管柱消震器及油田脉冲注水系统的制作方法

本发明涉及油田开发技术领域，更具体地，涉及一种管柱消震器及油田脉冲注水系统。

背景技术：

在油田开发技术领域，油田注水是必要手段，一般注水需要恒定的高压水流，由于油层具有非均质性，因此，长期的注水一般会形成注水通道，注水通道内的采收率很高，但是未波及的油层采收率很低，考虑油田开发的经济性，需要提高最终采收率，目前采用的方法有：封堵原有水流通道；增加注入水的粘度等；根据剩余油分布调整注水井的位置及注水层位。

封堵原有水流通道：由于油层差异较大，因此堵水剂的种类较多，化学剂堵水与化学剂、地层性质、施工方法、工艺设计等有关，往往在封堵通道的强度太高容易造成油层被封堵，强度太低则不能有效封堵，失效过快，化学剂封堵目前已经发展到无机物凝胶堵水方式，但是堵水的成功率较低；增加注入水的粘度：当注入水粘度与原油相近时，井下注入压力分布均匀，这样可以降低注水通道的流速，注入液体在油层形成整体推进，提高采收率，这种方法的优势可以长期稳定产量，但是后期处理产液的成本较高，本身高分子注入液体的成本较高，应用条件较为严格，对水质的要求较高，整体而言效率较低，成本太高，后期开发了二次采油，主要注入ph浓度较高的液体，提高油层水洗效率，但是没有从根本改变其缺点；根据剩余油分布调整注水井的位置及注水层位：这种方法一般用作采油开发后期，含水较高，对液体的剩余油分布认识比较清楚的情况下进行调整，这种工艺首先长期监测注入井的不同层位的注水情况，注入井和采油井的对应位置，刻画油层剩余油分布状况，低渗油层和高渗油层的位置距离，调整地面工艺管网等一系列工作，往往需要多次多年逐步调整到位，有效期较短，投入较大。

综上分析，上述三种方法都具有一定的局限性。

上世纪50年代震荡波技术逐步应用，在油田开发技术领域获得较好的应用效果，其中，脉冲注水是其中一项关键技术，在各大油田应用获得突破，主要原理分两类为水力振荡和机械振荡。其中，水力振荡，利用喷嘴在腔室产生高频振荡、空化作用，达到振荡解堵的作用，其优点是没有运动原件，结构简单，振荡和空化同时作用效率较高，但是这种工具主要用于钻井，由于作用距离较近，对井筒解堵效果很好，但是距离远的储层作用有限；机械振荡器，主要是利用容积的变化产生脉冲流体，低频脉冲流体作用距离较远，其震荡来自流体体积变化，考虑流体的刚性，相当于在岩石上产生直接冲击，对裂缝的形成和裂缝组的形成具有积极的作用，该方法存在的主要问题是机械结构的故障率较高。

