CN209761395U - 超声波解堵工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超声波解堵工具，包括：超声波发生器；电缆收放组件；超声波换能器，其包括同轴线设置的上压帽、上接头、换能内筒、换能外筒、多个压电陶瓷、下接头、下压帽，所述上接头内部设有电缆接口；铠装电缆，其一端连接超声波发生器，另一端连接至所述电缆接口。本实用新型能够改善井底、近井油层的流通条件及渗透性，从而解除堵塞、防垢除垢、防蜡，降低原油的粘度，起到增产增注效果。

Description

超声波解堵工具

技术领域

本实用新型涉及油田开采技术领域。更具体地说，本实用新型涉及一种超声波解堵工具。

背景技术

油田开采过程中，油水井因钻井、完井、射孔、冲砂作业、大修井处理等受到外来固相颗粒侵入、微粒运移、结垢和敏感性损害，造成孔隙喉道变窄或堵塞，,致使地层渗透率下降，油井产量减少，水井油压升高或注不进水，采取多次压裂、酸化等增产增注工艺措施，取得了较好的治理效果，但同时也导致近井储层受到不同程度的多次伤害。超声波解堵技术是以物理作用为基础，在处理地层时，不向地层引入流体，无造成污染的外来因素，不会再次对油层产生伤害，能有效输通孔隙喉道，解除油层堵塞的一种增产增注新技术，具有成本低，工艺简单，穿透能力强，处理半径大，无污染等优点。现有的超声波解堵工具采用压电陶瓷作为电声转化材料，存在脆性、易损坏的缺陷，在持续的大功率作业过程，压电陶瓷聚集的热量积累，增大阻抗，降低了电声转化效率。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本实用新型还有一个目的是提供一种超声波解堵工具，其能够改善井底、近井油层的流通条件及渗透性，从而解除堵塞、防垢除垢、防蜡，降低原油的粘度，起到增产增注效果。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种超声波解堵工具，包括：

超声波发生器，其安置在车厢内，所述超声波发生器与一电力变压器电连接；

电缆收放组件，其包括工字轮、导向架、地滑轮、天滑轮，所述工字轮、导向架、地滑轮自车厢至井筒方向依次安装在地面，所述天滑轮安装在一井架上，所述天滑轮位于井筒上方且高于所述地滑轮，所述天滑轮、所述地滑轮均为定滑轮；超声波换能器，其包括同轴线设置的上压帽、上接头、换能内筒、换能外筒、多个压电陶瓷、下接头、下压帽，所述上接头内部设有电缆接口，所述换能内筒的上端封闭、下端敞开，所述换能外筒的上端敞开、下端封闭，所述换能内筒、所述换能外筒之间设置有多个压电陶瓷，多个压电陶瓷之间设置有绝缘垫片，所述换能内筒的上端与所述换能外筒的上端平齐、且安装在所述上接头内部，所述上压帽封装所述上接头，所述压电陶瓷的导线通过所述电缆接口转接，所述换能内筒的下端低于所述换能外筒的下端、且安装在所述下接头内部，所述下压帽封装所述下接头，所述下压帽轴向贯通，所述换能内筒、所述下压帽的内壁、所述换能外筒的外壁形成油水接触面；

铠装电缆，其一端固定连接所述超声波发生器，另一端依次缠绕在所述工字轮、穿过所述导向架的导向孔、经所述地滑轮、所述天滑轮连接至所述电缆接口。

优选的是，所述上接头的下端螺接于所述换能外筒的外壁，所述上接头内部装配有第一压紧分总成、导向块、所述电缆接口，所述第一压紧分总成包括第一密封垫圈、第一压紧钢制环、第一压紧塑料体，所述第一密封垫圈压装在所述上接头的下端的顶面，所述第一压紧钢制环与所述上接头的内壁螺接，所述第一压紧塑料体压装在所述第一密封垫圈、所述第一压紧钢制环上且与所述上接头内壁螺接，所述导向块压装在所述第一压紧塑料体上且与所述上接头内壁螺接，所述电缆接口装配在所述导向块与所述上压帽形成的轴向空间。

