專利名稱：井下蓄能式低頻壓力脈沖發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種油田注水用井下蓄能式低頻壓力脈沖發(fā) 生器的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)油田注水開(kāi)發(fā)主要采用的是由地面高壓泵通過(guò)注 水管線向地層注入足量、穩(wěn)定的高壓水。在這種僅僅通過(guò)地層原 有孔隙、裂縫向地層回注大量水的方式下，經(jīng)常發(fā)生近井地帶地 層堵塞和污染現(xiàn)象，使地層吸水能力降低。為了恢復(fù)地層注水量， 無(wú)論采取提高注水壓力的方法，還是采取壓裂、酸化等解堵工藝 措施，都會(huì)大大增加原油成本或進(jìn)一步污染油層。為此人們開(kāi)始 采用壓力脈沖振動(dòng)法來(lái)處理油層。壓力脈沖振動(dòng)法處理油層就是 將穩(wěn)定的注入液體利用壓力脈沖發(fā)生器轉(zhuǎn)化成周期性脈沖注液， 產(chǎn)生脈沖波，建立振動(dòng)場(chǎng)傳遞于地層，使地層堵塞微粒松動(dòng)、原 有裂縫伸延，同時(shí)形成新的裂縫網(wǎng)群，達(dá)到解堵増注的目的。壓 力脈沖發(fā)生器是實(shí)現(xiàn)對(duì)油層進(jìn)行振動(dòng)作用的主要裝置?，F(xiàn)有的壓 力脈沖發(fā)生器主要存在脈動(dòng)頻率高、脈沖幅度受地層地裂壓力限 制等缺點(diǎn)，從而導(dǎo)致壓力脈沖輸出的能量較小，能量衰減快，有 效作用半徑小，解堵增注效果不明顯。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種井下蓄能式低頻、高振幅壓 力脈沖發(fā)生器。其能夠?qū)崿F(xiàn)低頻、大振幅的流體振動(dòng)，有效地提高水力脈沖輸出的能量，從而提高水力沖擊波在地層內(nèi)的傳遞距 離和使近井地帶巖層產(chǎn)生疲勞裂縫網(wǎng)的效果。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是井下蓄能式低頻壓力脈沖發(fā) 生器包括接頭、囊式蓄能機(jī)構(gòu)總成、脈沖流體輸出控制閥總成。 蓄能機(jī)構(gòu)外筒的上端與接頭的下端螺紋連接，蓄能機(jī)構(gòu)外筒的下 端與脈沖流體輸出控制閥閥體的上端螺紋連接相連，兩連接處均 有密封件；接頭內(nèi)裝有單向控制閥；脈沖流體輸出控制閥閥體內(nèi) 裝有主控制閥和先導(dǎo)控制閥；
接頭軸線設(shè)有通孔并于孔內(nèi)裝有配流環(huán)和進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y閥座， 進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y閥座內(nèi)依次裝有進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y閥芯、彈簧、彈簧座；進(jìn) 液?jiǎn)蜗蜷y閥座為沿軸線設(shè)有水流通道的圓柱狀短節(jié)。
囊式蓄能機(jī)構(gòu)總成由外筒、氣囊缸套、氣囊總成、平衡活塞 組成，氣囊總成固定在氣囊缸套的上部，平衡活塞安裝在氣囊缸 套的下部，氣囊缸套為筒狀結(jié)構(gòu)，上、下端均布一定量的矩形水 道。
