水力脉冲

摘要： 针对国内外近几年来主要使用振荡冲击器来提高机械钻速,对此类工具的工作性能进行了理论研究并提出了它在工程技术应用中的结构优化方法.在对振荡冲击器的结构及工作原理进行分析的基础上,首次将瞬变流理论引入并建立了水力脉冲波动压力模型,利用MATLAB软件进行了振荡冲击器水力脉冲数值模拟计算,进而分析了不同因素对振动冲击性能的影响.得出了关键零部件———盘阀的过流面积变化特性,以及盘阀偏心距 e和过流孔半径r对振荡冲击器性能影响规律.建立了该工具产生振动冲击的目标函数,并给出了水力脉冲装置优化步骤.在此基础上,加工了工具的样机,并进行了室内试验.试验验证了振荡冲击器的设计合理性、理论分析的有效性和数值计算的准确性.研究结果为水力脉冲工具优化提供指导意义,并为振荡冲击器在钻井现场应用提供理论支撑.%In recent years,oscillation impacter has been used to improve its penetration rate at home and abroad.The basic theory and structure optimization method in the engineering applica-tion were researched.The theory of transient flow was used to establish the pressure model of hy-draulic impulse wave by analyzing the structure and working principle of the oscillation impacter. Numerical simulation of hydraulic impulse of oscillation impacter by MATLAB software pro-gramming was studied,and the influence of different factors on vibration impact performance was analyzed.The variation characteristic of the flow area of the key parts-disc valve was conducted. The effect law of the eccentricity e and the flow area radius r on the performance was obtained. The objective function which generated conclusive force was built.The steps of the optimization of the hydraulic pulser were established.On this basis,the model machine was processed,and in-door experiments were carried out.The experiment verified the rationality of the design,the va-lidity of the theoretical analysis and the accuracy of the numerical calculation of the oscillation im-pacter.T he results can offer the guide for optimizing the hydraulic pulser,and provide theoretical support for drilling field application of the oscillation impacter.

摘要： 为有效提高庆深气田勘探开发效率,降低钻井成本,在大庆油田徐深6区块进行了3口井液动旋冲工具提速试验.经试验验证,液动旋冲工具产生的高频冲击能够有效地消除"粘滑现象",保护钻头,提高破岩效率;同时,产生的高压水力脉冲,能够有效地提高岩屑运移效率,减少岩屑重复切削,进一步提高了机械钻速.通过优化提速方案、优选钻井参数等技术手段,机械钻速及单只钻头进尺得到了大幅提高,降投资控成本效果显著,获得了良好的经济效益和社会效益,为深层天然气井高效钻井探索了一条新路.

摘要： 对于海上深井而言,机械钻速慢、作业成本高昂,在国际油价持续低迷的背景下,迫切需要改变深井开发现状.水力脉冲空化射流钻井技术是利用水力脉冲发生器产生流体脉冲和自振腔室空化效应,达到水力脉冲、空化冲蚀和瞬时压负效应等效果的一种钻井工艺,可起到提高钻井时效、保障井眼安全的作用.本文在分析其辅助破岩和井底清岩机理的基础上,剖析了水力脉冲空化射流器基本结构和应用优势.该技术在J油田进行试用,并获得了成功,相较常规钻具组合机械钻速环比增加了32.8％,对于海上深井作业具有一定的推广应用价值.

