一种用于井下的双向脉冲发生器的制作方法

本发明涉及石油开发技术领域，尤其涉及一种用于井下的双向脉冲发生器。

背景技术：

在油田开发注水的过程中，通常需要保证恒定的高压水流。由于油层具有非均质性，因此，一般长期的注水会形成注水进液通道，注水进液通道内的采收率很高，但是未波及的油层的采收率会很低，考虑油田开发的经济性，需要提高最终的采收率。

通常采用的方法是封堵原有水流进液通道或增加注入水的粘度等，但是都具有一定的局限性。其中，封堵原有水流进液通道往往因封堵进液通道的强度太高，造成油层被封堵，强度太低则不能有效封堵。增加注入水的粘度，以使得注入水的粘度与原油相近，在油层形成整体推进，提高采收率，这种方法效率较低，成本太高。上世纪50年代震荡波技术逐步应用，获得较好的应用效果，脉冲注水是其中一项关键技术，在各大油田的应用中获得了突破。

然而，采用上述方法，即，在脉冲注水的过程中，往往会存在注水脉冲对管柱和封隔器产生冲击损害的问题。

技术实现要素：

针对上述问题，根据本发明提出了一种用于井下的双向脉冲发生器，包括：中心管体，在所述中心管体的内部构造有供液体流动的进液通道；外壳体，所述外壳体套设在所述中心管体的外侧，在所述外壳体的内周壁和所述中心管体的外周壁之间构造有环空，所述环空与所述进液通道相连通；以及依次套设在所述中心管体的外周壁上的上活塞组件和下活塞组件，其中，所述上活塞组件和所述下活塞组件能够在液体压力的作用下进行同步的相互靠近和相互远离的运动。在上活塞组件和下活塞组件相互远离运动的瞬间，该上活塞组件和下活塞组件会分别对该中心管体产生振动。由于上活塞组件和下活塞组件的运动方向相反，因而， 对中心管体产生的震动便会彼此相互抵消，从而有效地降低了对中心管体的震动、减少了脉冲波对中心管体的冲击损害。

在一个实施例中，所述双向脉冲发生器还包括位于所述环空内并套设在所述中心管体的外周壁的中间区域的分隔板，所述分隔板将所述环空分隔为上环空和下环空。

在一个实施例中，所述上活塞组件位于所述上环空内，所述下活塞组件位于所述下环空内。

在一个实施例中，所述双向脉冲发生器还包括套设在所述中心管体的上端且能封堵所述上环空的上顶板，以及套设在所述中心管体的下端且能封堵所述下环空的下顶板。

在一个实施例中，所述上活塞组件包括套设在所述中心管体的外周壁上且能沿所述中心管体的轴向进行移动的上活塞，所述上活塞将所述上环空分隔为第一储液腔和第二储液腔。

在一个实施例中，所述上活塞组件还包括能将所述上顶板和所述上活塞分隔开的上挡环，所述上挡环位于所述第一储液腔内并套设在所述中心管体的外周壁上。

在一个实施例中，所述上活塞组件还包括上弹性构件，所述上弹性构件位于所述第二储液腔内并套设在所述中心管体的外周壁上，所述上弹性构件的一端与所述分隔板相抵接，另一端与所述上活塞相抵接。

在一个实施例中，在所述中心管体的对应所述第一储液腔的部位构造有能将所述第一储液腔和所述进液通道相连通的上进液通孔。

在一个实施例中，在所述外壳体的对应所述上环空的区域构造有上出液通孔。

在一个实施例中，所述下活塞组件包括套设在所述中心管体的外周壁上且能沿所述中心管体的轴向进行移动的下活塞，所述下活塞将所述下环空分隔为第三储液腔和第四储液腔。

在一个实施例中，所述下活塞组件还包括能将所述下顶板和所述下活塞分隔开的下挡环，所述下挡环位于所述第四储液腔内并套设在所述中心管体的外周壁上。

在一个实施例中，所述下活塞组件还包括下弹性构件，所述下弹性构件位于 所述第三储液腔内并套设在所述中心管体的外周壁上，所述下弹性构件的一端与所述分隔板相抵接，另一端与所述下活塞相抵接。

