CN112392423A - 注水井脉冲洗井装置 - Google Patents

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刘洪军
曹鼎洪
兰洪奎
许万利
李波
韩文超
高立峰
朱启法
侯志东
周新婷
邓静静
徐红磊
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Petrochina Co Ltd
Daqing Oilfield Co Ltd
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Petrochina Co Ltd
Daqing Oilfield Co Ltd
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/10—Valve arrangements in drilling-fluid circulation systems

Abstract

本发明涉及一种注水井脉冲洗井装置。主要解决了常规洗井方式对短期欠注井洗井效果不甚理想有效率低的问题。其特征在于：阀体外壳正上方开有中心孔，中心孔处连接依次连接螺母；螺母内连接上调节螺栓；阀体外壳内腔上部置有上盘；管道件内部下端的定位台阶处固定阀芯下端，管道件内部上端的定位台阶固定圆盘套；阀芯的中心孔配合置有活塞件，圆盘套上方置有挡环，挡环与圆盘套中间配有起密封作用的密封垫，密封垫中心开有中心孔，密封垫上固定有圆盘垫片，活塞件通过下螺栓与圆盘垫片、密封垫相连接，下螺栓上端固定于下托盘底部；下托盘与上盘中间放置有粗、细两条弹簧。该注水井脉冲洗井装置，能够提高注井洗井的有效率，最终实现降本增效。