摘要： Hydraulic rock-breaking tool is the key point in the research of high efficient drilling technology and the basic technology of petroleum exploration and development,and also is the basic guarantee of safe and fast drilling.For the current domestic and foreign commonly used hydraulic rock breaking tools,including the super high pressure water jetting tool,the bottom hole jet oscillation tool,the axial hydraulic impactor and the circumferential hydraulic impactor,the basic principle,performance characteristics and research status of the rock breaking tools were introduced.The results show that the traditional rock breaking technology,such as water jet and impactor,will still be the principal part of the liquid rock breaking technology for some time because of its obvious speed effect;negative pressure downhole tools,hydraulic pulse cavitation jet tool,currently used in conjunction with multi-mechanical rock breaking,should get a rapid development,and gradually appeared to dominate;self-excited oscillation type rotary percussion tool and elastic force accumulator hydraulic impactor development is still not perfect,is still at the exploratory stage,but it will gradually become the development direction of the hydraulic rock breaking technology.%液动破岩工具是高效钻井破岩技术研究的重点,是石油勘探开发的钻井基础装备,也是安全、快速钻井的基本保障.针对当前国内外常用的液动破岩工具(包括超高压水射流工具、井底射流振荡工具、轴向液动冲击器和周向液动冲击器等),介绍了破岩工具的基本原理、性能特点和研究现状.分析结果表明:水射流、冲击器等传统破岩技术拥有明显的提速效果,在一段时间内仍然会是液动破岩技术的主体;井底负压工具、水力脉冲空化射流工具,目前多与机械破岩配合使用.这2类工具在近几年应该会得到快速发展,并逐渐成为破岩的主体;自激振荡式旋冲工具和弹性蓄力液动冲击器发展还不够完善,仍然处于探索阶段,但会逐渐成为液动破岩技术的发展方向.

摘要： 为了提高PDC钻头在深井硬地层中的机械钻速,研制了液动旋冲工具.该工具能够通过钻井液提供的动力,在周向上产生高频冲击,在轴向上产生水力脉冲,使钻头的破岩方式由普通的刮削转变为机械冲击与水力脉冲相结合的破岩方式,有效提高PDC钻头在深井硬地层中的破岩效率,消除钻头的粘滑和卡钻现象.现场试验结果表明:该工具设计合理、性能可靠,操作简单,可满足直井和定向井提速需求.液动旋冲工具在大庆区块的寿命及提速指标与国外扭力冲击器相当,在辅助破岩方式及正反冲击力大小上具有一定优势.%To improve the penetration rate of PDC bit in hard formation of deep well,a hydraulic rotary impact tool has been developed.The tool can generate high frequency impact in the circumferential direction and the hydraulic pulse in the axial direction through the power provided by the drilling fluid,so as to change the rock breaking method of the drill bit from common scraping to combined mechanical impact and hydraulic pulse,effectively improving the PDC bit rock breaking efficiency in the deep well hard rock formation and eliminating the stickslip and stuck pipe phenomenon.The field test results show that the tool has a rational design,reliable performance and simple operation way,which could meet the needs of drilling speed increasing in vertical well and directional well.The life and drilling speed of hydraulic rotary impact tool are equal to that of the foreign torsion impactor used in Daqing,and it presents a certain advantage on rock breaking manner and positive and negative impact force.

摘要： 随着国内能源需求量的激增,国内石油公司在中东地区的勘探区块越来越多,但在项目运行过程中钻井机械钻速低、建井周期长、投资成本高等特点对一些区块的勘探开发形成了严重制约.水力脉冲射流钻井技术产生水力脉冲和井底瞬时负压2种效应,使进入钻头的常规连续流动调制成脉冲射流,能够提高井底净化能力和降低岩石破碎强度.在通过数值模拟分析水力脉冲射流工具提高机械钻速机理的基础上,在中东YD油田进行了现场试验,试验结果表明,在地层相同、相近工况下试验井段比对比井段机械钻速平均提高21.7％～30.9％,有较高的推广价值.

摘要： 针对油水井堵塞有多种物理解堵方法,其中水力脉冲解堵技术因安装使用方便、可操作性强等优点在国外受到大力推广.国内从九十年代开始研究脉冲解堵技术,目前已进行了许多室内及小规模现场试验,但还没有大范围推广应用的产品.为此,研发了一种水力脉冲注水器,该注水器由低速螺杆马达、脉冲喷水器、压力控制阀组成,依靠注水时液体自身压力作为动力而无需外加动力,操作简单且施工费用低.现场应用结果表明,水力脉冲注水器解堵增注效果明显,试验井日注水量增加28.6%,注水压力降低30%.

摘要： 新疆塔里木盆地却尔却克组地层研磨性强、机械钻速低、单只钻头进尺少.新研制的液力衡扭旋冲提速工具具有衡扭旋冲和水力脉冲功能,在深井坚硬地层提速方面取得较好效果,应用于新疆城探1井提速效果显著,各项指标超过了国外产品,取得了较好的经济效益.

