專利名稱：可減少地層及注水部件堵塞的解堵增注器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油開采過程中注水井的增注及油、水井解堵沖洗炮眼的工具。
在注水系統(tǒng)中存在一定數(shù)量的二次污染，如水垢、硫化亞鐵、氧化鐵銹皮等機(jī)械雜質(zhì)，造成地層后期堵塞，使注水壓力逐漸升高，以致注不進(jìn)水，雖然加強(qiáng)地面過濾，可減少地層堵塞，但仍不能解決井內(nèi)的二次污染和銹皮脫落問題。中國(guó)專利CN95216728.4公開了一種強(qiáng)磁射流振蕩增注器及其過濾器，它具有防止地層結(jié)垢及粘土膨脹，振蕩水嘴能耗小，頻率穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。但是，由于采用常規(guī)的過濾方法，篩網(wǎng)孔徑不能太小，否則，過濾器易堵塞，造成修井周期縮短；加大孔徑不但使地層堵塞加劇漏過的銹皮，又會(huì)堵塞振蕩噴嘴，油、水井解堵沖洗炮眼時(shí)也會(huì)堵塞水嘴，尤其使用舊管柱時(shí)問題更突出。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種井下注水器，其特征是，注水器中設(shè)有慣性或離心分離裝置；機(jī)雜不易進(jìn)入地層，而是從過流通道下行，直至下接的容污管柱，靠重力沉淀在管內(nèi)，反洗井時(shí)可洗出地面。
上述技術(shù)方案中，為了使其更加完善還可采取以下措施(主要從注水的角度加以描述)至少由分離裝置、過濾器、磁化器、射流振蕩器或水嘴中的一件構(gòu)成注水部件，并將其制成投撈體或固裝在本體上，也可分別置于投撈體與本體上，在需要時(shí)可撈起投撈體。這是指反洗時(shí)迴避洗井污水；清洗或更換分離裝置和過濾器；測(cè)井或控制注水量等作業(yè)。測(cè)井時(shí)投撈體內(nèi)裝壓力計(jì)、流量計(jì)等，控制分層注水量時(shí)投撈體制成堵塞器。在多級(jí)使用時(shí)，投撈體與承接座自上而下直徑依次縮小，有利于分層配水和測(cè)試。過濾器用以濾除漏過的較大機(jī)雜；磁水器主要用來降低加冕效應(yīng)，防止地層粘土膨脹和結(jié)垢；射流振蕩器產(chǎn)生沖擊射流和空化作用使地層堵塞物共振脫落，減少近井地帶堵塞。機(jī)雜分離裝置有三種形式1、固定在上口處或投撈體上部的旋流葉片，使水產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，機(jī)雜在離心力作用下與水分離遠(yuǎn)離中心，從過流通道下行至下一級(jí)或容污管柱。在重力作用下沉淀在管內(nèi)，反洗時(shí)可洗出。較清潔的水從靠近中心處進(jìn)入過濾器、磁水器、射流振蕩器或水嘴注入地層。2、防止含機(jī)雜較多的污水與清水再次混合，在旋流裝置與清水入口間可設(shè)置隔離(分離)套管。在旋流速度較高時(shí)可省略過濾器。為簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)或籠統(tǒng)注水和沖洗炮眼解堵時(shí)，可只設(shè)分離管，因機(jī)雜比重大，利用慣性使其分離，而清水則繞過漏斗或筒狀的隔離管經(jīng)振蕩器或普通水嘴進(jìn)入地層，也可不經(jīng)振蕩器，直接進(jìn)入地層。3、為進(jìn)一步增強(qiáng)機(jī)雜的分離能力，旋流裝置也可以是在水流沖擊下旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子或葉輪，驅(qū)動(dòng)方式還可利用轉(zhuǎn)子切向射流的反沖作用或電動(dòng)機(jī)。分離出的機(jī)雜可以蓄積在分離裝置下設(shè)的容污管內(nèi)，也可從過流通道逐級(jí)下移，蓄積在最下面的容污管柱內(nèi)。反洗井時(shí)除可撈起投撈體進(jìn)行直通洗井外，當(dāng)注水部件固裝在本體上時(shí)，還可在增注器下接頭內(nèi)設(shè)一個(gè)活動(dòng)整流錐，靠反洗水流沖擊上移，堵住隔離管下口，或整流錐不動(dòng)將支撐整流錐的葉片做成旋流葉片，使水旋轉(zhuǎn)，機(jī)雜便遠(yuǎn)離清水入口，避免堵塞注水部件。因此分離裝置可根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式設(shè)置在上、中、下部，或上方管柱內(nèi)，更可設(shè)置在地面井口。磁水器用內(nèi)裝式流體磁化芯效果好，使用方便，但也可采用其他磁化器，如用瓦或環(huán)形永磁體構(gòu)成的筒狀磁化器(水流從中間通過)及電磁鐵。其安裝位置可以是注水流程中的任意一處，數(shù)量不限，但最好在井口和井內(nèi)各裝一個(gè)。射流振蕩器用耐磨蝕的陶瓷、玻璃、硬質(zhì)合金、碳化鎢、碳化鈦、人造寶石等制成流體阻力較小的流線形喇叭狀。上述技術(shù)方案主要用于注水，也可用于向井內(nèi)注酸或洗滌液、輕質(zhì)油和表面活性劑，沖洗炮眼解堵，作業(yè)結(jié)束再將其起出。
