CN102155173A - 脉冲射流消泡装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脉冲射流消泡装置，包括管状的振荡本体；安装于振荡本体一端的轴向引流短节，所述轴向引流短节设有中空的轴向引流通道；安装于振荡本体另一端的出流短节，所述出流短节设有中空的轴向出流通道；安装于出流短节端部的收集器，所述收集器的底部设有若干通孔或者缝隙；位于所述振荡本体管腔内所述轴向引流短节与出流短节的端部之间形成振荡腔；所述振荡本体上设有连接所述振荡腔与振荡本体外部的径向引流通道。本发明的脉冲射流消泡装置与化学法消泡相比，消泡效率高、处理量大，更加经济、环保，适应性强，具有广阔的现场应用前景。

Description

脉冲射流消泡装置

技术领域

本发明涉及石油、天然气泡沫钻井消泡技术领域，具体地说，涉及一种脉冲射流消泡装置。

背景技术

泡沫钻井技术是欠平衡钻井技术中的一种，因泡沫钻井液的密度低，可以有效提高机械钻速，保护油气层，提高采收率，适用于低压低渗等难开发油气藏，具有广阔的应用前景。现场泡沫钻井过程中，大量的泡沫从井口不间断地返出，泡沫体积大，地面泥浆池难以满足要求，若直接排放会对环境造成污染，并存在一定的安全隐患，因此需要进行地面消泡。目前，油田现场中普遍采用化学法消泡，即通过添加化学消泡剂达到使泡沫破裂的目的，但是该方法可控性差，增加了成本投入，而且消泡后的钻井液难以二次发泡重复利用，经济性差，不环保。上述问题在一定程度上制约了泡沫钻井技术大面积的推广应用，因此研制一种效率高、处理量大、经济、环保的消泡装置，以满足泡沫钻井现场工况的消泡需求是非常有必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为泡沫钻井现场提供一种效率高、处理量大、经济、环保的脉冲射流消泡装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：脉冲射流消泡装置，包括振荡本体，所述振荡本体呈管状；轴向引流短节，所述轴向引流短节安装于所述振荡本体的一端，所述轴向引流短节设有中空的轴向引流通道；出流短节，所述出流短节安装于所述振荡本体的另一端，所述出流短节设有中空的轴向出流通道；收集器，所述收集器安装于所述出流短节的端部，所述收集器的底部设有若干通孔或者缝隙；位于所述振荡本体管腔内所述轴向引流短节与出流短节的端部之间形成振荡腔；所述振荡本体上设有连接所述振荡腔与振荡本体外部的径向引流通道。

作为优选的技术方案，所述轴向引流短节的轴向引流通道的入口尺寸大于出口尺寸。

作为优选的技术方案，所述轴向引流通道分为相连的两段，靠近所述轴向引流通道的入口的一段为圆柱状孔，靠近所述轴向引流通道的出口的一段为倒圆锥形孔。

作为优选的技术方案，所述轴向引流短节的出口端还设有由所述轴向引流通道的出口向外延伸的引流扩散口。

作为优选的技术方案，所述出流短节的轴向出流通道的内表面还设有导引槽。

作为优选的技术方案，所述导引槽呈螺旋状。

作为优选的技术方案，所述出流短节的入口端呈锥台状；所述出流短节的出口端还设有由所述轴向出流通道的出口向外延伸的出流扩散口。

作为优选的技术方案，所述振荡本体与轴向引流短节及出流短节之间分别采用螺纹连接；所述出流短节与收集器之间采用螺纹连接。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：利用本发明的脉冲射流消泡装置在泡沫钻井现场进行消泡作业时，泡沫流体自轴向引流短节的轴向引流通道的入口进入轴向引流通道内，泡沫在高速流动的流体间的剪切、碰撞、挤压作用下初次破裂，初次破裂后的泡沫流体自轴向引流短节的轴向引流通道的出口形成高速射流进入振荡腔，在振荡腔内形成周期性脉冲振荡，产生低压区，在该低压区的作用下，掺有粒子的外部流体自径向引流通道被引入到振荡腔内，与泡沫流体混合，泡沫在粒子的剧烈冲击下二次破裂，二次破裂后的混合液进入出流短节的轴向出流通道内，在轴向出流通道的轴线方向产生低压区，泡沫膨胀实现三次破裂，三次破裂后的混合液进入收集器，混合液流经收集器底部的若干通孔或者缝隙时，其中的剩余泡沫受到通孔或者缝隙的作用再次破裂，泡沫流体自进入消泡装置到流出消泡装置，经过多次破裂过程，从而达到消泡的目的。

本发明的脉冲射流消泡装置采用机械、物理方式，基于对脉冲射流特性的认识，提出了调制脉冲射流用于泡沫消泡，并以此为指导设计了该脉冲射流消泡装置，以泡沫为流体，形成脉冲射流作用于泡沫，利用脉冲射流在振荡腔内对泡沫的剪切和冲击作用使泡沫破裂，达到消泡的目的。与目前油田现场中普遍采用的化学法消泡相比，消泡效率高、处理量大，更加经济、环保。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图是本发明实施例的结构剖视示意图；

图中：1-轴向引流短节；11-轴向引流通道；12-引流扩散口；2-振荡本体；3-振荡腔；4-径向引流通道；5-出流短节；51-轴向出流通道；511-导引槽；52-出流扩散口；53-出流短节入口端；6-收集器；61-缝隙。

