本發(fā)明涉及石油工程中的油氣開采領(lǐng)域，特別是涉及一種井下機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置，能夠達(dá)到清洗油氣井套管、提高地層的滲透性、提高原油流動性的效果，進(jìn)一步拓寬了油氣開采過程中的工藝與手段。

背景技術(shù)：

采油工程是針對石油、天然氣等資源的獲取而開展的技術(shù)作業(yè)，針對它的改進(jìn)和創(chuàng)新的目的都是為了實(shí)現(xiàn)油氣的增產(chǎn)，從而獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。而在石油天然氣的開采的過程中，通常僅靠油氣藏內(nèi)部的自然壓力所采出的原油不超過儲量的10％，剩余油的流動性差，難以采出；此外，生產(chǎn)井在完井及開采的過程中，因?yàn)榉N種原因形成了一些堵塞物，阻礙了原油流入井筒的通道，降低了原油滲透率。

最初發(fā)現(xiàn)振動對于油氣井產(chǎn)量和采收率有影響是對于一些自然現(xiàn)象的觀察。70年代初，前蘇聯(lián)發(fā)現(xiàn)西伯利亞鐵路附近的油氣井產(chǎn)量較高，從而對此進(jìn)行了振動頻譜分析，認(rèn)為低頻振動對于增加石油天然氣的產(chǎn)量具有明顯有利的影響；美國加州德哈比培克費(fèi)爾地震之后，使附近的油氣井產(chǎn)量提高一倍達(dá)數(shù)周之久；我國地震工作者也發(fā)現(xiàn)，在唐山大地震前后，遼河、大港、勝利油田的產(chǎn)量明顯增加。由此，人們認(rèn)識到，振動可以增加油氣井的油氣產(chǎn)量，因此人們開始研究振動采油技術(shù)。

振動采油技術(shù)的優(yōu)勢有三個。其一，利用水力脈沖能夠達(dá)到對套管內(nèi)以及套管附近地層生產(chǎn)裂縫中的一些堵塞物進(jìn)行清洗，特別是膠質(zhì)沉淀物、泥漿等，此外還能夠?qū)崿F(xiàn)井下的鹽類沉淀物的破壞，減小油氣流動阻力；其二，水力振動采油技術(shù)作用在一些滲透性差的油氣井中能夠取得良好的效果，可以使壓裂裂縫保持張開形態(tài)，促進(jìn)地層產(chǎn)生一些縫隙或者空洞，從而提高油氣井附近地層的滲透率；其三，振動能夠降低地層原油的結(jié)構(gòu)粘度，從而使原油更易流動。

本發(fā)明涉及一種井下機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置，能夠?qū)τ蜌饩坠軆?nèi)的流體產(chǎn)生交替的水力振蕩作用，從而達(dá)到清洗油氣井套管、提高地層的滲透性、提高原油流動性的效果，使地層原油更易于突破水力壓裂產(chǎn)生的裂縫帶而流入油氣井套管，從而提高油氣井的油氣產(chǎn)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種井下機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置，能夠?qū)τ蜌饩坠軆?nèi)的流體產(chǎn)生交替的水力振蕩作用，從而達(dá)到清洗油氣井套管、提高地層的滲透性、提高原油流動性的效果，可為油氣開采過程提供新的增產(chǎn)增注措施。

為此，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種井下機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置，整個多級井下機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置由電機(jī)和多個機(jī)械脈沖發(fā)生單元組成，機(jī)械脈沖發(fā)生單元之間以及電機(jī)與機(jī)械脈沖發(fā)生單元之間均通過聯(lián)軸器和連接桿進(jìn)行串接。每個機(jī)械脈沖發(fā)生單元由外筒、齒輪箱、行星錐齒輪組、半長轉(zhuǎn)子、全長轉(zhuǎn)子構(gòu)成：外筒內(nèi)部用于安放齒輪箱、半長轉(zhuǎn)子、全長轉(zhuǎn)子，外筒兩端的軸孔內(nèi)均用于安放半長轉(zhuǎn)子，兩個半長轉(zhuǎn)子之間安放全長轉(zhuǎn)子，半長轉(zhuǎn)子與全長轉(zhuǎn)子之間通過行星錐齒輪組傳動，行星錐齒輪組安放于齒輪箱內(nèi)，而齒輪箱通過四根定位輻條固定在外筒內(nèi)；半長轉(zhuǎn)子由半長轉(zhuǎn)軸、半長葉片構(gòu)成，全長轉(zhuǎn)子由全長轉(zhuǎn)軸、全長葉片構(gòu)成；齒輪箱是由螺栓、密封環(huán)、齒輪箱端蓋、調(diào)距環(huán)、密封圈、齒輪箱體所構(gòu)成，齒輪箱端蓋通過螺栓固定在齒輪箱體上，齒輪箱端蓋與齒輪箱體之間通過密封圈進(jìn)行密封，齒輪箱端蓋分為內(nèi)外兩層，齒輪箱端蓋的內(nèi)層與外層均開有等直徑軸孔，齒輪箱端蓋的外層安放密封環(huán)，齒輪箱端蓋的內(nèi)層安放調(diào)距環(huán)；一個行星錐齒輪組由三個或四個小錐齒輪和兩個大錐齒輪構(gòu)成，小錐齒輪通過小錐齒輪軸與行星架固定在齒輪箱體內(nèi)部，大錐齒輪通過鎖母與鍵固定在全長轉(zhuǎn)軸或半長轉(zhuǎn)軸的端部，齒輪箱兩端用于安放大錐齒輪，大錐齒輪與小錐齒輪嚙合在一起實(shí)現(xiàn)等速反向傳動。

