一种环腔式流体声波发生器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种环腔式流体声波发生器包括：中心管；喷射腔壳体套固于所述中心管的外壁上，所述喷射腔壳体内部具有喷射腔，所述喷射腔的下端开设有缩径的喷嘴，所述喷射腔通过开设于所述中心管管壁上的至少一排导流孔组与所述中心管的内腔相连通；谐振腔壳体套固于所述中心管的外壁上，并相间隔的位于所述喷射腔壳体的下方，所述谐振腔壳体内部具有谐振腔，所述谐振腔上端开设有与所述喷射腔的喷嘴相对设置的反射口。本发明环腔式流体声波发生器产生大功率、低频率的声波、超声波，具有功率大、传播距离远、衰减小的特点，实现近井一段距离内的解堵，解堵效果好。
【专利说明】一种环腔式流体声波发生器
【技术领域】
[0001]本发明涉及油田生产中的地层解堵领域，尤其涉及一种能产生大功率、低频率声波的环腔式流体声波发生器，应用于油水井生产过程中近井一段距离内的地层解堵。
【背景技术】
[0002]油田生产过程中，近井地带颗粒堵塞是影响油井生产的技术难题之一。为保持油井正常生产，针对近井地带堵塞，需要进行解堵作业。目前解堵方式主要有物理解堵与化学解堵，化学解堵是利用化学剂溶解近井地带堵塞颗粒达到解堵目的，物理解堵方法目前普遍应用的是利用水射流对近井地带进行解堵。
[0003]现有的解堵装置有多级水力振荡解堵器和水力喷射解堵装置等，都是利用产生的旋转水射流对地层进行冲刷解堵，但射流解堵的主要缺点是只能在井筒附近很小的范围内进行冲刷解堵，解堵范围有限，同时由于堵塞颗粒单向受力，解堵效果相对较差。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种环腔式流体声波发生器，能够产生大功率、低频率的声波，声波在近井地带的有效传播，通过声波作用于近井地带堵塞物，使得近井地带一段范围内有效解堵。
[0005]为达到上述目的，本发明提出一种环腔式流体声波发生器包括:中心管；喷射腔壳体，套固于所述中心管的外壁上，所述喷射腔壳体内部具有喷射腔，所述喷射腔的下端开设有缩径的喷嘴，所述喷射腔通过开设于所述中心管管壁上的至少一排导流孔组与所述中心管的内腔相连通；谐振腔壳体，套固于所述中心管的外壁上，并相间隔的位于所述喷射腔壳体的下方，所述谐振腔壳体内部具有谐振腔，所述谐振腔上端开设有与所述喷射腔的喷嘴相对设置的反射口。
[0006]如上所述的环腔式流体声波发生器，其中，所述喷射腔由所述喷射腔壳体内壁与所述中心管外壁之间的环形空间构成。
[0007]如上所述的环腔式流体声波发生器，其中，所述谐振腔由所述谐振腔壳体内壁与所述中心管外壁之间的环形空间构成。
[0008]如上所述的环腔式流体声波发生器，其中，在所述中心管、所述喷射腔壳体、所述谐振腔壳体的外表面设有镀铬层。
[0009]如上所述的环腔式流体声波发生器，其中，在所述中心管对应于所述喷射腔的管壁上沿轴向间隔设有2至3排所述导流孔组，每排导流孔组由若干个沿周向均匀设有的导流孔构成。
[0010]如上所述的环腔式流体声波发生器，其中，所述谐振腔的深度为5mm-10mm。
[0011]如上所述的环腔式流体声波发生器，其中，所述喷嘴的出口端的宽度为0.5mm-6mm0
[0012]如上所述的环腔式流体声波发生器，其中，所述喷射腔壳体与所述谐振腔壳体之间的间距为20mm-35mm。
[0013]与现有技术相比，本发明具有以下特点和优点:
[0014]本发明利用两股高速射流撞击产生声波的原理。中心管为流体流动通道，与油管相连，喷射腔壳体通过螺纹连接在中心管外面，与中心管形成的环形空间为喷射腔，中心管上设有导流孔，工作流体沿导流孔进入喷射腔内。喷射腔前端收缩形成喷嘴，喷射腔内的流体经喷嘴收缩憋压提速，由喷嘴处高速射出。射流喷射到对面的谐振腔，在谐振腔内积蓄能量并反冲，与喷射腔内的流体产生撞击形成声波、超声波，作用于近井地带实现解堵。
[0015]本发明能够产生大功率、低频率的声波，实现声波在近井地带的有效传播，通过声波作用于近井地带堵塞物，实现近井地带一段范围内的有效解堵。