由于采取了上述技術(shù)方案，本發(fā)明可有效地減少機(jī)雜對(duì)地層及注水器的堵塞，降低注入壓力，大幅度提高注水量和延長(zhǎng)修井周期，減少酸化壓裂次數(shù)，尤其適用于新井，而且結(jié)構(gòu)緊湊可靠，是注水工藝的一種有力新手段。在沖洗炮眼解堵時(shí)不易堵噴嘴，大大提高了效率和作業(yè)質(zhì)量。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明

圖1是一個(gè)將過濾器、磁化器、射流振蕩器三者一起制成投撈體，隔離管一端開口的實(shí)施例原理圖。
圖2是一個(gè)將過濾器、磁化器二者制成投撈體，射流振蕩器固裝在接頭座上，隔離管兩端開口的實(shí)施例。
圖3是一個(gè)將過濾器，振蕩器固裝在本體上，磁化器制成投撈體，下整流錐帶旋流葉片，隔離管中部也具有旋流葉片且下端開口的實(shí)施例。
圖4是將磁化器移至井口，反洗時(shí)下整流錐可堵住進(jìn)水口的實(shí)施例。
圖5是將反沖離心轉(zhuǎn)子、篩管、隔離管、磁化器與射流振蕩器一起制成投撈體的實(shí)施例。
圖6是將分離轉(zhuǎn)子和容污管封堵均制成投撈體的實(shí)施例。
圖7是將過濾器、磁化器(筒形永磁或電磁)、振蕩器和分離管都固定在本體上利用慣性分離機(jī)雜的實(shí)施例。
圖8是磁化器、分離管和振蕩注水器固定在本體上的實(shí)施例。
圖中1、上接頭；2、外殼；3、下接頭；4、過濾器；5、磁化器；6、射流振蕩器或普通水嘴；7、過流通道；8、隔(分)離管；9、進(jìn)水口；10、旋流離心葉片；11、承接座；12、整流錐；13、過孔；14、環(huán)槽；15、防脫卡緊裝置；16、分離器轉(zhuǎn)子；17、反沖噴嘴；18、帶離心分離轉(zhuǎn)子的投撈體；19、分離器進(jìn)水管；20、容污管；21、封堵或凡爾；22、射流振蕩器噴嘴；實(shí)線箭頭表示正向注水時(shí)水流方向；虛線箭頭表示反洗時(shí)水流方向。
在圖1所示實(shí)施例中，過濾器(4)、磁化器(5)、射流振蕩器(6)三者一起制成投撈體，置于承接座(11)中，由防脫卡緊裝置(15)鎖住。上方來水經(jīng)上接頭(1)和承接座(11)間的過流孔流入隔離管(8)與外殼(2)構(gòu)成的環(huán)形空間，在隔離管外側(cè)下端附近設(shè)有旋流葉片(10)，注入水受其作用旋轉(zhuǎn)，靠離心力和慣性使機(jī)雜遠(yuǎn)離隔離管進(jìn)水口(9)，較潔凈的內(nèi)層水從進(jìn)水口(9)進(jìn)入過濾器(4)，經(jīng)磁處理后，由射流振蕩器注入地層。雜質(zhì)與不進(jìn)入本級(jí)地層的水經(jīng)下接頭(3)處的過流通道(7)逐級(jí)下行，直至設(shè)置在注水管柱下部的容污管柱內(nèi)，容污管至少由一根油管構(gòu)成，容污管下接凡爾，凡爾下面可接反洗過濾器。投撈體與承接座(11)的直徑制成系列尺寸，自上而下，由大到小組成多級(jí)，需要時(shí)可逐級(jí)撈起，完成迴避反洗污水、測(cè)單層壓力和流量等操作。測(cè)井儀器裝在特制的投撈體內(nèi)，還可用回投堵塞器的方法控制各層注水量。過濾器可由多孔陶瓷、無紡布、紙芯、巖棉、金屬棉或篩網(wǎng)等材料制成；隔離管可由銅、鋁、不銹鋼或塑料制成；射流振蕩器噴嘴用陶瓷、硬質(zhì)合金、工業(yè)寶石等耐磨蝕材料制成。在流速較高時(shí)可省略過濾器，磁化器也可移至地面，在不需解堵的地層也可將射流振蕩器換成普通水嘴或不用。
圖2實(shí)施例中，過濾器(4)與磁水器(5)二者串聯(lián)制成投撈體，射流振蕩器(6)固裝在下接頭(3)及承接座(11)上，投撈體與承接座以錐面結(jié)合。來水經(jīng)上部整流錐(12)上設(shè)置的旋流葉片(10)產(chǎn)生離心作用，雜質(zhì)越過兩端開口的隔離管進(jìn)水口(9)，進(jìn)入隔離管外側(cè)空間受到隔離，清水從管內(nèi)側(cè)進(jìn)過濾器經(jīng)內(nèi)裝式磁化芯(5)，通過投撈體接頭處的過孔(13)與環(huán)槽(14)，由射流振蕩器注入地層。雜質(zhì)及未進(jìn)入本級(jí)地層的水從過流通道(7)移至下一級(jí)增注器，直至容污管柱沉淀。整流錐(12、10)也可制成能旋轉(zhuǎn)的葉輪。本例中也可省略隔離管和過濾器，其余與上例相同。
