一种磁吸式振动器的制作方法

本发明涉及石油钻井固井装置领域，尤其是一种在套管内使用的磁吸式振动器。

背景技术：

在下套管、注水泥、顶替水泥和水泥浆候凝等不同阶段将振动波作用于套管和水泥浆来改善固井质量，振动能使水泥充分水化，且使水泥浆密度均匀，有利于在油水井套管环空中形成坚硬而完整的水泥环。现有振动技术和装置用在固井的不同阶段，振动方式和振源位置也有差异，有各自的优缺点：（1）水力脉冲式振动器只在水泥浆的顶替过程中释放振动，而对候凝这一关键环节无能为力。（2）机械式井口振动器的安放位置均在井口，振动效果受传输距离的影响较大，距离目标层太远，大部分振动能量被钻井液吸收，起不到应有的作用。（3）地面环空水力或空气脉冲振动固井装置的地面脉冲发生装置和控制系统庞大复杂，所需的功率很大。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服了现有技术的不足，提供一种磁吸式振动器，以实现对处于候凝阶段的水泥浆实施振动，可在套管内任意位置实施，振动方式灵活，耗能低，可重复使用，且不影响正常固井施工。

为了解决以上技术问题，本发明是通过采用以下技术方案方式实现的：

磁吸式振动器包括壳体、电磁铁a、电磁铁b和转换开关；壳体成圆筒形，中部有外径较大的环状高台；电磁铁a和电磁铁b安装在壳体内，并且分布在高台两侧；转换开关通过轴安装在壳体内，转换开关与轴构成旋转配合；转换开关的一端设有上开关和下开关；转换开关的另一端上有上触发器和下触发器，上触发器和下触发器具有磁性，并且上触发器靠近电磁铁a，下触发器靠近电磁铁b；转换开关沿轴往复摆动时，上开关和下开关分别使电磁铁a和电磁铁b的供电线路轮流导通。

上述方案进一步包括：

壳体上端通过马龙头与电缆连接，电磁铁a和电磁铁b分别通过供电线路与电源线路连接。

所述上开关和下开关上覆有金属导电材料，上开关和下开关分别与对应的供电线路构成通断配合。

在壳体内部固定弹簧，且弹簧连接在转换开关有上触发器和下触发器的一端。弹簧使得触发器在电磁铁a或者电磁铁b的磁吸范围内。

本发明在固井作业的水泥浆候凝时期水泥浆稠化时间内工作，实际施工时，固井碰压结束后，拆掉水泥头，将本发明的磁吸式振动器连接马龙头。由于马龙头与电缆事先连好，通过天地滑轮将磁吸式振动器下入套管内，到达井下指定层位。给电缆供电，上开关或下开关始终有一个会使得电磁铁a或电磁铁b导通，产生的磁吸力使得磁吸式振动器上下端围绕高台以较高的频率交替吸附至套管内壁上并弹开，碰撞套管，使得套管产生高频振动，振动传递至环空水泥浆，提高水泥浆密实度，进而提升水泥胶结质量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）本发明在固井作业的水泥浆候凝时期水泥浆稠化时间内工作，提高水泥浆密实性，提升水泥石自身强度；同时，使水泥浆与套管外壁和井壁更好接触，提高第一、二界面胶结强度。（2）与在井口和套管鞋底部的振动器相比，振动井段任意选择，在目标井段振动，处理效果好；振动工艺参数调节方便，振动时间及间隔等可控；工具可重复使用，成本低，耗能低。（3）相比偏心旋转式振动器，由于取消了电机和旋转机构，解决了电机启动电流大、启动电压高和轴承寿命短的问题，可靠性更高，能量利用率高。（4）本发明可广泛应用于石油钻井固井领域。