[0016]本发明环腔式流体声波发生器产生大功率、低频率的声波、超声波，具有功率大、传播距离远、衰减小的特点，实现近井一段距离内的解堵，解堵效果好。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。
[0018]图1为本发明环腔式流体声波发生器的结构示意图；
[0019]图2为本发明使用时的结构示意图。
[0020]附图标记说明:
[0021]10-环腔式流体声波发生器；1-中心管；2_喷射腔壳体；3_谐振腔壳体；4_喷射腔;5-喷嘴;6_导流孔;7_谐振腔;8_反射P ο
【具体实施方式】
[0022]结合附图和本发明【具体实施方式】的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的【具体实施方式】，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。
[0023]请参考图1、图2，图1为本发明环腔式流体声波发生器的结构示意图；图2为本发明使用时的结构示意图。
[0024]如图1、图2所示，本发明环腔式流体声波发生器10包括中心管1、喷射腔壳体2、谐振腔壳体3，中心管I与油管相连作为流体流动通道，喷射腔壳体2套固于中心管I的外壁上，喷射腔壳体2内部具有喷射腔4，喷射腔4的下端开设有缩径的喷嘴5，喷射腔4通过开设于中心管I管壁上的至少一排导流孔组与所中心管I的内腔相连通，每排导流孔组由若干个沿周向均匀设有的导流孔6构成，使得部分流经中心管I高压流体通过导流孔6进入喷射腔4，再由喷嘴5向下喷出。谐振腔壳体3套固于中心管I的外壁上，并相间隔的位于喷射腔壳体2的下方，谐振腔壳体3内部具有谐振腔7，谐振腔7上端开设有反射口 8，该反射口 8与喷射腔4的喷嘴5相对设置。
[0025]这样，高速流体通过油管进入中心管1，经导流孔6进入喷射腔4并流向喷嘴5，由于喷嘴5呈缩径状，在喷嘴5上面憋压形成高压水射流，经喷嘴5进入谐振腔7，对谐振腔7产生周期性的“充气”过程。谐振腔7是一个封闭的腔体，进入谐振腔7的流体首先要经历一个压力上升的“储蓄”阶段，这是由于由喷嘴5喷射出的流体为高压高速流体，而且进入谐振腔7内的流体不可能在刚刚充满谐振腔7后便反馈流出。在“储蓄”阶段，进入谐振腔7内的流体不断增多，压力上升，同时，流体的撞击和方向改变也是导致谐振腔7内压力上升的另外一个重要因素。射流到达谐振腔7底部后开始反向，反向的过程为壁面射流过程，这是喷射流体在谐振腔内的第一次壁面射流过程。壁面射流的流体在未充分扩展的情况下与侧壁撞击，产生第二次的壁面射流过程，随着谐振腔7内压力的不断上升，谐振腔7内流体通过反射口 8激射而出与喷射流体产生对撞，在撞击面上产生压力脉动，表现为在射流介质中传播的声波和超声波。上述仅是喷射流体与反馈流体撞击的一个过程，在撞击面上产生一系列的压力波动，沿着撞击面传播出去，表现为在射流介质中传播的声波、超声波形式。一个“充气”与撞击过程结束后，产生的一系列波在横向上传播，接着进行下一个的“充气”与撞击过程。实际上，在撞击过程中，撞击面并不是固定的，而是随着反馈流体压力的变化，撞击面沿着发声器的轴线上下移动。当激射出的反馈流体压力小时，在镜像映射面下面，即靠近谐振腔7的部位撞击；当反馈流体压力大于喷射流体时，撞击面在镜像映射面的上面，即靠近喷嘴5的部位对撞。在两股流体流速都足够大而且充分扩展、“煙没”和剪切、紊流干扰小的情况下产生大振幅的声波。
[0026]如图1所示，在本发明中，喷射腔壳体2与中心管I螺纹连接，使得喷射腔壳体2套固于中心管I的外壁上。喷射腔4由喷射腔壳体2内壁与中心管I外壁之间的环形空间构成，喷射腔4仅在下部设有与外界相通的喷嘴5，其余部分均为封闭结构，从而保证高压流体在喷射腔4储存并经喷嘴5射出。
