多级耦合的杆式外谐振腔声波振动解堵器的制作方法

本实用新型属于石油工业采油装备技术领域，特别是一种利用混气流体激发的声波振动进行解堵的设备。

背景技术：

在石油工业生产过程中，由于各种原因诸如地层微粒运移、有机和无机结垢的生成等会造成地层及近井地带孔隙的堵塞，从而降低地层的渗透率，因而导致油井产量和注水井的注入量下降而严重影响油田的正常生产。针对这一现象传统上是采用酸化等措施进行处理，达到了一定效果但存在环境污染问题，如果处理不当则会造成负面影响。源于20世纪五六十年代的振动采油技术，最初起源于人们观察到地震引起附近油水井产量和压力的明显变化，从而提出采用振动方法来提高油井产油量和水井注入量的采油方法。在这一理论的指导下，国内外相继展开了振动采油机理的室内理论研究和应用研究。根据所采用的激发振动的方式不同分别在声波、超声波、电液压脉冲、电磁、高能气体爆炸、水力振荡和人工地震等多个方面都取得了不同程度的进展，并先后在现场应用中取得了一定效果。美国以超声波、声波和高能气体等方面具有一定优势。前苏联则在人工地震、电液压脉冲、超声波和水力振荡等方面的理论研究和实际应用均有较大优势。国内开展这方面的研究相对较晚，在20世纪八九十年代才通过引进和自主研究相结合在几个不同方向取得可喜的进展，尤其在人工地震、水力振荡、高能气体、声波和超声波等领域在九十年代取得了一批理论研究和应用研究的成果。美国的该类技术以超声波和机械振动采油技术为主，而前苏联则以水力振荡和压电晶体及磁致伸缩式超声设备为主流。国内则以水力振荡高压水射流占有主要地位。

技术实现要素：

本实用新型的目的是要提供一种以混气流体激发方式解读的多级耦合杆式外谐振腔声波振动解堵器，相比于现有技术，其解堵处理效率更高。

本实用新型是通过以下方案实现的：包括上下依次串联的多级杆式外谐振腔声波振动单元以及与最下级杆式外谐振腔声波振动单元连接的单流阀；每级杆式外谐振腔声波振动单元均包括中空的中心杆、环形喷腔外套以及谐振腔外套，其中所述中心杆的上端设有上接头、下端设有下接头，所述环形喷腔外套以及谐振腔外套分别上、下间隔套装在中心杆的中部且二者与中心杆之间分别形成开口相对的环形喷腔和谐振腔；所述中心杆上开有多个径向的并与环形喷腔连通的流通孔；所述环形喷腔外套以及谐振腔外套相对端设有能够形成同一抛物线的抛物型反射面。

进一步的，所述最上级杆式外谐振腔声波振动单元的上接头通过油管短接安装扶正器；扶正器可以保证水平井段的顺利施工。

进一步的，所述流通孔直径为8～10mm、数量为6～8个。

进一步的，所述环形喷腔出口端至谐振腔上沿间的喷距控制在15～30mm，以以获得最大振动幅值。

进一步的，所述谐振腔深10～30mm，环缝宽度0.5～1.0m，从而调制出有利的振动频率。

本实用新型除具有一般流体动力式声波发生器的振动作用外，可有效降低空化阀，进而充分发挥空化作用，同时精心设计的抛物型反射面形状可以保证反射波的方向性（环形喷腔外套与谐振腔外套带抛物型反射面，有利于振动波的反射，从而降低因散射现象造成的损失），经过多级耦合实现多点的振动处理而进一步增强解堵处理效率；通过扶正器的作用可以实现水平井段的工艺施工。

附图说明

图1是多级耦合杆式外谐振腔声波振动解堵器的结构示意图；

图2是多级耦合杆式外谐振腔声波振动解堵器的解堵施工工艺示意图；

图中：1、杆式外谐振腔声波振动单元（11、中心杆，12、上接头，13、下接头，14、环形喷腔外套，15、谐振腔外套，16、环形喷腔，17、谐振腔，18、抛物型反射面，19、流通孔），2、单流阀，3、油管短接，4、扶正器。

具体实施方式

下面结合附图来详细描述本实用新型的具体结构及基本原理。

图1至图2所示，本实用新型所提出的混气流体激发的多级耦合的杆式外谐振腔声波振动解堵器包括上下依次串联的多级（图中所示为两级）杆式外谐振腔声波振动单元1以及与最上级杆式外谐振腔声波振动单元1的上接头12通过油管短接3安装的扶正器4、与最下级杆式外谐振腔声波振动单元1连接的单流阀2；每级杆式外谐振腔声波振动1单元均包括中空的中心杆11、环形喷腔外套14以及谐振腔外套15，其中中心杆11的上端设有上接头12、下端设有下接头13，环形喷腔外套14以及谐振腔外套15分别上、下间隔套装在中心杆11的中部且二者与中心杆11之间分别形成开口相对的环形喷腔16和谐振腔17；中心杆11上开有多个径向的流通孔19且与环形喷腔16连通；环形喷腔外套14以及谐振腔外套17相对端设有能够形成同一抛物线的抛物型反射面18。

本装置工作过程如下：混气流体由中心杆11内腔通过均匀分布的流通孔19进入环形喷腔16，经下端的收缩段加速后自环形喷嘴（底部开口）高速冲击谐振腔17，在谐振腔17的调制作用下，产生沿径向发射的可以调制频率和辐射强度的纵波，由于带有抛物型反射面18使声波径向反射传播，从而减弱由散射产生的损失。在所设计谐振腔深10～30mm，环缝宽度0.5～1.0mm，喷距15～30mm范围内，在施工泵压≥2.5MPa,泵排量≥0.7～1.2，混气量≥10～20条件下可以产生频率200～5000的高强低频声波振动，同时伴有强烈的空化作用，当声波作用于地层层段，可以疏通液流通道，解除地层堵塞。由于采用混气流体激发方式，有效的降低了振动频率，加强了空化效应，又由于采用了抛物型反射面减少了散射作用，从而大幅度提高了处理效果，由于实现了多级串接耦合方式可以大幅提高处理效率。由于混入了适量气体，降低了混气水密度，增强了负压作用，便于堵塞物质向井筒流动，同时增强对杂质颗粒的携带能力，进而提高清洗处理效果。

本实用新型并不限于上述的实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化，变化后的内容仍属于本实用新型的保护范围。