[发明专利]随行振动固井方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻井完井工程中固井工艺技术领域，目的是提高和改善固井质量，特别是随行振动固井方法。

背景技术

振动固井是完井工程中的一种质量改善技术，用来提高顶水泥浆的顶替效率，提高水泥石的强度，改善水泥的胶结质量。

上世纪六十年代，美国和苏联先后动用了高层科研机构，进行了室内外试验和机理研究，使得该项技术蓬勃发展。前苏联5个油田近100口井成功使用了自己的振动固井技术，国内系统研究从1990开始，1994年大庆钻井院开发了水利脉冲式震动器，但是没有进行现场应。1998年辽河油田(石油科研单位)也开发出了水利脉冲震动发生器，试验17口井，合格率60%。这些技术或是井底流体机械式振动，或是井口机械式振动，或是井筒内压电晶体激振，但是这些技术或者局部有效果，或者效果不明显，或者施工不方便，或者成本费用居高不下。

关于振动固井专利技术，中油集团某钻采工艺研究院提出使用振动波固井的一项新技术《一种水力脉冲振动固井引鞋》（专利申请号200620167280.6），该振动固井技术采用水力脉冲振动器。还有人提出《振动固井用压力波发生装置》（专利申请号200920111659.6），是通过控制流体阀门的开关产生流体的压力波动的一项技术。该技术与本发明原理虽然相同，但是施工工艺、结构类型和作用方式都存在极大的差异。

另外，公知的碰压胶塞构造为胶翼、胶芯、密封圈、（卡簧），在固井施工中，将胶塞置于水泥头中，向油井套管内注压胶塞液体，替浆顶替水泥浆时，胶塞受压下行进入油井套管内，胶翼刮削套管内壁，除去附在内壁上的水泥浆，钻井液的残余物，胶塞下行到达坐落于承托环（或浮箍）处碰压，但是一般的固井胶塞功能单一，只具备刮削套管内壁和碰压作用，但是不能活动套管，与固井质量没有直接的相关性。

发明内容

发明内容

本发明的目的在于提供一种随行振动固井方法，在不改变现有的固井工艺基础上，与传统固井胶塞具有相同的使用方法，需要一种能够引起套管振动的随行振动固井胶塞，能够在固井过程中随着胶塞在套管中一边下行一边振动，当随行振动固井胶塞下行到井底碰压停止后，随行振动固井胶塞继续振动直到水泥浆初凝之前结束振动工作，该方法能够实现从井口到井底全井段的随行振动，既克服了胶塞的单一功能，又实现了活动全井段套管的目标，达到改善套管与水泥的界面胶结质量，提高水泥石强度，使其具有更优的应用效果。 

本发明的目的是这样实现的：一种随行振动固井方法，包括油井套管、橡胶塞套、自锁端头和水泥浆替浆工艺，本方法所使用的机械谐振器由金属壳体、自锁端头、偏心转子、调速电机、电源配置器、程控处理器和后端封头构成，自锁端头配合安装在金属壳体的前端头上，并与其前端头焊接为一体；橡胶塞套套装在金属壳体上并与其硫化固定；在金属壳体后端口上固装的后端封头将金属壳体的内腔密封，金属壳体的密封承压压力值大于等于35MPa；金属壳体内腔配合安装着偏心转子、调速电机、电源配置器和程控处理器；调速电机的输出转轴上固装的偏心转子由调速电机驱动旋转；调速电机由电源通过与其电源输入端口配合连接的电源配置器提供工作动力，并由程控处理器调控调速电机转速以驱使偏心转子进行机械振动，程控处理器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，通过现有振动力学算法计算出油井套管的固有频率f₀作为本机械谐振器的偏心转子在油井套管内随行振动的基准频率f₀，将前置液和水泥浆经油井井口水泥头注入油井套管内所需时间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旋转振动，根据固井用水泥浆的初凝时间T，确定随行振动的总时间T₀ 为T₀＝[T－T₁－ΔT]，ΔT∈[10，30] Min；