优选的是，所述电缆接口包括理线柱、铜芯、第二密封垫圈、第三密封垫圈、绝缘套、第二压紧钢制环、第二压紧塑料体，所述压电陶瓷的导线穿过所述理线柱转接所述铜芯，所述绝缘套包覆在所述铜芯外周，所述第二密封垫圈、第三密封垫圈分别贴附在所述绝缘套上下方，所述第二压紧钢制环与所述导向块的内壁螺接，所述第二压紧塑料体压装在所述第二密封垫圈、所述第二压紧钢制环上且与所述导向块的内壁螺接。

优选的是，所述下接头的上端螺接在所述换能外筒的外壁，所述下接头内部装配有第二压紧分总成、第三压紧分总成、所述下压帽，所述第二压紧分总成包括第四密封垫圈、第三压紧钢制环、第三压紧塑料体，所述第四密封垫圈压装在所述下接头的上端的底面，所述第三压紧钢制环与所述下接头的内壁螺接，所述第三压紧塑料体压装在所述第四密封垫圈、所述第三压紧钢制环上且与所述下接头的内壁螺接，所述第三压紧塑料体与所述换能外筒的下端面平齐，所述第三压紧分总成设置在所述换能内筒与所述下接头的内壁之间，所述第三压紧分总成自上至下包括第五密封垫圈、第四压紧塑料体、第六密封垫圈，所述下压帽压紧所述第六密封垫圈且螺接在所述下接头的内壁。

优选的是，所述下压帽内径略小于所述换能内筒的内径。

优选的是，所述导向架的导向孔的圆心与所述地滑轮的滑轴的下边缘位于同一高度。

本实用新型至少包括以下有益效果：

第一、本实用新型在施工过程中，安置在车厢内的超声波发生器产生一定功率与频率(20000±20Hz)超声波信号，经电缆收放组件收放铠装电缆传输至井筒内的超声波换能器，超声波换能器将超声波信号转换成机械振动状态(或能量)的传播形式，经井筒内的油水传播到油层中，减少过渡介质的声波损耗，井筒内的油水充满换能内筒、下压帽的内壁、换能外筒的外壁，进行热量传递，降低阻抗，提高电声转化效率，改善井底、近井油层的流通条件及渗透性，从而解除堵塞、防垢除垢、防蜡，降低原油的粘度，起到增产增注效果；

第二、本实用新型无需动管柱作业，针对正常注水井可以直接操作，对套管无损坏，对油层不产生二次污染，能根据井下的油层状况调整井下功率、声场强度、处理时间等一系列工艺参数，以达到超声波处理的最优化参数设计；具有成本低、有效期长、平均增注高、方向性强、集束发射、工艺选择性好，可处理任何层段任意层位的优点。

第三、本实用新型适用范围广，例如泥浆长时间浸泡的井、严重污染的油井、对水、酸敏感的油井、不具有采用压裂增产措施条件的油井、出油能力差的油井、稠油井、结蜡井、渗透率急剧下降的油井等，均具有解堵增产的效果。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型的一种技术方案的结构示意图；

图2为本实用新型的超声波换能器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1-2所示，本实用新型提供一种超声波解堵工具，包括：

超声波发生器1，其安置在车厢内，所述超声波发生器1与一电力变压器2电连接，电力变压器2通过动力电缆向超声波发生器1供电，电力变压器2是用电设备供电的专用设备，电力变压器2容量的富余量在50KVA以上，超声波发生器1的主要参数可选择为输出功率0～100kW，输出频率10～35kHZ；

电缆收放组件，其包括工字轮3、导向架4、地滑轮5、天滑轮6，所述工字轮3、导向架4、地滑轮5自车厢至井筒方向依次安装在地面，工字轮3上缠绕多圈铠装电缆17，铠装电缆17穿过导向架4，依次绕过地滑轮5和天滑轮6，连接井筒内的超声波换能器8，所述天滑轮6安装在一井架7上，所述天滑轮6位于井筒上方且高于所述地滑轮5，所述天滑轮6、所述地滑轮5均为定滑轮；

