技术摘要：
本发明公开了属于油气井工程领域的一种井下超声波振动固井系统及其振动固井方法。该井下超声波振动固井系统包括：能下入到油气井预设位置的套管柱，在套管柱上安装有扶正器，并且每隔一个扶正器的套管柱上装一块密封隔离板，密封隔离板上装有对称呈环形排列的帕尔曼发  全部
背景技术：
固井是油气开采工程中最为关键的部分之一，优秀的固井技术和工艺，可以提高 固井质量，延长油气井寿命。通过施加振动可以减少灌注空隙，清除胶结面泥饼，强化紊流 替浆效果，抑制环空气窜，提高水泥面胶结强度，缩短水泥胶凝时间，减少甚至消除水泥浆 静切力，故可以通过振动固井，有效提高固井质量。然而，现有的振动固井技术仍存在着振 动强度弱以及振动分布不均匀的问题。如当下应用比较广泛的低频水力脉冲式振动固井工 具，其振动频率低，没有超声波高频振动的效果显著，且通常安装在靠近井底的套管柱上， 其产生的振动在沿套管上传时逐渐减弱，使得套管中远距离的振动强度偏弱，从而影响了 固井质量。因此迫切需要一种能够实现均匀分布且在长距离产生高频振动的固井技术，以 克服现有技术中的种种缺陷。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种井下超声波振动固井系统及其振动固井方法：其特征在 于，所述井下超声波振动固井系统包括：能下入到油气井预设位置的套管柱，套管柱与油气 井井壁之间形成环形空间；在套管柱上安装有扶正器，扶正器与油气井井壁之间装有遇油 遇水自膨胀密封圈，套管柱与扶正器之间装有一块密封隔离板，并且每隔一个扶正器的套 管柱上装一块密封隔离板；所述密封隔离板上装有对称呈环形排列的帕尔曼发生器；帕尔 曼发生器与密封隔离板之间有密封圈；容置于套管内的胶塞，在胶塞之上注入顶替液；所述 超声波振动固井系统使用胶塞、顶替液憋压，迫使胶塞下移，顶替液挤压预先注入套管柱内 的水泥浆；被挤压的水泥浆流经帕尔曼发生器的收缩喷腔和喷嘴，使其发生超声波振动，多 节段的帕尔曼发生器能够产生长距离的高频振动，作用于整个井段的套管柱、井壁和水泥 浆。 常规固井工艺中使用的水泥浆，将所述水泥注入套管柱内达到实际要求。 所述密封隔离板与套管柱和扶正器之间有遇油遇水自膨胀密封材料使其严格密 封。 所述扶正器与套管柱和井壁之间有遇油遇水自膨胀密封材料使其严格密封。 所述帕尔曼发生器与密封隔离板之间有遇油遇水自膨胀密封材料使其严格密封。 一种井下超声波振动固井系统的振动固井方法，包括以下步骤： 步骤1，将套管柱下入到油气井内预设位置，套管柱与油气井内壁之间形成环形空 间； 步骤2，向套管柱中注入符合实际要求的水泥浆； 步骤3，向所述套管柱中注入胶塞； 3 CN 111594096 A 说　明　书 2/3 页 步骤4，向套管柱中注入符合实际要求的顶替液； 步骤5，通过顶替液向胶塞施压使水泥浆移动； 步骤6，将受压的水泥浆流经环形空间到达帕尔曼发生器的收缩喷腔和喷嘴，产生 高压液片； 步骤7，所述高压液片冲击帕尔曼发生器的簧片使其产生超声波振动；该超声波振 动将传递给周围的套管柱、井壁和水泥浆； 步骤8，多节段中帕尔曼发生器将产生长距离的高频振动作用于整个井段的套管 柱、井壁和水泥浆。 所述每块密封隔离板上装有的帕尔曼发生器数量和其收缩喷腔、喷嘴的横截面积 大小依据环形空间中水泥浆的流速、密度和所需要的超声波振动强度来确定。 所述放置于帕尔曼发生器上的振动簧片，其材料需要强度高，弹性好，且耐疲劳性 能高、抗腐蚀性强，因此采用304不锈钢制作尖劈形振动簧片。 本发明的有益效果是本发明水力超声波振动固井方法主要用于振动固井，能够在 整个井段产生一定强度的超声波，对水泥浆进行超声处理，使水泥浆产生超声搅拌作用，水 泥颗粒分散更加均匀，从而加速水泥浆的水化进程、改善水泥浆的流变性，为水泥浆在环形 空间中的初终凝、强度发展和抑制环形空间的气窜方面起到重要保障作用；同时产生的超 声波还具有很强的清洗功能，可以有效清洁胶结面泥饼，从而进一步提高水泥浆与套管柱 和井壁的胶结质量。本发明设计简单、加工成本较低，不需要改变现有固井工艺，在长距离 产生高频振动，使振动分布均匀，提高振动效果，清洁胶结面泥饼，缩短初终凝时间，进而提 高固井质量。 附图说明 图1是井下超声波振动固井系统的结构简图。 图2是图1中的安装扶正器部分的局部放大图。 图3是帕尔曼发生器的结构示意图。 图中标号为：501-振动簧片，502-喷嘴，503-上接头，504-收缩喷腔，505-下接头。