摘要： 机械钻井速率低、周期较长是传统钻井工艺中的难题，水力脉冲空化射流钻井技术可充分利用由脉冲射流、空化射流产生的高强度冲击载荷有效地提高破岩、清岩的效率，解决了传统钻井工艺面临的难题。首先介绍了水力脉冲空化射流钻井技术提高机械钻速的相关机理，在此基础上分析该钻井技术的应用效果，在不同的地层、钻压与钻速钻、井液密度、泵压和排量条件下的适应性情况，以及水力脉冲空化射流发生器的使用寿命。

摘要： 非常规天然气特别是页岩气和煤层气目前已经成为天然气开发的热点,为了提高页岩气和煤层气钻井机械钻速,降低开发成本,采用水力脉冲空化射流钻井技术在页岩气井宣页1井和煤层气井织4井进行了多井次现场试验.现场试验结果表明,宣页1井在两种不同井眼下的机械钻速分别为2.73m/h和1.74m/h,与邻井段相比,试验井段的平均机械钻速分别提高58.2％和18.1％;织4井试验井段的平均机械钻速为1.74m/h,与邻井织1井和织2井相比,织4井试验井段机械钻速分别提高21.6％和187.7％,平均提高幅度为110.6％.水力脉冲空化射流钻井技术减少了页岩气井和煤层气井的钻井时间,降低了钻井成本,能够为加快非常规天然气钻井开发作出贡献。

摘要： 为了解决常规酸化酸液在低渗透油田渗透度低，有效距离短，有效周期短的问题，提出了水力脉冲-酸化复合解堵新技术。本文通过实验研究了适合尕斯油田的四种酸液与水力脉冲相结合的作用效果，研究不同脉冲作用时间对渗透率比值的影响优选出最佳间歇振动，即是单次振动10min，停振10min，且连续作用时间是30min。在此研究的基础上与酸液复合作用按单独脉冲，单独酸化，先脉冲后酸化、先酸化后脉冲和边脉冲边酸化五种作用方案对四种酸液体系进行详细研究，结果表明复合作用的效果明显优于单独作用的效果，且边脉冲边酸化的效果优于先脉冲后酸化和先酸化后脉冲的作用效果。通过对四种酸液的复合实验研究对比可知：酸液体系是CH-59 时，在最佳边振动边酸化的间歇振动作用下，效果可达最佳，渗透率比值提高3倍左右，比单独酸化高出1.6倍，单独振动高出2.7倍，表明水力脉冲与适合该地层的酸液结合，不仅可以促进酸液的化学反应速度，提高化学作用效果，而且可以延长化学作用距离，抑制二次堵塞的形成，从而保持了化学处理效果，延长作用有效期，充分说明该技术的优越性，为低渗透油田深部解堵提供了可靠的理论依据。

摘要： 在分析水力脉冲与空化射流调制机理的基础上,设计出一种新型水力脉冲与空化射流耦合的水力脉冲空化射流发生器,通过流体脉冲扰动和自振空化效应耦合,使进入钻头的常规连续流动调制成振动脉冲流动.钻头喷嘴出口形成脉冲空化射流,产生水力脉冲、空化冲蚀和局部负压负效应,从而提高井底净化和辅助破岩效果.塔里木油田、克拉玛依油田、吐哈油田30多口井的现场试验结果表明,水力脉冲空化射流钻井技术对钻头类型、地层特性、钻井液密度、排量、动力钻具、欠平衡钻井系统、Power V系统等具有良好的适用性,机械钻速提高10.1％～87.3％.水力脉冲空化射流发生器具有性能稳定、效果好、使用寿命长等特点,完全可以满足现场的需要.

摘要： 基于井下动力脉冲和冲击振动提高钻井速度机理和实际应用情况的分析,结合当前钻井工程实际,提出利用水力脉动,直接诱发钻头的周期性冲击作用力,通过改善井底附近岩石或钻头的受力状况,提高钻头的破岩钻进效率.依据该思想研制了水力脉冲诱发振动钻井的装置,实际试验结果表明,该研究思想确实可行,为水力脉冲在石油钻井中的应用提供了一条可行的途径.