Description

注水井脉冲洗井装置
技术领域
本发明涉及油田采油工程技术领域，特别涉及一种注水井脉冲洗井装置。
背景技术
目前油田注水井在静压力注入方式下长期注水，经常发生近井地带地层堵塞和污染现象，使地层吸水能力降低，短期欠注井日趋增多。常规洗井方式对短期欠注井洗井效果不甚理想，有效率仅为57％，转而采取各种解堵措施处理，但工作量大费用高，如何进一步提高短期欠注井洗井效果，维持水井正常运行，保证注水质量，降低处理成本，成为一项十分紧迫、重要的研究课题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服背景技术中存在的现有常规洗井方式对短期欠注井洗井效果不甚理想有效率低的问题，而提供一种注水井脉冲洗井装置，该注水井脉冲洗井装置，能够提高注井洗井的有效率，最终实现降本增效。
本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：该注水井脉冲洗井装置，包括阀体外壳、阀芯，所述阀体外壳螺纹连接管道件，阀体外壳正上方开有中心孔，中心孔处连接依次连接螺母；螺母内连接上调节螺栓；阀体外壳内腔上部置有上盘；管道件内部下端的定位台阶处固定阀芯下端，管道件内部上端的定位台阶固定圆盘套；阀芯的中心孔配合置有活塞件，圆盘套上方置有挡环，挡环与圆盘套中间配有起密封作用的橡胶垫，橡胶垫中心开有中心孔，橡胶垫上固定有圆盘垫片，活塞件通过下螺栓与圆盘垫片、橡胶垫相连接，下螺栓上端固定于下托盘底部；下托盘与上盘中间放置有粗、细两条弹簧；上盘上部抵有上调节螺栓，上调节螺栓下端通过阀体外壳中心孔直接顶在上盘的上端。
本发明的理论依据是基于振动波在液体中传播能量，在该能量作用下井下杂质发生物理变化达到洗井目的。
在振动波传播时，带动井内介质震动，这部分介质又靠介质质点间的弹性回复力作用及惯性作用，影响其他介质震动，这样的震动状态传递出去而介质并未移动，只在平衡位置附近震动。在无边界的介质中前进着的波称作行波。行波传送能量和动量，可引用平面波的波动方程来描述：
Y＝Acosω(t-x/v)
式中：Y——质点位移
A——振幅
ω——震动周期
t——时间
x——质点距原点位置
v——质点运动速度
由此即描述了媒质中各质点的位移是怎样随着各质点的平衡位置和时间变化的。波动过程也是能量传递的过程。波源把能量以波动的形式通过媒质传递出去。脉动洗井则是在地面控制洗井压力与启动压力得到交变的洗井压力和水量。根据把洗井压力与启动压力的变化幅度控制在一个合理范围内，使产生的水力脉冲波在地层中产生冲击作用来激发振动场内的介质，使介质质点的某些物理量(如位移、速度、压力等)发生反复交变。沉积在地层孔隙内的固体附着物逐渐松动剥落，分散在水中，被水带走，达到疏通孔道的目的。根据工程学中对冲击功计算的公式推导可得到脉冲波在现场实际环境下适用的冲击功率：
Nуд＝ρС2VАтр
式中：ρ——井内液体密度；
С——冲击波传播速度；
V——液体运动速度；
Атр—油、套管截面.
Nуд—冲击功率
综上所述，脉动洗井是振动作用和相对运动作用有机结合，振动作用产生的效果：交变波动的水引起孔道毛管力(张力)变化，使流体的阻力减少，使部分固态颗粒逐步脱离静态注水时的附着状态并通过孔道排出。相对运动作用产生的效果：交变波动的水使孔隙中的液体与岩石发生相对运动，可以清除附着层，松动堵塞的固态颗粒，降低流体摩擦力，达到提高洗井效果的目的。
本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：该注水井脉冲洗井装置，通过分析油压和启动压力的对应关系，利用压力控制闸门将压力进行交变，进而得到“正负”交变的地层喷量，利用交变水波的作用，激发井筒周围的杂质，最终将杂质返排入罐。该方法可将交变的水波延伸到井筒周围的地层，因交变水波是通过改变压力得到的，更适合多层段的水井，利用交变的喷量不断地冲洗井筒周围的地层，使更多的污染物随同洗井液一起返回到地面，从而提高了洗井质效。
附图说明
附图1是本发明的整体结构示意图；
附图2是本发明的俯视图；
附图3是附图1沿A-A线的剖视图；
附图4是附图2沿B-B线的剖视图。
图中：1-阀体外壳；2-管道件；3-上螺母A；4-上螺母B；5-圆盘垫片；6-密封垫；7-圆盘套；8-阀芯；9-上调节螺栓；10-上垫片；11-上盘；12-细弹簧；13-粗弹簧；14-下托盘；15-挡环；16-下螺栓；17-活塞件。
具体实施方式：
下面结合附图将对本发明作进一步说明：
如附图1、图2、图3、图4所示，该注水井脉冲洗井装置，包括阀体外壳1、阀芯8，所述阀体外壳1螺纹连接管道件2，阀体外壳1正上方开有中心孔，中心孔处依次连接上螺母A3、上螺母B4；上螺母A3、上螺母B4内连接上调节螺栓9；阀体外壳1内腔上部置有上盘11；管道件2内部下端的定位台阶处固定阀芯8下端，阀芯8底部水平开有孔道；管道件2内部上端的定位台阶固定圆盘套7；阀芯8的中心孔配合置有活塞件17，圆盘套7上方置有挡环15，挡环15与圆盘套7中间配有起密封作用的密封垫6，所述密封垫6为橡胶垫，橡胶垫中心开有中心孔，孔的直接略小于圆盘垫片的尺寸，橡胶垫中心开的中心孔的直径与圆盘垫片直径比为8∶9；橡胶垫上中心孔上部固定有圆盘垫片5，活塞件17通过下螺栓16与圆盘垫片5、橡胶垫相连接，下螺栓16上端固定于下托盘14底部，下托盘14与上盘11中间放置有粗、细两条弹簧，分别为细弹簧12、粗弹簧13；所述细弹簧12、粗弹簧13同轴反向螺旋排列；上盘11上部抵有上调节螺栓9，上调节螺栓9下端通过阀体外壳中心孔直接顶在上盘11的上端，通过调节上调节螺栓9，从而调节粗、细两条弹簧的伸缩程度，双弹簧合计回复力45KN，细弹簧12、粗弹簧13回复力比例10∶1；能够更好的来实现该装置内部压力的变化；上螺母B4与上盘11间装有上垫片10；圆盘套7与阀芯8间有环空。
该注水井脉冲洗井装置工作过程：当进行注水井洗井时，洗井液由阀门管道件2入口端进入，洗井液逐渐充满阀门左端阀体空间，随着洗井液的不断流入，阀体空间内压力不断升高，当阀体空间压力大于弹簧压力时，阀体空间内洗井液顺着阀芯8的孔道流入将活塞件17顶开，洗井液顺着阀芯8和活塞件17的空隙流出阀门管道件2的出口。随着洗井液的流出，左端阀体空间内压力得到释放，当左端阀体空间压力小于弹簧弹力时，在弹簧弹力的作用下，活塞件17向下运动，直至将阀芯8的孔道全部封闭，此时阀门管道件出口无洗井液流出。在洗井过程中不断重复这一过程，实现了洗井液由原来的稳流状态变为交变的脉冲流动状态。脉冲流态的洗井液利用交变水波的作用，激发井筒周围的杂质，使更多的污染物随同洗井液一起返回到地面，从而提高洗井质效。
通过分析油压和启动压力的对应关系，确定压力参数，通过脉冲洗井装置进行交变压力的产生，进而得到交变的地层喷量，即利用交变水波的作用，激发井筒周围的杂质。该方法交变水波可以延伸到井筒周围的地层，因为交变水波是通过改变压力得到的，因而更适合多层段的水井，利用交变的喷量不断地冲洗井筒周围的地层，交变波动的洗井液使孔隙中的液体与岩石发生相对运动，可以清除附着层，松动堵塞的固态颗粒，降低流体摩擦力，使更多的污染物随同洗井水一起返回到地面，达到提高洗井效果的目的。

