[發明專利]一種負脈沖壓力波發生器及固井裝置

在審

• 申請號: 201810145193.8
• 申請日: 2018-02-12
• 公開（公告）號: CN108590572A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 薛啟龍;王晉;王冬瑩;李立鑫;劉寶林
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: E21B33/134
• 分類號: E21B33/134;E21B47/095
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 劉洪勛

本發明公開了一種負脈沖壓力波發生器，包括基座、壓力波發生機構和第一外筒，基座上設有動力部，動力部與壓力波發生機構連接，第一外筒套設在動力部和壓力波發生機構外側并與基座固定連接；壓力波發生機構與第一外筒間設有密封件；壓力波發生機構包括頂蓋、底板和第二外筒，頂蓋、底板和第二外筒三者密封形成一空壓艙，第二外筒側壁上設有第一通孔和密封軸，密封軸將第一通孔密封；動力部能夠驅動壓力波發生機構沿第一外筒軸向運動，當空壓艙位于第一外筒外部時，在空壓艙內外壓力差的作用下，密封軸能夠向第二外筒內移動，從而打開空壓艙。該設備可靠性好、定位精確性高。本發明還提供了一種含有負脈沖壓力波發生器的固井裝置。

技術領域

本發明涉及鉆探技術領域，特別是涉及一種負脈沖壓力波發生器及含有負脈沖壓力波發生器的固井裝置。

背景技術

固井作業屬于油氣勘探開發過程中重要的一個環節，固井作業質量不好輕則導致油井壽命縮短，重則造成巨大的生命財產損失、環境污染等問題。

固井膠塞在固井作業中起到隔離固井水泥漿和鉆井液的作用，其作用機理是固井膠塞在鉆井液的壓力作用下向套管底部運動，而套管中的水泥會隨著膠塞的運動被頂入到套管—井眼環空中，當膠塞到達套管底部時，膠塞會與套管底部產生做封，不再向下移動，在這一作封過程中會產生一壓力波，事實上在傳統固井作業過程中，現場即是通過座封過程中產生的壓力波動及鉆井液的消耗量來判斷座封是否到位，但在實際作業過程中由于固井膠塞密封部位的唇形橡膠盤有可能出現翹曲、破損等現象，鉆井液會通過膠塞翹曲或破損的地方進入套管-井眼環空，從而造成座封過程壓力波動不明顯，通過壓力波動及鉆井液注入量監測膠塞是否到位失效。而注入過量的鉆井液會將環空內的水泥漿頂出而出現替空的狀況，導致固井失敗或固井質量低，相反如果膠塞沒有到達膠塞座時就停止替液，會造成部分的水泥留在套管內，造成物料浪費并增大下一步鉆井過程中的作業量，因此，準確判斷固井膠塞是否到達井底在固井作業過程中非常重要。

在傳統的固井作業過程中，判斷膠塞是否到達井底是通過觀測膠塞落到套管底部座封的過程中井筒內壓力變化及在地面計量注入井筒的鉆井液量并與計算得到的井筒容積進行對比來判斷膠塞是否到位。這種判斷方式存在的問題是：一方面這一過程是單一的，觀察過程中稍有不慎就可能錯過，另一方面也存在膠塞翹曲或破損等現象，存在漏液或座封過程壓力變化幅度小而無法有效監測的問題，從而使其失效。另外通過鉆井液注入量與井筒容積比對的方式確定膠塞位置同樣可能存在由于膠塞翹曲或破損導致的比對失效從而出現鉆井液注入量過多或不足，影響固井質量。

在專利CN 204899846固井膠塞系統中，提出了一種固井膠塞系統，包括：固井膠塞及膠塞座，其中一者上設置有信號產生模塊，另一者上設置有信號接收模塊；壓力壓力波產生裝置在信號接收模塊收到信號產生模塊發出的信號時產生壓力波；壓力壓力波監測裝置用于監測壓力波。與傳統方式相比，該系統是通過無線射頻的方式來判斷膠塞是否到位，然后觸發壓力波發生機構，通過引爆炸藥來產生壓力波，該壓力波的強度是可預設的，同時可預設的是壓力波的發生次數，這就避免了傳統方式中壓力波幅值不穩定且單一的問題。需要注意的是，該系統用到了大量的電子元器件，在使用過程中對密封性要求極為嚴格，尤其是隨著井筒深度的增加，壓力會越來越大，同時該系統采用無線射頻作為信號發射和接受的方式，在井下受井底環境影響較大；最后該系統采用炸藥爆炸產生壓力波作為壓力波發生機構，該方式一方面采用了炸藥這一易爆危險品，其次對炸藥量的控制也極為嚴格，量大會破壞密封，量小又無法形成有效的壓力波，因此該固井膠塞系統略顯復雜，且在使用過程中可靠性存在較大問題。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明旨在提供一種可靠性好、定位精確性高的壓力波發生裝置。

為了實現上述目的，第一方面，本發明提供一種負脈沖壓力波發生器，包括：

基座，所述基座上設有動力部；