具体实施方式

如附图所示，脉冲射流消泡装置，包括振荡本体2，所述振荡本体2呈管状。轴向引流短节1，所述轴向引流短节1通过螺纹连接安装于所述振荡本体2的一端；所述轴向引流短节1沿其轴线设有中空的轴向引流通道11，所述轴向引流通道11的入口尺寸大于出口尺寸；所述轴向引流通道11分为相连的两段，靠近所述轴向引流通道11的入口的一段为圆柱状孔，靠近所述轴向引流通道11的出口的一段为倒圆锥形孔；所述轴向引流短节1的出口端还设有由所述轴向引流通道11的出口向外延伸的引流扩散口12，所述引流扩散口12呈喇叭状。出流短节5，所述出流短节5通过螺纹连接安装于所述振荡本体2的另一端；所述出流短节5沿其轴线设有中空的轴向出流通道51；所述轴向出流通道51的内表面还设有螺旋状的导引槽511；所述出流短节5的入口端53呈锥台状；所述出流短节5的出口端还设有由所述轴向出流通道51的出口向外延伸的出流扩散口52，所述出流扩散口52呈喇叭状。收集器6，所述收集器6通过螺纹连接安装于所述出流短节5的端部；所述收集器6的底部设有若干缝隙61，所述若干缝隙61形成的区域的尺寸与所述出流扩散口52的出口尺寸相适配，当然，所述缝隙61也可以采用通孔代替。位于所述振荡本体2的管腔内，所述轴向引流短节1与出流短节5的端部之间形成振荡腔3。所述振荡本体2上设有连接所述振荡腔3与振荡本体2外部的径向引流通道4。

工作原理：本发明的脉冲射流消泡装置在泡沫钻井现场进行消泡作业时，泡沫流体自轴向引流短节1的轴向引流通道11的入口进入轴向引流通道11内，由于轴向引流通道11的入口尺寸大于出口尺寸，逐渐变窄，流体流速变快，泡沫在高速流动的流体间的剪切、碰撞、挤压作用下初次破裂，初次破裂后的泡沫流体自轴向引流短节1的轴向引流通道11的出口形成高速射流进入振荡腔3，冲击出流短节5的锥台状的入口端，发生反射，产生脉冲振荡，由于射流的卷吸作用，在振荡腔3内形成周期性脉冲振荡，产生低压区，在该低压区的作用下，掺有粒子的外部流体自径向引流通道4被引入到振荡腔3内，与泡沫流体混合，泡沫在粒子的剧烈冲击下二次破裂，二次破裂后的混合液进入出流短节5的轴向出流通道51内，在轴向出流通道51内表面上的螺旋状导引槽511的作用下，流体流动轨迹成螺旋状，在轴向出流通道51的轴线方向产生低压区，泡沫膨胀实现三次破裂，三次破裂后的混合液通过喇叭状的出流扩散口52扩散喷出，由于流体的附壁效应，出流扩散口52表面附近形成一个低压区，在该低压区的作用下，泡沫体积膨胀四次破裂，之后进入收集器6，混合液流经收集器6底部的若干通孔或者缝隙时，其中的剩余泡沫受到通孔或者缝隙的作用再次破裂，泡沫流体自进入消泡装置到流出消泡装置，经过多次破裂过程，从而达到消泡的目的。

以上所述仅是本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.脉冲射流消泡装置，其特征在于：包括

振荡本体，所述振荡本体呈管状；

轴向引流短节，所述轴向引流短节安装于所述振荡本体的一端，所述轴向引流短节设有中空的轴向引流通道；

出流短节，所述出流短节安装于所述振荡本体的另一端，所述出流短节设有中空的轴向出流通道；

收集器，所述收集器安装于所述出流短节的端部，所述收集器的底部设有若干通孔或者缝隙；

位于所述振荡本体管腔内所述轴向引流短节与出流短节的端部之间形成振荡腔；

所述振荡本体上设有连接所述振荡腔与振荡本体外部的径向引流通道。

2.如权利要求1所述的脉冲射流消泡装置，其特征在于：所述轴向引流短节的轴向引流通道的入口尺寸大于出口尺寸。

3.如权利要求2所述的脉冲射流消泡装置，其特征在于：所述轴向引流通道分为相连的两段，靠近所述轴向引流通道的入口的一段为圆柱状孔，靠近所述轴向引流通道的出口的一段为倒圆锥形孔。

4.如权利要求1所述的脉冲射流消泡装置，其特征在于：所述轴向引流短节的出口端还设有由所述轴向引流通道的出口向外延伸的引流扩散口。

5.如权利要求1所述的脉冲射流消泡装置，其特征在于：所述出流短节的轴向出流通道的内表面还设有导引槽。

6.如权利要求5所述的脉冲射流消泡装置，其特征在于：所述导引槽呈螺旋状。

7.如权利要求1所述的脉冲射流消泡装置，其特征在于：所述出流短节的入口端呈锥台状；所述出流短节的出口端还设有由所述轴向出流通道的出口向外延伸的出流扩散口。

8.如权利要求1至7任一项所述的脉冲射流消泡装置，其特征在于：所述振荡本体与轴向引流短节及出流短节之间分别采用螺纹连接；所述出流短节与收集器之间采用螺纹连接。

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