圖3實(shí)施例中，過濾器(4)射流振蕩器(6)固裝在本體外殼(2)上，磁芯(5)制成投撈體，上部來水從分離管(8)外側(cè)經(jīng)中下部設(shè)置的旋流葉片(10)后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，離心力和慣性使雜質(zhì)甩向外側(cè)周邊，經(jīng)下整流錐(12)與下接頭構(gòu)成的過流通道(7)進(jìn)入下一級(jí)增注器或容污管柱。內(nèi)層清水由進(jìn)水口(9)向上，經(jīng)過與圖1實(shí)施例相同的路徑進(jìn)入地層。下整流錐(12)具有雙重作用一是使機(jī)雜與水順利分離；二是反洗時(shí)，洗井污水會(huì)在其上設(shè)置的旋流葉片(10)作用下產(chǎn)生離心作用，不致弄臟隔離管內(nèi)的注水部件(4)。反洗結(jié)束可撈出磁芯，正向注入少許水，以清洗過濾器，但限于結(jié)構(gòu)，在多級(jí)連接時(shí)僅可在最上一級(jí)進(jìn)行。本例的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。為進(jìn)一步擴(kuò)大使用范圍，也可省略過濾器和下整流錐，此時(shí)就可撈出磁芯反洗，且可分層注水和測(cè)試了。
圖4實(shí)施例將磁化器(磁芯)移至上方管柱或井口，與圖3實(shí)施不同的是下整流錐(12)能上、下移動(dòng)，反洗時(shí)可在水流沖擊下上移堵住進(jìn)水口(9)。
圖5實(shí)施例是將離心分離轉(zhuǎn)子(16)與磁芯(5)和振蕩注水嘴(6)組裝在一個(gè)投撈體上，來水先進(jìn)入分離轉(zhuǎn)子，從設(shè)置在轉(zhuǎn)子外緣上的切向噴嘴(17)中射出，轉(zhuǎn)子在反沖作用下高速旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)水流產(chǎn)生離心力，機(jī)雜甩向轉(zhuǎn)子內(nèi)壁，因切向噴嘴直徑較大且為多個(gè)，雜質(zhì)從噴嘴射出，經(jīng)夾層中的過流通道(7)下行離開本級(jí)增注器，靠近轉(zhuǎn)子中心的清水繞過隔離管(8)，從進(jìn)水口(9)透過篩管(4)進(jìn)入下面的磁水器(5)環(huán)空由注水嘴進(jìn)入地層。本例的優(yōu)點(diǎn)是雜質(zhì)分離較徹底。
圖6實(shí)施例與圖5不同的是分離轉(zhuǎn)子(16)上的切向噴嘴(17)射出的是清水，雜質(zhì)在轉(zhuǎn)子內(nèi)沿錐形內(nèi)壁(16)下滑，因轉(zhuǎn)子沒底，內(nèi)腔與容污管(20)連通，所以雜質(zhì)逐漸蓄積在容污管內(nèi)，容污管下端設(shè)有封堵(21)或凡爾。與圖5不同的另一點(diǎn)是將反沖離心分離轉(zhuǎn)子(16)與封堵(21)做成兩個(gè)投撈體，兩者之間也可用鋼絲繩連接，以便于排污操作。封堵(21)換成凡爾，大排量反洗時(shí)可將凡爾球沖出井口。因分離轉(zhuǎn)子(16)排出的水是清水，下面各級(jí)注水器均可不設(shè)機(jī)雜分離裝置和過濾器，使整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)化。
圖7是僅利用慣性分離雜質(zhì)的簡(jiǎn)易型實(shí)施例。過濾器(4)磁化器(5)水嘴(6)和漏斗形射流分離管(8)均固裝在本體上，水中雜質(zhì)因慣性大，從過流通道(7)被高速排出增注器，進(jìn)入下級(jí)或容污管，較清潔的水，經(jīng)進(jìn)水口(9)通過過濾器(4)由水嘴射向地層。反洗時(shí)，由于排量大，會(huì)在進(jìn)水口(9)附近形成負(fù)壓區(qū)，使過濾器(4)上的雜質(zhì)脫落，因此具有自潔作用。本例中的過濾器可用篩網(wǎng)制成，磁化器為環(huán)形或瓦形永磁體拼組成筒狀，磁化器內(nèi)管直接利用不銹鋼分離管(8)，外側(cè)用玻璃鋼封固。為產(chǎn)生交變或可調(diào)磁場(chǎng)，可直接在分離管(8)中部纏繞線圈(5)構(gòu)成無鐵芯的空芯線圈；也可設(shè)鐵芯，以提高場(chǎng)強(qiáng)。為滿足高頻特性或防止發(fā)熱，分離管可用陶瓷、塑料等非金屬材料制成，鐵芯也可用錳鋅鐵氧體或其它軟磁材料制成。本例也可將磁水器和過濾器省略，僅由分離管(8)和注水孔(6)及外殼構(gòu)成，也能達(dá)到減少地層堵塞的目的，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單。
