一种多用井中水力脉冲装置.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103422826 A (43)申请公布日 2013.12.04 CN 103422826 A *CN103422826A* (21)申请号 201310345166.2 (22)申请日 2013.08.08 E21B 31/00(2006.01) (71)申请人 中国地质大学 ( 武汉 ) 地址 430074 湖北省武汉市洪山区鲁磨路 388 号 (72)发明人 段隆臣 契霍特金 V.F 汤凤林 叶雪峰 庞丰 (74)专利代理机构 武汉华旭知识产权事务所 42214 代理人 周宗贵 刘荣 (54) 发明名称 一种多用井中水力脉冲装置 (57) 摘要 本发明提供了一种。

2、多用井中水力脉冲装置， 至少包括头部和尾部， 其中头部至少包括壳体、 法 兰盘以及短管， 所述的壳体上设有通孔 A， 通孔 A 处设有弹性套， 所述的弹性套由卡箍安装在壳体 的外壁上， 法兰盘位于壳体内的底部， 短管安装 于壳体的内部 ； 所述的尾部至少包括外罩和连接 件， 其中外罩呈圆筒状， 连接件固定于外罩的顶 部， 外罩和连接件内设有内管， 外罩和连接件套在 内管上并可在内管上滑动。本发明所提供的多用 井中水力脉冲装置与现有技术相比， 可以产生水 力冲击和水力脉冲， 对过滤管柱和生产层发生作 用， 从而破坏淤塞。同时， 被送入的处理剂可以降 低淤塞的连接强度， 因此其提高了冲击的效率。 。

3、(51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103422826 A CN 103422826 A *CN103422826A* 1/1 页 2 1. 一种多用井中水力脉冲装置， 其特征在于 ： 至少包括头部和尾部， 其中头部至少包 括壳体、 法兰盘以及短管， 所述的壳体上设有通孔 A， 通孔 A 处设有弹性套， 所述的弹性套由 卡箍安装在壳体的外壁上， 法兰盘位于壳体内的底部， 短管安装于壳体的内部， 且短管与壳 体之间形成腔室 A， 通孔 。

4、A 与腔室 A 连通 ； 短管的底端与法兰盘相连， 壳体和法兰盘上均设 有通孔 B， 通孔 B 将短管的内部腔室与外界连通 ； 所述的尾部至少包括外罩和连接件， 其中 外罩呈圆筒状， 连接件固定于外罩的顶部， 外罩和连接件内设有内管， 外罩和连接件套在内 管上并可在内管上滑动， 连接件与内管相接触， 连接件上与内管接触的部位设有密封圈， 内 管的外壁与外罩之间形成了一个腔室 B ； 所述的内管的底端与短管的顶端相固定连接， 且 两者之间相互连通， 内管的管壁上设有通孔 C， 所述的通孔 C 与腔室 B 连通 ； 内管的上部套 有弹簧， 弹簧的底端顶在连接件上， 弹簧的顶端被挡在内管外壁上所设有。

5、的止动环上。 2. 根据权利要求 1 所述的多用井中水力脉冲装置， 其特征在于 ： 所述的壳体的底部设 有螺帽和垫片， 通过螺帽和垫片将法兰盘与壳体相固定。 3. 根据权利要求 1 所述的多用井中水力脉冲装置， 其特征在于 ： 所述的法兰盘与壳体 的内壁相接触， 且法兰盘上与壳体内壁相接触的部位设有密封件。 4. 根据权利要求 1 所述的多用井中水力脉冲装置， 其特征在于 ： 内管和短管之间通过 键连接， 且键连接的部位位于通孔 C 的下方。 5. 根据权利要求 4 所述的多用井中水力脉冲装置， 其特征在于 ： 所述的内管的内部设 有管套， 所述的管套位于键的上方， 且位于通孔C处， 将通孔C。

6、封闭， 所述的管套上设有球阀 孔。 权 利 要 求 书 CN 103422826 A 2 1/3 页 3 一种多用井中水力脉冲装置 技术领域 0001 本发明涉及一种潜入式冲击波发生器， 用来提高石油、 天然气、 水及其他流体的产 量， 具体为一种多用井中的水力脉冲装置。 背景技术 0002 中国是一个人口众多的国家， 能源消耗大。 随着人民生活水平的日益提高， 对能源 的需求也日益增大。 油气资源是国家战略资源储备中重要的组成部分， 因此需要在勘探、 开 发、 采集各个环节提高生产效率。在各个环节中， 钻井工程是必不可少的。我们需要利用最 好最有效的钻进方法， 来提高生产效率。在油气井中， 。