超声波换能器8，其包括同轴线设置的上压帽9、上接头10、换能内筒11、换能外筒12、多个压电陶瓷13、下接头15、下压帽16，上接头10的内径大于换能外筒12的外径，二者形成一环形缝隙，所述上接头10内部设有电缆接口，实现压电陶瓷13的导线与高频脉冲信号铠装电缆17的转接，电缆接口要求使使电缆保持密封，绝缘等级高，所述换能内筒11的上端封闭、下端敞开，使换能内筒11内部的轴向空间充满油水，所述换能外筒12的上端敞开、下端封闭，使换能外筒12外部的空间充满油水，使位于期间的压电陶瓷13承受相同的井下压力，并形成较大的散热面积，所述换能内筒11、所述换能外筒12之间设置有多个压电陶瓷13，为管状结构，压电陶瓷13的直接安装，使超声波直接作用于油水，减少过渡介质的声波损耗，增大超声波的有效作用半径，多个压电陶瓷13之间设置有绝缘垫片14，所述换能内筒11的上端与所述换能外筒12的上端平齐、且安装在所述上接头10内部，所述上压帽9封装所述上接头10，绝缘密封，所述压电陶瓷13的导线通过所述电缆接口转接高频脉冲信号铠装电缆17，所述换能内筒11的下端低于所述换能外筒12的下端、且安装在所述下接头15内部，封装压电陶瓷13，所述下压帽16封装所述下接头15，绝缘密封，所述下压帽16轴向贯通，所述换能内筒11、所述下压帽16的内壁、所述换能外筒12的外壁形成油水接触面；井下超声波发生器1的主要参数可选择为外径不大于120mm，长度不大于4000mm；工作环境温度-10～150℃，工作压力≤50MPa，工作频率25±5kHz，发射功率密度0～50kW/m²。

铠装电缆17，其一端固定连接所述超声波发生器1，另一端依次缠绕在所述工字轮3、穿过所述导向架4的导向孔、经所述地滑轮5、所述天滑轮6连接至所述电缆接口，铠装电缆17的主要参数可选择为额定工作电流100A，传输频率10～35kHz，工作电压＞5000V，工作环境温度-40～150℃，耐压50MPa，电缆拉断力18t。

在上述技术方案中，安置在车厢内的超声波发生器1产生一定功率与频率(20000±20Hz)超声波信号，经电缆收放组件收放铠装电缆17传输至井筒内的超声波换能器8，超声波换能器8将超声波信号转换成机械振动状态(或能量)的传播形式，经井筒内的油水传播到油层中，减少过渡介质的声波损耗，井筒内的油水充满换能内筒11、下压帽16的内壁、换能外筒12的外壁，压电陶瓷13承受相同的井下压力，并进行热量传递，降低阻抗，提高电声转化效率，改善井底、近井油层的流通条件及渗透性，从而解除堵塞、防垢除垢、防蜡，降低原油的粘度，起到增产增注效果。

在另一种技术方案中，如图2所示，所述上接头10的下端螺接于所述换能外筒12的外壁，所述上接头10内部装配有第一压紧分总成、导向块21、所述电缆接口，所述第一压紧分总成包括第一密封垫圈18、第一压紧钢制环19、第一压紧塑料体20，所述第一密封垫圈18压装在所述上接头10的下端的顶面，所述第一压紧钢制环19与所述上接头10的内壁螺接，所述第一压紧钢制环19起承压作用，所述第一压紧塑料体20套设在换能外筒12的外壁，所述第一压紧塑料体20包括自上至下直径较大的圆环部分和直径较小的圆环部分，所述第一压紧塑料体20压装在所述第一密封垫圈18、所述第一压紧钢制环19上且与所述上接头10内壁螺接，所述导向块21压装在所述第一压紧塑料体20上且与所述上接头10内壁螺接，所述电缆接口装配在所述导向块21与所述上压帽9形成的轴向空间，所述第一压紧塑料体20选材均为绝缘塑料，例如PEEK。上接头10、导向块21为钢结构，工作寿命长(﹥20000h)，从根本上保证了全系统的安全运行。上压帽9向导向块21施加压力，从而将压力传递到第一压紧分总成与换能外筒12的接触面，形成换能内筒11、换能外筒12的相对固定结构，避免因质轻造成的晃动，提高结构的稳固性，使铠装电缆17安全传输。

