CN103993859A - 双重声波涡流防蜡降粘器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油开采辅助装置，是应用于井下抽油用的一种双重声波涡流防蜡降粘器，它包括有射流超声振荡部份和涡流导流喷射部份对接而成，两部份之间为空化舱，其特征是：所述射流超声振荡部份由两级射流超声振荡器组成，两级相隔200±50mm距离布置，并共装在一个筒形壳体中，且一级振动波频率为4000-25000HZ，二级振动波频率为8000-50000HZ；每级射流超声振荡器具有射流头，射流头的中部为楔形通孔，射流头的小口端设计有向外伸出的支架，支架上安装有振动弹片；本发明更好地解决了含蜡量高易堵塞，原油粘度高，流动性差的问题，大大提高了抽油产量，广泛适用于不同类型、不同含蜡量和含水量的油井采油。

Description

双重声波涡流防蜡降粘器

技术领域

本发明涉及石油开采辅助装置，特别是应用于井下抽油用的一种双重声波涡流防蜡降粘器。 

背景技术

在我国现有油田中，原油含蜡比达10-40%的中高含蜡油井80%以上，蜡含量高，原油粘稠度高，流动性低，并且极易凝结堆积，从而引起出油筛管及抽油泵上、下各部位结垢堵塞，增加抽油泵无用功耗，减小出油量，甚至完全堵塞井筒而导致停产。因此，如何解决石蜡结晶堵井这一令所有油田头痛的老大难问题，如何防蜡、降粘，增加原油在井筒类的流动性，从而提高油井产量，提高资源采收率，这是石油工业一个极具挑战性且又具有普遍意义的重大科研课题。 

为此，本申请人也是发明人曾发明了一种超强防蜡降粘增油器，对解决石蜡结晶堵井、原油粘度高、流动性差的问题，起到了一定的效果，但仅适应于含蜡量15%以下的油井。当含蜡量达到25-35%时，防蜡降粘效果快速下降，使其应用范围受到了一定的限制。 

发明内容

本发明的目的就是要解决现有超强防蜡降粘增油器，不能适应含蜡量在25%以上的油井的问题，提供一种双重声波涡流防蜡降粘器。 

本发明的具体方案是：针对现有的超强防蜡降粘增油器进行改进，它包括有射流超声振荡部份和涡流导流喷射部份对接而成，两部份之间为空化舱，其特征是：所述射流超声振荡部份由两级射流超声振荡器组成，两级相隔200±50mm距离布置，并共装在一个筒形壳体中，且一级振动波频率为4000-25000HZ，二级振动波频率为8000-50000HZ；每级射流超声振荡器具有射流头，射流头的中部为楔形通孔，射流头的小口端设计有向外伸出的支架，支架上安装有振动弹片。 

本发明所述涡流导流喷射部份，具有导流段和喷射段，两段之间装有一个单向导流阀，导流段和喷射段内壁上均开有多头螺旋槽。 

本发明所述涡流导流喷射部份中的导流段和射流段内壁上开的螺旋槽，其导程为50-500mm，头数为2-8头，导流段及射流段长各为100-400mm。 

本发明采用了两级超声振荡器，提高声波频率，彻底破坏石蜡的结晶体，增大防蜡降粘作用，并采用涡流技术提高原油的流动性。本发明的工作原理简述如下： 

一、双级射流超声振荡器：

原油首先通过一级超声振荡器中的射流头的楔形通孔，流速迅速提高（约50倍），形成射流，原油中蜡的结晶体（或分子团）在射流发生中经历了一个快速挤压变形破碎和一个快速扩张变形破碎两个过程，蜡的结晶析出组织受到极大破坏，遂呈极细分子团或分子存在，从而产生了防蜡降粘作用。原油形成射流经过一级超声振荡器弹片装置，在射流强大的交变力作用下，能产生4000-25000HZ的振动波。这种中高频振动波直接作用于原油介质中，并在其中传播开来。射流进入二级超声振荡器中的楔形通孔，流速极速提升（约120倍），行程超射流，原油中的部分蜡晶体（或分子团）在经过一级射流器时未得到充分挤压或破碎的，将在其中得到充分的挤压破碎；原本极细分子团也将得到二次破坏，呈更细的分子团或分子的状态而存在，从而产生了二次防蜡降粘作用。原油行程的二次射流经过振荡弹片装置，射流产生的声波频率提升至8000-50000HZ，此声波能量经过二级振荡器得到了质的提升。与此同时，声波管相较于以前类似产品增加了腔体长度，使声波振荡能更加充分的在腔体内完成。

经试验和应用，在同一腔体内设置两个射流器，沿射流方向的第二个射流器接收一次射流后能更大效率地破坏蜡的结晶析出组织，从而产生了二次防蜡降粘作用，提高了射流腔体的利用率。以下表格为单级超声防蜡发生器的试验数据表格，作为对双级发超声防蜡发生器的参考数据： 

根据前苏联C.M.Kagieib教授和美国休斯敦SPOR公司的研究，振动波在原油介质中传播，主要可产生两个方面的作用：

一是机械振动作用。振动波能迫使原油介质中的物质分子或分子团作强烈的机械振动。这种与声波传播方向一致的强大的单向作用力，既可撕断原油的长链分子键，降低原油运动粘稠度，使粘稠度达到1500 mPa·S -4000mPa·S,具有较好的流动性，又可以撕断蜡晶体的晶格结构，防止蜡的凝结和析出。

