用于分层解堵的连续脉冲酸化管柱及其连续脉动发生器的制作方法

本实用新型属于石油开采技术领域，涉及酸化解堵技术，具体是一种用于分层解堵的连续脉冲酸化管柱及其连续脉动发生器。

背景技术：

在油气田或油水井开发过程中，普遍存在因无机结垢、有机结垢、微生物、外来颗粒、豁土矿物等引起近井带地层堵塞，导致注水压力升高或油井生产能力低，影响开发效果。常规的处理方法多采用酸液进行酸化解堵，即通过酸液对堵塞物进行化学溶蚀，以扩大或延伸底层缝隙，恢复并提高地层的渗透率，减少阻力，从而达到增产增注的目的。

为了提高酸液的利用率，现有技术提出了分层酸化技术，分层酸化不仅节约了药剂成本，而且有针对性地解除了对应层段堵塞，但是现有技术中的分层酸化解堵均是单纯依靠酸液体系性能实现的，酸化效果较低。

例如申请号为201120511606.3的中国实用新型专利，其提供一种滑套式投球多级酸化工艺管柱，以用于水平井的酸化施工，但是该酸化工艺管柱没有使用封隔器分隔施工井段，实际分层效果不明确，且酸化施工效果单纯依靠酸液的化学溶蚀作用；再例如申请号为201320624035.3的中国实用新型专利，其提供一种分层解堵开关及分层解堵管柱，该管柱具有较好的分层解堵效果，但是其解堵也是单纯依靠酸液的化学溶蚀作用。

技术实现要素：

本实用新型的一目的是提供一种连续脉动发生器，其能增加脉冲振荡，配合酸化措施解除地层堵塞，延长解堵距离，提高酸化作用效果。

本实用新型的另一目的是提供一种用于分层解堵的连续脉冲酸化管柱，其能实现分层解堵，增加脉冲振荡，配合酸化措施解除地层堵塞，提高酸化作用效果。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本实用新型提供一种连续脉动发生器，其中，所述连续脉动发生器包括：外筒，其能串联于油管上，所述外筒包括上接头和与所述上接头相连的下接头，所述下接头的侧壁设有液流出口；滑套，其能分离的固设于所述外筒内，所述滑套的上端设有能卡设钢球的球座，所述滑套与所述上接头和所述下接头之间围设形成容纳腔，所述容纳腔内设有支架，所述支架将所述容纳腔分隔为上腔室和下腔室，所述支架上设有连通所述上腔室和所述下腔室的液流通道，所述下腔室内设有涡轮，通过所述液流通道进入所述下腔室的液体能经所述涡轮从所述液流出口脉动排出。

在优选的实施方式中，所述滑套与所述外筒的上接头通过剪钉相连。

在优选的实施方式中，所述上接头的中部的内壁凸设缩颈部，所述缩颈部与所述上接头的下端面之间设有阶梯凹陷部，所述下接头的上部的内壁凹设环形凹陷部，所述环形凹陷部上凹设能容纳涡轮的凹槽，所述支架卡设于所述上接头的下端面与所述环形凹陷部的端面之间。

在优选的实施方式中，所述凹槽内固设安装轴，所述涡轮能转动的设于所述安装轴上，所述安装轴的延伸方向与所述液流通道的延伸方向垂直。

在优选的实施方式中，所述滑套与所述上接头的缩颈部之间、所述滑套与所述下接头的内壁之间和所述上接头与所述下接头之间均设有至少一个密封圈。

在优选的实施方式中，所述下接头包括上部、中部和下部，所述下接头的上部的外径大于所述下接头的下部的外径，所述下接头的中部为锥筒状。

在优选的实施方式中，所述液流出口轴向贯穿所述下接头的中部，所述液流出口与所述液流通道轴向错开设置。

在优选的实施方式中，所述液流出口径向贯穿所述下接头的上部，所述液流出口与所述液流通道垂直设置。

在优选的实施方式中，所述下接头的下部的内壁凸设凸台，所述凸台的内径小于所述滑套的外径，在所述连续脉动发生器的滑套和钢球被液体压力冲下的状态下，所述滑套能密封的卡设于所述下接头的凸台。

