CN207453947U - 低渗储层增注井下低频水力脉动耦合水力超声发生装置 - Google Patents
低渗储层增注井下低频水力脉动耦合水力超声发生装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN207453947U CN207453947U CN201720859479.3U CN201720859479U CN207453947U CN 207453947 U CN207453947 U CN 207453947U CN 201720859479 U CN201720859479 U CN 201720859479U CN 207453947 U CN207453947 U CN 207453947U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- frustum
- piston
- waterpower
- low
- injection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000002347 injection Methods 0.000 title claims abstract description 81
- 239000007924 injection Substances 0.000 title claims abstract description 81
- 230000035699 permeability Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 title claims abstract description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 76
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 claims abstract description 34
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 claims description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 6
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims description 4
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 claims description 4
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 abstract description 27
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 4
- 238000002525 ultrasonication Methods 0.000 abstract description 3
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 25
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 24
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 10
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000010358 mechanical oscillation Effects 0.000 description 3
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 2
- 229940126062 Compound A Drugs 0.000 description 1
- NLDMNSXOCDLTTB-UHFFFAOYSA-N Heterophylliin A Natural products O1C2COC(=O)C3=CC(O)=C(O)C(O)=C3C3=C(O)C(O)=C(O)C=C3C(=O)OC2C(OC(=O)C=2C=C(O)C(O)=C(O)C=2)C(O)C1OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 NLDMNSXOCDLTTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010020843 Hyperthermia Diseases 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229940125782 compound 2 Drugs 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000009514 concussion Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 230000036031 hyperthermia Effects 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005325 percolation Methods 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 230000009291 secondary effect Effects 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Physical Water Treatments (AREA)
Abstract
低渗储层增注井下低频水力脉动耦合水力超声发生装置,包括低频水力脉动发生部分和水力超声发生部分;低频水力脉动发生部分主要包括锥台缸体总成和配套的复合锥台活塞、复位弹簧等;缸体、活塞和复位弹簧构成水力往复振动系统,在注水井注水过程中产生低频水力脉动;水力超声发生部分包括流道喷嘴和振动簧片,注入水流水力作用下产生超声作用于储层。其中水力超声起到近井壁储层解堵作用;低频水力脉动起到有效提高储层渗透率,减少注入水绕流并提高体积波及效率,增注并辅助提高采收率;本实用新型基于低渗注水井工作排量范围,实现了水力驱动方式的低频水力脉动和水力超声输出,能整体上增注、提高采收率。
Description
技术领域
本实用新型涉及低渗、特低渗油气田储层注水作业井下工具类,特别涉及一种低渗储层增注井下低频水力脉动耦合水力超声发生装置。
背景技术
油气田开发中,注水开发是油气田保持地层压力、增产稳产的重要技术措施,尤其是对于溶解气驱的低渗特低渗油气储层,要求通过注水补充地层能量、达到注采平衡,否则油井几乎没有产能。合理配注是稳产、提高采收率的重要途径。
目前,在典型的溶解气驱低渗特低渗储层注水开发中,由于地层渗透率偏低,加之污水回注中不可避免的注入水质问题,可能因为储层近井壁结垢、机械杂质堵塞等导致渗透率进一步降低,很多注水井难以达到要求的配注量,甚至于个别井严重欠注。
通常油气储层注入压力不能高于地层破裂压力,也就是说为保证配注量不能一味增大注入压力;并且通常是一个注水泵站对应多口注水井,配注中单井注入压力调配难度大,并且高注入压力耗能大,工程实践中也是不现实的。
为增加注水井注入量、达到配注要求,目前针对性采取了各种可能的措施。如高能气体压裂、酸化、酸洗等,也有一些井尝试采取物理处理措施-如水力震荡洗井、超声波处理等。但从整体上,这些措施有效期短,很难从根本上解决注入难的问题。
注水井达到合理配注量已经成为目前制约低渗、特低渗储层生产的亟待解决的技术难题。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷,本实用新型的目的在于提供低渗储层增注井下低频水力脉动耦合水力超声发生装置,基于注入水液流作用,产生井下低频水力脉动,同时在储层部位井筒中产生水力超声。
超声能产生机械振动作用、空化效应、热作用等作用于储层近井壁解堵,低频脉动有效作用距离大,实现较大范围处理。
为了达到上述目的,本实用新型的技术方案为:
低渗储层增注井下低频水力脉动耦合水力超声发生装置,包括上下两个部分,上部为低频脉动发生装置,下部为水力超声发生装置;
所述的低频脉动发生装置包括复合锥台缸体总成2,以及设置于复合锥台缸体总成2上端的加工有API标准油管连接螺纹的A上接头1和设置于复合锥台缸体总成2下端的加工有API标准油管连接螺纹A下接头8,锥台缸体总成2内设置有与其配套的锥台活塞3,锥台活塞3下部设置有中心孔3-2,锥台活塞3外周均布有螺旋防砂卡半圆槽3-1,锥台活塞3下部中心孔3-2上部设置有2个径向泄压孔4,位于锥台活塞3下部且在径向泄压孔4下方还设置有4个径向泄流孔5,锥台活塞3底部设置有复位弹簧6,在复位弹簧6的下端设置有承托座7;