7、需要向井眼中放带孔洞的过滤管柱， 利用油气层和井眼间的压力差让油气从地层裂隙经过滤管柱进入井眼， 然后将其抽送到地 表。 0003 但在开采过程中， 油气层大多在较松散的沉积岩， 其胶接强度一般较低， 岩粉颗粒 很容易脱落随油气一起流动， 堵塞过滤管柱的孔眼， 造成油气开采效率大大降低 。为了避 免这种情况， 就需要向堵塞的井眼中投入潜入式冲击波发生器， 利用它向井底开采部位压 入处理剂， 产生高压水击和脉冲对过滤管柱和生产层产生水力脉冲作用解除淤塞。 0004 目前已知的潜入式冲击波发生器存在以下几个问题 ： 1） 功能单一， 只能输送处理 剂或是产生水力冲击， 工作性能不稳定， 工作效率差。

8、。2） 如果有高压可燃性气体， 可能推动 冲击波发生器产生移动与过滤管柱碰撞， 加速冲击波发生器的损坏， 降低其工作寿命。 尤其 在天然气能易燃易爆的地层中， 冲击波发生器和过滤管柱的碰撞可能产生火花造成爆炸等 重大安全事故。 发明内容 0005 本发明提供了一种结构简单、 使用寿命长的水力脉冲装置， 解决了背景技术中的 不足。 0006 实现本发明上述目的所采用的技术方案为 ： 0007 一种多用井中水力脉冲装置， 至少包括头部和尾部， 其中头部至少包括壳体、 法兰 盘以及短管， 所述的壳体上设有通孔 A， 通孔 A 处设有弹性套， 所述的弹性套由卡箍安装在 壳体的外壁上， 法兰盘位于壳体内。

9、的底部， 短管安装于壳体的内部， 且短管与壳体之间形成 腔室 A， 通孔 A 与腔室 A 连通 ； 短管的底端与法兰盘相连， 壳体和法兰盘上均设有通孔 B， 通 孔 B 将短管的内部腔室与外界连通 ； 所述的尾部至少包括外罩和连接件， 其中外罩呈圆筒 状， 连接件固定于外罩的顶部， 外罩和连接件内设有内管， 外罩和连接件套在内管上并可在 内管上滑动， 连接件与内管相接触， 连接件上与内管接触的部位设有密封圈， 内管的外壁与 外罩之间形成了一个腔室 B ； 所述的内管的底端与短管的顶端相固定连接， 且两者之间相 互连通， 内管的管壁上设有通孔 C， 所述的通孔 C 与腔室 B 连通 ； 内管的上。

10、部套有弹簧， 弹簧 的底端顶在连接件上， 弹簧的顶端被挡在内管外壁上所设有的止动环上。 0008 所述的壳体的底部设有螺帽和垫片， 通过螺帽和垫片将法兰盘与壳体相固定。 说 明 书 CN 103422826 A 3 2/3 页 4 0009 所述的法兰盘与壳体的内壁相接触， 且法兰盘上与壳体内壁相接触的部位设有密 封件。 0010 内管和短管之间通过键连接， 且键连接的部位位于通孔 C 的下方。 0011 所述的内管的内部设有管套， 所述的管套位于键的上方， 且位于通孔 C 处， 将通孔 C 封闭， 所述的管套上设有球阀孔。 0012 本发明所提供的多用井中水力脉冲装置与现有技术相比， 可以产。

11、生水力冲击和水 力脉冲， 对过滤管柱和生产层发生作用， 从而破坏淤塞。同时， 被送入的处理剂可以降低淤 塞的连接强度， 因此其提高了冲击的效率。 同时， 这种脉冲装置通过让冲击波在整个处理区 域周围均匀分布， 还可以使脉冲装置与井眼中心线保持一致， 避免脉冲装置与过滤管壁产 生接触和摩擦， 降低了脉冲装置在易燃介质中发生爆炸的概率， 增加了脉冲装置的使用寿 命。 附图说明 0013 图 1 为本发明提供的水力脉冲装置的整体结构示意图 ； 0014 图中 ： 1- 壳体， 2- 法兰盘， 3- 短管， 4- 通孔 A， 5- 弹性套， 6- 卡箍， 7- 腔室 A， 8- 通 孔 B， 9- 外。

12、罩， 10- 连接件， 11- 内管， 12- 密封圈， 13- 腔室 B， 14- 通孔 C， 15- 弹簧， 16- 止动 环， 17- 螺帽， 18- 垫片， 19- 密封件， 20- 键， 21- 管套， 22- 球阀。 具体实施方式 0015 以下内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步纤细说明， 不能认定 本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所述技术领域的普通技术人员来说， 在 不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干简单推演或替换， 上述结构都应当属于本发 明的保护范围。 0016 本发明所提供的水力脉冲装置的整体结构如图 1 所示， 至少包括头部和尾部， 其 。

