本實(shí)用新型屬于采油技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超聲波變頻解堵增油增注裝置。

背景技術(shù)：

在油田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)過(guò)程中，地下環(huán)境會(huì)日趨復(fù)雜。從鉆井到完井直至采油、注水，各種增產(chǎn)措施(如酸化、壓裂、油水井井下作業(yè)、井下大修等)，使油水井受到外來(lái)固相侵入、水敏性損害、酸敏損害、賤民損害、微粒運(yùn)移、結(jié)構(gòu)、細(xì)菌堵塞等損害，造成油水層的滲流空間的改變，有效滲透率降低，產(chǎn)液量降低，伸至徹底堵塞停產(chǎn)。

超聲波油層處理技術(shù)是一項(xiàng)應(yīng)用于油、水井的物理解堵新技術(shù)，該技術(shù)利用超聲波的聲學(xué)特性，對(duì)油、水井的近井帶污染、結(jié)構(gòu)進(jìn)行振蕩解堵除垢，以提高油井產(chǎn)量，增加水井注水能力。

超聲波解堵裝置是超聲波解堵技術(shù)的核心設(shè)備，超聲波解堵裝置的技術(shù)水平?jīng)Q定了解堵除垢效果。然而，現(xiàn)有的超聲波解堵裝置的電聲轉(zhuǎn)換效率較低，有效作用半徑較小，難以滿足深度解堵的使用需求。另外，現(xiàn)有技術(shù)中的超聲波解讀裝置在壓力平衡膠筒漏失后，外界的油、水等液體會(huì)進(jìn)入壓電陶瓷所在的腔室，繼而造成電氣系統(tǒng)短路損壞且損壞后更換難度較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種超聲波變頻解堵增油增注裝置，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：本實(shí)用新型提供一種用于石油生產(chǎn)的超聲波解堵裝置，包括電纜、電纜連接體、保護(hù)筒、壓電陶瓷和壓力平衡膠筒，還包括密封活塞，所述的電纜通過(guò)電纜接頭組件連接在電纜連接體的上側(cè)，所述的保護(hù)筒固定連接在電纜連接體的下端的外側(cè)，所述的壓電陶瓷通過(guò)壓蓋預(yù)緊固定于保護(hù)筒的內(nèi)側(cè)，所述的壓電陶瓷的內(nèi)壁貼有銅皮，銅皮通過(guò)導(dǎo)線和電纜接頭組件與電纜連接以實(shí)現(xiàn)供電，所述的電纜連接體下端的中心安裝有過(guò)線管，所述的導(dǎo)線從過(guò)線管的中央以及過(guò)線管管壁上的過(guò)線孔穿過(guò)；

所述的密封活塞安裝于活塞套內(nèi)并可在活塞套內(nèi)滑動(dòng)，活塞套通過(guò)中間連接體連接在保護(hù)筒的下端；

所述的壓力平衡膠筒為兩端開(kāi)口的筒狀結(jié)構(gòu)，壓力平衡膠筒的一端連接有膠筒接頭，另一端連接有膠筒堵頭，所述的膠筒接頭通過(guò)下連接體連接在活塞套的下端，壓力平衡膠筒的外側(cè)設(shè)置有膠筒護(hù)罩，膠筒護(hù)罩固定連接在下連接體下端的外側(cè)；

密封活塞的兩側(cè)分別為發(fā)射腔和膨脹腔，發(fā)射腔和膨脹腔內(nèi)均填充有硅油。

所述的電纜接頭組件包括銅芯、外絕緣套、鋼環(huán)、壓緊絕緣套和密封墊，所述的外絕緣套包覆在銅芯的外側(cè)，所述鋼環(huán)通過(guò)螺紋連接在電纜連接體上并將包覆有外絕緣套的銅芯封裝在電纜連接體內(nèi)，所述的密封墊共有兩個(gè)，分別壓裝在鋼環(huán)與外絕緣套以及電纜連接體與外絕緣套之間，所述的壓緊絕緣套也通過(guò)螺紋連接在電纜連接體上，壓緊絕緣套的一端插在銅芯與鋼環(huán)之間并抵在相應(yīng)側(cè)的密封墊上。