所述的水力超声发生装置包括外筒10,外筒10上部加工有API标准油管螺纹的B上接头9,与上部低频脉动发生装置的API标准油管连接螺纹A下接头8连接,外筒10下部加工有API标准油管螺纹的B下接头15,外筒10内设置有导流作用、能产生射流液片的流道喷嘴11;在外筒10下部线切割加工有对称的4个注入水出口13;下端接头17上端加工有API标准油管螺纹的螺纹接头16,外筒10的B下接头15和下端接头17的螺纹接头16连接到一起,在下端接头17的上端用螺栓14固定有振动簧片12。
所述的锥台活塞3与锥台缸体总成2的配合锥度在1:12-16,锥台活塞3外周上设置有半径为1.5mm的6个螺旋角为30度的螺旋防砂卡半圆槽3-1;距离锥台活塞3上截面50mm的下部中心孔3-2的上部设置有2个径向泄压孔4,孔径为6mm~8mm,锥台活塞3外周的周向上设置有A导流槽4-1;间隔距离30mm~40mm再向下设置的4个径向泄流孔5的孔径为10mm~12mm,同样,在锥台活塞3外周的周向上设置有B导流槽5-1,在锥台活塞3径向泄压孔4和泄流孔5外周的周向上的A导流槽4-1、B导流槽5-1分别与径向泄压孔4和泄流孔5垂直,宽度和孔径相同,为平铣深度在8mm~10mm的导流槽,活塞下行时导流大部分注入水到中心孔3-2。
所述的流道喷嘴11选用材质为SUS304,其中心流道11-1的出口为能产生片状射流的长方形喷嘴,尺寸与振动簧片12配套,流道喷嘴出口尺寸为长24mm~26mm×宽2mm~4mm,并且装配时定位为片状射流和振动簧片12平行且位于同一平面,片状射流直射于振动簧片12的顶部,喷距为2mm;外筒上加工有注入水出口13,其宽度为40mm、高度为80mm;振动簧片12选用材质为SUS304,其尺寸为高22mm~24mm×宽20mm~22mm×厚2mm~3mm;喷嘴出口距离簧片顶端的喷距为2mm~3mm。
所述的水力超声装置在注水过程中能产生一定频谱范围内的“水力超声”,并由此产生一系列的效应。
机械振动作用:超声波作用于近井壁储层,在传播、辐射过程中,振幅、速度发生显著变化,从而产生搅拌、松动、边界摩擦、分散、疲劳损坏、微裂隙、去气、声流成雾、解聚、冲击破碎及热作用等,由此降低堵塞颗粒与储层岩石之间的凝聚力、破坏堵塞物,起到解堵作用;使毛细管孔径发生变化,降低孔隙内表面张力,导致毛细管的胀缩;另外,振动产生的冲击压力使地层岩石产生微裂隙;边界磨擦对流体产生局部加热作用,孔隙流体粘度降低,提高了渗流速度。
空化作用:流体中超声波所产生的声波张力在流体中形成充气或充气空穴的过程。也就是在超声波作用下,液体中空泡成长和崩溃的过程,以及伴随发生的一系列声压变化现象。空化作用引起声压变化,消除气阻,在气核崩溃时形成大振幅振动的锯齿形周期性激波,在波面处造成很大的压强梯度,因而能产生局部高压等一系列特殊效应。激波的产生能扩大岩石的孔隙半径,增强微裂隙作用,崩溃间产生的局部高温是由声能转化而来的,对于提高储层温度,增加流动性具有明显的效果。另外空化作用也可以破坏有机堵塞物,并能产生一系列次级效应。
热作用:超声波的热作用是一种综合效应,有吸引收起的整体加热、边界处的局部加热和形成激波时的波前处的局部加热等。主要表现在以下三个方面:1超声波在传播介质内部的吸收,使得声能转化为热能;2在不同介质的界面处,边界磨擦使流体温度升高;3空化作用在气泡崩溃瞬间释放出热能,局部温度可达上千摄氏度,频率越高,则边界摩擦越激烈,空化作用越强,热效应越显著。超声波热效应产生的高温作用下,能有效解除油田常见的硫酸盐还原菌、嗜铁菌等形成的垢类,并有效杀菌;分解、降解注入水导致的有机堵塞物通常油田采出污水处理后回注,常出现注入水质不达标,为含机械杂质的含油污水。
从整体上,超声作用能有效解除近井壁无机垢类、有机垢类堵塞,增大储层渗透率。
而井下低频脉动,因为频率较低,能有较大的有效作用距离,通常可以达到数十米。低频脉动能促使水流在储层孔隙吼道中有效流动,储层孔隙吼道中吸附水水膜厚度减小,有效渗透率增大;同时,低频脉动作用下,原来不可动流体开始流动,注水体积效率增加,同样注入水压力下,注入量增加。
与现有技术相比,本实用新型的现场应用有益效果在于:
1、本实用新型注水井注入水液作用,实现注水作业中井下低频脉动,同时在储层井筒部位产生水力超声。
基于水力超声的机械振动作用、空化效应、热作用,在近井壁能解除机械杂质、有机与无机垢物堵塞,提高注入量,延长注水井修井周期。
通常,储层孔隙吼道亲水,在低频脉动作用下,注水过程中能有效减少储层孔隙吼道的吸附水膜,提高注水有效渗透率,起到增注作用。同时,由于常规注水时储层非均质性导致的渗透率偏低区域通常会出现绕流现象,存在注水开发的“死油区”,而理论计算得到低频脉动作用有效作用距离可达50米以上,这样低频脉动注水能有助于注入水均匀推进,有效提高体积注水效率,在提高注入量的同时,获得更好的水驱油效果,对于油田提高采收率具有显著作用。
简单地说,使用本实用新型在注水井增注的同时,还能有效提高水驱油效果,提高采收率。
