CN201180509Y - 井下蓄能式低频压力脉冲发生器 - Google Patents

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尹文波
王平
江正清
房军
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Abstract

本实用新型涉及一种油田注水用井下蓄能式低频、高振幅压力脉冲发生器,包括接头、囊式蓄能机构总成、脉冲流体输出控制阀总成。接头的下端与蓄能机构外筒上端螺纹连接,蓄能机构外筒的下端与脉冲流体输出控制阀阀体上端螺纹连接相连,构成发生器的外壳;脉冲流体输出控制阀阀体内装有主控制阀和先导控制阀,通过调整先导控制阀便可以控制脉冲输出的频率和振幅。本实用新型具有输出压力脉冲频率低、振幅大,有效作业半径大,对地层解堵、增注效果显著等优点。

Description

井下蓄能式低频压力脉冲发生器
技术领域
本实用新型涉及一种油田注水用井下蓄能式低频压力脉冲发生器的改进。
背景技术
目前,国内油田注水开发主要采用的是由地面高压泵通过注水管线向地层注入足量、稳定的高压水。在这种仅仅通过地层原有孔隙、裂缝向地层回注大量水的方式下,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。为了恢复地层注水量,无论采取提高注水压力的方法,还是采取压裂、酸化等解堵工艺措施,都会大大增加原油成本或进一步污染油层。为此人们开始采用压力脉冲振动法来处理油层。压力脉冲振动法处理油层就是将稳定的注入液体利用压力脉冲发生器转化成周期性脉冲注液,产生脉冲波,建立振动场传递于地层,使地层堵塞微粒松动、原有裂缝伸延,同时形成新的裂缝网群,达到解堵增注的目的。压力脉冲发生器是实现对油层进行振动作用的主要装置。现有的压力脉冲发生器主要存在脉动频率高、脉冲幅度受地层地裂压力限制等缺点,从而导致压力脉冲输出的能量较小,能量衰减快,有效作用半径小,解堵增注效果不明显。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种井下蓄能式低频、高振幅压力脉冲发生器。其能够实现低频、大振幅的流体振动,有效地提高水力脉冲输出的能量,从而提高水力冲击波在地层内的传递距离和使近井地带岩层产生疲劳裂缝网的效果。
本实用新型的技术解决方案是:井下蓄能式低频压力脉冲发生器包括接头、囊式蓄能机构总成、脉冲流体输出控制阀总成。蓄能机构外筒的上端与接头的下端螺纹连接,蓄能机构外筒的下端与脉冲流体输出控制阀阀体的上端螺纹连接相连,两连接处均有密封件;接头内装有单向控制阀;脉冲流体输出控制阀阀体内装有主控制阀和先导控制阀;
接头轴线设有通孔并于孔内装有配流环和进液单向阀阀座,进液单向阀阀座内依次装有进液单向阀阀芯、弹簧、弹簧座;进液单向阀阀座为沿轴线设有水流通道的圆柱状短节。
囊式蓄能机构总成由外筒、气囊缸套、气囊总成、平衡活塞组成,气囊总成固定在气囊缸套的上部,平衡活塞安装在气囊缸套的下部,气囊缸套为筒状结构,上、下端均布一定量的矩形水道。
脉冲流体输出控制阀的主控制阀由脉冲流体输出控制阀阀体、主阀阀座、主阀阀芯、主阀弹簧、主阀弹簧座、主阀调整筒、调整筒固定座组成;脉冲流体输出控制阀阀体为圆柱状,内部设有一阶梯状通孔和一阶梯状盲孔,周边设有脉动射流孔、先导阀阀芯压力平衡口、先导阀柱塞杆压力平衡口;主阀阀座安装在脉冲流体输出控制阀阀体阶梯状通孔的中部,主阀阀座为圆柱状,沿轴线有通孔,周边有水眼;主阀阀芯安装在主阀阀座内,为圆柱状,沿轴线有阻尼孔;主阀阀芯下面装有主阀弹簧、主阀弹簧座;主阀弹簧座下面装有主阀调整筒、调整筒固定座;主阀调整筒周边设有阻尼孔。
脉冲流体输出控制阀的先导控制阀由脉冲流体输出控制阀阀体、先导阀柱塞杆、先导阀阀座、先导阀阀芯、先导阀弹簧定位座、先导阀弹簧、先导阀弹簧调整座、先导弹簧预压力调整螺栓、先导阀调整螺栓固定座组成;先导阀柱塞杆装在脉冲流体输出控制阀阀体阶梯状盲孔的上部;先导阀阀芯为筒状,安装在先导阀柱塞杆的下端;先导阀阀座为筒状,周边设有阻尼孔,安装在脉冲流体输出控制阀阀体阶梯状盲孔的中部;先导阀调整螺栓固定座安装在脉冲流体输出控制阀阀体阶梯状盲孔的下部;先导阀调整螺栓固定座上装有先导弹簧预压力调整螺栓;先导弹簧预压力调整螺栓上部装有先导阀弹簧调整座;先导阀弹簧调整座上部装有先导阀弹簧。
先导阀柱塞杆为多阶梯细长圆柱零件,各阶梯之间均有一定的面积差,大直径端内有中心孔,外有密封沟槽。