在一个实施例中，在所述中心管体的对应所述第四储液腔的部位构造有能将所述第四储液腔和所述进液通道相连通的下进液通孔。

在一个实施例中，在所述外壳体的对应所述下环空的区域构造有下出液通孔。

与现有技术相比，根据本申请，在脉冲注水时，脉冲压力波通过上述上出液通孔和下出液通孔而传导进入到地层中，从而扩大波及的范围、提高驱油效率。然而，脉冲波对中心管体有破坏作用。为消除破坏，需要消除脉动压力波峰、减少震动。本发明是通过双向上弹性构件和下弹性构件的相互靠近和远离运动，来分别推动相应的上活塞和下活塞进行反向运动，从而达到消除因上活塞和下活塞的运动而给中心管体带来的损害。

另外，由于本申请的出液通孔为偶数个，即分别为上述的上出液通孔和下出液通孔，因而可以有效地避免由于部分出液通孔被关闭而造成的瞬间压力波峰。由此可见，本申请的双向脉冲发生器能够保持其外部的油层的压力波峰冲击力，同时，在该双向脉冲发生器的内部还能够有效地消除压力波峰对中心管体造成的冲击、大大地降低了对中心管体造成的破坏机率。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。在图中：

图1为本申请的实施例的用于井下的双向脉冲发生器的整体结构示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例描绘。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，图1示意性地显示了该双向脉冲发生器100包括中心管体1、外壳体2、上活塞组件4和下活塞组件5。

该中心管体1大致呈管状，在该中心管体1的内部构造有能供液体流动的进液通道11。在工作时，该中心管体1图示的左端为其工作的上端，图示的右端为其工作的下端。其中，流体会从该中心管体1的左端流入，并从该中心管体1的 右端流出从而流入到与该中心管体1相连的油管(图中未示出)内。

外壳体2套设在中心管体1的外侧，在外壳体2的内周壁21和中心管体1的外周壁12之间构造有环空3，该环空3与进液通道11相连通。这样，流经该进液通道11中的流体便会流入到该环空3中。

该上活塞组件4和下活塞组件5依次套设在中心管体1的外周壁12上，其中，该上活塞组件4和下活塞组件5能够在液体压力的作用下进行同步的相互靠近和相互远离的运动。这样，当该上活塞组件4和下活塞组件5相向运动至环空3能够与外壳体2的外界相连通时，该环空3内的液体压力会迅速下降，在迅速下降的瞬间会形成脉冲波，该脉冲波会作用给该中心管体1一定大小的脉动压力。

当该上活塞组件4和下活塞组件5反向运动至距离最近时，环空3内的液体压力会降低至最低，此时的脉动压力也会降低至最低，该脉冲波会处于波谷状态。

由于上述的脉动压力已经降至最低，此时环空3内的液体压力会与外壳体2的外部的油层压力处于相互平衡的状态，此时在如下所述的上活塞组件4的上弹性构件43以及下活塞组件5的下弹性构件53的弹性恢复力的作用下，该上活塞组件4和下活塞组件5会发生相互的远离运动。然而，在相互远离运动的瞬间，该上活塞组件4和下活塞组件5会分别对该中心管体1产生振动。然而，由于上活塞组件4和下活塞组件5的运动方向相反，因而，对中心管体1产生的震动便会彼此相互抵消，从而有效地降低了对中心管体1的震动、大大地降低了环空3内的液体的压力、减少了脉冲波对中心管体1的冲击损害。

如图1所示，该双向脉冲发生器100还包括位于环空3内并套设在中心管体1的外周壁12的中间区域的分隔板6，该分隔板6将上述环空3分隔为上环空31和下环空32。其中，该分隔板6可通过焊接的方式固定在该中心管体1的外周壁12上，该分隔板6可为中间带孔的圆形分隔板。