2、本实用新型适应常规注水工艺,能适应常规注水管柱强度设计、结构设计和低渗特低渗储层配注设计;使用本实用新型后,因为该工具在设计中特别考虑了施工安全性,即使工具失效也不会影响注水作业,能在修井周期内可靠工作。
3、本实用新型结构简单,实现方便,成本低廉,适用范围广,具有大规模推广应用前景。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型低频脉动发生装置部分的结构示意图。
图3为锥台活塞3结构示意图,其中图3A为主视图,图3B为俯视图。
图4为本实用新型水力超声发生装置部分的结构示意图。
图5为本实用新型使用时与其余设备的安装示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。
参照图1,注水井低渗储层增注井下水力超声耦合低频水力脉动发生装置,包括上下两个部分,上部为低频脉动发生装置,下部为水力超声发生装置;
如图1、图2,所述的低频脉动发生装置包括复合锥台缸体总成2,以及设置于复合锥台缸体总成2上端的加工有API标准油管连接螺纹的A上接头1和设置于复合锥台缸体总成2下端的加工有API标准油管连接螺纹A下接头8,锥台缸体总成2内设置有与其配套的锥台活塞3,锥台活塞3下部设置有一定长度的中心孔3-2,锥台活塞3外周均布有螺旋防砂卡半圆槽3-1,锥台活塞3下部中心孔3-2上部设置有2个径向泄压孔4,位于锥台活塞3下部且在径向泄压孔4下方还设置有4个径向泄流孔5,锥台活塞3底部设置有复位弹簧6,在复位弹簧6的下端设置有承托座7;
其中,在注入水流作用下,锥台活塞3、复位弹簧6和承托座7构成一个往复式振动系统,产生注入水的低频水力脉动。
如图1、图4,所述的水力超声发生装置包括外筒10,外筒10上部加工有API标准油管螺纹的B上接头9,与上部低频脉动发生装置的API标准油管连接螺纹A下接头8连接,外筒10下部加工有API标准油管螺纹的B下接头15,外筒10内设置有导流作用、能产生射流液片的流道喷嘴11;在外筒10下部线切割加工有对称的4个如图所示的注入水出口13;下端接头17上端加工有API标准油管螺纹的螺纹接头16,外筒10的B下接头15和下端接头17的螺纹接头16连接到一起,在下端接头17的上端用螺栓14固定有振动簧片12。
如图3,所述锥台活塞3与锥台缸体的配合锥度在1:12-16,锥台活塞外周上设置有半径为1.5mm的6个螺旋角为30度的螺旋防砂卡半圆槽3-1;距离锥台活塞3上端面50mm的下部中心孔3-2上部设置的2个径向泄压孔4的孔径为6mm~8mm;间隔距离30mm~40mm再向下设置的4个径向泄流孔5的孔径为10mm~12mm。在活塞3径向泄压孔和泄流孔外周的周向上加工有与孔垂直的、宽度和孔径相同的、平铣深度8mm~10mm的A导流槽4-1、B导流槽5-1,活塞下行时导流注入水到中心孔3-2。
该设计是基于低渗特低渗储层注水排量,经过系统优化计算,保证在小排量注入水前提下能产生低频水力脉动,同时结构设计中考虑到了装置能在井下能长期稳定的工作。
其中,在水力超声发生部分,流道喷嘴11产生注入水射流作用于振动簧片12,产生水力超声。流道喷嘴11选用材质为SUS304,其中心流道11-1的底部出口是与振动簧片12外形配套的长方形出口,长24~26mm×宽2~4mm,流体流过产生片状液流液片作用于簧片12;振动簧片12选用材质为SUS304,其尺寸为高22~24mm×宽20~22mm×厚2~3mm,其尺寸优化计算后确定为:高24mm×宽20mm×厚2.5mm。喷嘴出口底部与簧片的距离为喷距,喷距为2mm~3mm,测试后优化确定为2mm。注入水出口13;外筒上加工有注入水出口13,其宽度为40mm、高度为80mm。
该设计同样是基于低渗特低渗储层注水排量,经过系统优化计算,保证在小排注入水量前提下能一定频率范围内的水力超声,同时结构设计中考虑到了装置能在井下长期稳定的工作。
本实用新型应用于油气田开发中的注水井增注,设计中低频脉动的作用旨在让注入水在脉动作用下,在储层孔隙介质中流过时,能提高储层的渗透率、增大注入水波及体积。因此,应该有足够大的有效作用距离,考虑频率对于脉动衰减的重大影响,设计中考虑发生频率相对较低,针对典型低渗特低渗储层注水,设计输出频率为3Hz~5Hz。