如上所述的一種井下機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置，其中，外筒兩端面的外端均開有定位孔，電機(jī)外殼上也開有定位孔，外筒之間以及外筒與電機(jī)之間均通過連接桿固定在一起，以防止外筒之間以及外筒與電機(jī)之間發(fā)生轉(zhuǎn)動。

如上所述的一種井下機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置，其中，機(jī)械脈沖發(fā)生單元之間的半長轉(zhuǎn)軸采用聯(lián)軸器進(jìn)行傳動，機(jī)械脈沖發(fā)生單元的半長轉(zhuǎn)軸與電機(jī)轉(zhuǎn)軸之間也采用聯(lián)軸器進(jìn)行傳動。

如上所述的一種井下機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置，其中，外筒有四根長條形“T”立柱，“T”立柱外端與套管接觸的面積較小，能夠降低該裝置卡在套管中的幾率。

如上所述的一種井下機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置，其中，外筒的“T”形立柱與外筒內(nèi)部的四對葉片將套管內(nèi)的空間分割為四個壓力腔體。

如上所述的一種井下機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置，其中，外簡的“T”形立柱內(nèi)側(cè)開有定位孔，齒輪箱體外側(cè)也開有定位孔，外筒與齒輪箱之間通過定位輻條固定在一起，以防止齒輪箱與外筒之間發(fā)生轉(zhuǎn)動。

如上所述的一種井下機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置，其中，齒輪箱體內(nèi)開有四個小錐齒輪軸定位孔，行星架上也有小錐齒輪軸定位孔，小錐齒輪通過行星架和小錐齒輪軸固定在齒輪箱內(nèi)部。

如上所述的一種井下機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置，其中，齒輪箱端蓋的外層呈圓弧面，其中部的軸孔安放密封環(huán)用于對半長轉(zhuǎn)軸或全長轉(zhuǎn)軸進(jìn)行密封。

如上所述的一種井下機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置，其中，齒輪箱端蓋的內(nèi)層呈平面，其中部軸孔上安放的調(diào)距環(huán)用于對大錐齒輪進(jìn)行精確定位，從而保證大錐齒輪與小錐齒輪精確嚙合。

如上所述的一種井下機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置，其中，半長葉片由一對葉片以及葉片根端的圓軸筒構(gòu)成，半長葉片與半長轉(zhuǎn)軸之間采用鍵進(jìn)行配合連接。

如上所述的一種井下機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置，其中，全長葉片由兩對葉片以及葉片根端的圓軸筒構(gòu)成，全長葉片與全長轉(zhuǎn)軸之間采用鍵進(jìn)行配合連接。

如上所述的一種井下機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置，其中，機(jī)械脈沖發(fā)生單元內(nèi)部有四對葉片，每兩對葉片之間呈“V”形排列，且兩個半長轉(zhuǎn)軸的葉片之間的角度保持重合，而全長轉(zhuǎn)子的葉片與半長轉(zhuǎn)子葉片之間保持一定的角度差；葉片靠近齒輪箱一端向齒輪箱中部延伸并與齒輪箱外壁近似貼合。

如上所述的一種井下機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置，其中，機(jī)械脈沖發(fā)生單元內(nèi)部的半長轉(zhuǎn)子與全長轉(zhuǎn)子之間采用行星錐齒輪組實(shí)現(xiàn)“正-反-正”或者“反-正-反”形式的轉(zhuǎn)動，能夠在套管中形成交替的正壓區(qū)負(fù)壓區(qū)。