二是热效应。振动波穿过流体介质时，介质吸收一定能量，会引起局部升温。频率越高，热效应越显著。使用本防蜡降粘增油器，能使流经的原油介质升温约5~8℃，降低蜡凝点20-35℃，进一步加强了防蜡降粘增流效应。 

二、空化舱作用： 

原油由于射流楔口的阻力，促使原油在楔口出口以上部分自然形成一真空部分，此空化腔进行的一定的增长，强化射流，超声振荡的空化作用形成，原油在空化舱内由于受到射流、超声波振荡的作用，不断产生空化气泡，在真空环境下，气泡迅速破灭，在气泡破灭瞬间，气泡内部压力可达几千Pa，温度可达几千摄氏度，产生的加速度是其重力的几千倍，加速了对原油中长链蜡结晶和原油分子链的粉碎，空化破碎做功产生的热效应，使得原油介质温度升高，空化舱内进一步加强了防蜡降粘增流作用。

三、涡流导流喷射器： 

原油经粉碎和空化作用后经空化舱进入涡流导流喷射器的导流段，由大截面直线运动状态导向行程小截面涡流导流状态，极大地提高了原油的流速，并组织了粉碎和空化了的蜡分子团的再积聚。

原油再经单向导流阀，其主要作用是进一步缩小过流截面，使原油行程一个环状涡旋喷出口；保持空化舱的负压空间；另一个作用是防止抽油机下冲程造成的原油回流。 

经单向导流阀喷射出的环状涡流原油再经涡旋导流喷射器的喷射段负压放大，压差进一步扩大，流速进一步提升，从而大大提高了原油的流动性，提高了泵效。 

本发明的主要特点是： 

1.首次利用双射流部件对原油进行射流防蜡，彻底破坏了石蜡的结晶体，增大了防蜡降粘效果，有效解决了堵塞问题；特别不能够适应含蜡量在25%以上的油井采油；

2.安全环保、无任何副作用；

3.无须任何外在动力或能源；

4.使用范围广，既适合不同类型的采油井，又适合不同含蜡量和含水量的油井；

5.安装简便，运行可靠，在高温、高压、高腐蚀环境下产品寿命长。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图。 

图中：1-射流头，2-振动弹片，3-支架，4-空化舱，5-螺旋槽，6-阀座，7-钢球，8-螺旋槽，9-射流段，10-导流段，11-壳体，12-楔形通孔。 

具体实施方式

参见图1，本发明由射流超声振荡部份和涡流喷射器两部分组成，通过一个空化舱4过渡对接，本发明的空化舱4采用一个双头外螺纹管接头制成，空化舱4也可通过延长射流超声振荡器的管形外壳12或延长涡流导流喷射器的导流段10的接头部分形成。其中：本发明中的射流超声振荡部份具有一个钢制筒形壳体11，壳体11内装有一级射流振荡器和二级射流振荡器，两级相隔200±50mm的距离布置，每一级射流超声振荡器包括有塞形射流头1与壳体11螺纹连接，射流头1上开有楔形通孔12，小口端还设计有一小段扁嘴喷油口，射流头1的喷油口外端向外延伸有支架3，支架3上装有振动弹片2，弹片2的一段采用螺钉与支架3的外端固定连接，另一端悬置在扁嘴喷油口中并设计一级振动波频率为4000-25000HZ，二级振动波频率为8000-50000HZ，壳体12的出油端与空化舱4螺纹连接。 

本发明中的涡旋导流喷射部份，是由导流段10和喷射段9对接而成，两者之间装有由阀座6和钢球7组成的单向导流阀。上述导流段10为一钢制大小头，其小头内壁上有四头螺旋槽（一般在2-8头之间选定），其导程为300mm，长度为200mm（一般在100-400mm之间选定），槽深8mm，外壁上制有外螺纹；其大头内壁制有螺纹与空化舱4连接。上述喷射段9为钢管制成，其右段制有内螺纹与导流段10连接，左段内壁上制有四头螺旋槽，其导程为200mm，长度为150mm（一般在100-400mm之间选定），槽深15mm。 

本发明使用时，是将射流超声振荡部份的进油口端连接地下抽油管，将涡流导流喷射部份的出油端连接抽油泵即可。本发明具有超强的防蜡降粘增油效果。 

Claims (3)

1.双重声波涡流防蜡降粘器，包括有射流超声振荡部份和涡流导流喷射部份对接而成，两部份之间为空化舱，其特征是：所述射流超声振荡部份由两级射流超声振荡器组成，两级相隔200±50mm距离布置，并共装在一个筒形壳体中，且一级振动波频率为4000-25000HZ，二级振动波频率为8000-50000HZ；每级射流超声振荡器具有射流头，射流头的中部为楔形通孔，射流头的小口端设计有向外伸出的支架，支架上安装有振动弹片。

2.根据权利要求1所述的双重声波涡流防蜡降粘器，其特征是：所述涡流导流喷射部份，具有导流段和喷射段，两段之间装有一个单向导流阀，导流段和喷射段内壁上均开有多头螺旋槽。

3.根据权利要求2所述的双重声波涡流防蜡降粘器，其特征是：所述涡流导流喷射部份中的导流段和射流段内壁上开的螺旋槽，其导程为50-500mm，头数为2-8头，导流段及射流段长各为100-400mm。