一种多用井中水力脉冲装置

摘要

本发明提供了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。

权利要求

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的止动环上；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；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。

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。

说明书

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，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。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。

[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，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2
启动方便，冲洗液的合理压力降为5～10dN/cm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。