锥台活塞3、复位弹簧6和承托座7构成一个往复式振动系统,并由此产生注入水的低频水力脉动。为适应低渗特低渗储层注入水量较少的特点,靠注入水驱动的低频机械振动系统设计中,锥台活塞3与锥台缸体的配合锥度设计为在1:12-16范围。假定现场配注管网井口来水压力一定配注站压力减去配注管线压力损耗,对于需要增注的注水井,初始注入量较小,锥台活塞上下压差较小,较大锥台活塞质量和计算选配的弹簧刚度系数下,系统振动频率在3Hz~5Hz以下;本实用新型工作一段时间后,水力超声逐步解除近井壁堵塞,低频脉动注入水条件下,增大了脉动液流作用范围内储层的渗透率并增大了注入水波及体积,注入量逐步增大到一定值,为维持系统的低频振动,配合锥度设计为1:12-16范围的锥台活塞3与锥台缸体的在活塞下行程中,流道截面逐渐变大,而特殊设计的活塞下部中心泄流为主的方式实现了注入水流量在一定范围内增大后,活塞上下截面压差基本恒定,也就是说保证了注入水排量增大后系统基本维持在振动频率在3Hz~5Hz左右。
锥台活塞外周上设置有半径为1.5mm的6个螺旋角为30度的防砂卡螺旋槽3-1,用于保证系统正常工作;距离锥台活塞3上截面50mm的下部中心孔3-2 上部设置的2个孔径为6mm~8mm的径向泄压孔4,该“泄压”设计实现了活塞下行程中维持活塞上下压差相对恒定;从泄压孔向下、间隔距离30mm~40mm设置有4个孔径为10mm~12mm的径向泄流孔5,该“泄流”设计实现了活塞下行程末段实现泄流降低活塞上下压差,促使复位弹簧推动活塞上行,实现往复振动;而在锥台活塞3外周径向泄压孔4和泄流孔5出口位置的周向上加工有与孔垂直的、宽度和孔径相同的、平铣深度8mm~10mm的导流槽即A导流槽(4-1)、B导流槽(5-1),是为了增大导流能力,活塞下行时导流注入水到中心孔3-2。
系统设计尺寸的确定上,首先是根据流体力学原理,计算出活塞上行程和下行程的活塞上下截面的压差,建立往复式振动系统的力学方程,综合考虑活塞质量、流体密度、流道阻力系数、弹簧刚度等,基于低渗特低渗储层注水井注入排量、配套外径为76mmAPI油管,以实现机械往复式振动系统低频振动3Hz~5Hz为目标合理匹配个参数。通常,由于系统的复杂性,计算结果仅为参考值,需要结合模拟测试确定最终的结构尺寸。
本实用新型水力超声发生部分设计上,主要在振动簧片12设计、流道喷嘴设计。
悬臂式簧片哨的簧片固有基频计算公式为:
式中:ρ为振动簧片12的密度,kg/m3;E为杨氏模量,TPa;t为振动簧片12厚度,mm;l为振动簧片12长度,mm。
振动簧片12不仅存在基频,同时也存在谐频,谐频与基频存在倍数关系。首先从上公式求出基频,再根据梁结构的振动求出簧片的多阶谐频与基频的倍数,进而得到在固井下簧片的频率范围。
振动簧片12选用材质为SUS304,其尺寸为长24mm×宽20mm×厚2.5mm。则其前十阶谐振频率单位为Hz分别为72.53、454.55、1272.75、2494.12、4122.92、6158.8、8212.04、11453.21、14710.12、18374.98。
考虑振动簧片12在注入水流经过流道喷嘴11后产生片状水射流液片,则:
射流液片的本征频率:
式中n=1,2,3,……,u是液片流速,h为液片长度即喷口到簧片的距离,简称喷距。
如确定喷距为2mm,按照设计的喷嘴出口尺寸、注入水排量,相应地可计算出液的前十阶谐振频率。
射流液片任一次谐频与簧片的任一次谐频相吻合时,将会发生共振,亦即在水力射流作用下产生高频的振动—输出水力超声。
可以看出,由此产生的水力超声并不同于电致超声,将随注入排量不同,输出频率在一定范围变化。需要指出的是,产生超声波的目的是处理井筒近井壁储层,需要的是超声场强,不同于信号源,不苛求发生频谱范围。
根据模拟现场测试,基于上述原理,流道喷嘴11选用材质为SUS304,其中心流道11-1的出口是与振动簧片12配套的长方形出口,尺寸为长24mm×宽3mm,喷距确定为2mm,即可实现水力超声的发生。
在这里,本实用新型结构尺寸确定后,水力超声的频率是随注入水排量的增大而增大。设计中通常初始“水力超声”频率设计为2kHz以上,水力超声最高频率可达到20kHz左右,输出频率随注水排量变化而变化。
本实用新型的工作过程如下:
如图5所示,本实用新型连接于注水管柱19之下的封隔器18下部,正对注水目标储层,封隔器上部接注水管柱。
本实用新型的上部为低频水力脉动发生系统,注入水流作用下,流量达到本实用新型的工作排量后,复合锥台活塞3上下压差达到一定值后下行,压缩复位弹簧6,复合锥台活塞3下行则其外周流道面积逐渐增大,加之泄压孔4导流泄压、泄流孔5泄流,复合锥台活塞下行到下行程止点在活塞3上下截面压差降低到一定值,复位弹簧6开始推动复合锥台活塞上行,直到活塞上行程止点,由此产生往复式振动,输出的注入水流产生低频水力脉动。通常,根据现场的注水井配注量,系统设计中考虑输出的脉动输出频率为3Hz~5Hz,输出压力波幅为1.5MPa左右。
本实用新型的下部为水力超声发生系统。外筒10上加工有API标准油管螺纹的B上接头9和B下接头15,在外筒10内设置有导流作用流道喷嘴11;在外筒10下部线切割加工有对称的4个如图所示的注入水出口13;在下端接头17上加工有API标准油管链接螺纹16和外筒10连接,其上端用螺栓14固定有共振簧片12。