本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是：

本發(fā)明可以根據(jù)生產(chǎn)油氣井的實(shí)際壓裂情況，選擇多級井下機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置的機(jī)械脈沖發(fā)生單元的個數(shù)和相應(yīng)功率的電機(jī)，可以通過現(xiàn)場的連續(xù)油管或者采油工具下到預(yù)定作業(yè)區(qū)域，采用電纜為整個裝置提供電力。整套裝置工作時，外筒的“T”形立柱與外筒內(nèi)部的四對葉片將套管內(nèi)部的空間分割為四個壓力腔體，而外筒內(nèi)部的半長轉(zhuǎn)子-全長轉(zhuǎn)子-半長轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)“正-反-正”或“反-正-反”形式的轉(zhuǎn)動。當(dāng)葉片相向運(yùn)動時，兩個葉片相向運(yùn)動之間的區(qū)域形會成正壓區(qū)，正壓區(qū)的液體由于不斷受到壓縮從而對生產(chǎn)裂縫產(chǎn)生水力沖擊的效果；而當(dāng)葉片背離運(yùn)動時，兩個葉片背離運(yùn)動之間的區(qū)域會形成負(fù)壓區(qū)，負(fù)壓區(qū)的液體由于壓力不足從而會對生產(chǎn)裂縫中的流體產(chǎn)生抽吸的作用。由于機(jī)械脈沖發(fā)生單元內(nèi)部的葉片不斷旋轉(zhuǎn)，套管內(nèi)部的液體也就形成了交替的正壓區(qū)負(fù)壓區(qū)，從而對地層中的壓裂裂縫產(chǎn)生交替的水力振蕩的作用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明對油氣井生產(chǎn)層位實(shí)現(xiàn)低頻水力振蕩的效果。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：利用機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置對油氣井的生產(chǎn)層位產(chǎn)生低頻水力振蕩作用，對油氣井的套管和地層中的壓裂裂縫產(chǎn)生水力清洗的效果；由于套管內(nèi)的流體處于交替的正壓負(fù)壓的狀態(tài)下，促使地層中的壓裂裂縫處于交替張開閉合的狀態(tài)，能夠促進(jìn)裂縫保持良好的生產(chǎn)狀態(tài)；此外，交替的水力振蕩作用能夠降低原油的結(jié)構(gòu)粘度，增加原油的流動性。由于本發(fā)明具有的這些優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)υ驮霎a(chǎn)產(chǎn)生十分有益的效果。本發(fā)明的整套裝置構(gòu)造簡單、操作方便、實(shí)用性強(qiáng)，可以滿足油田的實(shí)際生產(chǎn)需要。

附圖說明

以下附圖僅旨在對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中，

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一種井下機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明的一種井下機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置的機(jī)械脈沖發(fā)生單元的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明的一種井下機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置的半長轉(zhuǎn)軸、全長轉(zhuǎn)軸、行星錐齒輪組、齒輪箱配合關(guān)系示意圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明的一種井下機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置的半長轉(zhuǎn)軸、全長轉(zhuǎn)軸、行星錐齒輪組分解配合關(guān)系示意圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明的一種井下機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置的齒輪箱結(jié)構(gòu)分解示意圖；

圖6為根據(jù)本發(fā)明的一種井下機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置的水力脈沖產(chǎn)生原理示意圖；

附圖標(biāo)號說明：

1、電機(jī)；2、連接桿；3、聯(lián)軸器；4、外筒；5、定位輻條；6、螺栓；7、密封環(huán)；8、齒輪箱端蓋；9、調(diào)距環(huán)；10、密封圈；11、齒輪箱體；12、小錐齒輪軸；13、小錐齒輪；14、行星架；15、鎖母；16、大錐齒輪；17、半長轉(zhuǎn)軸；18、半長葉片；19、全長轉(zhuǎn)軸；20、全長葉片；21、套管；I、葉片；II、“T”形立柱；III、正壓區(qū)；IV、負(fù)壓區(qū)。