由于注水长期固定在一个位置，需要封隔器固定，要求可靠性高，可以长期稳定的工作，既要保障脉冲压力峰值的存在，同时要消除脉冲对管柱和封隔器造成的冲击。

因此，有必要开发一种管柱消震器及油田脉冲注水系统，能够消除脉冲压力对管柱的冲击危害，同时不影响管柱外部脉冲峰值对储层的影响。

技术实现要素：

本发明提出了一种管柱消震器及油田脉冲注水系统，其能够通过设置管柱消震器，能够解决脉动注水过程中，由于脉冲冲击造成的管柱损坏和封隔器失效。

根据本发明的一方面，提出了一种管柱消震器，所述管柱消震器包括：

外围壁；

上挡板，所述上挡板设置于所述外围壁的上方，所述上挡板上设有进口；

下挡板，所述下挡板设置于所述外围壁的下方，所述下挡板上设有出口；

移动件，所述移动件设置于所述外围壁的内部，通过弹性件与所述下挡板弹性连接。

优选地，所述管柱消震器还包括：

储液腔，所述外围壁、所述上挡板和所述移动件形成所述储液腔。

优选地，所述移动件为活塞。

优选地，所述管柱消震器的形状为圆柱体。

优选地，所述上挡板的进口数量至少一个，所述出口设置于所述下挡板的中心位置，所述进口的总面积大于所述出口的面积。

根据本发明的另一方面，提出了一种油田脉冲注水系统，所述油田脉冲注水系统可以包括：管柱消震器；

油管，所述油管设置于地表下方，所述油管外设有套管，所述油管的外壁与所述套管的内壁形成置物空间；

封隔器，所述封隔器设置于所述置物空间内，靠近所述油管的下方；

脉动发生器，所述脉动发生器设置于所述油管内，位于所述封隔器下方；

油管加长段，所述油管加长段连接至所述脉动发生器下方，所述管柱消震器设置于所述油管加长段的下部。

优选地，所述油田脉冲注水系统还包括：

筛管，所述筛管设置于所述置物空间空间内，位于所述封隔器的下方。

优选地，所述封隔器的坐封点设置在油层上方10-15米的位置。

优选地，所述油管加长段为18-54米。

优选地，所述管柱消震器通过油管锚定器固定在所述油管加长段的下部。

根据本发明的一种管柱消震器及油田脉冲注水系统，其优点在于：管柱消震器的结构简单，安装便捷，使用该管柱消震器的油田脉冲系统能够有效降低注水泵压和注水泵峰值压力平均值，提高注水量，延长运行维护周期，并能够减少管柱的震动引起封隔器失效和长期疲劳运行造成管柱薄弱环节断裂等事故。

本发明的管柱消震器及油田脉冲注水系统具有其它的特性和优点，将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的附图标记通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种管柱消震器的示意图。

图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种油田脉冲注水系统的结构示意图。

附图标记说明：

1、外围壁；2、上挡板；3、下挡板；4、移动件；5、弹性件；6、储液腔；7、进口；8、出口；9、管柱消震器；10、油管；11、套管；12、封隔器；13、脉动发生器；14、筛管；15、地表；16、油层；17、油管加长段。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明提出了一种管柱消震器，该管柱消震器包括：

外围壁；

上挡板，上挡板设置于外围壁的上方，上挡板上设有进口；

下挡板，下挡板设置于外围壁的下方，下挡板上设有出口；

移动件，移动件设置于外围壁的内部，通过弹性件与下挡板弹性连接。

其中，移动件可以是活塞，但并不限于活塞，是可以实现该功能的任何一种移动件。

其中，弹性件可以是弹簧。

作为优选方案，上挡板和下挡板的材质可以是35crmo、35crmov等耐腐蚀高强度钢。

其中，上挡板和下挡板的厚度可以为15-20mm。

作为优选方案，管柱消震器还包括：

储液腔，外围壁、上挡板和移动件形成储液腔。

作为优选方案，外围壁的材质可以是35crmo、35crmov等耐腐蚀高强度钢。

其中，外围壁的壁厚可以为12-18mm。

作为优选方案，管柱消震器的形状为圆柱体。

圆柱体的管柱消震器能够与油管相匹配。

其中，上挡板的进口数量至少一个，出口设置于下挡板的中心位置，进口的总面积大于出口的面积。

该管柱消震器的结构简单，安装便捷。

管柱内的压力峰值来自两个部分组成：注水柱塞泵的压力波动，属于高频波部分，其震动特性造成管柱断裂、封隔器失效；脉动发生器的压力波，脉动发生器的震动属于低频波。

本发明还提出了一种油田脉冲注水系统，该油田脉冲注水系统包括：

管柱消震器；

油管，油管设置于地表下方，油管外设有套管，油管的外壁与套管的内壁形成置物空间；

封隔器，封隔器设置于置物空间内，靠近油管的下方；

脉动发生器，脉动发生器设置于油管内，位于封隔器下方；

油管加长段，油管加长段连接至脉动发生器下方，管柱消震器设置于油管加长段的下部。

其中，油管加长段为18-54米。

作为优选方案，油田脉冲注水系统还包括：

筛管，筛管设置于置物空间空间内，位于封隔器的下方。

其中，封隔器的坐封点设置在油层上方10-15米的位置。

该油田脉冲注水系统中，管柱消震器通过油管锚定器固定在油管加长段的下部。

管柱消震器位于注水管柱(油管加长段)的下部，当注水压力在管柱内高于储层压力时，管柱内的液体进入管柱消震器的储液腔，移动件下移，管柱消震器延长了管柱内的压力峰值；当脉动发生器出口打开时，管柱消震器的移动件回弹，提高了管柱内的压力，延长了震荡波峰的时间，总体降低脉冲的频率。