本实用新型具有输出压力脉冲频率低、振幅大,脉冲频率和振幅可调;有效作业半径大;对地层解堵、增注效果显著等优点。
附图说明
图1为井下蓄能式低频压力脉冲发生器结构剖面示意图
1-接头;2-囊式蓄能机构总成;3-脉冲流体输出控制阀总成;4-配流环;5-进液单向阀阀座;6-进液单向阀阀芯;7-弹簧;8-弹簧座;9-外筒;10-气囊总成;11-气囊缸套;12-平衡活塞;13-高压密封腔;14-套筒环空;15-进液流道;16-脉冲流体输出控制阀阀体;17-高压流道;18-脉动射流孔;19-主阀阀座;20-主阀阀芯;21-主阀弹簧;22-主阀弹簧座;23-主阀调整筒;24-阻尼孔;25-调整筒固定座;26-先导弹簧预压力调整螺栓;27-先导阀调整螺栓固定座;28-先导阀弹簧调整座;29-先导阀弹簧;30-先导阀弹簧定位座;31-先导阀阀座;32-先导阀阀芯;33-先导阀阀芯压力平衡口;34-先导阀柱塞杆;35-先导阀柱塞杆压力平衡口;36-先导阀柱塞杆中心孔;37-先导阀控制流体流道。
具体实施方式
根据图1对本实用新型做进一步的描述:本实用新型由接头1、囊式蓄能机构总成2和脉冲流体输出控制阀总成3组成,接头1下端与外筒9的上端螺纹连接。接头1轴线设有通孔并于孔内装有配流环4和进液单向阀阀座5,进液单向阀阀座5内依次装有进液单向阀阀芯6、弹簧7、弹簧座8。外筒9的下端与脉冲流体输出控制阀阀体16的上端螺纹连接。气囊总成10固定在气囊缸套11的上部,平衡活塞12安装在气囊缸套11的下部。气囊缸套11两端均布一定量的矩形水道,以便高压水通过进液流道15,套筒环空14进入高压密封腔13推动平衡活塞12压缩气囊总成10蓄能。
脉冲流体输出控制阀阀体16内部设有一阶梯通孔和一阶梯盲孔,周边设有脉动射流孔18、先导阀阀芯压力平衡口33、先导阀柱塞杆压力平衡口35。通孔内依次装有主阀阀座19、主阀阀芯20、主阀弹簧21、主阀弹簧座22、主阀调整筒23、调整筒固定座25,主阀调整筒23上设有阻尼孔24。盲孔内依次装有先导阀柱塞杆34、先导阀阀座31、先导阀阀芯32、先导阀弹簧定位座30、先导阀弹簧29、先导阀弹簧调整座28、先导弹簧预压力调整螺栓26、先导阀调整螺栓固定座27,先导阀柱塞杆34为多阶梯细长圆柱零件,各阶梯之间均有一定的面积差,大直径端内有先导阀柱塞杆中心孔36。通孔和盲孔之间通过先导阀控制流体流道37相通。
下井时,通过先导弹簧预压力调整螺栓26调整先导阀弹簧29的压缩量调定先导阀的开启压力,再将蓄能式低频压力脉冲发生器通过上端接头1与注液管线柔性或刚性连接,下入井内需要处理的地层位置。
对下入井中的蓄能式低频压力脉冲发生器,地面高压液体经注液管线,通过配流环4,推开单向阀阀芯6,经进液流道15和套筒环空14,到达高压密封腔13,高压密封腔13的液体推动平衡活塞12压缩气囊总成10憋压蓄能。同时高压密封腔13中的液体一部分经主阀阀芯20进入主阀调整筒23腔内,由于阻尼孔24没有与先导阀阀芯压力平衡口33连通,所以主阀阀芯20两端压力相等,主阀将保持关闭。另一部分液体经过先导阀控制流体流道37进入先导阀内,并经先导阀柱塞杆中心孔36进入先导阀柱塞杆34的另一端,由于先导阀柱塞杆34两端面积不同,从而高压液体在其两端形成压力差,同时脉冲流体输出控制阀阀体四周的低压液体经过先导阀柱塞杆压力平衡口35进入先导阀柱塞杆34的外环形腔,由于外环型腔两端的面积也不相等也会形成压力差,其作用方向与高压液体产生的压力差方向相反,在压力差的作用下,先导阀柱塞杆34将会向下运动,压缩先导阀弹簧29,等先导阀柱塞杆34运动一段距离后将推动先导阀阀芯32向下运动,从而实现延时开启。先导阀阀芯32向下运动将会使先导阀阀芯压力平衡口33和阻尼孔24相通,主阀调整筒23腔内高压液体和低压液体相通,压力下降,主阀阀芯20两端压力不再相等,在两端压差作用下,主阀阀芯20被推开,高压液体快速经脉动射流孔18排入环空中。随着高压液体释放,压力逐渐下降,先导阀柱塞杆34两端的压差也随着减小,先导阀弹簧29将会推动先导阀柱塞杆34复位,等连接到先导阀柱塞杆34的先导阀弹簧定位座30接触到先导阀阀芯32时,先导阀阀芯32才开始复位,从而达到延时关闭的目的,以便使高压液体有足够的时间排出,从而产生低频、高幅压力脉冲。先导阀阀芯32复位后先导阀阀芯压力平衡口33和阻尼孔24将断开,主阀阀芯20两端压力将会相等,在主阀弹簧21的作用下,主阀阀芯20关闭,高压流体不再排出。如此往复开启、关闭,实现低频、高幅脉冲注液。

