[发明专利]一种轴向振动脉冲固井方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种轴向振动脉冲固井方法及其装置，特别适用于固井质量要求较高的油井固井施工。

背景技术

振动固井的好处：①振动频率在150～200Hz时，水泥石的强度能提高15%；②在50Hz的振动场作用下，钻井液粘度降低20～30%，套管上残留钻井液减少50%，还有利于清除井壁滤饼；③能大大降低水泥浆静切力，使水泥浆保持液柱压力，有利于防止地层流体的侵入，避免窜槽；④增加界面的胶结质量。目前，现场应用的一种振动固井方法，是采用地面振动方式，虽然可实现全井段振动，但装置、工艺复杂；另一种方法是采用一种偏心锤的径向振动器，水泥浆通过时产生偏心振动，特点是径向偏心振动，振动距离短，效果有限。

发明内容

本发明提供一种轴向振动脉冲固井方法及其装置，其设备简单，能够产生轴向振动，增加振动距离，提高全井段的固井质量。

   本发明是这样实现的：首先根据井身特点和固井要求，调整井下轴向振动脉冲固井装置的节流阀和弹性冲击箍的参数，然后将轴向振动脉冲固井装置、浮鞋和浮箍一起，随套管柱下到设计井深，到位后按正常程序固井，在轴向振动脉冲固井装置的作用下，套管柱产生轴向振动，当水泥达到设计返高时，碰压胶塞在轴向振动脉冲固井装置顶部碰压，侯凝，完成固井施工。在轴向振动脉冲固井装置作用下，管柱振动距离达到500米，同时也使整个固井产生全井段的压力和流速的脉冲性变化，从而提高固井质量。

   一种轴向振动脉冲固井方法的使用的专用装置，它由本体、涡轮转子组成，在涡轮转子上部设有一个弹性冲击箍，在涡轮转子下部设有一个偏心节流阀，当地面向注入固井水泥时，固井水泥浆使涡轮转子转动，涡轮转子带动偏心节流阀转动，当转动的不同角度就对应不同的过流面积，不同的截流效果使涡轮转子轴向窜动，巨大的冲击力作用转子顶部弹性冲击箍上，带动管柱轴向振动。

    本发明能够产生轴向脉冲振动，振动距离大可达500米；全井段压力有序波动，可提高顶替效果，从而提高固井质量高；本发明结构简单，工艺实施方便、安全可靠。

附图说明

   图1是本发明振动脉冲固井方法原理图。

   图2是实施本发明方法的专用装置井下振动脉冲固井装置结构原理图。

具体实施方式

  下面结合附图对本发明进行详细描述：首先根据井身特点和固井要求，调整井下轴向振动脉冲固井装置(3)的节流阀和弹性冲击箍的参数，然后将轴向振动脉冲固井装置(3)、浮鞋(1)和浮箍(2)一起随套管柱(4)下到设计井深，到位后按正常程序固井，在轴向振动脉冲固井装置(3)的作用下，套管柱(4)产生轴向振动，其工作原理是：固井水泥浆使轴向振动脉冲固井装置(3)的涡轮转子(3.3)转动，带动偏心节流阀(3.2)转动，偏心节流阀(3.2)转动的不同角度对应不同的过流面积，不同的截流效果使涡轮转子(3.3)轴向窜动，巨大的冲击力作用在涡轮转子顶部弹性冲击箍(3.4)上，带动套管柱(4)轴向振动，当水泥达到设计返高时，碰压胶塞在轴向振动脉冲固井装置(3)顶部碰压，侯凝，完成固井施工。在轴向振动脉冲固井装置(3)作用下，套管柱(4)振动距离达到500米，同时也使整个固井产生全井段的压力和流速的脉冲性变化，从而提高固井质量。

    一种轴向振动脉冲固井方法的使用的专用装置，它由本体(3.1)、涡轮转子(3.3)组成，在涡轮转子(3.3)上部设有一个弹性冲击箍(3.4)，在涡轮转子(3.3)下部设有一个偏心节流阀(3.2)，当地面向注入固井水泥时，固井水泥浆使涡轮转子(3.3)转动，涡轮转子(3.3)带动偏心节流阀(3.2)转动，当转动的不同角度就对应不同的过流面积，不同的截流效果使涡轮转子(3.2)轴向窜动，巨大的冲击力作用在转子顶部弹性冲击箍(3.4)上，带动套管柱 (4) 轴向振动。