所述的過(guò)線管的下端插在所述的中間連接體上側(cè)的圓孔內(nèi)。所述的壓電陶瓷為套狀結(jié)構(gòu)，壓電陶瓷至少有兩個(gè)，各壓電陶瓷之間設(shè)置有絕緣墊片，各壓電陶瓷均通過(guò)導(dǎo)線和電纜接頭組件與電纜連接。所述的壓力平衡膠筒與膠筒接頭、壓力平衡膠筒與膠筒堵頭的連接處的外側(cè)均設(shè)置有箍環(huán)，箍環(huán)的橫斷面上與壓力平衡膠筒接觸的邊緣為平滑的曲線。所述的外絕緣套和壓緊絕緣套均由聚醚醚酮材料制成。

本實(shí)用新型的有益效果為：

1、在超聲波發(fā)射段，壓電陶瓷直接預(yù)緊固定于保護(hù)筒內(nèi)壁，使超聲波直接發(fā)射出，減少了過(guò)渡介質(zhì)聲波損耗，提高了電聲轉(zhuǎn)換效率,從而變相的降低了設(shè)備的功率，增大了超聲波的有效作用半徑，實(shí)現(xiàn)了小功率高頻率的效果。

2、本實(shí)用新型將發(fā)射腔內(nèi)的硅油與膨脹腔內(nèi)的硅油用密封活塞隔離，避免壓力平衡膠筒漏失后造成系統(tǒng)短路損壞，且漏失后更換方便。

3、壓力平衡膠筒與膠筒接頭、壓力平衡膠筒與膠筒堵頭的連接處的外側(cè)均設(shè)置有箍環(huán)，防止因硅油受熱膨脹導(dǎo)致壓力平衡膠筒撕裂損壞。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中A處的局部放大圖；

圖3是圖1中B處的局部放大圖；

圖4是圖1中C處的局部放大圖；

圖5是圖1中D處的局部放大圖；

圖6是壓電陶瓷所在區(qū)段的放大圖；

圖7是壓力平衡膠筒所在區(qū)段的放大圖。

圖中：1-電纜，2-電纜連接體，3-保護(hù)筒，4-壓電陶瓷，5-過(guò)線管，6-中間連接體，7-活塞套，8-密封活塞，9-下連接體，10-箍環(huán)，11-壓力平衡膠筒，12-壓蓋，13-導(dǎo)線，14-壓緊絕緣套，15-鋼環(huán)，16-外絕緣套，17-銅芯，18-銅皮，19-絕緣墊片，20-膠筒接頭，21-膠筒堵頭，22-膠筒護(hù)罩，23-密封墊。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述：

超聲波變頻解堵增油增注裝置包括電纜1、電纜連接體2、保護(hù)筒3、壓電陶瓷4和壓力平衡膠筒11，還包括密封活塞8，所述的電纜1通過(guò)電纜接頭組件連接在電纜連接體2的上側(cè)，所述的保護(hù)筒3固定連接在電纜連接體2的下端的外側(cè)。

所述的壓電陶瓷4通過(guò)壓蓋12預(yù)緊固定于保護(hù)筒3的內(nèi)側(cè)，與采用過(guò)渡介質(zhì)安裝壓電陶瓷4的方式相比，壓電陶瓷4直接預(yù)緊固定于保護(hù)筒3內(nèi)壁，可使超聲波直接發(fā)射出去，減少了過(guò)渡介質(zhì)聲波損耗，提高了電聲轉(zhuǎn)換效率，從而增大了超聲波的有效作用半徑。

所述的壓電陶瓷4的內(nèi)壁貼有銅皮18，銅皮18通過(guò)導(dǎo)線13和電纜接頭組件與電纜1連接以實(shí)現(xiàn)供電。銅皮18的設(shè)置，使得壓電陶瓷的導(dǎo)電面積更大，從而減小了電路的阻抗，提高了超聲波作業(yè)的精準(zhǔn)度。

