[實用新型]振動固井用壓力波發生裝置

有效

• 申請號: 200920110259.6
• 申請日: 2009-07-22
• 公開（公告）號: CN201460783U
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發明（設計）人: 薛亮;劉愛萍;鄒建龍;呂光明;張明昌
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油集團工程技術研究院
• 主分類號: E21B28/00
• 分類號: E21B28/00;E21B33/13
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 李玉明

技術領域

本實用新型涉及石油鉆井技術領域，特別涉及固井作業過程中使用的壓力波發生裝置，具體的說，是一種振動固井用壓力波發生裝置。

背景技術

振動固井是利用振動器在井下產生振動波，振動波在井下環空中傳播，提高水泥膠結質量，全面提高固井質量。

目前，振動固井發生裝置在設計和使用中最廣泛的是水力脈沖振動器。水力脈沖振動器在原理上分為以下兩種：水力振蕩式和節流式。

水力振蕩式壓力波發生器通過流體振蕩腔室結構，在振蕩腔內壁邊界層上產生振動，并在腔室內得到放大后，通過水力振蕩腔室出口釋放出來，從而產生壓力脈動。水力振蕩產生的脈動與流體邊界層分離渦結構伴生，頻率比較高、振幅只有幾個大氣壓、衰減快，無法傳播到很遠距離，作用有限。

節流式壓力波發生器通過改變過流面積可以產生壓力脈沖，結構簡單可靠。但是由于過流面積改變是漸進式的，而且沒有信號放大設計，導致這一類工具產生的水力波振幅和頻率特性受到很大制約，振幅只能達到幾個大氣壓，作用有限。

以上兩種水力脈沖發生裝置，由于水力波發生原理的限制，在振幅與頻率特性上局限很大，無法長距離傳播，沒有得到大規模應用。

中國專利公開號：CN2693945，提供了一種水力脈沖振動器。

中國專利公開號：CN200975230，提供了一種水力脈沖振動固井引鞋。

實用新型內容

本實用新型的目的是：提供一種振動固井用壓力波發生裝置，其通過閥控流道周期性的開關產生在井下振動波，提高水泥膠結質量，提高固井質量；另外，使產生的頻率可調，振幅較高的壓力波，進而能大幅提高固井質量。

本實用新型采用的技術方案是：振動固井用壓力波發生裝置，包括缸體、導流體、主動輪、連接軸、閥輪、閥座、支撐環、噴嘴和反射引斜體所組成.缸體為圓柱狀，缸體上端有連接螺紋，能與套管連接.缸體上端有中心孔，固井水泥漿能流入.在缸體內腔的頂端固定有導流體.導流體為圓柱體形，導流體內有斜向孔，將缸體上端流入的高壓水泥漿引流到閥座的流體入口.在導流體的下端有閥座.閥座為圓柱體形，閥座上部有偏心的流體入口，閥座下部有兩個流體入口，流體入口與導流體斜向孔連通.在閥座內有一個主動輪和一個閥輪，主動輪和閥輪固定在連接軸上，主動輪與閥輪同心.連接軸的兩端連接在閥座內壁上.主動輪轉動能帶動閥輪轉動.主動輪與閥座上部的流體入口相對.在閥座的下端有噴嘴體.噴嘴體為圓柱體形，噴嘴體有一條常開流道和一條閥控流道.常開流道和閥控流道是噴嘴體上的徑向通孔.常開流道上端與閥座下部一條流體入口相對，閥控流道與閥座一條流體通道連通.閥控流道通過所述閥輪轉動而呈周期性地開關流體通道入口，在噴嘴體的下端有支撐環，支撐環為圓筒狀.在缸體的下端有螺紋，缸體下端螺紋連接有反射引斜體，反射引斜體有中心孔.反射引斜體的上端面壓緊支撐環的下端面.

所述的主動輪是葉輪。主動輪的葉片的數量為4～12個。

所述的常開流道下端固定有常開噴嘴。在閥控流道下端固定有閥控噴嘴。常開噴嘴和閥控噴嘴的固定方式采用孔用彈性擋圈。

閥輪有3～6個閥塊，閥座內具有3～6個流體通道。

所述反射引斜體的底部固定有反射體。反射引斜體與反射體之間有橫向通道。所述的橫向通道是相對開口是向上傾斜的，即橫向通道的截面為拋物線形

本實用新型振動固井用壓力波發生裝置的有益效果：

1、閥輪的閥塊與閥座的流體通道配合，形成周期性開關，并控制閥控流道與閥控噴嘴周期性的開啟與關閉，閥控流道與閥控噴嘴在突然開啟與關閉時，產生水擊波。其水擊波振幅由閥控噴嘴與常開噴嘴尺寸、環空過流面積以及流量共同決定，通過控制上述參數，可以較為精確地控制水擊波振幅，把水擊波振幅控制在需要的大小，其振幅的大小可在兆帕數量級。水擊波頻率由主動輪轉速與閥輪閥體的片數決定。

2、水擊波在環空中傳播過程，由于低頻與大振幅的特性，以及反射引斜的作用，可以在環空中傳播到整個固井段，水力波作用在固井泥漿與井壁上，大幅提高固井質量，固井實踐表明，采用本實用新型固井優質率可以達到100％。

3、基于水擊波發生原理，主動輪帶動閥輪旋轉控制閥控流道開關，通過閥控噴嘴周期性開關，產生水擊波，原理可靠，結構簡單，頻率振幅可調具有比其他振動固井工具更好的應用前景。

附圖說明

圖1是本實用新型振動固井用壓力波發生裝置結構剖面示意圖。是閥控流道4處于關閉狀態的剖面示意圖；

圖1a是沿圖1的A-A線的剖面示意圖；

圖1b是沿圖1的B-B線的剖面示意圖；