[实用新型]井下水力自激振动脉冲发生器

说明书

技术领域：一种井下水力自激振动脉冲发生器，用于石油天然气钻井技术中油气井注水泥固井，属于石油天然气工业固井工程中采用液体为动力的震动脉冲工具的制造技术领域。

背景技术：固井质量是一项重要的油气井施工质量指标，涉及到油气井的油气正常安全生产和能否正常实施油气井增产措施；从国内外的现有技术来看，在固井施工中，当井下高压气和水层流体侵入固井水泥浆后就会形成窜槽，使井筒外失去地层的层间封隔，严重时甚至会导致气井内的天然气上升，并沿井筒环形空间泄漏到地表，出现冒气现象；在所有影响生产的井筒类问题中，大多是固井质量导致的，尤其是目前气井、小间隙井眼固井、井径不规则井段固井质量的问题尤为突出；在提高固井质量的技术措施上，以改善水泥浆性能为目的的各种水泥外加剂研究、以解决复杂条件下固井的尾管悬挂器、分级注水泥器、管外封隔器、双胶塞等固井工具研究取得了较大的进展，但仍难满足各种井况下的固井质量要求；上世纪90年代出现了振动固井技术，使固井质量得到改善和提高，振动固井技术主要是在注水泥施工过程中，由脉冲振动发生装置从地面向井下环空施加震动压力，以及采用井下振动发生装置在注水泥期间向井下环空施加震动；现有技术的井下振动发生装置的缺点主要有：①、由于震动源本身存在的技术问题，导致振动装置可靠性不稳定；②、振动装置振动能量不足，因此对提高环空水泥浆顶替效率作用效果欠佳；③、振动频率没有控制在10～15赫兹的最优频率段；④、在结构中，对易堵塞情况未采取措施解决，因此对于常规固井工艺的适应性差。而且，在现有技术中，还没有一种在固井作业时在大排量的情况下能实现低频水力自激振动脉冲，在固井后又可钻的井下振动发生装置。

发明内容：本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，采用流体力学的基本原理，设计了一种具有自激结构，可以在固井施工中自动产生震动的井下水力自激振动脉冲发生器。

本实用新型是这样实现的：本实用新型包括安全防护装置和井下自激振动发生装置，其特征在于：

所述安全防护装置由安全护罩构成，在安全护罩的上部设置有过流孔；井下自激振动发生装置由自激荡腔、自激下座构成，自激荡腔与自激下座7由螺纹连接；

在所述自激荡腔中心设置有过流孔和容腔；

在所述自激下座的中心设置有过流孔，自激下座的上端面设置有自激反射锥形体；

在施工时，将本实用新型放置在管柱套管鞋与浮箍之间的套管接箍内，流体由安全护罩的过流孔流出，通过自激荡腔的过流孔产生高速射流束进入容腔，然后通过自激下座的过流孔流出；在流体的流动过程中，大颗粒钻削等异物被安全护罩过滤，由于存在不同孔径的流道和自激反射锥形体，流体产生自激震荡，从而形成振动脉冲波和使套管产生微振。

本实用新型的有益效果是：由于设置的安全护罩，所以能过滤大颗粒钻削等异物；本实用新型设置的不同孔径的流道和自激反射锥形体，使流体产生自激震荡，形成振动脉冲波，使套管产生微振，能有效提高环空水泥浆顶替效率，尤其是对于井径不规则的井段、可以降低流体粘度和切力，使水泥颗粒分布均匀、水化速度加快、缩短水泥浆的初终凝时间间隔、减轻气井中胶凝失重的影响，达到提高水泥石的强度和提高固井质量的目的，另外由于本装置可钻，所以可应用于各层套管的固井施工。

附图说明：

图1是本实用新型的局部剖视结构示意图。

具体实施方式：下面结合附图给出本实用新型的实施例：本实用新型包括安全防护装置和井下自激振动发生装置；安全防护装置由安全护罩1构成，安全护罩1上螺旋设置有过流孔2；井下自激振动发生装置由自激荡腔7、自激下座6构成，自激荡腔7中心设置有过流孔3和容腔4，自激下座6中心设置有过流孔8、上端面设置有自激反射锥形体5，自激荡腔7与自激下座6由螺纹连接；在施工时，将本实用新型设置在油气井固井管柱的套管鞋与浮箍之间的套管接箍内，当有地面机械注入的流体进入管柱后，流体由安全护罩1的上端进入，部份流体经过过流孔2流出，主要流体通过自激荡腔7上部的过流孔3流向容腔4，由于较大的流量，流体是以高速射流束的形式进入容腔4的，然后由自激下座6的过流孔8流出，当高速射流束进入容腔4后喷射在自激反射锥形体5上，与自激反射锥形体5相互作用，从而在容腔4壁侧产生空化汽囊，进而产生漩涡空化，该空化汽囊沿轴线两侧作对称的周向循环，并不断发生空化汽囊的“发生、增长、溃灭、再生”的循环过程，空化区域周期性胀缩，从而引起腔内流体阻抗的周期性变化，形成振动脉冲波，这种形成的振动脉冲波就能使套管产生微振，达到较高的固井质量。