CN1936266A - 油井低频声波振动解堵、增产设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油井低频声波振动解堵、增产设备及方法。本发明的设备包括柱状的壳体、置于壳体之内的电磁铁及穿过电磁铁中心的带永磁的动子，壳体上具有连接所述电磁铁的电接头，动子至少一端通过弹簧与其相对的壳体一端间接相连，动子与弹簧之间设有动子弹簧挡片，弹簧与壳体端部之间设有壳体弹簧挡片。本发明的方法是将一个或多个油井低频声波振动解堵、增产设备可拆卸的安装连接到光杆或/和采油三通上后，使所述设备产生纵向振动，并通过与其相连光杆和采油三通以及其他油井金属构件将该纵向振动传到井底及邻近的油层。本发明的油井低频声波振动解堵、增产设备及方法实施方便，不需要油井停产就可以解堵、增产，能明显提高油田的生产效率。

Description

油井低频声波振动解堵、增产设备及方法

技术领域

本发明涉及一种油井解堵、增产设备及方法，尤其涉及一种油井低频声波振动解堵、增产设备及方法。

背景技术

油井在正常生产过程中，经常产生淤塞，会造成产量下降甚至停产。淤塞产生的原因主要是细小的固态颗粒(沉积盐类及沙石)会在孔隙间狭窄的通道里卡住，而非常粘稠的有机物质(如焦油、沥青质、石蜡以及低黏度液体、水和有机液的混合物)会粘住通道、孔隙的侧壁，使通道、孔隙的截面变得更加狭小，油层渗透率降低，出油不畅，从而导致产量的降低甚至停产。产生淤塞的区域主要在油管内壁、抽油泵壁及上下凡尔球，以及距离油井非常近(约1-2米)的油层区域内。

过去油田普遍采取压裂、注水等措施增产，压裂、注水等措施在提高油井产量及增注降压的同时会不同程度的对油层带来一定的伤害，产生二次污染；同时成本较高。

针对这种现状，多种解堵、增产的技术正在蓬勃发展起来，目前常用的有微生物解堵、化学解堵和物理解堵等方法。微生物和化学解堵技术，因其效率低、操作复杂、费用高并且容易造成油层和环境污染，加重油层堵塞使油井降产甚至绝产而没能大面积推广应用。物理解堵方法包括低频、高频、超声波以及爆炸冲击波、电磁波等方法，如超声波振动采油技术，是用超声波发生器通过传输电缆与井下电声转换设备连接，该技术操作复杂，实施过程需停井，影响生产，并且费用高，不利于在实际工作中应用。再如，低频机械振动，主要是通过电动机、偏心轮、导杆所产生的简单机械振动对油井进行处理，设备体积大，不利于操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种实施方便、不影响油井正常生产的、无污染、环保的低频声波振动解堵、增产设备及方法。

实现本发明目的中的提供一种油井低频声波振动解堵、增产设备的技术方案是：

一种油井低频声波振动解堵、增产设备，包括柱状的壳体、置于壳体之内的电磁铁及穿过电磁铁中心的带永磁的动子，所述壳体上具有连接所述电磁铁的电接头。

上述设备，所述动子与所述壳体端部相连，以使动子可以将其产生的振动传递给壳体。

上述设备，所述动子至少一端通过弹簧与其相对的壳体一端间接相连。

上述设备，所述动子与所述弹簧之间设有动子弹簧挡片，所述弹簧与所述壳体端部之间设有壳体弹簧挡片。

上述设备，还包括一个调频装置，以调整动子的振动频率，所述调频装置与所述电接头及一个外接电源相连。

上述设备，在所述壳体上设有振动传感器，所述振动传感器与监测装置相连，以监测并显示装置的振动频率及振幅。

上述设备，所述壳体上具有可拆卸安装在采油设备之光杆或采油三通上的结构。

实现本发明另一目的的提供一种油井低频声波振动解堵、增产方法的技术方案是：

一种利用上述设备对油井进行低频声波振动解堵、增产的方法，包括如下步骤：①将一个或多个所述油井低频声波振动解堵、增产设备通过其壳体上具有的可拆卸安装的结构连接到光杆或/和采油三通上；②接通电源，使所述油井低频声波振动解堵、增产设备产生纵向振动，并通过与其相连光杆和采油三通以及其他油井金属构件将该纵向振动以声波的方式传到井底及邻近的油层，并对整个油井的金属构件及邻近油层产生作用。