脈沖流體輸出控制閥的主控制閥由脈沖流體輸出控制閥闊 體、主閥閥座、主閥閥芯、主閥彈簧、主閥彈簧座、主閥調(diào)整筒、 調(diào)整筒固定座組成；脈沖流體輸出控制閥閥體為圓柱狀，內(nèi)部設(shè) 有一階梯狀通孔和一階梯狀盲孔，周邊設(shè)有脈動(dòng)射流孔、先導(dǎo)閥 閥芯壓力平衡口、先導(dǎo)閥柱塞桿壓力平衡口；主闊閥座安裝在脈 沖流體輸出控制閥閥體階梯狀通孔的中部，主閥閥座為圓柱狀，沿軸線有通孔，周邊有水眼；主閥闊芯安裝在主閥閥座內(nèi)，為圓 柱狀，沿軸線有阻尼孔；主閥閥芯下面裝有主閥彈簧、主閥彈簧座；主閥彈簀座下面裝有主閥調(diào)整筒、調(diào)整筒固定座；主閥調(diào)整 筒周邊設(shè)有阻尼孔。
脈沖流體輸出控制閥的先導(dǎo)控制閥由脈沖流體輸出控制閥閥 體、先導(dǎo)閥柱塞桿、先導(dǎo)閥閥座、先導(dǎo)閥閥芯、先導(dǎo)閥彈簧定位 座、先導(dǎo)閥彈簧、先導(dǎo)閥彈簧調(diào)整座、先導(dǎo)彈簧預(yù)壓力調(diào)整螺栓、 先導(dǎo)閥調(diào)整螺栓固定座組成；先導(dǎo)閥柱塞桿裝在脈沖流體輸出控 制閥閥體階梯狀盲孔的上部；先導(dǎo)閥閥芯為筒狀，安裝在先導(dǎo)閥 柱塞桿的下端；先導(dǎo)閥閥座為筒狀，周邊設(shè)有阻尼孔，安裝在脈 沖流體輸出控制閥閥體階梯狀盲孔的中部；先導(dǎo)閥調(diào)整螺栓固定 座安裝在脈沖流體輸出控制閥閥體階梯狀盲孔的下部；先導(dǎo)閥調(diào) 整螺栓固定座上裝有先導(dǎo)彈簧預(yù)壓力調(diào)整螺栓；先導(dǎo)彈簧預(yù)壓力 調(diào)整螺栓上部裝有先導(dǎo)閥彈簧調(diào)整座；先導(dǎo)閥彈簧調(diào)整座上部裝 有先導(dǎo)閥彈簧。
先導(dǎo)閥柱塞桿為多階梯細(xì)長(zhǎng)圓柱零件，各階梯之間均有一定 的面積差，大直徑端內(nèi)有中心孔，外有密封溝槽。
本實(shí)用新型具有輸出壓力脈沖頻率低、振幅大，脈沖頻率和 振幅可調(diào)；有效作業(yè)半徑大；對(duì)地層解堵、増注效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為井下蓄能式低頻壓力脈沖發(fā)生器結(jié)構(gòu)剖面示意圖 l-接頭；2-囊式蓄能機(jī)構(gòu)總成；3-脈沖流體輸出控制閥總成； 4-配流環(huán)；5-進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y閥座；6-進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y閥芯；7-彈簧；8-彈 簧座；9-外筒；lO-氣囊總成；ll-氣囊缸套；12-平衡活塞；13-高 壓密封腔；14-套筒環(huán)空；15-進(jìn)液流道；16-脈沖流體輸出控制閥閥體；17-高壓流道；18-脈動(dòng)射流孔；19-主閥閥座；20-主閥閥芯；21曙主閥彈簧；22-主閥彈簧座；23-主閥調(diào)整筒；24-阻尼孔；25-調(diào)整筒固定座；26-先導(dǎo)彈簧預(yù)壓力調(diào)整螺栓；27-先導(dǎo)閥調(diào)整螺栓 固定座；28-先導(dǎo)閥彈簧調(diào)整座；29-先導(dǎo)閥彈簧；30-先導(dǎo)閥彈簧 定位座；31-先導(dǎo)閥閥座；32-先導(dǎo)閥閥芯；33-先導(dǎo)閥閥芯壓力平 衡口； 34-先導(dǎo)閥柱塞桿；35-先導(dǎo)閥柱塞桿壓力平衡口； 36-先導(dǎo) 閥柱塞桿中心孔；37-先導(dǎo)閥控制流體流道。
具體實(shí)施方式
