[发明专利]随行振动固井方法

权利要求书

1.一种随行振动固井方法，包括油井套管(29)、橡胶塞套(2)、自锁端头(1)和水泥浆替浆工艺，其特征是： 

本方法所使用的机械谐振器由金属壳体(4)、自锁端头(1)、偏心转子(3)、调速电机(5)、电源配置器(6)、程控处理器(7)和后端封头(8)构成，自锁端头(1)配合安装在金属壳体(4)的前端头上，并与其前端头焊接为一体；橡胶塞套(2)套装在金属壳体(4)上并与其硫化固定；在金属壳体(4)后端口上固装的后端封头(8)将金属壳体(4)的内腔密封，金属壳体(4)的密封承压压力值大于等于35MPa；金属壳体(4)内腔配合安装着偏心转子(3)、调速电机(5)、电源配置器(6)和程控处理器(7)；调速电机(5)的输出转轴上固装的偏心转子(3)由调速电机(5)驱动旋转；调速电机(5)由电源通过与其电源输入端口配合连接的电源配置器(6)提供工作动力，并由程控处理器(7)调控调速电机(5)转速以驱使偏心转子(3)进行机械振动，程控处理器(7)通过无线电与遥控器相配合连接；

①事先根据所在地油田设计的井身结构和与其配合所用的油井套管(29)，通过现有振动力学算法计算出油井套管(29)的固有频率f₀作为本机械谐振器的偏心转子(3)在油井套管(29)内随行振动的基准频率f₀，将前置液(31)和水泥浆(30)经油井井口水泥头(28)注入油井套管(29)内所需时间T₁设定为本机械谐振器延时启动的时间T₁，使其在小于等于T₁处于待机状态，在大于等于T₁之后，自动开启以驱动其偏心转子(3)旋转振动，根据固井用水泥浆(30)的初凝时间T，确定随行振动的总时间T₀ 为T₀＝[T－T₁－ΔT]，ΔT∈[10，30] Min；

②在固井之前，打开本机械谐振器的电源开关，使本机械谐振器处于待机状态，利用传统胶塞与油井套管(29)内的相配合使用方法，先把待机状态的金属壳体(4)上固装有橡胶塞套(2)的本机械谐振器装入水泥头(28)内后，通过无线电将上述参数f₀、T₀和T₁传送、输入至本机械谐振器中的程控处理器(7)，再采用传统固井工艺，当完成前置液(31)和水泥浆(30)挤入工艺所需时间到达T₁之时，本机械谐振器由程控处理器(7)将其由待机状态调控为启动工作状态，驱动偏心转子(3)旋转以使橡胶塞套(2)开始振动；在完成水泥浆(30)挤入工艺后，将安装于水泥头(28)上的水泥浆入口(27)上的阀门关闭，停止向油井套管(29)内注入水泥浆(30)，并且打开安装于水泥头(28)上的顶替液入口(25)上的阀门，向油井套管(29)内注入顶替液，开始水泥浆替浆工艺，当顶替液持续注入油井套管(29)顶压处于裸井(26)内井壁与油井套管(29)之间的钻井液(32)时，本机械谐振器按照顶替液注入油井套管(29)内的顶替排量确定的速度下行，且由本机械谐振器的偏心转子(3)驱动振动的橡胶塞套(2)以事先输入程控处理器(7)的基准频率f₀驱动偏心转子(3)在振动频率f₀保持振动，当本机械谐振器下行降至该油井套管(29)底端碰压位于油井套管(29)底端处的浮箍(33)时，则停止移位，仍依照原先输入程控处理器(7)的基准频率f₀使偏心转子(3)的振动频率设定在f₀进行振动，直至偏心转子(3)保持在基准频率f₀连续振动所需总时间达到T₀时，程控处理器(7)调控本机械谐振器停机，并使本机械谐振器最终留置固定于该油井套管(29)底端。

2.根据权利要求1所述的随行振动固井方法，其特征是：本机械谐振器的橡胶塞套(2)可与油井套管(29)内管壁都能接触的最外周壁面与该油井套管(29)内管壁之间相配合挤压接触且该挤压接触的压力大于100Kg。

3.根据权利要求1所述的随行振动固井方法，其特征是：由调速电机5驱动旋转的偏心转子(3)其振动加速度大于3g，产生振动的频率为20Hz～200Hz之间。

4.根据权利要求1所述的随行振动固井方法，其特征是：偏心转子(3)本体由钨合金、钢、铅锑合金、铅铜合金或锌铜合金构成。