CN2083628U - 贮能式水力脉冲振动器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于一种改进的由压力流体产生脉
冲声波的机械振动装置。用于石油开采油油层处理，
其振动、空化作用可使地层原生裂缝伸延，堵塞微粒
松动、细碎，同时形成新的裂缝网群。可增加油井产
量，增加注水井的吸水能力，改善储层渗滤特性。其
主要活塞式贮能器或囊式贮能器与水力脉冲振动器
组合而成。
Description
本实用新型属于一种改进的由压力流体产生脉冲声波的机械振动装置。
在石油开采过程中，为提高采收率，通常采用水力压裂、油井酸化等方法对油井近井地层进行处理。但是，水力压裂法工艺比较复杂，所需设备多，成本高，且污染油层；油井酸化法并非处处有效，有时还会产生反作用，也污染油层。同时，上述方法还有不能形成新的地层裂缝网群，不能大量位移有利于提高渗透性的堵塞微粒等不足。为了克服上述不足，人们开使采用水力脉冲振动法来处理油层。水力脉冲振动法处理油层就是借助在井下的水力脉冲振动器，建立起高频水力脉冲波传递于地层，由于波的振动作用、空化作用（强烈伸长－压缩波）的冲击，纵横振荡与穴蚀作用使地层原生裂缝伸延，堵塞微粒松动、细碎，同时形成新的裂缝网群。水力脉冲振动方法处理油层具有能量、大排出井中的悬浮微粒、增加注水井的吸水能力、改善储层渗滤特性，原油增产效果显著、可排除油层堵塞、所需设备少、成本低、不污染油层等特点。水力脉冲器是实现对油层进行振动处理的主要装置。现有的水力脉冲器由于所用最高压力受地层地裂压力的限制，使水力脉冲的输出能量较小，导致作用距离较近，且增产周期较短。
本实用新型的目的在于提供一种贮能式水力脉冲振动器。其能够有效地提高声波的输出功率，从而提高声波在地层内的传递距离和使近井地带岩石产生疲劳裂缝网及疏通地层孔道的效果。
本实用新型的目的是这样实现的，在阀座上方安装一个贮能器，水经地面的水泥车或水泵成为高压液体，经油管流到在井下的贮能器中，当贮能器内的压力大于阀的启开压力时，阀被快速启开，贮能器内所充的高压液体快速经阀口、卡槽、喷嘴喷开。当阀内压力低于阀关闭压力时，阀自动关闭，进行蓄压贮能，然后再次快速启开。以这种脉冲形式冲击油井和地层内的介质，以声波形式向远处地层传递。如此周而复始，周期性地发出水力脉冲，实现以水力脉冲振动处理地层的目的。由于贮能器的作用，大幅度地提高了脉冲声波的输出功率。
图1.活塞式贮能器结构示意图。
图2.囊式贮能器结构示意图。
图3.水力脉冲振动器结构示意图。
以下结合附图详细说明，如图1，充水导孔护套7的两端分别连接上接头3和下接头14，上接头3与油管接箍1连接，下接头14与水力脉冲发生器的水力脉冲筒31连接。充水导孔护套7内依次套装有堵头9、贮压筒5、活塞座12。堵头9的上端有一孔，下部与贮压筒5相连接，其上端设有充氮阀门2。贮压筒内套接有带光封组件9的活塞10。活塞10上下两端各有一凹坑。活塞座12上端外圆设有阻尼环11，其侧壁及下部设有中心孔相通的充水均压槽13。
如图2，套筒上下两端分别可与油管接箍和水力脉冲筒相连，其上端部连接堵头17。堵头17轴线设有通孔并于上孔口连接充氮阀门16，下孔内连接限位管20。堵头17的下部外壁由皮囊箍18固定并连接皮囊19。皮囊19的下端由螺钉23螺母25连接护盖24，皮囊19的厚度自下端向上逐次递减。套筒22的下端内套装有充水接头26。充水导管21穿过堵头17在套筒22内向下延伸，穿过护盖24及充水接头26一部分与充水接头26的中孔连通。
如图3，水力脉冲筒31上端设有螺纹可与活塞式贮能器或囊式贮能器的下端接头相连接。其上端内部连接有阀座30，阀座30的阀口32与阀体33的顶部相接，阀体33套装在水力脉冲筒31内。水力脉冲筒31上部侧壁设有喷嘴35，下部侧壁设有与弹簧座40相对应的通孔38。水力脉冲筒31的下端套接有弹簧座40，并连接带有孔43的护盖44。弹簧座40轴线设有带有螺杆42的调压杆36。在阀体33和弹簧座40内套装有弹簧39。弹簧座40上部外圆设有与阀体33下端相对应的阻尼环37。
实施例：贮能式水力脉冲振动器可由活塞式贮能器与水力脉冲振动器或囊式贮能器与水力脉冲振动器连接构成。