上述方法，还包括传感器及监测装置监测并通过调频装置调整振动频率及振幅的步骤，所述振动频率为30-70Hz，本方法可以在该频率范围内调整最大振幅，并以最大振幅所对应的频率为工作频率。

上述方法，还包括在拆除所述油井低频声波振动解堵、增产设备后，通过由与油井金属构件连接的一台或多台永磁自主式振动设备产生纵向振动、并通过油井金属构件将该纵向振动传到井底及邻近的油层的步骤。

本发明的方法的工作原理是：所述电磁铁通电后，使带永磁的动子产生一定频率的振动，并将该振动传递给与其连接的壳体，使整个壳体产生与动子相同频率的声波振动。由于油井低频声波振动解堵、增产设备与油井是通过螺丝与油井地面设施(采油三通或/和光杆)刚性连接，这样就能把能量以声波的方式传给油井地面设施，通过油井的金属构件(抽油管、抽油杆)传到井底及井底近井的油层，所述声波在传递过程中对附着在所述油井金属构件上的淤塞物产生高变剪切应力，使淤塞物破碎并与油井金属构件脱离，达到清洗油井金属构件的目的，并且声波作用在所述井底近井油层时，对油层中微细通道管壁与含有淤塞物的粘稠液体产生不同的机械应力和惯性作用力，从而使所述微细通道管壁与所述粘稠液体产生相对运动，使淤塞物从所述微细通道管壁脱落并被排出油层，达到解除淤塞，增加产量的目的。同时油层中微细通道上产生薄薄一层光滑膜，这种效果等量于降低液体粘度，实验和实际研究结果表明：声波振动作用在油层中微细通道时，在同等压力下粘油的流动速度增加一倍，这样就加快了油流速度，使产量增加，达到增产的目的。

本发明的积极效果是：(1)本发明的油井低频声波振动解堵、增产方法综合了声学、电磁学、机电一体化和自动控制等领域的新理论和新技术，是通过调整调频装置的输出频率、功率，将声波振动发生装置调整到最佳工作状态，此时声波振动发生装置产生强大的、周期性的纵向振动，该振动能量以纵向弹性声波的方式沿油井的金属构件(抽油杆、抽油管、抽油泵、尾管)向井下传递，到达尾管端头，尾管端头再把振动波传给套管内的液体，在液面与人工井底反复反射，产生振荡，振荡作用于套管，使套管产拉伸机械应力，产生径向振动，最终使振动作用于近井油层，因此不但作用范围大(近井地带1-2米)，而且不需要油井停产就可以解堵、增产，提高了油田的生产效率。(2)本发明的油井低频声波振动解堵、增产方法是一种物理方法，对地层和周围环境无污染，是一种非常环保的方法。(3)本发明油井低频声波振动解堵、增产方法所用的设备，能确保本发明方法的实现，并且该设备直接与原有采油设备地面部分相连，不需对原有设备进行改造或拆卸，体积小，操作简便，便于实施，利于推广。

附图说明

图1为本发明的油井低频声波振动解堵、增产设备的示意图；

图2为本发明的油井低频声波振动解堵、增产设备一种安装方式的示意图；

图3为本发明的油井低频声波振动解堵、增产设备另一种安装方式的示意图；

图4为本发明的油井低频声波振动解堵、增产设备另一种安装方式的示意图；

图5为本发明的油井低频声波振动解堵、增产设备另一种安装方式的示意图；

图6为应用本发明的油井低频声波振动解堵、增产设备及方法的一个具体实施例的产量分析图；

图7为应用本发明的油井低频声波振动解堵、增产设备及方法的另一个具体实施例的产量分析图；

附图中各标号表示：1-壳体；2-电磁铁；3-动子；4-弹簧；5-动子弹簧挡片；6-壳体弹簧挡片；7-螺栓；8-振动传感器；9-电接头；10-悬绳器；11-光杆；12-采油三通；13-减振弹簧。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明作进一步的具体描述，但不局限于此。