当系统的管柱内压力升高时，管柱消震器的储液腔压力升高，移动件向下封板移动，弹性件压缩，管柱消震器蓄能并减震，当管柱内的压力释放，管柱消震器的弹性件恢复，形成叠加脉冲波，管柱消震器的移动件向上挡板移动，提高了脉冲波的波峰压力和流量，当储液腔和容纳弹性件的腔体的压力相等时，脉动发生器出口关闭，第二个过程开始，周而复始形成脉动压力波峰。

通过研究表明，脉动发生器的驱油效率与波长呈正比，管柱消震器在管柱下部表现出蓄能器的作用，能够储存能量和降低了压力波峰的斜率，当管柱消震器的弹性件恢复时，储存能量释放，由于脉动发生器的流体出口不变，压力释放时间加长，最终两项叠加，降低了脉冲波的频率，提高脉冲注水的开发效果；该油田脉冲注水系统的低频波(脉动发生器的震动)越低效果越好，底部的管柱消震器能够降低频率，消除高频杂波，从而减少对管柱(油管加长段)的震动损害。

使用本申请的管柱消震器的油田脉冲系统能够有效降低注水泵压和注水泵峰值压力平均值，提高注水量，延长运行维护周期，并能够减少管柱的震动引起封隔器失效和长期疲劳运行造成管柱薄弱环节断裂等事故。

实施例1

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种管柱消震器的示意图。

如图1所示，本实施例提供了一种管柱消震器，包括：

外围壁1；

上挡板2，上挡板2设置于外围壁1的上方，上挡板2上设有进口7；

下挡板3，下挡板3设置于外围壁1的下方，下挡板3上设有出口8；

移动件4，移动件4设置于外围壁1的内部，通过弹性件5与下挡板3弹性连接。

本实施例中，移动件4选用活塞，弹性件5选用弹簧，弹簧所在的腔体通常称为弹簧腔。

进一步地，上挡板2和下挡板3的材质优选为35crmov，厚度为12mm。

其中，管柱消震器还包括：

储液腔6，外围壁1、上挡板2和移动件4形成储液腔6。

进一步地，外围壁1的材质优选为35crmov，壁厚为14mm。

其中，管柱消震器的形状为圆柱体。

本实施例中，上挡板2的进口7数量为两个，均匀设置于上挡板2上，两个进口夹角为180°，出口8设置于下挡板3的中心位置，两个进口的总面积大于出口的面积。

实施例2

图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种油田脉冲注水系统的结构示意图。

如图2所示，本实施例提供了一种油田脉冲注水系统，包括：

管柱消震器9；

油管10，油管10设置于地表15下方，油管10外设有套管11，油管10的外壁与套管11的内壁形成置物空间；

封隔器12，封隔器12设置于置物空间内，靠近油管10的下方；

脉动发生器13，脉动发生器13设置于油管10内，位于封隔器12下方；

油管加长段17，油管加长段17连接至脉动发生器13下方，管柱消震器9设置于油管加长段17的下部。

本实施例中，油管加长段17的长度为20米。

进一步地，油田脉冲注水系统还包括：

筛管14，筛管14设置于置物空间空间内，位于封隔器12的下方。

本实施例中，封隔器12的坐封点设置在油层16上方12米的位置。

其中，管柱消震器9通过油管锚定器固定在油管加长段17的下部。

将本实施例的系统应用于某油田区块注水井，该注水压力较高，注水量逐年减少，油田采用酸洗的方法但是持续时间较短，采用脉冲注水。

将本实施例的管柱消震器9连接在管柱的下部，脉动发生器13采用双向脉动发生器，经过1年的运行，，注水泵压降低24％，注水量增加11％，注水泵峰值压力平均降低15％，普通脉冲注水维修周期大约8月，安装有脉冲缓冲器的管柱1年没有发生泄漏。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。