本发明属于油气田开发工程领域,是一种可解除油(水)井近井地带堵塞,提高油(水)井产液量(注水量)的井下低频抽汲振动解堵装置。井下低频抽汲振动解堵装置工作时对井筒内流体挤压时形成的正压力和抽吸时形成的负压力交替作用在近井地带实现油层解堵,且施工简单,作业费用低。
1.井下低频抽汲振动解堵装置,其特征在于:所述装置包括液马达和抽吸结构,所述液马达包括上接头、电池与控制芯片盒、第一流道、第二流道和液马达活塞腔,上接头位于液马达上端,液马达活塞腔内设有液马达活塞,液马达活塞下端面有一圆柱形台阶,液马达活塞将液马达活塞腔分为液马达活塞上腔和液马达活塞下腔,第一流道、液马达活塞下腔、第二流道和液马达活塞上腔依次连通,在第二流道入口处设有第一电磁阀,在第二流道上端出口处设有第二电磁阀,第二流道内设有电池与控制芯片盒,液马达活塞通过连杆与运动活塞相连;所述抽吸结构包括下接头、运动活塞、运动活塞腔,下接头位于抽吸结构下端,运动活塞位于运动活塞腔内;液马达活塞腔的长度应保证液马达活塞上行至最顶端时液马达活塞上腔仍留有剩余空间。
2.如权利要求1所述的井下低频抽汲振动解堵装置,其特征在于:所述圆柱形台阶的厚度为液马达活塞厚度的五分之一,所述圆柱形台阶的直径为连杆直径的1.1倍。
3.如权利要求1所述的井下低频抽汲振动解堵装置,其特征在于:所述液马达活塞腔的长度保证液马达活塞上行至最顶端时液马达活塞上腔剩余空间厚度为液马达活塞厚度的五分之一。
4.如权利要求1所述的井下低频抽汲振动解堵装置,其特征在于:所述液马达活塞腔的长度等于液马达活塞厚度的1.4倍加连杆的长度减去低频抽汲振动解堵装置横梁的厚度。
5.如权利要求1所述的井下低频抽汲振动解堵装置的使用方法,其特征在于:(1)将液马达活塞推至液马达活塞下腔的最下端,将上接头与油管螺纹连接,下接头与封隔器的螺纹连接,并下入井内,至需解堵地层上部;(2)地面高压泵将动力液通过油管,经第一流道进入液马达活塞下腔,启动电磁阀使其周期性交替开关;当第一电磁阀关闭,第二电磁阀开启时,由于液马达活塞下表面受到的液体压强大于上表面受到的液体压强,液马达活塞上行,液马达活塞通过连杆带动运动活塞上行,同时将液马达活塞上腔中的流体经第二电磁阀排出,运动活塞上方的流体经运动活塞腔排出,排出的流体进入油管和套管形成的环形空间,最终返回地面;当第一电磁阀开启,第二电磁阀关闭时,动力液进入液马达活塞下腔的同时经第一电磁阀和第二流道进入液马达活塞上腔,动力液作用在液马达活塞上下表面的压强相同,而液马达活塞上表面面积大于下表面面积,因此,作用在液马达活塞上表面的压力大于下表面的压力,液马达活塞下行,液马达活塞通过连杆带动运动活塞下行;第一电磁阀和第二电磁阀周期性交替开关,在动力液作用下液马达活塞做往复运动,流体不断进入井内,待井内的液量完全淹没低频抽汲振动解堵装置,且液马达活塞运行至最上端后停泵,并关闭电磁阀;(3)封隔器坐封,将需解堵地层与其他地层分开;(4)启动地面高压泵将动力液通过油管注入低频抽汲振动解堵装置,启动电磁阀,第一电磁阀开启时,第二电磁阀关闭,第一电磁阀关闭时,第二电磁阀开启,周期性交替开关,第一电磁阀和第二电磁阀由电池与控制芯片盒中的充电电池提供电能,开关周期由电池与控制芯片盒中的控制芯片控制,每分钟开关4~8次;从而推动液马达活塞做往复运动,液马达活塞通过连杆带动运动活塞做往复运动,运动活塞下行时,挤压其下部流体形成正压力作用在需解堵地层,运动活塞上行时,抽吸其下部流体,形成负压力作用在需解堵地层,正压力和负压力交替进行产生振动,实现需解堵地层解堵。技术领域
本发明属于油气田开发工程领域,是一种可解除油(水)井近井地带堵塞,提高油(水)井产液量(注水量)的井下低频抽汲振动解堵装置。
背景技术
随着油田开发时间的延长,无论是油(气)井或是注水井,其产能指数或吸水指数多数情况下都会有明显的下降;其主要原因是由于泥质、沉积物、乳化液、石蜡、胶质、沥青质以及其他机械杂质将孔隙通道堵塞,使油层渗透率下降,产液量降低,严重制约和影响油田开发,增加生产成本降低经济效益的主要因素;因此处理地层恢复近井地带渗透性,就成为油田开发过程中提高油水井产量、维持稳定、高产和提高采收率的重要措施之一。