在一个实施例中，该上环空31和下环空32均为相互独立且相对密封的环空。

该上活塞组件4位于上环空31内，该下活塞组件5位于下环空32内。

该双向脉冲发生器100还包括套设在中心管体1的上端且能封堵上环空31的上顶板7。该上顶板7可通过焊接或螺纹连接的方式固定在该中心管体1的上端。容易理解，该上顶板7的固定方式并不局限于上述两种方式，还可通过螺栓、螺钉或铆钉等紧固件紧固在该中心管体1的上端。同时，为确保上环空31内的相对密封，需要在安装有螺栓、螺钉或铆钉的部位进行相应的密封处理。

如图1所示，该上活塞组件4包括套设在中心管体1的外周壁12上且能沿中心管体1的轴向进行移动的上活塞41，该上活塞41将上环空31分隔为第一储液腔311和第二储液腔312。其中，该第一储液腔311可用来容纳从进液通道11流入的流体。该第二储液腔312可用来容纳从外壳体2的外部流入的流体。

如图1所示，该上活塞组件4还包括能将上顶板7和上活塞41分隔开的上挡环42，该上挡环42位于第一储液腔311内并套设在中心管1的外周壁12上。其中，该上挡环42可通过焊接或螺纹连接的方式固定在中心管体1的外周壁12上。

在一个实施例中，该上挡环42包括套设在中心管体1的外周壁12上的外凸缘421和与该外凸缘421相连通的轴套422。其中，该外凸缘421的内周壁与中心管体1的外周壁12紧密贴合，该轴套422的内周壁和中心管体1的外周壁12之间则构造成空间a。这样，便可保证流经上述进液通道11的流体会流入到该空间a内。随着流体的不断注入，该空间a内的液体压力会逐渐增大，从而为推动上活塞41做好充足的准备。

如图1所示，该上活塞组件4还包括上弹性构件43，该上弹性构件43位于第二储液腔312内并套设在中心管体1的外周壁12上，该上弹性构件43的一端43a与分隔板6相抵接，另一端43b与上活塞41相抵接。该上弹性构件43的设置，能够使得上活塞41进行复位。

在一个实施例中，该上弹性构件43可为弹簧或具有复位功能的其他部件。

如图1所示，在中心管体1的对应第一储液腔311的部位构造有能将第一储液腔311和进液通道11相连通的上进液通孔13。具体地，该上进液通孔13设置的部位对应第一储液腔311中的上述空间a。这样，才能保证流经该进液通道11中的流体会进入到空间a内，随着注入的流体的体积的不断增大，该空间a内的液体压力也逐渐增大。在此过程中，随着液体压力的不断增大，将逐渐推动上活塞41沿中心管体1的轴向朝如下所述的下活塞51的方向进行运动。

在该外壳体2的对应上环空31的区域构造有上出液通孔22。这样，在上述上活塞41移动至越过上述上出液通孔22后，便实现了该外壳体2的外部与中心管体1的内部的连通，此时，第一储液腔311内的液体压力逐渐降低，实现了内外压力的平衡。

如图1所示，该下活塞组件5包括套设在中心管体1的外周壁12上且能沿 中心管体1的轴向进行移动的下活塞51，该下活塞51将下环空32分隔为第三储液腔321和第四储液腔322。其中，该第四储液腔322可用来容纳从进液通道11流入的流体。该第三储液腔321可用来容纳从外壳体2的外部流入的流体。

该下活塞组件5还包括能将下顶板8和下活塞51分隔开的下挡环52，该下挡环52位于第四储液腔322内并套设在中心管体1的外周壁12上。由于下挡环52的设置方式、结构形状以及起到的作用均与上挡环42的设置方式、结构形状以及起到的作用相同，为节约篇幅起见，对此不再详述。

在一个实施例中，该下挡环52包括套设在中心管体1的外周壁12上的外凸缘521和与该外凸缘521相连通的轴套522。其中，该外凸缘521的内周壁与中心管体1的外周壁12紧密贴合，该轴套522的内周壁和中心管体1的外周壁12之间则构造成空间b。这样，便可保证流经上述进液通道11的流体会流入到该空间b内。随着流体的不断注入，该空间b内的液体压力会逐渐增大，从而为推动下活塞51做好充足的准备。容易理解，本申请中的该上活塞41和下活塞51是可以同步运动的，即，在液体压力的作用下能够同步地进行相互靠近和相互远离的运动。