所述的電纜連接體2下端的中心安裝有過(guò)線管5，所述的導(dǎo)線13從過(guò)線管5的中央以及過(guò)線管5管壁上的過(guò)線孔穿過(guò)。過(guò)線管5的作用是便于布線，同時(shí)防止導(dǎo)線13在裝配時(shí)因纏繞而打結(jié)或折斷。

所述的密封活塞8安裝于活塞套7內(nèi)并可在活塞套7內(nèi)滑動(dòng)，活塞套7通過(guò)中間連接體6連接在保護(hù)筒3的下端。密封活塞8的兩側(cè)分別為發(fā)射腔和膨脹腔，發(fā)射腔和膨脹腔內(nèi)均填充有硅油，將發(fā)射腔內(nèi)的硅油與膨脹腔內(nèi)的硅油用密封活塞8隔離，可將現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)密封腔室分隔成兩個(gè)腔室(即發(fā)射腔和膨脹腔)，被分隔出的兩個(gè)腔室在空間上相互獨(dú)立，從而避免壓力平衡膠筒11漏失后，外界的油、水等液體會(huì)進(jìn)入壓電陶瓷4所在的腔室(即發(fā)射腔)，繼而造成系統(tǒng)短路損壞。另外，在現(xiàn)有技術(shù)中，壓力平衡膠筒11漏失后，油、水、沙石等物質(zhì)會(huì)進(jìn)入壓電陶瓷4所在的密封腔室，因此更換壓力平衡膠筒11前需要對(duì)密封腔室內(nèi)進(jìn)行全面清理，操作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，壓力平衡膠筒的更換難度比較大；使用本實(shí)用新型，壓力平衡膠筒11漏失后，只需更換壓力平衡膠筒11并將壓力平衡膠筒11內(nèi)(即膨脹腔)的硅油重新填滿即可，無(wú)需進(jìn)行大量的清理工作，因此壓力平衡膠筒的更換難度較小。

所述的壓力平衡膠筒11為兩端開(kāi)口的筒狀結(jié)構(gòu)，壓力平衡膠筒11的一端連接有膠筒接頭20，另一端連接有膠筒堵頭21，所述的膠筒接頭20通過(guò)下連接體9連接在活塞套7的下端。

壓力平衡膠筒11的外側(cè)設(shè)置有膠筒護(hù)罩22，膠筒護(hù)罩22固定連接在下連接體9下端的外側(cè)；膠筒護(hù)罩22可起到保護(hù)壓力平衡膠筒11的作用，防止向井下下入本實(shí)用新型時(shí)膠筒受到刮傷損壞。

所述的電纜接頭組件包括銅芯17、外絕緣套16、鋼環(huán)15、壓緊絕緣套14和密封墊23，所述的外絕緣套16包覆在銅芯17的外側(cè)，所述鋼環(huán)15通過(guò)螺紋連接在電纜連接體2上并將包覆有外絕緣套16的銅芯17封裝在電纜連接體2內(nèi)，所述的密封墊23共有兩個(gè)，分別壓裝在鋼環(huán)15與外絕緣套16以及電纜連接體2與外絕緣套16之間，所述的壓緊絕緣套14也通過(guò)螺紋連接在電纜連接體2上，壓緊絕緣套14的一端插在銅芯17與鋼環(huán)15之間并抵在相應(yīng)側(cè)的密封墊23上。

在電纜接頭組件中，銅芯17用于連通電路，起導(dǎo)電作用；外絕緣套16和壓緊絕緣套14分別在銅芯17的兩個(gè)區(qū)段起絕緣作用；密封墊23起密封作用，可防止發(fā)射腔內(nèi)的高壓液體(硅油)從電纜接頭組件與電纜連接體2之間的縫隙滲出；鋼環(huán)15起壓緊作用，同時(shí)也是承受來(lái)自發(fā)射腔內(nèi)的壓力的主要零件；密封墊23、外絕緣套16和壓緊絕緣套14之間連續(xù)且緊密相接，保證了銅芯17和電纜連接體2之間絕緣的可靠性。