实施例1

如图1所示，本实施例的油井低频声波振动解堵、增产设备包括圆柱状的壳体1、置于壳体1之内与壳体1同轴心的电磁铁2以及穿过电磁铁2中心的带永磁的动子3，所述壳体上具有连接所述电磁铁的电接头9。所述动子3的两端通过弹簧与所述壳体两端间接相连，所述动子3与所述弹簧4之间设有动子弹簧挡片5，所述弹簧4与所述壳体端部之间设有壳体弹簧挡片6，所述壳体1两端还设有螺栓7以调节所述壳体弹簧挡片6的位置。本实施例的设备还包括一个调频装置(图中未示)，所述调频装置与所述电接头9及一个外接电源相连。在所述壳体1内设有振动传感器8，所述振动传感器8与监测装置(图中未示)相连。所述调频装置、振动传感器8以及监测装置用以监测、调整并显示装置的振动频率及振幅。所述壳体上还具有可拆卸安装在采油设备之光杆或采油三通上的螺栓。

如图2所示，本实施例的油井低频声波振动解堵、增产设备通过其壳体1上的螺栓可拆卸的纵向安装在光杆11上，该设备还包括安装于光杆11上的减振弹簧13，以减小振动对采油设备的损害。所述壳体1安装在固定于光杆11上的悬绳器10的下部。

所述电磁铁2通电后，使带永磁的动子3产生一定频率的纵向振动，通过调频装置调节动子的振动频率为50Hz，动子3的振动通过动子弹簧挡片5传递给弹簧4，并通过弹簧4传递给壳体弹簧挡片6，最终传递给整个壳体1，使整个壳体1产生与动子3相同频率的声波振动。由于油井低频声波振动解堵、增产设备与油井是通过螺丝与油井地面设施(采油三通12或/和光杆11)刚性连接，这样就能把能量以声波的方式传给油井地面设施，通过油井的金属构件(抽油管、抽油杆)传到井底及井底近井的油层，所述声波在传递过程中对附着在所述油井金属构件上的淤塞物产生高便剪切应力，使淤塞物破碎并与油井金属构件脱离，达到清洗油井金属构件的目的，并且声波作用在所述井底近井油层时，对油层中微细通道管壁与含有淤塞物的粘稠液体产生不同的机械应力和惯性作用力，从而使所述微细通道管壁与所述粘稠液体产生相对运动，使淤塞物从所述微细通道管壁脱落并被排出油层，达到解除淤塞，增加产量的目的。同时油层中微细通道上产生薄薄一层光滑膜，这种效果等量于降低液体粘度，实验和实际研究结果表明：声波振动作用在油层中微细通道时，在同等压力下粘油的流动速度增加一倍，这样就加快了油流速度，使产量增加，达到增产的目的。

同时，光杆11上设置的减振弹簧13可以减小低频声波产生的振动对采油设备的损害。

大庆油田于2005年应用本实施例的油井低频声波振动解堵、增产设备进行了油井低频声波振动解堵、增产试验，安装本实施例的设备进行振动的时间是2005年4月25日至4月29日，试验期为2005年4月30日至6月17日，共计48天。表1和图6所示为试验结果，从试验结果可以清楚的看出，尽管在2005年4月25日至4月29日低频声波振动解堵、增产设备振动期间产量有些波动，但是不管是产液量还是产油量，在振动后的试验期内都有了明显的增长，也就是说，采用本实施例的油井低频声波振动解堵、增产设备对油井进行解堵、增产的效果是非常明显的。

实施例2

如图1和图3所示，本实施例的油井低频声波振动解堵、增产设备与实施例1中的基本相同，其差别在于：所述壳体1安装在固定于光杆11上的悬绳器10的上部；动子3的振动频率为70Hz。

大庆油田于2005年至2006年应用本实施例的油井低频声波振动解堵、增产设备进行了油井低频声波振动解堵、增产试验，安装本实施例的设备进行振动的时间是2005年4月21日至4月25日；在本实施例中还通过由与油井金属构件固定连接的一台永磁自主式振动设备产生振动、并将该振动通过油井金属构件传到井底及井底近井的油层，以辅助油井低频声波振动解堵、增产设备去除淤塞物，永磁自主式振动设备安装并开始工作的时间是2005年5月23日，试验期为2005年4月26日至2006年1月21日，共计262天。表2和图7所示为试验结果，从试验结果可以清楚的看出，尽管在2005年4月25日至4月29日低频声波振动解堵、增产设备振动期间产量有些波动，但是不管是产液量还是产油量，在振动后的试验期内都有了明显的增长，尤其是2005年9月之前效果更为显著，也就是说，采用本实施例的油井低频声波振动解堵、增产设备对油井进行解堵、增产的效果是非常明显的。