油田普遍采取酸化、压裂等增产措施,不仅在提高油井产量及增注降压的同时会不同程度的对油层带来一定的伤害,产生二次污染,而且成本较高;微生物和化学解堵技术,有效期短、操作复杂、费用高并且容易造成油层和环境污染,加重油层堵塞使油井降产甚至绝产而没能大面积推广应用;物理振动解堵解堵效果好,且不会对油层造成二次污染,具有很好的应用前景,目前物理振动解堵的装置主要有超级振动解堵增油装置(申请号200720104114.6)、一种抽油井自振增油器(申请号200520018865.7)、混气水激发的声波解堵器(申请号200610070690.3)、油井低频声波振动解堵、增产设备及方法(申请号200610113433.3),但他们的工作原理都是依靠流体冲击激振片产生振动,解堵油层;这类振动方式产生的振动波能量小,解堵油层的距离有限,而本发明采用抽汲产生振动,振动能量高,解堵油层的距离远,能满足油田施工要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种井下低频抽汲振动解堵装置,低频抽汲振动解堵装置工作时对井筒内流体挤压时形成的正压力和抽吸时形成的负压力交替作用在近井地带实现油层解堵,且施工简单,作业费用低。所述井下低频抽汲振动解堵装置包括液马达和抽吸结构,所述液马达包括上接头、电池与控制芯片盒、第一流道、第二流道和液马达活塞腔,上接头位于液马达上端,液马达活塞腔内设有液马达活塞,液马达活塞下端面有一圆柱形台阶,液马达活塞将液马达活塞腔分为液马达活塞上腔和液马达活塞下腔,第一流道、液马达活塞下腔、第二流道和液马达活塞上腔依次连通,在第二流道入口处设有第一电磁阀,在第二流道上端出口处设有第二电磁阀,第二流道内设有电池与控制芯片盒,液马达活塞通过连杆与运动活塞相连;所述抽吸结构包括下接头14、运动活塞、运动活塞腔,下接头位于抽吸结构下端,运动活塞位于运动活塞腔内;液马达活塞腔的长度应保证液马达活塞上行至最顶端时液马达活塞上腔2仍留有剩余空间。所述圆柱形台阶的厚度为液马达活塞厚度的五分之一,所述圆柱形台阶的直径为连杆直径的1.1倍。所述液马达活塞腔的长度保证液马达活塞上行至最顶端时液马达活塞上腔剩余空间厚度为液马达活塞厚度的五分之一。所述液马达活塞腔的长度等于连杆的长度加液马达活塞厚度的1.4倍减去低频抽汲振动解堵装置横梁的厚度。本发明是通过以下步骤来实现的:(1)将液马达活塞推至液马达活塞下腔的最下端,将上接头与油管螺纹连接,下接头与封隔器的螺纹连接,并下入井内,至需解堵地层上部;(2)地面高压泵将动力液通过油管,经第一流道进入液马达活塞下腔,启动电磁阀使其周期性交替开关;当第一电池阀关闭,第二电池阀开启时,由于液马达活塞下表面受到的液体压强大于上表面受到的液体压强,液马达活塞上行,液马达活塞通过连杆带动运动活塞上行,同时将液马达活塞上腔中的流体(包括动力液、井内本身有的油水混合物、以及装置在没入液体中时没有及时排出的气体)经第二电磁阀排出,运动活塞上方的流体经运动活塞腔排出,排出的流体进入油管和套管形成的环形空间,最终返回地面;当第一电磁阀开启,第二电磁阀关闭时,动力液进入液马达活塞下腔的同时经第一电池阀和第二流道进入液马达活塞上腔,动力液作用在液马达活塞上下表面的压强相同,而液马达活塞上表面面积大于下表面面积,因此,作用在液马达活塞上表面的压力大于下表面的压力,液马达活塞下行,液马达活塞通过连杆带动运动活塞下行;第一电磁阀和第二电磁阀周期性交替开关,在动力液作用下液马达活塞做往复运动,流体不断进入井内,待井内的液量完全淹没低频抽汲振动解堵装置,且液马达活塞运行至最上端后停泵,并关闭电磁阀;(3)封隔器坐封,将需解堵地层与其他地层分开;(4)启动地面高压泵将动力液通过油管注入低频抽汲振动解堵装置,启动电磁阀,第一电磁阀开启时,第二电磁阀关闭,第一电磁阀关闭时,第二电磁阀开启,周期性交替开关,第一电磁阀和第二电磁阀由电池与控制芯片盒中的充电电池提供电能,开关周期由电池与控制芯片盒中的控制芯片控制,每分钟开关4~8次,具体根据地层堵塞情况计算、调整;从而推动液马达活塞做往复运动,液马达活塞通过连杆带动运动活塞做往复运动,运动活塞下行时,挤压其下部流体形成正压力作用在需解堵地层,运动活塞上行时,抽吸其下部流体,形成负压力作用在需解堵地层,正压力和负压力交替进行产生振动,实现需解堵地层解堵。本发明与已有技术相比具有如下优点:由于采用抽汲振动,振动波频率低,功率高,在相同阻力情况下,传播距离远,解堵范围广;液马达推动活塞周期抽吸运动活塞下方的液体,液体受挤压时会形成的正压力,被抽吸时会形成负压力,正压力和负压力周期性的作用在井筒周围地层,能很好的清除地层的堵塞物。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;图2为本发明的使用示意图;1、上接头;2、液马达活塞上腔室;3、第一流道;4、低频抽汲振动解堵装置横梁;5、液马达活塞下腔室;6、电池与控制芯片盒;7、第二电磁阀;8、液马达活塞;9、第二流道;10、连杆;11、第一电磁阀;12、运动活塞腔;13、运动活塞;14、下接头;15、液马达活塞下端面圆柱形台阶;16、油管;17、封隔器;18、解堵地层;19、套管。