所述的過(guò)線管5的下端插在所述的中間連接體6上側(cè)的圓孔內(nèi)。

所述的壓電陶瓷4為套狀結(jié)構(gòu)，壓電陶瓷4至少有兩個(gè)，各壓電陶瓷4之間設(shè)置有絕緣墊片19，各壓電陶瓷4均通過(guò)導(dǎo)線13和電纜接頭組件與電纜1連接。多個(gè)壓電陶瓷4組成超聲波換能器的核心部件，與一體式的壓電陶瓷結(jié)構(gòu)相比，電聲轉(zhuǎn)換效率更高，超聲波解堵效果更好。

所述的壓力平衡膠筒11與膠筒接頭20、壓力平衡膠筒11與膠筒堵頭21的連接處的外側(cè)均設(shè)置有箍環(huán)10，箍環(huán)10的橫斷面上與壓力平衡膠筒11接觸的邊緣為平滑的曲線。受壓力平衡膠筒11結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不均勻性的影響，壓力平衡膠筒11與膠筒接頭20、壓力平衡膠筒11與膠筒堵頭21的連接處為強(qiáng)度的短板，當(dāng)硅油在井下受熱膨脹時(shí)，壓力平衡膠筒11會(huì)向外脹起，進(jìn)而產(chǎn)生在強(qiáng)度短板處撕裂的隱患。事實(shí)證明，在強(qiáng)度薄弱處設(shè)置箍環(huán)10，可有效防止壓力平衡膠筒11撕裂損壞，從而提高了本實(shí)用新型的使用壽命。箍環(huán)10的橫斷面上與壓力平衡膠筒11接觸的邊緣為平滑的曲線，目的是防止箍環(huán)10對(duì)壓力平衡膠筒11產(chǎn)生切割作用，從而進(jìn)一步保證了壓力平衡膠筒11強(qiáng)度的可靠性。

所述的外絕緣套16和壓緊絕緣套14均由聚醚醚酮材料制成。聚醚醚酮是一種絕緣性超好的塑料，通過(guò)注塑的方式可將聚醚醚酮包覆在銅芯17上，在保證銅芯17與電纜連接體2之間的絕緣度的同時(shí)，也使得銅芯17與外絕緣套16可制成一體，便于裝配；與分體式結(jié)構(gòu)相比，銅芯17與外絕緣套16制成一體，使得技術(shù)人員在進(jìn)行密封設(shè)計(jì)時(shí)可以不用考慮銅芯17與外絕緣套16之間的密封，從而大大簡(jiǎn)化了密封結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型的使用方法為：使用時(shí)，通過(guò)電纜1將本實(shí)用新型下放至井下，然后通過(guò)地面上的聲波發(fā)生器和頻率控制裝置控制本實(shí)用新型發(fā)出的超聲波的頻率。

工作狀態(tài)下，本實(shí)用新型中的壓力平衡膠筒11外側(cè)的壓力環(huán)境與井下的壓力環(huán)境相同，井下壓力通過(guò)壓力平衡膠筒11傳導(dǎo)至膨脹腔內(nèi)的硅油中，膨脹腔內(nèi)的硅油通過(guò)密封活塞8將壓力傳導(dǎo)至發(fā)射腔內(nèi)的硅油中，繼而將壓力傳導(dǎo)至壓電陶瓷4，從而保證了壓電陶瓷4工作所需的壓力條件。

通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，得到了本實(shí)用新型的如下技術(shù)參數(shù)：

電源輸入：380V±10％；

功率：4KW；

超高頻信號(hào)頻率：9410±30MHz；

有效工作半徑：70m；

電聲轉(zhuǎn)換率：大于93％；

使用壽命：10000h；

工作井深：3000-5000m。

綜合上述技術(shù)參數(shù)可知，本實(shí)用新型在功率、頻率、有效工作半徑、電聲轉(zhuǎn)換率、使用壽命等方面的性能指標(biāo)方面大大優(yōu)于國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品，技術(shù)水平已躋身世界前列。