根據(jù)圖1對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述本實(shí)用新型由接頭 1、囊式蓄能機(jī)構(gòu)總成2和脈沖流體輸出控制閥總成3組成，接頭1下端與外筒9的上端螺紋連接。接頭1軸線設(shè)有通孔并于孔內(nèi)裝 有配流環(huán)4和進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y閥座5，進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y閥座5內(nèi)依次裝有進(jìn) 液?jiǎn)蜗蜷y閥芯6、彈簧7、彈簧座8。外筒9的下端與脈沖流體輸 出控制閥閥體16的上端螺紋連接。氣囊總成10固定在氣囊缸套 11的上部，平衡活塞12安裝在氣囊缸套11的下部。氣囊缸套11 兩端均布一定量的矩形水道，以便高壓水通過(guò)進(jìn)液流道15，套筒 環(huán)空14進(jìn)入高壓密封腔13推動(dòng)平衡活塞12壓縮氣囊總成10蓄 能。
脈沖流體輸出控制閥閥體16內(nèi)部設(shè)有一階梯通孔和一階梯盲 孔，周邊設(shè)有脈動(dòng)射流孔18、先導(dǎo)閥閥芯壓力平衡口 33、先導(dǎo)閥 柱塞桿壓力平衡口 35。通孔內(nèi)依次裝有主閥閥座19、主閥閥芯20、 主閥彈簧21、主閥彈簧座22、主閥調(diào)整筒23、調(diào)整筒固定座25, 主閥調(diào)整筒23上設(shè)有阻尼孔24。盲孔內(nèi)依次裝有先導(dǎo)閥柱塞桿34、先導(dǎo)閥閥座31、先導(dǎo)閥閥芯32、先導(dǎo)閥彈簧定位座30、先導(dǎo) 閥彈簧29、先導(dǎo)閥彈簧調(diào)整座28、先導(dǎo)彈簧預(yù)壓力調(diào)整螺栓26、 先導(dǎo)閥調(diào)整螺栓固定座27，先導(dǎo)閥柱塞桿34為多階梯細(xì)長(zhǎng)圓柱零 件，各階梯之間均有一定的面積差，大直徑端內(nèi)有先導(dǎo)閥柱塞桿 中心孔36。通孔和盲孔之間通過(guò)先導(dǎo)閥控制流體流道37相通。
下井時(shí)，通過(guò)先導(dǎo)彈簧預(yù)壓力調(diào)整螺栓26調(diào)整先導(dǎo)閥彈簧29 的壓縮量調(diào)定先導(dǎo)閥的開(kāi)啟壓力，再將蓄能式低頻壓力脈沖發(fā)生 器通過(guò)上端接頭1與注液管線柔性或剛性連接，下入井內(nèi)需要處 理的地層位置。
對(duì)下入井中的蓄能式低頻壓力脈沖發(fā)生器，地面高壓液體經(jīng) 注液管線，通過(guò)配流環(huán)4，推開(kāi)單向閥閥芯6，經(jīng)進(jìn)液流道15和 套筒環(huán)空14，到達(dá)高壓密封腔13，高壓密封腔13的液體推動(dòng)平 衡活塞12壓縮氣囊總成10憋壓蓄能。同時(shí)高壓密封腔13中的液 體一部分經(jīng)主閥閥芯20進(jìn)入主閥調(diào)整筒23腔內(nèi)，由于阻尼孔24 沒(méi)有與先導(dǎo)閥閥芯壓力平衡口 33連通，所以主閥閥芯20兩端壓 力相等，主閥將保持關(guān)閉。另一部分液體經(jīng)過(guò)先導(dǎo)閥控制流體流 道37進(jìn)入先導(dǎo)閥內(nèi)，并經(jīng)先導(dǎo)閥柱塞桿中心孔36進(jìn)入先導(dǎo)閥柱 塞桿34的另一端，由于先導(dǎo)閥柱塞桿34兩端面積不同，從而高 壓液體在其兩端形成壓力差，同時(shí)脈沖流體輸出控制閥閥體四周的低壓液體經(jīng)過(guò)先導(dǎo)閥柱塞桿壓力平衡口 35進(jìn)入先導(dǎo)閥柱塞桿 34的外環(huán)形腔，由于外環(huán)型腔兩端的面積也不相等也會(huì)形成壓力 差，其作用方向與高壓液體產(chǎn)生的壓力差方向相反，在壓力差的 作用下，先導(dǎo)閥柱塞桿34將會(huì)向下運(yùn)動(dòng)，壓縮先導(dǎo)閥彈簧29，等先導(dǎo)閥柱塞桿34運(yùn)動(dòng)一段距離后將推動(dòng)先導(dǎo)閥閥芯32向下運(yùn)動(dòng)， 從而實(shí)現(xiàn)延時(shí)開(kāi)啟。