摘要： 实践表明，井底流场的适当脉动，或对钻头施加适当的周期性冲击作用力，都有助于提高钻头在深部地层的破岩钻进效率。综合水力脉冲和冲击振动钻井两类技术的优势，所发展的水力脉冲诱发井下振动钻井技术，即是利用水力脉冲直接诱发钻头机械振动，改善钻头与井底附近岩石的受力状况，从而有效提高钻井速度的一种新型钻井技术。经现场试验表明该技术具有效果显著、易于实现、结构简单、对钻头和地层的适应性强且不影响钻具结构等特点，具有广泛的现场应用前景。

摘要： 本发明涉及一种脉冲式水力自清洗雨水管廊及其水力自清洗装置，属于雨水管廊领域。水力自清洗装置包括转轴和与转轴转动连接的斗状闸门；斗状闸门具有迎水侧和背水侧，迎水侧和背水侧之间形成上端开放的容水腔，迎水侧设有与容水腔贯通的平衡孔；斗状闸门为偏心结构，能依靠自重而关闭，并且当容水腔内的水达到一定液位时，受容水腔内水的作用力而打开。转轴安装在管廊本体的内壁上，斗状闸门的迎水侧位于水流方向的上游，背水侧位于水流方向的下游；斗状闸门关闭状态下截断水流，打开状态下在管廊本体的底部形成脉冲式水流。利用脉冲式水流将雨水管廊内的泥沙带走，实现雨水管廊的脉冲式水力自清洗，解决雨水管廊泥沙淤积问题。

摘要： 本发明属于煤矿煤层卸压增透及瓦斯抽采技术领域，具体公开一种脉冲水力裂切煤层卸压增透装置及卸压增透方法，该装置主要由水箱、高压水泵、压力表、高压储水罐、气动阀、电磁阀组、控制柜等组成，该装置将高压水泵形成的高压水注入高压储水罐中，通过控制柜控制电磁阀、气动阀、引射泵的开闭形成高压脉冲流体，高压脉冲流体经输送杆到达胀裂器中，在高压脉冲流体作用下胀裂器产生周期性膨胀，从而对煤壁产生压缩‑膨胀‑压缩的周期性张压应力，使煤层中裂隙不断发育形成致密贯通的裂隙网络，从而达到煤层卸压、强化瓦斯抽采的目的。

摘要： 本发明公开了一种连续脉冲水力压裂系统，包括：混砂装置、压裂装置、检测模块、数据传输模块、控制模块；混砂装置用于将压裂液和砂子混合搅拌，形成携砂液；压裂装置用于将压裂液和携砂液以脉冲式交替向井筒内泵入；检测模块用于实时检测油层岩石压裂过程中的裂缝状态数据；数据传输模块用于将裂缝状态数据传输至控制模块；控制模块基于接收到的裂缝状态数据控制混砂装置和压裂装置的工作状态。本发明能够根据地下油层岩石的裂缝状态数据进行压裂方案的实时调整，同时结合对压裂装置结构的改进，显著提高施工效率的同时提高油层岩石的造缝体积。

摘要： 本实用新型涉及一种脉冲式水力自清洗雨水管廊及其水力自清洗装置，属于雨水管廊领域。水力自清洗装置包括转轴和与转轴转动连接的斗状闸门；斗状闸门具有迎水侧和背水侧，迎水侧和背水侧之间形成上端开放的容水腔，迎水侧设有与容水腔贯通的平衡孔；斗状闸门为偏心结构，能依靠自重而关闭，并且当容水腔内的水达到一定液位时，受容水腔内水的作用力而打开。转轴安装在管廊本体的内壁上，斗状闸门的迎水侧位于水流方向的上游，背水侧位于水流方向的下游；斗状闸门关闭状态下截断水流，打开状态下在管廊本体的底部形成脉冲式水流。利用脉冲式水流将雨水管廊内的泥沙带走，实现雨水管廊的脉冲式水力自清洗，解决雨水管廊泥沙淤积问题。