具體實(shí)施方式

為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

實(shí)施例1

由圖1、圖2所示的一種用于對油氣井套管內(nèi)的流體產(chǎn)生低頻水力振蕩作用的井下機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置，整個多級機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置由電機(jī)1和多個機(jī)械脈沖發(fā)生單元組成，機(jī)械脈沖發(fā)生單元之間以及電機(jī)與機(jī)械脈沖發(fā)生單元之間均采用連接桿2和聯(lián)軸器3串接而成。每個機(jī)械脈沖發(fā)生單元由外筒4、齒輪箱、行星錐齒輪組、半長轉(zhuǎn)子、全長轉(zhuǎn)子構(gòu)成：外筒內(nèi)部用于安放齒輪箱、半長轉(zhuǎn)子、全長轉(zhuǎn)子，外筒兩端的軸孔內(nèi)均用于安放半長轉(zhuǎn)子，兩個半長轉(zhuǎn)子之間安放全長轉(zhuǎn)子，半長轉(zhuǎn)子與全長轉(zhuǎn)子之間通過行星錐齒輪組傳動，行星錐齒輪組安放于齒輪箱內(nèi)，而齒輪箱通過四根定位輻條5固定在外筒內(nèi)；半長轉(zhuǎn)子由半長轉(zhuǎn)軸18、半長葉片20構(gòu)成，全長轉(zhuǎn)子由全長轉(zhuǎn)軸19、全長葉片20構(gòu)成；齒輪箱是由螺栓6、密封環(huán)7、齒輪箱端蓋8、調(diào)距環(huán)9、密封圈10、齒輪箱體11所構(gòu)成，齒輪箱端蓋8通過螺栓6固定在齒輪箱體11上，齒輪箱端蓋8與齒輪箱體11之間通過密封圈10進(jìn)行密封，齒輪箱端蓋8分為內(nèi)外兩層，齒輪箱端蓋8的內(nèi)層與外層均開有等直徑軸孔，齒輪箱端蓋8的外層安放密封環(huán)7，齒輪箱端蓋8的內(nèi)層安放調(diào)距環(huán)9；一個行星錐齒輪組由三個或四個小錐齒輪13和兩個大錐齒輪16構(gòu)成，小錐齒輪13通過小錐齒輪軸12與行星架14固定在齒輪箱體11內(nèi)部，大錐齒輪16通過鎖母15與鍵固定在全長轉(zhuǎn)軸19或半長轉(zhuǎn)軸17的端部，齒輪箱兩端用于安放大錐齒輪16，大錐齒輪16與小錐齒輪13嚙合在一起實(shí)現(xiàn)反向等速傳動。

本實(shí)施例中，外筒4有四根長條形“T”形立柱II，“T”形立柱II內(nèi)側(cè)開有定位孔，齒輪箱體11外側(cè)的中部等間距開有四個定位孔，齒輪箱體11通過四根定位輻條5固定在外筒4的內(nèi)部。

本實(shí)施例中，半長葉片18由一對葉片以及葉片根端的圓軸筒構(gòu)成，半長葉片18與半長轉(zhuǎn)軸17之間采用鍵進(jìn)行配合連接；全長葉片20由兩對葉片以及葉片根端的圓軸筒構(gòu)成，全長葉片20與全長轉(zhuǎn)軸19之間采用鍵進(jìn)行配合連接。

本實(shí)施例中，半長葉片18及全長葉片20的葉片I形狀為斜弧面，機(jī)械脈沖發(fā)生單元內(nèi)部有四對葉片I，每兩對葉片I之間呈“V”形排列，且兩個半長轉(zhuǎn)子的葉片I之間保持相同角度，而全長轉(zhuǎn)子的葉片I與半長轉(zhuǎn)子的葉片I之間保持一定角度差；葉片I靠近齒輪箱一端向齒輪箱中部延伸并與齒輪箱外壁近似貼合。

本實(shí)施例中，齒輪箱端蓋8的外層呈圓弧面，其中部的軸孔中安放密封環(huán)7，密封環(huán)7用于對半長轉(zhuǎn)軸17或全長轉(zhuǎn)軸19進(jìn)行密封；齒輪箱端蓋8的內(nèi)層呈平面，其中部的軸孔中安放調(diào)距環(huán)9，調(diào)距環(huán)9用于對大錐齒輪16進(jìn)行定位。

本實(shí)施例中，當(dāng)整套裝置工作時，半長轉(zhuǎn)子的葉片I與全長轉(zhuǎn)子的葉片I由于相向運(yùn)動而形成正壓區(qū)III；而半長轉(zhuǎn)子的葉片I與全長轉(zhuǎn)的葉片I由于背離運(yùn)動而形成負(fù)壓區(qū)IV。

在實(shí)施井下水力脈沖作業(yè)之前，需要根據(jù)現(xiàn)場油氣井的實(shí)際壓裂情況，選擇機(jī)械脈沖發(fā)生單元的級數(shù)和電機(jī)的工作功率。在實(shí)際施工過程中，需要將多級機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置與電纜進(jìn)行連接，通過連續(xù)油管或采油設(shè)備將其下入到壓裂投產(chǎn)層位。隨后通過地面控制電機(jī)啟動，從而使整個多級機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置開始工作，在油氣井套管內(nèi)產(chǎn)生低頻水力振蕩作用，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的預(yù)定功能。

實(shí)施例2

一種用于對油氣井套管內(nèi)的流體產(chǎn)生低頻水力振蕩作用的井下機(jī)械水力脈沖發(fā)生裝置，同實(shí)施例1，不同之處在于，半長葉片18和全長葉片20的葉片為平板形，在機(jī)械脈沖發(fā)生單元內(nèi)呈平直形排列，電機(jī)無論采用正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)都有相同的水力振蕩壓力。

以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。