先導(dǎo)閥閥芯32向下運(yùn)動(dòng)將會(huì)使先導(dǎo)閥閥芯壓 力平衡口 33和阻尼孔24相通，主閥調(diào)整筒23腔內(nèi)高壓液體和低 壓液體相通，壓力下降，主閥闊芯20兩端壓力不再相等，在兩端 壓差作用下，主閥閥芯20被推開(kāi)，高壓液體快速經(jīng)脈動(dòng)射流孔18 排入環(huán)空中。隨著高壓液體釋放，壓力逐漸下降，先導(dǎo)閥柱塞桿 34兩端的壓差也隨著減小，先導(dǎo)閥彈簧29將會(huì)推動(dòng)先導(dǎo)閥柱塞桿 34復(fù)位，等連接到先導(dǎo)閥柱塞桿34的先導(dǎo)閥彈簧定位座30接觸 到先導(dǎo)閥閥芯32時(shí)，先導(dǎo)閥閥芯32才開(kāi)始復(fù)位，從而達(dá)到延時(shí) 關(guān)閉的目的，以便使高壓液體有足夠的時(shí)間排出，從而產(chǎn)生低頻、 高幅壓力脈沖。先導(dǎo)閥閥芯32復(fù)位后先導(dǎo)閥閥芯壓力平衡口 33 和阻尼孔24將斷開(kāi)，主閥閥芯20兩端壓力將會(huì)相等，在主閥彈 簧21的作用下，主閥閥芯20關(guān)閉，高壓流體不再排出。如此往 復(fù)開(kāi)啟、關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)低頻、高幅脈沖注液。
權(quán)利要求1、井下蓄能式低頻壓力脈沖發(fā)生器，包括接頭(1)、囊式蓄能機(jī)構(gòu)總成(2)、脈沖流體輸出控制閥總成(3)，其特征在于蓄能機(jī)構(gòu)外筒(9)的上端與接頭(1)的下端螺紋連接，蓄能機(jī)構(gòu)外筒(9)的下端與脈沖流體輸出控制閥閥體(16)的上端螺紋連接相連，兩連接處均有密封件；接頭(1)內(nèi)裝有單向控制閥；脈沖流體輸出控制閥閥體(16)內(nèi)裝有主控制閥和先導(dǎo)控制閥。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下蓄能式低頻壓力脈沖發(fā)生器， 其特征在于接頭(1)軸線設(shè)有通孔并于孔內(nèi)裝有配流環(huán)(4)和進(jìn) 液?jiǎn)蜗蜷y閥座(5)，進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y閥座(5)內(nèi)依次裝有進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y閥 芯(6)、彈簧(7)、彈簧座(8);進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y閥座(5)為沿軸線設(shè)有 水流通道的圓柱狀短節(jié)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下蓄能式低頻壓力脈沖發(fā)生器， 其特征在于囊式蓄能機(jī)構(gòu)總成(2)由外筒(9)、氣囊缸套(ll)、 氣囊總成(IO)、平衡活塞(12)組成，氣囊總成(10)固定在氣囊缸 套(ll)的上部，平衡活塞(12)安裝在氣囊缸套(11)的下部，氣囊 缸套(ll)為筒狀結(jié)構(gòu)，上、下端均布一定量的矩形水道。