本实用新型还提供一种用于分层解堵的连续脉冲酸化管柱，其中，所述用于分层解堵的连续脉冲酸化管柱包括至少两个如上所述的连续脉动发生器和至少两个封隔器，所述连续脉动发生器和所述封隔器交错的串联于油管，所述油管的下端设有丝堵，所述连续脉动发生器与储层一一水平相对，至少两个所述连续脉动发生器的钢球的直径自下而上依次增大。

在优选的实施方式中，至少两个所述连续脉动发生器的滑套的外径相等，至少两个所述连续脉动发生器的滑套的内径与所述钢球的直径相匹配。

在优选的实施方式中，所述封隔器的坐封压力小于所述连续脉动发生器的剪钉的抗剪切力。

在优选的实施方式中，所述连续脉动发生器的数量、所述封隔器的数量和所述储层的数量均相等。

在优选的实施方式中，所述储层为两层，所述连续脉动发生器和所述封隔器均为两个，每个所述储层对应一个所述连续脉动发生器，下方的所述封隔器位于下方的所述连续脉动发生器的上方。

本实用新型用于分层解堵的连续脉冲酸化管柱及其连续脉动发生器的特点及优点是：

本实用新型的连续脉动发生器通过设置涡轮，使通过液流通道进入下腔室的液体能冲击涡轮转动，转动的涡轮能拨动液体，以产生水力脉冲，并由液流出口脉动排出，增加液体的脉冲振荡效果；本实用新型具有连续脉动发生器的用于分层解堵的连续脉冲酸化管柱，通过在油管上对应各储层的位置分别串联连续脉动发生器，并在油管上串联与连续脉动发生器交错的封隔器，使酸液经过连续脉动发生器后能被脉动排出，且排出的脉动的酸液能进入对应的储层，以对储层的堵塞进行解堵，增加了脉冲振荡效果，改变酸化施工单一的化学溶蚀作用方式，以实现通过脉冲物理振荡和酸液化学溶蚀的叠加作用，提高酸化作用的效果，结构简单，易于操作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的连续脉动发生器的结构示意图。

图2为本实用新型的用于分层解堵的连续脉冲酸化管柱的结构示意图。

附图标号说明：

1、油管；2、第一封隔器；2＇、第二封隔器；3、第一连续脉动发生器；3＇、第二连续脉动发生器；4、井底；5、套管；6、第一储层；6＇、第二储层；7、总阀门；8、油管阀门；9、套管阀门；

201、上接头；202、钢球；203、剪钉座；204、剪钉；205、滑套；206、支架；207、涡轮；208、挡块；209、下接头；210、上腔室；211、液流通道；212、下腔室；213、液流出口；214、密封圈；215、丝堵。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非单独定义指出的方向以外，本文中涉及到的上、下等方向均是以本实用新型所示的图2中的上、下等方向为准，在此一并说明。

实施方式一

如图1所示，本实用新型提供一种连续脉动发生器，其包括：外筒，其能串联于油管上，所述外筒包括上接头201和与所述上接头201相连的下接头209，所述下接头209的侧壁设有液流出口213；滑套205，其能分离的固设于所述外筒内，所述滑套205的上端设有能卡设钢球202的球座，所述滑套205与所述上接头201和所述下接头209之间围设形成容纳腔，所述容纳腔内设有支架206，所述支架206将所述容纳腔分隔为上腔室210和下腔室212，所述支架206上设有连通所述上腔室210和所述下腔室212的液流通道211，所述下腔室212内设有涡轮207，通过所述液流通道211进入所述下腔室212的液体能经所述涡轮207从所述液流出口213脉动排出。

具体的，外筒的上接头201大体呈筒状，其上端具有内螺纹，用于连接油管，其下端具有外螺纹，外筒的下接头209也大体呈筒状，其上端具有内螺纹，用于与上接头201下端的外螺纹螺接，其下端具有外螺纹，用于连接油管，管柱之间螺纹的连接方式，使结构简单，易于操作；滑套205大体呈圆筒状，其能滑动且能分离的固设于外筒内，滑套205的上端的内壁呈敞口状，以形成能供钢球202卡坐的球座，滑套205在不工作时，与上接头201和下接头209分别密封接触，以封闭容纳腔，而在工作时，在液体压力作用下，滑套205出现下滑，实现外筒的内腔与容纳腔的连通，使液体能进入容纳腔的上腔室210，并经液流通道211进入下腔室212，冲击下腔室212内的涡轮207使其转动，涡轮207转动时会带动液体发生脉动，并从液流出口213脉动排出，增加脉冲振荡效果。