圖8是一個(gè)由專利CN88100196.1內(nèi)裝式流體磁化芯(5)漏斗形分離管(8)和射流振蕩注水嘴(6、22)構(gòu)成的增注器，具有較強(qiáng)的解堵增注作用。若將磁芯移出外殼(2)就構(gòu)成圖7實(shí)施例中的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，最適合于沖洗地層炮眼的單純解堵作業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種可減少地層及注水部件堵塞的解堵增注器，其特征在于a)設(shè)有用于分離機(jī)械雜質(zhì)的慣性或離心分離裝置；b)設(shè)有污物不易進(jìn)入地層的過流通道；c)設(shè)有容污裝置；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可減少地層及注水部件堵塞的解堵增注器，其特征還在于至少由分離裝置、過濾器、磁化器、射流振蕩器或注水孔中的一件構(gòu)成注水部件；
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的可減少地層及注水部件堵塞的解堵增注器中的注水部件，其特征還在于可制成投撈體，或固裝在本體上，也可以分別置于投撈體與本體上；
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的可減少地層及注水部件堵塞的解堵增注器，其特征還在于機(jī)雜分離裝置至少由筒狀或漏斗狀的分離管、固定的旋流葉片，靠反作用或電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子或葉輪中的一種構(gòu)成；
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4所述的可減少地層及注水部件堵塞的解堵增注器中的機(jī)雜分離裝置，其特征還在于安裝位置可設(shè)在增注器中的上部、中部或下部，也可設(shè)在上方管柱或井口；
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的可減少地層及注水部件堵塞的解堵增注器中的磁化器，其特征還在于至少由專利CN88100196.1內(nèi)裝式流體磁化芯、筒形磁化芯或電磁鐵中的一種構(gòu)成；
7.根據(jù)權(quán)利要求1、3所述的可減少地層及注水部件堵塞的解堵增注器，其特征還在于投撈體內(nèi)裝有測(cè)井儀器；
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可減少地層及注水部件堵塞的增注器，其特征還在于容污管設(shè)在最下一級(jí)增注器或機(jī)雜分離裝置的下面；
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的可減少地層及注水部件堵塞的增注器中的射流振蕩器，其特征還在于振蕩器中的噴嘴用耐磨蝕材料制成流線形喇叭狀。
全文摘要
本發(fā)明屬于石油開采中注水井的增注和油、水井沖洗地層炮眼解堵作業(yè)的工具。解決了機(jī)雜堵塞過濾器或水嘴的問題，同時(shí)減少了機(jī)雜對(duì)近井地帶的堵塞，還可防止地層結(jié)垢和粘土膨脹。其優(yōu)點(diǎn)是由慣性或離心分離器分離出的機(jī)雜蓄積在容污管內(nèi)，不致污染地層，為便于反洗或分層注水和測(cè)井，將射流振蕩解堵器或過濾器、分離裝置、磁水器、測(cè)井儀器制成投撈體。可大大提高注水量，延長(zhǎng)修井周期，是注水工藝的一項(xiàng)有力新手段，用于解堵作業(yè)可提高效率和質(zhì)量。
文檔編號(hào)E21B28/00GK1150985SQ95117468
公開日1997年6月4日 申請(qǐng)日期1995年11月17日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月17日
發(fā)明者張志華, 趙泰琦, 趙曼 申請(qǐng)人:張志華