附图说明

图1为本发明的磁吸式振动器的结构示意图。

图2为本发明的磁吸式振动器的工作姿态示意图。

图3为本发明的磁吸式振动器的另一种工作姿态示意图。

图中标记：1、电缆，2、马龙头，3、电源线路，4、电源线路，5、电磁铁a，6、上触发器，7、轴，8、转换开关，9、高台，10、下触发器，11、电磁铁b，12、供电线路，13、供电线路，14、供电线路，15、供电线路，16上开关，17、弹簧，18、下开关，19、壳体，20、套管、21、水泥浆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

参照说明书附图1和附图2，本发明的磁吸式振动器包括壳体19、电磁铁a5、电磁铁b11和转换开关8；壳体19成圆筒形，中部有外径较大的环状高台9；电磁铁a5和电磁铁b11安装在壳体19内，并且分布在高台9两侧；转换开关8通过轴7安装在壳体19内，转换开关8与轴7构成旋转配合；转换开关8的一端设有上开关16和下开关18；转换开关8的另一端上有上触发器6和下触发器10，上触发器6和下触发器10具有磁性，并且上触发器6靠近电磁铁a5，下触发器10靠近电磁铁b11；转换开关8沿轴7往复摆动时，上开关16和下开关18使电磁铁a5和电磁铁b11的供电线路轮流导通，上开关16和下开关18上覆有金属导电材料。

转换开关8沿轴7往复摆动时，上开关16使电磁铁a5的供电线路导通，或者下开关18和电磁铁b11的供电线路导通。转换开关8有上触发器6和下触发器10的一端连接弹簧17，弹簧17、固定在壳体19内部。

电磁铁a5有供电线路12和供电线路14，磁铁b11有供电线路13和供电线路15，电缆1通过马龙头2为磁吸式振动器内的电源线路3和电源线路4供电，电源线路3分为供电线路12和供电线路13，电源线路4分为供电线路14和供电线路15。

实际施工时，本发明在固井作业的水泥浆候凝时期水泥浆稠化时间内工作，固井碰压结束后，拆掉水泥头，将本发明的磁吸式振动器连接马龙头2。由于马龙头2与电缆1事先连好，通过天地滑轮将磁吸式振动器下入套管20内，到达井下指定层位。给电缆1供电，弹簧17的预应力顶推转换开关8的一端，上开关16使得供电线路14导通，电磁铁a5产生的磁吸力使得上触发器6被合至电磁铁a5上，弹簧17压缩，同时上开关16移位脱开，供电线路14断开，电磁铁a5不工作；此时下开关18使得电磁铁b11的供电线路13导通，电磁铁b11工作，下触发器10被合至电磁铁b11上，下开关18移位脱开，供电线路13断开，同时上开关16使得供电线路14导通。弹簧17的预应力使得每次通电时，上开关16都能使得供电线路14先导通。

参照附图2，电磁铁a5使得磁吸式振动器吸附套管内壁；参照附图3，电磁铁b11使得磁吸式振动器吸附套管内壁。电磁铁a5和电磁铁b11交替工作，使得磁吸式振动器围绕高台9发生钟摆式振动碰撞套管内壁，套管20产生高频振动，并将振动传递给环空中的水泥浆21。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种磁吸式振动器，涉及石油钻井套管固井领域。磁吸式振动器包括壳体、电磁铁A、电磁铁B和转换开关；壳体成圆筒形，中部有外径较大的环状高台；电磁铁A和电磁铁B分布在高台两侧；转换开关通过轴安装在壳体内，转换开关与轴构成旋转配合；转换开关的一端设有上开关和下开关；转换开关的另一端上有上触发器和下触发器；转换开关沿轴往复摆动时，上开关和下开关使电磁铁A和电磁铁B的供电线路轮流导通。发明在固井作业的水泥浆候凝时期水泥浆稠化时间内振动，提高水泥浆密实度，振动井段任意选择，工具可重复使用，能量利用率高。

技术研发人员：曲刚;李荣刚;李亚伟;马哲
受保护的技术使用者：中石化石油工程技术服务有限公司;中石化胜利石油工程有限公司;中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院
技术研发日：2017.12.28
技术公布日：2019.07.05