断的解堵防堵，达到增加注水量的目的。
本发明结构设计合理、紧凑、操作使用方便，纯机械式结构，可以长期置于井下，对地层进行进行连续、不间断的解堵，解堵效果好、效率高。
Claims (7)
1.一种低频脉冲解堵增注装置，其特征在于；所述解堵增注装置由安装于注水井井口的井口过滤器和安装于注水井井下的井下低频脉冲管柱组成；
所述井下低频脉冲管柱包括外层套管、内层保护筒、内外层支撑管、机械动力钻具、球形万向轴、液体输出通道、脉冲喷水装置、压力控制阀和弹簧；所述外层套管的上端连接注水井上端的注水油管丝扣，下端对准目的注水层并与注水井下端的注水油管丝扣连接；所述内层保护筒套设于所述外层套管内部且与所述外层套管之间形成环腔；所述机械动力钻具装设于所述内层保护筒的上段内部，其上端固定于所述内层保护筒的上端；所述球形万向轴装设于所述内层保护筒的中段内部，其上端与所述机械动力钻具的下端装配连接；所述液体输出通道装设于所述内层保护筒的下段内部，其上端匹配套接于所述球形万向轴的下端外部；所述脉冲喷水装置的下端装配连接所述压力控制阀，上端匹配套接于所述液体输出通道的下端外部；所述压力控制阀的下端出口装设有弹簧；所述脉冲喷水装置一侧还设有出水口，所述出水口横向连接所述脉冲喷水装置并穿过所述外层套管；
该低频脉冲解堵增注装置的工作方法包括以下步骤：
第一步：从配水间出来的水经由地面注水管道到注水井井口，经井口过滤器对其中的杂质、锈蚀结垢物等的过滤；
第二步：经井口过滤器过滤后的合格注入水进入注水井的注水油管，从注水油管流入井下低频脉冲管柱后，注入水分成两部分，即一部分水进入井下低频脉冲管柱的外层套管与内层保护筒之间的环腔，流入井下低频脉冲管柱下端连接的注水油管；另一部分水进入井下低频脉冲管柱的内层保护筒，驱动机械动力钻具旋转，通过球形万向轴和液体输出通道中的输出轴及轴承组，驱动脉冲喷水装置的内套作旋转运动，周期性地阻断注入水，当注入水处于关闭状态时，脉冲喷水装置腔内注入水的压力升高，当压力超出压力控制阀的控制压力后，压力控制阀开启，使腔内压力与环腔压力差保持一固定值；脉冲喷水装置内套继续运动，弹簧松开，腔内的高压注入水瞬间，从出水口以脉冲方式喷出到注水井的油套环腔，产生瞬时压力脉冲，实现压力脉冲注水。
2.如权利要求1所述的低频脉冲解堵增注装置，其特征在于：所述外层套管的上端设有上接头并通过所述上接头连接注水井上端的注水油管丝扣；所述外层套管的下端设有下接头并通过所述下接头与注水井下端的注水油管丝扣连接。
3.如权利要求1所述的低频脉冲解堵增注装置，其特征在于：所述内层保护筒与所述外层套管上端之间通过内外层支撑管连接固定。
4.如权利要求1所述的低频脉冲解堵增注装置，其特征在于：所述压力控制阀的下端外壁与所述外层套管下端之间也通过内外层支撑管连接。
5.如权利要求1所述的低频脉冲解堵增注装置，其特征在于：所述机械动力钻具的上端通过固定装置与所述保护筒的上端固定。
6.如权利要求1所述的低频脉冲解堵增注装置，其特征在于；所述井下低频脉冲管柱总长度为5000mm，外径为105mm。
7.如权利要求1所述的低频脉冲解堵增注装置，其特征在于：所述外层套管的外径为105mm，所述内层保护筒22的外径为80mm。
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