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下蓄能式低頻壓力脈沖發(fā)生器， 其特征在于脈沖流體輸出控制閥總成(3)的主控制閥由脈沖流體 輸出控制閥閥體(16)、主閥閥座(19)、主閥閥芯(20)、主閥彈簧 (21)、主閥彈簧座(22)、主閥調(diào)整筒(23)、調(diào)整筒固定座(25)組 成；脈沖流體輸出控制閥閥體(16)為圓柱狀，內(nèi)部設(shè)有一階梯狀 通孔和一階梯狀盲孔，周邊設(shè)有脈動(dòng)射流孔(18)、先導(dǎo)閥閥芯壓 力平衡口(33)、先導(dǎo)閥柱塞桿壓力平衡口(35);主閥閥座(19)安 裝在脈沖流體輸出控制閥閥體(16)階梯狀通孔的中部，主閥閥座(19)為圓柱狀，沿軸線有通孔，周邊有水眼；主閥閥芯(20)安裝 在主閥閥座(19)內(nèi)，為圓柱狀，沿軸線有阻尼孔；主閥閥芯(20)下面裝有主閥彈簧(21)、主閥彈簧座(22);主閥彈簧座(22)下面 裝有主閥調(diào)整筒(23)、調(diào)整筒固定座(25);主閥調(diào)整筒(23)周邊 設(shè)有阻尼孔(24)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下蓄能式低頻壓力脈沖發(fā)生器， 其特征在于脈沖流體輸出控制閥總成(3)的先導(dǎo)控制閥由脈沖流 體輸出控制閥閥體(16)、先導(dǎo)閥柱塞桿(34)、先導(dǎo)閥閥座(31)、 先導(dǎo)閥閥芯(32)、先導(dǎo)閥彈簧定位座(30)、先導(dǎo)閥彈簧(29)、先 導(dǎo)閥彈簧調(diào)整座(28)、先導(dǎo)閥調(diào)整螺栓固定座(27)、先導(dǎo)彈簧預(yù) 壓力調(diào)整螺栓(26)組成；先導(dǎo)閥柱塞桿(34)裝在脈沖流體輸出控 制閥閥體(16)階梯狀盲孔的上部；先導(dǎo)閥閥芯(32)為筒狀，安裝 在先導(dǎo)閥柱塞桿(34)的下端；先導(dǎo)閥閥座(31)為筒狀，周邊設(shè)有 阻尼孔，安裝在脈沖流體輸出控制閥閥體(16)階梯狀盲孔的中部； 先導(dǎo)閥調(diào)整螺栓固定座(27)安裝在脈沖流體輸出控制閥閥體(16) 階梯狀盲孔的下部；先導(dǎo)閥調(diào)整螺栓固定座(27)上裝有先導(dǎo)彈簧 預(yù)壓力調(diào)整螺栓(26);先導(dǎo)彈簧預(yù)壓力調(diào)整螺栓(26)上部裝有先 導(dǎo)閥彈簧調(diào)整座(28);先導(dǎo)閥彈簧調(diào)整座(28)上部裝有先導(dǎo)閥彈簧(29)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的井下蓄能式低頻壓力脈沖發(fā)生器， 其特征在于先導(dǎo)閥柱塞桿(34)為多階梯細(xì)長(zhǎng)圓柱零件，各階梯 之間均有一定的面積差，大直徑端內(nèi)有先導(dǎo)閥柱塞桿中心孔(36)， 外有密封溝槽。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種油田注水用井下蓄能式低頻、高振幅壓力脈沖發(fā)生器，包括接頭、囊式蓄能機(jī)構(gòu)總成、脈沖流體輸出控制閥總成。接頭的下端與蓄能機(jī)構(gòu)外筒上端螺紋連接，蓄能機(jī)構(gòu)外筒的下端與脈沖流體輸出控制閥閥體上端螺紋連接相連，構(gòu)成發(fā)生器的外殼；脈沖流體輸出控制閥閥體內(nèi)裝有主控制閥和先導(dǎo)控制閥，通過(guò)調(diào)整先導(dǎo)控制閥便可以控制脈沖輸出的頻率和振幅。本實(shí)用新型具有輸出壓力脈沖頻率低、振幅大，有效作業(yè)半徑大，對(duì)地層解堵、增注效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E21B28/00GK201180509SQ20072015879
公開(kāi)日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2007年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月24日
發(fā)明者尹文波, 軍 房, 江正清, 平 王 申請(qǐng)人:中國(guó)石化集團(tuán)勝利石油管理局鉆井工藝研究院