Claims (6)

1、井下蓄能式低频压力脉冲发生器,包括接头(1)、囊式蓄能机构总成(2)、脉冲流体输出控制阀总成(3),其特征在于:蓄能机构外筒(9)的上端与接头(1)的下端螺纹连接,蓄能机构外筒(9)的下端与脉冲流体输出控制阀阀体(16)的上端螺纹连接相连,两连接处均有密封件;接头(1)内装有单向控制阀;脉冲流体输出控制阀阀体(16)内装有主控制阀和先导控制阀。
2、根据权利要求1所述的井下蓄能式低频压力脉冲发生器,其特征在于:接头(1)轴线设有通孔并于孔内装有配流环(4)和进液单向阀阀座(5),进液单向阀阀座(5)内依次装有进液单向阀阀芯(6)、弹簧(7)、弹簧座(8);进液单向阀阀座(5)为沿轴线设有水流通道的圆柱状短节。
3、根据权利要求1所述的井下蓄能式低频压力脉冲发生器,其特征在于:囊式蓄能机构总成(2)由外筒(9)、气囊缸套(11)、气囊总成(10)、平衡活塞(12)组成,气囊总成(10)固定在气囊缸套(11)的上部,平衡活塞(12)安装在气囊缸套(11)的下部,气囊缸套(11)为筒状结构,上、下端均布一定量的矩形水道。
4、根据权利要求1所述的井下蓄能式低频压力脉冲发生器,其特征在于:脉冲流体输出控制阀总成(3)的主控制阀由脉冲流体输出控制阀阀体(16)、主阀阀座(19)、主阀阀芯(20)、主阀弹簧(21)、主阀弹簧座(22)、主阀调整筒(23)、调整筒固定座(25)组成;脉冲流体输出控制阀阀体(16)为圆柱状,内部设有一阶梯状通孔和一阶梯状盲孔,周边设有脉动射流孔(18)、先导阀阀芯压力平衡口(33)、先导阀柱塞杆压力平衡口(35);主阀阀座(19)安装在脉冲流体输出控制阀阀体(16)阶梯状通孔的中部,主阀阀座(19)为圆柱状,沿轴线有通孔,周边有水眼;主阀阀芯(20)安装在主阀阀座(19)内,为圆柱状,沿轴线有阻尼孔;主阀阀芯(20)下面装有主阀弹簧(21)、主阀弹簧座(22);主阀弹簧座(22)下面装有主阀调整筒(23)、调整筒固定座(25);主阀调整筒(23)周边设有阻尼孔(24)。
5、根据权利要求1所述的井下蓄能式低频压力脉冲发生器,其特征在于:脉冲流体输出控制阀总成(3)的先导控制阀由脉冲流体输出控制阀阀体(16)、先导阀柱塞杆(34)、先导阀阀座(31)、先导阀阀芯(32)、先导阀弹簧定位座(30)、先导阀弹簧(29)、先导阀弹簧调整座(28)、先导阀调整螺栓固定座(27)、先导弹簧预压力调整螺栓(26)组成;先导阀柱塞杆(34)装在脉冲流体输出控制阀阀体(16)阶梯状盲孔的上部;先导阀阀芯(32)为筒状,安装在先导阀柱塞杆(34)的下端;先导阀阀座(31)为筒状,周边设有阻尼孔,安装在脉冲流体输出控制阀阀体(16)阶梯状盲孔的中部;先导阀调整螺栓固定座(27)安装在脉冲流体输出控制阀阀体(16)阶梯状盲孔的下部;先导阀调整螺栓固定座(27)上装有先导弹簧预压力调整螺栓(26);先导弹簧预压力调整螺栓(26)上部装有先导阀弹簧调整座(28);先导阀弹簧调整座(28)上部装有先导阀弹簧(29)。
6、根据权利要求5所述的井下蓄能式低频压力脉冲发生器,其特征在于:先导阀柱塞杆(34)为多阶梯细长圆柱零件,各阶梯之间均有一定的面积差,大直径端内有先导阀柱塞杆中心孔(36),外有密封沟槽。
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