13、中头部至少包括壳体 1、 法兰盘 2 以及短管 3， 所述的壳体 1 上设有通孔 A4， 通孔 A4 处设有 弹性套 5， 所述的弹性套 5 由卡箍 6 安装在壳体 1 的外壁上， 法兰盘 2 位于壳体 1 内的底部， 所述的法兰盘 2 与壳体 1 的内壁相接触， 且法兰盘 2 上与壳体 1 内壁相接触的部位设有密 封件 19。所述的壳体 1 的底部设有螺帽 17 和垫片 18， 通过螺帽 17 和垫片 18 将法兰盘 2 与壳体 1 相固定。 0017 短管 3 安装于壳体 1 的内部， 且短管 3 与壳体 1 之间形成腔室 A7， 通孔 A4 与腔室 A7 连通 ； 短管 3 的底端与法兰。

14、盘 2 相连， 壳体 1 和法兰盘 2 上均设有通孔 B8， 通孔 B8 将短 管 3 的内部腔室与外界连通。 0018 所述的尾部至少包括外罩 9 和连接件 10， 其中外罩 9 呈圆筒状， 连接件 10 固定于 外罩 9 的顶部， 外罩 9 和连接件 10 内设有内管 11， 外罩 9 和连接件 10 套在内管 11 上并可 在内管 11 上滑动， 连接件 10 与内管 11 相接触， 连接件 10 上与内管 11 接触的部位设有密 封圈 12， 内管 11 的外壁与外罩 9 之间形成了一个腔室 B13， 腔室 B13 与腔室 A7 连通。 0019 所述的内管 11 的底端与短管 3 的。

15、顶端相固定连接， 且两者之间相互连通， 内管 11 和短管 3 之间通过键 20 连接， 内管 11 的管壁上设有通孔 C14， 键 20 连接的部位位于通孔 C14 的下方。所述的通孔 C14 与腔室 B13 连通， 所述的内管 11 的内部设有管套 21， 所述的 说 明 书 CN 103422826 A 4 3/3 页 5 管套 21 位于键 20 的上方， 且位于通孔 C14 处， 将通孔 C14 封闭， 所述的管套 21 上设有球阀 孔， 用于放置球阀 22。内管 11 的上部套有弹簧 15， 弹簧 15 的底端顶在连接件 10 上， 弹簧 15 的顶端被挡在内管 11 外壁上所设有。

16、的止动环 16 上。 0020 本发明所提供的水力脉冲装置利用钻杆柱下入井底处理位置。 当需要向井底供给 工作介质时， 投下球阀， 由于球阀阻挡住了液体的流动， 因此管套受到的压力不断增大， 当 增大到一定程度时， 将键剪断， 然后工作介质通过有冲洗液的钻杆柱， 沿着内管和短管， 最 后由通孔 B 处喷出， 形成水力冲击。同时， 另一股工作介质经过内管的通孔 C 进入腔室 B 和 腔室 A。因为进入腔室 A 后工作介质无路可走， 所以腔室 A 中的压力开始增加。此时， 弹性 套开始膨胀。压力继续增加到弹簧给定的压力时， 其压力通过外罩和连接件压缩弹簧迫使 尾部后退少许， 此时外罩和壳体相分离开。

17、， 位于腔室A和腔室B中的工作介质力图向管外空 间流动， 且此时弹性套力图返回原位。 由于工作介质自由流出而使腔室A和腔室B压力急剧 降落， 尾部在弹簧的作用下几乎呈冲击式返回， 与壳体接触， 致使腔室A和腔室B形成密封。 此时头部和尾部在弹性套上的联合少许位移， 使头部的工作部分中产生水力冲击。水力冲 击产生的腔室 A 内压力的增加， 通过通孔 A 迫使弹性套急剧膨胀， 重开弹性套压向井壁， 从 而使工作介质进入工作部位。 头部和尾部在弹性套上位移后， 然后返回原位， 头部急速停在 法兰盘下部。 依此循环， 从而在井底产生水力冲击和水力脉冲， 对过滤管柱和生产层发生作 用。处理剂可以降低位于。

18、过滤管柱中并降低采油率的淤塞的连接强度， 而本装置产生的水 力脉冲又能破坏这个淤塞， 为提高油井采油率创造了有利条件。 所以， 这样对油层产生交变 压力能够提高油气层的产油率。 0021 对于脉冲频率和产生振荡的脉冲力等自动振荡特性， 属于脉冲计算数值的范围。 对此进行简单计算即可证实设计结构的可行性。 0022 弹性振荡的频率是弹性件 （弹簧） 特性和振荡件质量的函数。长度为 200mm 左右的 尾部 （连同充满工作介质的腔体在内） ， 其质量为 0.2kg 左右。为了工作方便和为了本装置 启动方便， 冲洗液的合理压力降为 5 10dN/cm2左右。所以， 考虑到尾部的横断面面积， 减 掉管子供给液体的面积， 尾部弹簧所需的力为 100 200dN。 0023 所以， 按照已知公式计算的频率为 ： W= K/m 20 30Hz。 说 明 书 CN 103422826 A 5 1/1 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103422826 A 6 。