由活塞式贮能器与水力脉冲振动器构成的贮能式水力脉冲振动器，如图1和图3所示结构装配而成。在井场调定阀体33的开启压力，同时可在阀口32用重力法对弹簧39进行测试。从活塞式贮能器的充氮阀门2首先注入适量的润滑油8使之覆盖活塞10并对活塞10可起到润滑和密封的作用。然后再充入同所处理地层相适应的压力的氮气，此时活塞处于最低位置。充氮时贮能器处于竖立状，以确保润滑油的密封。将上述两者连接在一起，用油管下入井内所需处理的地层位置。
对下入井中的贮能式水式振动器，从油管输入低流量的高压水（液体），高压水经充水导孔6和充水均压槽13进入活塞10的下面，亦即阀口32的上腔内。高压水将活塞10向上顶实现充水过程。同时阀口32处水压逐渐上升，当水力大于阀门的启开压力时，阀体33下降，由于阀体的受压面积大于阀口的截面积，因此加速了阀门启开的速度，具有快速启开的功能。阻尼环37是用来缓冲阀体快速下速时的动能之用。当阀体33快速下降时，贮能器内的高压水径阀口32和环槽34，从喷嘴35向井内喷射。通孔38将阀体33的下腔内同井内连通，确保阀体33快速下降时不产生过大的背压。当阀体33启开时，贮能器内的活塞10同时快速下降，活塞10上部贮存的氮气压力平衡阀体下降时的压力。阻尼环11缓冲活塞10下降的动能。待贮能器内压力降低到足以使弹簧推动阀体复位关闭时，阀体上升并关闭，继而整个振动器再次进入贮能器充高压水过程。相邻充水过程之间的时间是受水泥车的排量所控制，排量大则时间短，反之则时间长。
由囊式贮能器与水力脉冲振动器构成的贮能式水力脉冲振动器，如图2和图3所述结构分别装配并使两者连接。其中皮囊19为直筒，其下端部的壁厚适当逐渐加厚，以使所充的高压水能够在其压动下顺序排出，响应速度快。从皮囊上端的充氮阀门16预先充入适量的高压氮气。充氮气后的皮囊使护盖24被压在充水接头26的上端面使之封闭。贮能器内的限位管20可限制护盖41的上升位置，充水导管21使地面供给的高压水经充水接头26充入贮能器。与气囊式贮能器连接的水力脉冲发生器的动作作用与活塞式贮能水力脉冲振动器相同。
贮能式水力脉冲振动器以其反复的喷射高压水，以脉冲式喷射形成振动，并以井内的液体为介质作用于所要处理的地层。以主频率较低的水力脉冲输出较强的声压，提高声波的传递距离。在相邻水力脉冲之间留有介质受激后自然振荡的时间，当自然振荡的声压超过介质的空化与声压时，可使近井地带岩石产生疲劳裂缝网和疏通地层孔道的效果。这样即可避免在水力脉冲振动产生器周围产生严重的空蚀现象，同时对主频率的调频精度也适当放宽，从而简化控制系统和降低处理井下地层的费用。
Claims (4)
1、一种包括套筒、活塞、气囊、接头、弹簧构成的贮能式水力脉冲振动器，其特征在于：贮能器为活塞或囊式，并分别与水力脉冲振动器连接，其中
活塞式贮能器的充水导孔护套7的两端分别连接上接头3和下接头14，上接头3与油管接箍1连接，下接头14与水力脉冲筒31连接，充水导孔护套7内依次套装有堵头9、贮压筒5、活塞座12，堵头9上端有一孔，其下部与贮压筒5相连接，其上端设有充氮阀门2，贮压筒内套接有带密封组件9的活塞10，活塞上下端面各有一凹坑；
囊式贮能器的套筒上下两端分别可与油管接箍和水力脉冲筒31连接，其上端部连接堵头17，堵头17轴线设有通孔并上孔口连接充氮阀门16，下孔口内连接限位管20，堵头17的下部外壁由皮囊箍18固定并连接皮囊19，皮囊19的下端由螺钉23、螺母25连接护盖24，套筒22的下端内套装有充水接头26，充头导管21穿过堵头17在套筒22内向下延伸穿过护盖24及充水接头26一部分与充水接头26的中孔连通；
水力脉冲振动器的水力脉冲筒31上端设有螺纹可与活塞式贮能器或囊式贮能器的下端接头相连接，其上端内部连接有阀座30，阀座30的阀口32与阀体33的顶部相连，阀体33套装在水力脉冲筒31内，水力脉冲筒31上部侧壁设有喷嘴35，下部侧壁设有与弹簧座40相对应的通孔38，水力脉冲筒31的下端套接有弹簧座40，并连接带有孔43的护盖44，弹簧座40轴线设有带螺杆42的调压杆36，阀体33和弹簧座40内套装有弹簧39。
2、根据权利要求1所述的贮能式水力脉冲振动器，其特征在于：活塞式贮能器的活塞10上端面覆盖有润滑油8，活塞座12上端外圆设有阻尼环11，其侧壁及下部设有与中心孔相连通的充水均压槽13。
3、根据权利要求1所述的贮能式水力脉冲振动器，其特征在于：皮囊19的厚度自下端向上依次递减。
4、根据权利要求1所述的贮能式水力脉冲振动器，其特征在于：水力脉冲振动器的弹簧座40上部外圆设有与阀体33下端相对应的阻尼环37。
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