进一步的，如图1所示，所述滑套205与所述外筒的上接头201通过剪钉204相连，以在不工作时固定滑套205，避免滑套205下移而使外筒的内腔与容纳腔连通，同时在需要工作时，通过投入钢球202液体打压，以剪断剪钉204，实现滑套205在液体压力的作用下下移，实现外筒的内腔与容纳腔的连通，较佳的，可在上接头201的内壁螺接剪钉座203，使剪钉204穿设于剪钉座203和滑套205内，当然，可以使滑套205与外筒的下接头209通过剪钉相连，在此不做限制。

进一步的，如图1所示，所述上接头201的中部的内壁凸设缩颈部，所述缩颈部与所述上接头201的下端面之间设有阶梯凹陷部，所述下接头209的上部的内壁凹设环形凹陷部，所述环形凹陷部上凹设能容纳涡轮207的凹槽，所述支架206卡设于所述上接头201的下端面与所述环形凹陷部的端面之间，具体的，上接头201大体包括上部、中部和下部，其上部的外径小于其下部的外径，其中部连接于上部和下部之间而成锥筒状，中部的内径小于上部的内径，缩颈部即凸设于中部的内壁，以供滑套205的上端密封接触，上接头201的下部的内壁凹设的阶梯凹陷部为两层阶梯状(如图1所示)，靠近缩颈部处的第一层阶梯的内壁面处螺接剪钉座203，以便于剪钉204穿设，下接头209的环形凹陷部与上接头201的阶梯凹陷部及滑套205的外壁面之间一起形成上腔室210，环形凹陷部的端面(即下端面)上凹设凹槽，凹槽内的空间构成下腔室212，支架206大体呈筒状，支架206的底面为平面，支架206的顶面的外侧为平面，支架206的顶面的内侧为向下倾斜的斜面，该斜面上设有贯穿支架206的液流通道211，支架206的底面卡设于环形凹陷部的端面，支架206的顶面的外侧卡设于上接头201的下端面，支架206的斜面的设置便于液体进入液流通道211内。

更进一步的，如图1所示，所述凹槽内固设安装轴，所述涡轮207能转动的设于所述安装轴上，所述安装轴的延伸方向与所述液流通道211的延伸方向垂直，具体的，凹槽内横向固定安装轴，即安装轴呈固定状态无法转动，安装轴上设置轴承，涡轮207通过轴承能转动的设于安装轴上，其中，液流通道211的延伸方向为平行于中心轴的方向(也即图1示出的上下方向)，安装轴的延伸方向为图1示出的垂直纸面的方向，优选的，还可在凹槽内涡轮207的下方设置挡块208，挡块208的下端面顶抵在凹槽的下端面，挡块28上可贯穿设置与液流出口213相对应的通孔。

更进一步的，如图1所示，所述滑套205与所述上接头201的缩颈部之间、所述滑套205与所述下接头209的内壁之间和所述上接头201与所述下接头209之间均设有至少一个密封圈214，以保证两两接触部件之间的密封，较佳的，滑套205与上接头201的缩颈部之间可间隔的设置两个密封圈214，滑套205与下接头209的内壁之间可间隔的设置两个密封圈214，上接头201与下接头209之间可设置一个密封圈。

进一步的，如图1所示，所述下接头209包括上部、中部和下部，所述下接头209的上部的外径大于所述下接头209的下部的外径，所述下接头209的中部为锥筒状，具体的，下接头209的下部的内径、中部的内径和上部的内径均相等，且下接头209的下接头的内径等于上接头201的中部的缩颈部的内径，以便于滑套205上下两端同时密封于上接头201和下接头209。在一实施例中，所述液流出口213轴向贯穿所述下接头209的中部，所述液流出口213与所述液流通道211轴向错开设置(如图1所示)；在另一实施例中，所述液流出口213径向贯穿所述下接头209的上部，所述液流出口213与所述液流通道211垂直设置(图中未示出)。