在另一种技术方案中，如图2所示，所述电缆接口包括理线柱22、铜芯23、第二密封垫圈24、第三密封垫圈25、绝缘套26、第二压紧钢制环27、第二压紧塑料体28，铜芯23用于导电，所述压电陶瓷13的导线穿过所述理线柱22转接所述铜芯23便于布线，防止导线在装配时缠绕阻断传输，所述绝缘套26包覆在所述铜芯23外周，绝缘套26为绝缘塑料，例如PEEK，可通过注塑的方式与铜芯23一体成型，形成较好的绝缘效果，便于装配，所述第二密封垫圈24、第三密封垫圈25分别贴附在所述绝缘套26上下方，所述第二压紧钢制环27与所述导向块21的内壁螺接，所述第二压紧钢制环27起承压作用，所述第二压紧塑料体28套设在铜芯23的外壁，所述第二压紧塑料体28包括自上至下直径较大的圆环部分和直径较小的圆环部分，所述第二压紧塑料体28压装在所述第二密封垫圈24、所述第二压紧钢制环27上且与所述导向块21的内壁螺接。由括理线柱22、铜芯23、第二密封垫圈24、第三密封垫圈25、绝缘套26、第二压紧钢制环27、第二压紧塑料体28构成的电缆接口保证各部件之间机械构造连续、铜芯23与导向块21绝缘可靠性好。

在另一种技术方案中，如图2所示，所述下接头15的上端螺接在所述换能外筒12的外壁，所述下接头15内部装配有第二压紧分总成、第三压紧分总成、所述下压帽16，所述第二压紧分总成包括第四密封垫圈29、第三压紧钢制环30、第三压紧塑料体31，所述第三压紧钢制环30起承压作用，所述第三压紧塑料体31套设在换能外筒12的外壁，所述第三压紧塑料体31包括自上至下直径较小的圆环部分和直径较大的圆环部分，所述第四密封垫圈29压装在所述下接头15的上端的底面，所述第三压紧钢制环30与所述下接头15的内壁螺接，所述第三压紧塑料体31压装在所述第四密封垫圈29、所述第三压紧钢制环30上且与所述下接头15的内壁螺接，所述第三压紧塑料体31与所述换能外筒12的下端面平齐，所述第三压紧分总成设置在所述换能内筒11与所述下接头15的内壁之间，所述第三压紧分总成自上至下包括第五密封垫圈32、第四压紧塑料体33、第六密封垫圈34，第四压紧塑料体33套设在换能内筒11的外壁，第四压紧塑料体33横截面为圆环形，所述下压帽16压紧所述第六密封垫圈34且螺接在所述下接头15的内壁。第三压紧塑料体31、所述第四压紧塑料体33选材均为绝缘塑料，例如PEEK。下接头15、下压帽16为钢结构，工作寿命长(﹥20000h)，从根本上保证了全系统的安全运行。下压帽16向第三压紧分总成施加压力，从而将压力传递到第二压紧分总成与换能外筒12的接触面，形成换能内筒11、换能外筒12的相对固定结构，避免因质轻造成的晃动，提高结构的稳固性，使铠装电缆17安全传输。

在另一种技术方案中，所述下压帽16内径略小于所述换能内筒11的内径。油水在经过下压帽16进入换能内筒11内部时，路径截面积变小，油水冲击力减小，起到缓压保护换能内筒11的作用。

在另一种技术方案中，所述导向架4的导向孔的圆心与所述地滑轮5的滑轴的下边缘位于同一高度。由于工字轮3缠绕多圈铠装电缆17，其在张拉铠装电缆17时，铠装电缆17的位置偏移长时间容易导致铠装电缆17与地滑轮5损耗，导向架4将铠装电缆17牵拉至地滑轮5的同一高度进线，起到保护铠装电缆17的作用。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.超声波解堵工具，其特征在于，包括：