实施例3

如图1和图4所示，本实施例的油井低频声波振动解堵、增产设备与实施例1中的基本相同，其差别在于：本实施例的油井低频声波振动解堵、增产设备安装于采油三通12上；动子3的振动频率为30Hz。

实施例4

如图1和图5所示，本实施例的油井低频声波振动解堵、增产设备与实施例1中的基本相同，其差别在于：壳体1与减振弹簧13设置于光杆11上的同一水平位置；动子3的振动频率为60Hz。

实施例5

本实施例的油井低频声波振动解堵、增产设备与实施例1中的基本相同，其差别在于：本实施例中设有两台同样的油井低频声波振动解堵、增产设备，分别固定于采油三通12和光杆11上。

表1实施例1中油井低频声波振动解堵、增产试验结果

试验前一个月平均产量(吨/天)			试验中最高产量(吨/天)			2006年6月16日产量(吨/天)			试验期间累积增液量(t)	试验期间增液率(％)	试验期间累计增油量(t)	试验期间增油率(％)	试验天数(D)
														产液吨/天	产油吨/天	含水(％)	产液吨/天	产油吨/天	含水(％)	产液吨/天	产油吨/天	含水(％)
9.7	2.7	72.2	15.0	7.0	53.3	9.5	3.1	67.4															139.7	30.2	68.6	53.6	48

表1实施例2中油井低频声波振动解堵、增产试验结果

试验前一个月平均产量(吨/天)			试验中最高产量(吨/天)			2006年1月20日产量(吨/天)			试验期间累积增液量(t)	试验期间增液率(％)	试验期间累计增油量(t)	试验期间增油率(％)	试验天数(D)
														产液吨/天	产油吨/天	含水(％)	产液吨/天	产油吨/天	含水(％)	产液吨/天	产油吨/天	含水(％)
4.4	2.3	46.2	12.6	6.2	50.8	5.8	2.7	53.4															758.8	66.6	273.4	44.6	262

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1、一种油井低频声波振动解堵、增产设备，其特征在于：包括柱状的壳体、置于壳体之内的电磁铁及穿过电磁铁中心的带永磁的动子，所述壳体上具有连接所述电磁铁的电接头。

2、根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述动子与所述壳体端部相连。

3、根据权利要求2所述的设备，其特征在于：所述动子至少一端通过弹簧与其相对的壳体一端间接相连。

4、根据权利要求3所述的设备，其特征在于：所述动子与所述弹簧之间设有动子弹簧挡片，所述弹簧与所述壳体端部之间设有壳体弹簧挡片。

5、根据权利要求1所述的设备，其特征在于：还包括一个调频装置，所述调频装置与所述电接头及一个外接电源相连。

6、根据权利要求5所述的设备，其特征在于：在所述壳体上设有振动传感器，所述振动传感器与监测装置相连。

7、根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述壳体上具有可拆卸安装在采油设备之光杆或采油三通上的结构。

8、一种利用权利要求1至7之一所述的设备对油井进行低频声波振动解堵、增产的方法，其特征在于：包括如下步骤：①将一个或多个所述油井低频声波振动解堵、增产设备通过其壳体上具有的可拆卸安装的结构连接到光杆或/和采油三通上；②接通电源，使所述油井低频声波振动解堵、增产设备产生纵向振动，并通过与其相连光杆和采油三通以及其他油井金属构件将该纵向振动以声波的方式传到井底及邻近的油层，并对整个油井的金属构件及邻近油层产生作用。

9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于：该方法还包括通过传感器及监测装置监测并通过调频装置调整振动频率及振幅的步骤，所述振动频率为30-70Hz。

10、根据权利要求8所述的方法，其特征在于：该方法还包括在拆除所述油井低频声波振动解堵、增产设备后，通过由与油井金属构件连接的一台或多台永磁自主式振动设备产生纵向振动、并通过油井金属构件将该纵向振动传到井底及邻近的油层的步骤。

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