进一步的，如图1所示，所述下接头209的下部的内壁凸设凸台，所述凸台的内径小于所述滑套205的外径，以对下滑的滑套205进行限位，在所述连续脉动发生器的滑套205和钢球202被液体压力冲下的状态下，所述滑套205能密封的卡设于所述下接头209的凸台，能阻止液体向下流动。

本实用新型的连续脉动发生器在不工作时，其滑套205通过剪钉204固设于外筒的上接头201，滑套205与外筒之间的容纳腔与外筒的内腔不连通，在工作时，投入钢球202，钢球202卡坐于滑套205的球座上，液体打压，当液体压力大于剪钉204的抗剪切力时，剪钉204被剪断，滑套205和钢球202在液体压力作用下一起下滑，容纳腔的上腔室210与外筒的内腔连通，液体进入上腔室210，并经液流通道211进入下腔室212内，进入下腔室212内的液体推动涡轮207转动，涡轮207带动液体转动，即由于涡轮207转动使酸化液体产生规律性流动(即脉冲性冲击)，并由液流出口213脉动排出，如此实现液体的脉冲振荡效果。

实施方式二

如图2所示，本实用新型还提供一种用于分层解堵的连续脉冲酸化管柱，其包括至少两个如上所述的连续脉动发生器和至少两个封隔器，以分别对各储层进行解堵，其是利用水力脉冲的物理作用与酸液的化学溶蚀作用相叠加，以提高酸化处理半径及作用效果，其中，连续脉动发生器与实施方式一的结构、工作原理和有益效果相同，在此不再赘述，所述连续脉动发生器和所述封隔器交错的串联于油管1，所述油管1的下端设有丝堵215，所述连续脉动发生器与储层一一水平相对，至少两个所述连续脉动发生器的钢球的直径自下而上依次增大，即在两两相邻的两个连续脉动发生器中，下方的连续脉动发生器的钢球的直径小于上方的连续脉动发生器的钢球的直径，也即位于最下方的连续脉动发生器的钢球的直径最小，位于最上方的连续脉动发生器的钢球的直径最大，使至少两个连续脉动发生器自下而上依次工作。

进一步的，至少两个所述连续脉动发生器的滑套的外径相等，至少两个所述连续脉动发生器的滑套的内径与所述钢球的直径相匹配，即在两两相邻的两个连续脉动发生器中，下方的连续脉动发生器的滑套的内径小于上方的连续脉动发生器的滑套的内径，且最下方的连续脉动发生器的滑套的内径最小，其中，在相邻的两个所述连续脉动发生器中，下方的连续脉动发生器已打开，其对应的储层已完成解堵，在上方的连续脉动发生器打开时，即上方的连续脉动发生器的滑套205和钢球202下滑后，上方的连续脉动发生器的滑套205能密封的卡设于其下接头209的凸台处，实现向下的通道的密封，避免酸液再继续向下方的连续脉动发生器流动。

进一步的，所述封隔器的坐封压力小于所述连续脉动发生器的剪钉的抗剪切力，其中封隔器为现有技术中已知的结构，封隔器坐封可靠，在解堵施工和焖井过程中能有效分隔各层段并保护上部套管，封隔器内设有洗井通道，在坐封状态下可实现洗井(洗井时将洗净液由套管泵入，经封隔器的洗净通道向下并经连续脉动发生器进入油管，向上返回井口，实现洗井)，封隔器的坐封销钉的设定值为15MPa，连续脉动发生器的剪钉的设定值为18MPa，在投入钢球卡设于滑套上时，液体压力达到15MPa时，所有封隔器全部完成坐封，待液体压力达到18MPa时，剪钉被剪断，开始对该连续脉动发生器对应的储层注入脉冲振荡的酸液，以进行解堵。