Claims (7)

1.一种注水井脉冲洗井装置，包括阀体外壳(1)、阀芯(8)，其特征在于：所述阀体外壳(1)螺纹连接管道件(2)，阀体外壳(1)正上方开有中心孔，中心孔处连接依次连接螺母；螺母内连接上调节螺栓(9)；阀体外壳 (1)内腔上部置有上盘(11)；管道件(2)内部下端的定位台阶处固定阀芯(8)下端，阀芯（8）底部水平开有孔道；管道件(2)内部上端的定位台阶固定圆盘套(7)；阀芯(8)的中心孔配合置有活塞件(17)，圆盘套(7)上方置有挡环(15)，挡环(15)与圆盘套(7)中间配有密封垫 (6)，密封垫(6)中心开有中心孔，密封垫(6)上固定有圆盘垫片(5)，活塞件(17)通过下螺栓(16)与圆盘垫片(5)、密封垫(6)相连接，下螺栓(16)上端固定于下托盘 (14)底部；下托盘(14)与上盘(11)中间放置有粗、细两条弹簧；上盘(11)上部抵有上调节螺栓(9)，上调节螺栓(9)下端通过阀体外壳中心孔直接顶在上盘(11)的上端；圆盘套（7）与阀芯（8）间有环空。
2.根据权利要求1所述的注水井脉冲洗井装置，其特征在于：所述中心孔处连接依次连接上螺母A(3)、上螺母B(4)；上螺母A(3)、上螺母B (4)内连接上调节螺栓(9)。
3.根据权利要求1所述的注水井脉冲洗井装置，其特征在于：上螺母B (4)与上盘 (11)间装有上垫片(10)。
4.根据权利要求1所述的注水井脉冲洗井装置，其特征在于：密封垫(6)中心开的中心孔的直径与圆盘垫片 (5)直径比为8：9。
5.根据权利要求1所述的注水井脉冲洗井装置，其特征在于：所述粗、细两条弹簧分别为细弹簧（12）、粗弹簧（13）；细弹簧（12）、粗弹簧（13）同轴反向螺旋排列。
6.根据权利要求1或5所述的注水井脉冲洗井装置，其特征在于：所述双弹簧合计回复力45KN，细弹簧（12）、粗弹簧（13）回复力比例10：1。
7.根据权利要求1或4所述的注水井脉冲洗井装置，其特征在于：所述密封垫(6)为橡胶垫。
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