具体实施方式
以下结合附图,对本发明作进一步详述,井下低频抽汲振动解堵装置包括液马达和抽吸结构,所述液马达包括上接头1、电池与控制芯片盒6、第一流道3、第二流道9和液马达活塞腔,上接头1位于液马达上端,液马达活塞腔内设有液马达活塞8,液马达活塞8下端面有一圆柱形台阶15,其厚度为液马达活塞8厚度的五分之一,直径为连杆10直径的1.1倍,液马达活塞8将液马达活塞腔分为液马达活塞上腔2和液马达活塞下腔5,液马达活塞腔长度等于连杆10的长度加液马达活塞8厚度的1.4倍减去低频抽汲振动解堵装置横梁4的厚度,即液马达活塞8上行至最顶端时液马达活塞上腔2剩余空间厚度为液马达活塞8厚度的五分之一,第一流道3、液马达活塞下腔5、第二流道9和液马达活塞上腔2依次连通,在第二流道9入口处设有第一电磁阀11,在第二流道9上端出口处设有第二电磁阀7,第二流道9内设有电池与控制芯片盒6,液马达活塞8通过连杆10与运动活塞13相连;所述抽吸结构包括下接头14、运动活塞13、运动活塞腔12,下接头14位于抽吸结构下端,运动活塞13位于运动活塞腔12内。本发明是通过以下步骤来实现的:(1)将液马达活塞8推至液马达活塞下腔5的最下端,将上接头1与油管15螺纹连接,下接头14与封隔器17的螺纹连接,并下入井内,至需解堵地层18上部;xa0(2)地面高压泵将动力液通过油管15,经第一流道3进入液马达活塞下腔5,启动电磁阀使其周期性交替开关;当第一电池阀11关闭,第二电池阀7开启时,由于液马达活塞8下表面受到的液体压强大于上表面受到的液体压强,液马达活塞8上行,液马达活塞8通过连杆10带动运动活塞13上行,同时将液马达活塞上腔2中的流体(包括动力液、井内本身有的油水混合物、以及装置在没入液体中时没有及时排出的气体)经第二电磁阀7排出,运动活塞13上方的流体经运动活塞腔12排出,排出的流体进入油管15和套管19形成的环形空间,最终返回地面;当第一电磁阀11开启,第二电磁阀7关闭时,动力液进入液马达活塞下腔5的同时经第一电池阀11和第二流道9进入液马达活塞上腔2,动力液作用在液马达活塞8上下表面的压强相同,而液马达活塞8上表面面积大于下表面面积,因此,作用在液马达活塞8上表面的压力大于下表面的压力,液马达活塞8下行,液马达活塞8通过连杆10带动运动活塞13下行;第一电磁阀11和第二电磁阀7周期性交替开关,在动力液作用下液马达活塞8做往复运动,流体不断进入井内,待井内的液量完全淹没低频抽汲振动解堵装置,且液马达活塞8运行至最上端后停泵,并关闭电磁阀;(3)封隔器17坐封,将需解堵地层18与其他地层分开;(4)启动地面高压泵将动力液通过油管注入低频抽汲振动解堵装置,启动电磁阀,第一电磁阀11开启时,第二电磁阀7关闭,第一电磁阀11关闭时,第二电磁阀7开启,周期性交替开关,第一电磁阀11和第二电磁阀7由电池与控制芯片盒6中的充电电池提供电能,开关周期由电池与控制芯片盒6中的控制芯片控制,每分钟开关4~8次,具体根据地层堵塞情况计算、调整;从而推动液马达活塞8做往复运动,液马达活塞8通过连杆10带动运动活塞13做往复运动,运动活塞13下行时,挤压其下部流体形成正压力作用在需解堵地层18,运动活塞13上行时,抽吸其下部流体,形成负压力作用在需解堵地层18,正压力和负压力交替进行产生振动,实现需解堵地层18解堵。若需解堵地层深度为H,地层厚度为h,井半径为R,使用的动力液密度为ρ,解堵时地层最大注入压力为p_in,在最大压力注入下流体注入地层的最大渗流速度为v,液马达活塞面积为A₁,连杆截面积为A₂,运动活塞面积为A₃,运动活塞最大行程为l。则抽汲振动解堵装置工作时(假设此时油套环空中液体全部为动力液),地面高压泵最小泵压xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="470"/>。