进一步的，所述连续脉动发生器的数量、所述封隔器的数量和所述储层的数量均相等，每个连续脉动发生器对应一个储层，每个连续脉动发生器的上方于油管上串联一封隔器。

进一步的，如图2所示，所述储层为两层，所述连续脉动发生器和所述封隔器均为两个，每个所述储层对应一个所述连续脉动发生器，下方的所述封隔器位于下方的所述连续脉动发生器的上方，具体的，两层储层自上而下依次为第一储层6和第二储层6＇，两个连续脉动发生器自上而下依次为第一连续脉动发生器3和第二连续脉动发生器3＇，两个封隔器自上而下依次为第一封隔器2和第二封隔器2＇，第一储层6与第一连续脉动发生器3水平相对，第二储层6＇与第二连续脉动发生器3＇水平相对，第一封隔器2位于第一连续脉动发生器3的上方，第二封隔器2＇位于第一连续脉动发生器3与第二连续脉动发生器3＇之间，以通过第一封隔器2和第二封隔器2＇在套管5与第一连续脉动发生器3之间形成封闭空间，并通过第二封隔器2＇和井底4在套管5与第二连续脉动发生器3＇之间也形成封闭空间，保证酸液顺利进入对应储层，避免酸液上下流动，当然，也可根据储层的数量，设置相对应的酸化管柱。

本实用新型用于分层解堵的连续脉冲酸化管柱用于对两个储层或多个储层(例如五层)进行分层解堵，下面以两个储层为例对其工作步骤进行说明，如图2所示：步骤a，下入管柱，具体是将用于分层解堵的连续脉冲酸化管柱串联于油管上并下入井下套管内，此时第一连续脉动发生器3和第二连续脉动发生器3＇均处于关闭状态；步骤b，对施工管线试压，具体是记录井口压力(即记录井口处的油管内的压力)，关闭总阀门7和套管阀门9，将泵车和油管阀门8连接，通过泵车向施工管线内泵压至20MPa，以对泵车至总阀门7之间的管路进行密封检测，保证施工管线无泄漏；步骤c，打开总阀门7和油管阀门8，投入直径为24mm的钢球202，该钢球202坐封于第二连续脉动发生器3＇的球座，用泵车将酸液泵入油管1内，缓慢泵注，使压力逐步升高至15MPa，第一封隔器2和第二封隔器2＇全部坐封；步骤d，继续泵注，当压力升至18MPa时，剪钉被剪断，钢球202和滑套205下滑，第二连续脉动发生器3＇打开，酸液经第二连续脉动发生器3＇的涡轮207产生脉动效果后从液流出口213脉动流出，依据设计用量将酸液挤注第二储层6＇，完成第二储层6＇的解堵；步骤e，完成第二储层6＇解堵后停泵，投入直径为32mm的钢球202，用泵车将酸液泵入油管1内，推动钢球，使压力逐步升高至18MPa后，压力突降，完成第一连续脉动发生器3的打开，此时第一连续脉动发生器3的滑套向下滑动，完成对第二连续脉动发生器3＇的封闭，阻止酸液进入第二连续脉动发生器3＇，以将酸液注入第一储层6，实现对第一储层6的解堵；步骤f，泵车向油管1内泵入清水，直至酸液无残留，停泵即可，拆掉施工管线，焖井12小时后，放喷排液即可试生产或注水。

本实用新型使酸化液经过连续脉动发生器，利用酸化液的动力来冲击涡轮，以使酸化液产生脉冲，利用脉冲波在地层内产生周期性的张压应力，激发振动场内的介质，使介质质点的物理量发生反复变化，导致沉积在油层孔隙内的固体附着物逐渐松动、分离，实现物理和化学相结合的解堵方式，增大酸液处理半径，提高解堵效果，当储层为多层时，自下而上对各储层依次解堵，实现逐级分层酸化，提高酸液利用率。

本实用新型的连续脉动发生器通过设置涡轮207，使通过液流通道211进入下腔室212的液体(例如酸化液)能冲击涡轮转动，转动的涡轮207能拨动液体，以产生水力脉冲，并由液流出口213脉动排出，增加液体的脉冲振荡效果；本实用新型具有连续脉动发生器的用于分层解堵的连续脉冲酸化管柱，通过在油管1上对应各储层的位置分别串联连续脉动发生器，并在油管1上串联与连续脉动发生器交错的封隔器，使酸液经过连续脉动发生器后能被脉动排出，且排出的脉动的酸液能进入对应的储层，以对储层的堵塞进行解堵，增加了脉冲振荡效果，改变酸化施工单一的化学溶蚀作用方式，以实现通过脉冲物理振荡和酸液化学溶蚀的叠加作用，提高酸化作用的效果，结构简单，易于操作。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限制本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的原则和构思的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本实用新型的保护范围。