[0027]如图1所示，在本发明中，谐振腔壳体3为紧固环，该紧固环与与中心管I螺纹连接，使得紧固环套固于中心管I的外壁上。谐振腔7由谐振腔壳体3内壁与中心管I外壁之间的环形空间构成，谐振腔壳体3仅在上端设有与外界相通的反射口 8，其余部分均为封闭结构，从而保证反馈流体在谐振腔壳体3储存并经反射口 8射出。
[0028]进一步的，在中心管1、喷射腔壳体2、谐振腔壳体3的外表面设有镀铬层。本发明采用了镀铬工艺处理，增加了发声器的表面硬度，避免了气蚀现象的发生。
[0029]进一步的，在所述中心管对应于所述喷射腔的管壁上沿轴向间隔设有2至3排导流孔组，每排导流孔组由若干个沿周向均匀设有的导流孔6构成，可达到大排量的要求，激发所需功率的声波。
[0030]在结构优化上，对谐振腔深、喷嘴宽度、喷射距离、不同掺气比例及压力条件下产生的声波振幅进行试验，得到了最优的结构设计。其中，谐振腔7的深度为5mm-10mm ;喷嘴5的出口端的宽度在0.5mm-6mm范围内调整；喷射腔壳体2与谐振腔壳体3之间的间距(喷距)为20mm-35mm。对于近井地带解堵，选用大喷距发声器产生大功率声波，解堵效果好；对于堵塞深度大的地层，选用低频范围的喷距，声波频率小，传播距离远，解堵深度大。优化后，声幅变大，幅度提尚20%，进一步提尚了解堵株度。
[0031]本发明中心管I作为工作流体的流动通道，同时采用收缩状的喷嘴结构，缩小了过流面积，避免了产生声波间的相互干扰。工作流体由导流孔6流到喷射腔4，向下经喷嘴5收缩形成高压、高流速，经喷嘴喷5射到谐振腔7，在谐振腔7内完成“充气”及反冲，从喷射腔4喷射出的流体与谐振腔7反射出的流体冲撞产生大功率、低频率的声波、超声波，实现近井地带一段范围内的有效解堵。
[0032]针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地理解本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。
【权利要求】
1.一种环腔式流体声波发生器，其特征在于，所述环腔式流体声波发生器包括: 中心管； 喷射腔壳体，套固于所述中心管的外壁上，所述喷射腔壳体内部具有喷射腔，所述喷射腔的下端开设有缩径的喷嘴，所述喷射腔通过开设于所述中心管管壁上的至少一排导流孔组与所述中心管的内腔相连通； 谐振腔壳体，套固于所述中心管的外壁上，并相间隔的位于所述喷射腔壳体的下方，所述谐振腔壳体内部具有谐振腔，所述谐振腔上端开设有与所述喷射腔的喷嘴相对设置的反射口。
2.如权利要求1所述的环腔式流体声波发生器，其特征在于，所述喷射腔由所述喷射腔壳体内壁与所述中心管外壁之间的环形空间构成。
3.如权利要求1所述的环腔式流体声波发生器，其特征在于，所述谐振腔由所述谐振腔壳体内壁与所述中心管外壁之间的环形空间构成。
4.如权利要求1至3中任一项所述的环腔式流体声波发生器，其特征在于，在所述中心管、所述喷射腔壳体、所述谐振腔壳体的外表面设有镀铬层。
5.如权利要求1至3中任一项所述的环腔式流体声波发生器，其特征在于，在所述中心管对应于所述喷射腔的管壁上沿轴向间隔设有2至3排所述导流孔组，每排导流孔组由若干个沿周向均匀设有的导流孔构成。
6.如权利要求1至3中任一项所述的环腔式流体声波发生器，其特征在于，所述谐振腔的深度为5臟-101111110
7.如权利要求1至3中任一项所述的环腔式流体声波发生器，其特征在于，所述喷嘴的出口端的宽度为0.5臟-61111110
8.如权利要求1至3中任一项所述的环腔式流体声波发生器，其特征在于，所述喷射腔壳体与所述谐振腔壳体之间的间距为20111111-35111111。
【文档编号】E21B28/00GK104453786SQ201410729852
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月4日 优先权日:2014年12月4日
【发明者】刘德铸, 吴晓明, 王智博, 赵吉成, 李红爽, 杨昕, 王颖, 陈大钊, 熊梅, 张 林, 郝玲, 刘满军 申请人:中国石油天然气股份有限公司