其中,流道喷嘴11产生注入水射流作用于振动簧片12,产生水力超声。水力超声的频率是随注入水排量的增大而增大。设计中通常初始水力“超声”频率设计为2kHz以上,水力超声最高频率达到20kHz左右,随注水排量变化而变化。
Claims (3)
1.低渗储层增注井下低频水力脉动耦合水力超声发生装置,其特征在于,包括上下两个部分,上部为低频脉动发生装置,下部为水力超声发生装置;
所述的低频脉动发生装置包括复合锥台缸体总成(2),以及设置于复合锥台缸体总成(2)上端的加工有API标准油管连接螺纹的A上接头(1)和设置于复合锥台缸体总成(2)下端的加工有API标准油管连接螺纹A下接头(8),锥台缸体总成(2)内设置有与其配套的锥台活塞(3),锥台活塞(3)下部设置有中心孔(3-2),锥台活塞(3)外周均布有螺旋防砂卡半圆槽(3-1),锥台活塞(3)下部中心孔(3-2)上部设置有2个径向泄压孔(4),位于锥台活塞(3)下部且在径向泄压孔(4)下方还设置有4个径向泄流孔(5),锥台活塞(3)底部设置有复位弹簧(6),在复位弹簧(6)的下端设置有承托座(7);
所述的水力超声发生装置包括外筒(10),外筒(10)上部加工有API标准油管螺纹的B上接头(9)与上部低频脉动发生装置的API标准油管连接螺纹A下接头(8)连接,外筒(10)下部加工有API标准油管螺纹的B下接头(15),外筒(10)内设置有导流作用、能产生射流液片的流道喷嘴(11);在外筒(10)下部线切割加工有对称的4个注入水出口(13);下端接头(17)上端加工有API标准油管螺纹的螺纹接头(16),外筒(10)的B下接头(15)和下端接头(17)的螺纹接头(16)连接到一起,在下端接头(17)的上端用螺栓(14)固定有振动簧片(12)。
2.根据权利要求1所述的低渗储层增注井下低频水力脉动耦合水力超声发生装置,其特征在于,所述的锥台活塞(3)与锥台缸体总成(2)的配合锥度在1:(12-16),锥台活塞(3)外周上设置有半径为1.5mm的6个螺旋角为30度的螺旋防砂卡半圆槽(3-1);距离锥台活塞(3)上截面50mm的下部中心孔(3-2)的上部设置有2个径向泄压孔(4),孔径为6mm~8mm,锥台活塞(3)外周的周向上设置有A导流槽(4-1);间隔距离30mm~40mm再向下设置的4个径向泄流孔(5)的孔径为10mm~12mm,同样,在锥台活塞(3)外周的周向上设置有B导流槽(5-1),在锥台活塞(3)径向泄压孔(4)和泄流孔(5)外周的周向上的A导流槽(4-1)、B导流槽(5-1)分别与径向泄压孔(4)和泄流孔(5)垂直,宽度和孔径相同,为平铣深度在8mm~10mm的导流槽,活塞下行时导流大部分注入水到中心孔(3-2)。
3.根据权利要求1所述的低渗储层增注井下低频水力脉动耦合水力超声发生装置,其特征在于,所述的流道喷嘴(11)选用材质为SUS304,其中心流道(11-1)的出口为能产生片状射流的长方形喷嘴,尺寸与振动簧片(12)配套,流道喷嘴出口尺寸为长(24mm~26mm)×宽(2mm~4mm),并且装配时定位为片状射流和振动簧片(12)平行且位于同一平面,片状射流直射于振动簧片(12)的顶部,喷距为2mm;外筒上加工有注入水出口(13),其宽度为40mm、高度为80mm;振动簧片(12)选用材质为SUS304,其尺寸为高(22mm~24mm)×宽(20mm~22mm)×厚(2mm~3mm);喷嘴出口距离簧片顶端的喷距为2mm~3mm。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201720859479.3U CN207453947U (zh) | 2017-07-14 | 2017-07-14 | 低渗储层增注井下低频水力脉动耦合水力超声发生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201720859479.3U CN207453947U (zh) | 2017-07-14 | 2017-07-14 | 低渗储层增注井下低频水力脉动耦合水力超声发生装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN207453947U true CN207453947U (zh) | 2018-06-05 |
Family