如图1所示，该下活塞组件5还包括下弹性构件53，该下弹性构件53位于第三储液腔321内并套设在中心管体1的外周壁12上，该下弹性构件53的一端53a与分隔板6相抵接，另一端53b与下活塞51相抵接。该下弹性构件53的设置，能够使得下活塞51进行复位。

在一个实施例中，该下弹性构件53可为弹簧或具有复位功能的其他部件。

在中心管体1的对应第四储液腔322的部位构造有能将第四储液腔322和进液通道11相连通的下进液通孔14。具体地，该下进液通孔14设置的部位对应第四储液腔322中的上述空间b，这样，才能保证流经该进液通道11中的流体会进入到空间b内，随着注入的流体的体积的不断增大，该空间b内的液体压力也逐渐增大。在此过程中，随着液体压力的不断增大，将逐渐推动下活塞51沿中心管体1的轴向朝上述上活塞41的方向进行运动。容易理解，由于上环空31和下环空32呈相邻式设置，因而，流经进液通道11中的流体几乎是同一时间分别流入到第一储液腔311和第四储液腔322中的，这样，便可保证上活塞41和下活塞51的同步运动。

在该外壳体2的对应下环空32的区域构造有下出液通孔23。这样，在上述 下活塞51移动至越过上述下出液通孔23后，便实现了该外壳体2的外部与中心管体1的内部的连通，此时，第四储液腔322内的液体压力逐渐降低，实现了内外压力的平衡。

本申请的双向脉冲发生器100具体的工作过程为，在脉冲注水位置安装该双向脉冲发生器100，通过注水泵注入的水会流经该中心管体1内的进液通道11，从而依次流入到第一储液腔311和第四储液腔322中。随着注入的水的体积的不断增大，该第一储液腔311和第四储液腔322中的液体压力逐渐增大，当第一储液腔311中的液体压力大于油层压力和上弹性构件42的弹性力以及该第二储液腔322中的液体压力大于油层压力和下弹性构件52的弹性力时，上弹性构件42和下弹性构件52将逐步被压缩，上活塞41和下活塞51同时向中间运动。

当上活塞41移动至越过上出液通孔22，下活塞51也同时移动至越过下出液通孔23时，第一储液腔311和第四储液腔322均实现了与外壳体2的外部以及进液通道11的连通。这样，第一储液腔311和第四储液腔322中的液体压力逐渐降低，从而形成脉冲波。

当上述第一储液腔311中的液体压力等于上弹性构件43的弹性力，第四储液腔322中的液体压力等于下弹性构件53的弹性力时，该上活塞41和下活塞51会同时向反方向运动，即，该上活塞41和下活塞51发生相互远离的运动。此时，在相互远离的瞬间会对中心管体1产生较大的冲击力，然而，由于上活塞41和下活塞51为双向对称，由脉冲波产生的压力峰值会由于两者的方向相反而相互抵消，从而有效地减少了震动对中心管体1造成的损伤。

综上所述，在脉冲注水时，脉冲压力波通过上述上出液通孔22和下出液通孔23而传导进入到地层中，从而扩大波及的范围、提高驱油效率。然而，脉冲波对中心管体1有破坏作用。为消除破坏，需要消除脉动压力波峰、减少震动。本发明恰是通过双向上弹性构件43和下弹性构件53的相互靠近和远离运动，来分别推动相应的上活塞41和下活塞51进行反向运动，从而达到消除因上活塞41和下活塞51的运动而给中心管体1带来的损害。

另外，由于本申请的出液通孔为偶数个，即分别为上述的上出液通孔22和下出液通孔23，因而可以有效地避免由于部分出液通孔被关闭而造成的瞬间压力波峰。由此可见，本申请的双向脉冲发生器100能够保持其外部的油层的压力波峰冲击力，同时，在该双向脉冲发生器100的内部还能够有效地消除压力波峰对 中心管体1造成的冲击、大大地降低了对中心管体1造成的破坏机率。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。