摘要： 本申请公开了一种水力脉冲器及水力振荡器，其中，水力脉冲器包括：缸体组件，缸体组件内设置有中心通道；脉冲阀组件，设置于中心通道内，脉冲阀组件与缸体组件的内壁之间形成环形流道；轴向止推件，设置于中心通道内，且轴向止推件的两端分别抵接于脉冲阀组件的一端和缸体组件上；弹性减震件，设置于中心通道内，且弹性减震件的两端分别弹性作用于脉冲阀组件的另一端和缸体组件上。本申请通过轴向止推件和弹性件减震件将脉冲阀组件轴向弹性限位于缸体组件中，因此，脉冲阀组件在工作中产生的轴向冲击力被轴向止推件和弹性减震件缓冲，从而降低了脉冲阀组件的受力冲击，提高了水力脉冲器的使用寿命。

摘要： 本发明公开了一种水力脉冲发生器及水力脉冲压裂装置，其中水力脉冲发生器利用弹簧的弹性势能能够把高压液体转换为低频率脉冲高压液体，以增强脉冲压力形成高的冲击力；而水力脉冲压裂装置则具体应用了水力脉冲发生器；解决现有水力脉冲压裂装置在进行水力压裂时不能使压裂液以高冲击力进入地层致使无法高效造缝的问题。

摘要： 本发明涉及一种水力脉冲强化水力压裂系统，特别涉及土层或岩层的钻进领域。包括压裂井口装置、水力脉冲管汇撬和真空泵；压裂井口装置上设有连续油管，连续油管外包覆有套管，套管上设有喷砂器和丝堵，喷砂器上设有穿过套管的喷砂管，丝堵将连续油管底部密封，套管上对称设有封隔器；水力脉冲管汇撬包括水力脉冲发生器、水力脉冲管、闸板阀和减震器，脉冲发生器、闸板阀、减震器和真空泵均通过水力脉冲管汇撬连接，压裂井口装置与水力脉冲管连接，真空泵所连接的水利脉冲管上设有单向阀，水力脉冲管上设有至少一个闸板阀，水力脉冲管上还设有至少一个减震器。本方案解决了如何强化水力压裂效果的技术问题，适用于岩石钻孔。

摘要： 本申请公开了一种水力脉冲器及水力振荡器，其中，水力脉冲器包括：缸体组件，缸体组件内设置有中心通道；脉冲阀组件，设置于中心通道内，脉冲阀组件与缸体组件的内壁之间形成环形流道；轴向止推件，设置于中心通道内，且轴向止推件的两端分别抵接于脉冲阀组件的一端和缸体组件上；弹性减震件，设置于中心通道内，且弹性减震件的两端分别弹性作用于脉冲阀组件的另一端和缸体组件上。本申请通过轴向止推件和弹性件减震件将脉冲阀组件轴向弹性限位于缸体组件中，因此，脉冲阀组件在工作中产生的轴向冲击力被轴向止推件和弹性减震件缓冲，从而降低了脉冲阀组件的受力冲击，提高了水力脉冲器的使用寿命。

摘要： 本发明公开了可控变频微量高压水力脉冲发生实验装置及工作方法，包括间歇传动机构、活塞泵、变流泵；所述间歇传动机构的动力输出端与活塞泵的动力输入端连接；所述活塞泵自身内部的活塞腔末端与变流泵的大变流腔连通。所述间歇传动机构采用间歇式槽轮运动装置。本发明通过调节不同脉冲频率和微量脉冲压力幅值，对岩石进行地面冲击模拟实验，观察岩石在不同冲击条件下的破裂情况，找到适用于冲击破裂地层的水力脉冲压力值。

摘要： 本发明为一种轴向滑套式井下水力脉冲激发工具，包括，外筒体，外筒体的下部侧壁上贯通设置第一过孔；动力结构，包括螺杆，螺杆的底部连接偏心齿轮，偏心齿轮啮合于中心齿轮内，中心齿轮的底部连接传动轴；储能及脉冲结构，包括锤体套结构，锤体套结构内设置贯通的锤体过孔，锤体套结构的下方设置滑套，滑套的侧壁上贯通设置第二过孔，滑套能周期性地改变第二过孔与第一过孔的连通面积；滑套内设置顶部开口的滑套槽。该工具能制造和存储高压压裂液，释放高压压裂脉冲波，实现对地层的改造，提高油气采收率。