超声波发生器，其安置在车厢内，所述超声波发生器与一电力变压器电连接；

电缆收放组件，其包括工字轮、导向架、地滑轮、天滑轮，所述工字轮、导向架、地滑轮自车厢至井筒方向依次安装在地面，所述天滑轮安装在一井架上，所述天滑轮位于井筒上方且高于所述地滑轮，所述天滑轮、所述地滑轮均为定滑轮；超声波换能器，其包括同轴线设置的上压帽、上接头、换能内筒、换能外筒、多个压电陶瓷、下接头、下压帽，所述上接头内部设有电缆接口，所述换能内筒的上端封闭、下端敞开，所述换能外筒的上端敞开、下端封闭，所述换能内筒、所述换能外筒之间设置有多个压电陶瓷，多个压电陶瓷之间设置有绝缘垫片，所述换能内筒的上端与所述换能外筒的上端平齐、且安装在所述上接头内部，所述上压帽封装所述上接头，所述压电陶瓷的导线通过所述电缆接口转接，所述换能内筒的下端低于所述换能外筒的下端、且安装在所述下接头内部，所述下压帽封装所述下接头，所述下压帽轴向贯通，所述换能内筒、所述下压帽的内壁、所述换能外筒的外壁形成油水接触面；

铠装电缆，其一端固定连接所述超声波发生器，另一端依次缠绕在所述工字轮、穿过所述导向架的导向孔、经所述地滑轮、所述天滑轮连接至所述电缆接口。

2.如权利要求1所述的超声波解堵工具，其特征在于，所述上接头的下端螺接于所述换能外筒的外壁，所述上接头内部装配有第一压紧分总成、导向块、所述电缆接口，所述第一压紧分总成包括第一密封垫圈、第一压紧钢制环、第一压紧塑料体，所述第一密封垫圈压装在所述上接头的下端的顶面，所述第一压紧钢制环与所述上接头的内壁螺接，所述第一压紧塑料体压装在所述第一密封垫圈、所述第一压紧钢制环上且与所述上接头内壁螺接，所述导向块压装在所述第一压紧塑料体上且与所述上接头内壁螺接，所述电缆接口装配在所述导向块与所述上压帽形成的轴向空间。

3.如权利要求2所述的超声波解堵工具，其特征在于，所述电缆接口包括理线柱、铜芯、第二密封垫圈、第三密封垫圈、绝缘套、第二压紧钢制环、第二压紧塑料体，所述压电陶瓷的导线穿过所述理线柱转接所述铜芯，所述绝缘套包覆在所述铜芯外周，所述第二密封垫圈、第三密封垫圈分别贴附在所述绝缘套上下方，所述第二压紧钢制环与所述导向块的内壁螺接，所述第二压紧塑料体压装在所述第二密封垫圈、所述第二压紧钢制环上且与所述导向块的内壁螺接。

4.如权利要求1所述的超声波解堵工具，其特征在于，所述下接头的上端螺接在所述换能外筒的外壁，所述下接头内部装配有第二压紧分总成、第三压紧分总成、所述下压帽，所述第二压紧分总成包括第四密封垫圈、第三压紧钢制环、第三压紧塑料体，所述第四密封垫圈压装在所述下接头的上端的底面，所述第三压紧钢制环与所述下接头的内壁螺接，所述第三压紧塑料体压装在所述第四密封垫圈、所述第三压紧钢制环上且与所述下接头的内壁螺接，所述第三压紧塑料体与所述换能外筒的下端面平齐，所述第三压紧分总成设置在所述换能内筒与所述下接头的内壁之间，所述第三压紧分总成自上至下包括第五密封垫圈、第四压紧塑料体、第六密封垫圈，所述下压帽压紧所述第六密封垫圈且螺接在所述下接头的内壁。

5.如权利要求4所述的超声波解堵工具，其特征在于，所述下压帽内径略小于所述换能内筒的内径。

6.如权利要求1所述的超声波解堵工具，其特征在于，所述导向架的导向孔的圆心与所述地滑轮的滑轴的下边缘位于同一高度。