ID=62248130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201720859479.3U Expired - Fee Related CN207453947U (zh) | 2017-07-14 | 2017-07-14 | 低渗储层增注井下低频水力脉动耦合水力超声发生装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN207453947U (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107152265A (zh) * | 2017-07-14 | 2017-09-12 | 西安石油大学 | 低渗储层增注井下低频水力脉动耦合水力超声发生系统 |
CN115341872A (zh) * | 2021-05-14 | 2022-11-15 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种互穿网络凝胶深穿透调剖方法 |
-
2017
- 2017-07-14 CN CN201720859479.3U patent/CN207453947U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107152265A (zh) * | 2017-07-14 | 2017-09-12 | 西安石油大学 | 低渗储层增注井下低频水力脉动耦合水力超声发生系统 |
CN107152265B (zh) * | 2017-07-14 | 2023-03-17 | 西安石油大学 | 低渗储层增注井下低频水力脉动耦合水力超声发生系统 |
CN115341872A (zh) * | 2021-05-14 | 2022-11-15 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种互穿网络凝胶深穿透调剖方法 |
CN115341872B (zh) * | 2021-05-14 | 2023-11-03 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种互穿网络凝胶深穿透调剖方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107152265A (zh) | 低渗储层增注井下低频水力脉动耦合水力超声发生系统 | |
CN102373908B (zh) | 一种煤层气井下超声波增产抽采装置 | |
CN105239963B (zh) | 一种节能环保防蜡防垢降粘器 | |
CN106382097B (zh) | 一种利用液氮射流高效破岩的钻井装置与方法 | |
CN105464638A (zh) | 煤层气井脉冲径向钻孔与双脉动水力压裂方法 | |
CN202152634U (zh) | 频率可调脉冲射流提速装置 | |
US9903170B2 (en) | Method employing pressure transients in hydrocarbon recovery operations | |
CN207453947U (zh) | 低渗储层增注井下低频水力脉动耦合水力超声发生装置 | |
CN109707435A (zh) | 一种声场与水力压裂复合技术提高煤层瓦斯抽采系统及方法 | |
WO2022089456A1 (zh) | 一种液流空化装置 | |
CN203978354U (zh) | 超声波解堵油井增采成套装置 | |
CN106468139A (zh) | 一种水力脉冲钻井装置以及该装置的设计方法 | |
CN104389555A (zh) | 井下机械波振荡防蜡器 | |
CN206903647U (zh) | 一种低频脉冲解堵增注装置 | |
CN214091827U (zh) | 一种液流空化装置 | |
CN204457685U (zh) | 一种井下排水采气用音速喷管 | |
CN204299544U (zh) | 井下机械波振荡防蜡器 | |
CN103195386A (zh) | 井下双波低频大功率水力振动器 | |
CN207795198U (zh) | 一种抽油机井泡沫排液采油管柱 | |
CN110307434B (zh) | 管柱消震器及油田脉冲注水系统 | |
CN219672599U (zh) | 一种油水井解堵增产振动波发生器 | |
CN210483598U (zh) | 用于笼统注蒸汽的蒸汽脉动装置及注汽、解堵一体化管柱 | |
CN205100939U (zh) | 一种节能环保防蜡防垢超强降粘器 | |
CN205025357U (zh) | 脉冲射流提速接头 | |
CN108979605A (zh) | 脉冲波开采稠油装置及脉冲波开采稠油的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180605 |