CN104196480B - 用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置，包括：流动腔体，所述流动腔体具有注入口和流出口，超重油从所述注入口注入，从所述流出口流出；共振腔体，与所述流动腔体的流出口相对设置，所述流出口流出的超重油进入所述共振腔体后，所述流动腔体和共振腔体之间的超重油的压力呈周期性变化并溢出；所述超重油的压力呈周期性变化的频率为超声波频率；共振杆，固定在所述共振腔体的底部，并从所述流出口插入所述流动腔体内，通过共振杆的集流作用，增加声波作用的强度。本发明提供的用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置，结构简单，不受油田作业现场气候条件和原油成分限制，环保节能，处理量大，处理效果好。
Description
技术领域
本发明涉及声能应用技术领域，尤其涉及一种用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置。
背景技术
世界石油资源的日益紧缺，使得占可采储量70％以上的重油、超重油等非常规资源越来越得到人们的重视。超重油的重度小于10API重度(°)，API重度(°)是美国石油学会(简称API)制订的用以表示石油及石油产品密度的一种量度。美国和中国以API度作为原油分类的基准，其标准温度为15.6℃(60°F)，它和15.6℃时的相对密度(比重，与水比)的关系：API重度(°)＝(141.5/相对密度)-131.5。
超重油具有的密度大、粘度高的特征使得对它们的开采和运输的难度极大。人们常使用加热、加轻质油稀释、加降粘剂等方法来进行超重油的降粘处理。
加热方法需提供热源，有的需要导电介质存在，在应用中存在井下加热不均匀、电极的腐蚀以及可能产生爆炸等问题。加轻质油稀释降粘的方法后续需对轻质油和超重油进行分离处理。在开发、运输中需泵送、处理的液体增多，况且轻质油本身就是较珍贵资源，可导致成本增高。添加降粘剂方法要受到油田作业现场的气候条件和原油蜡质成分和含量等因素的影响。
因此，需要一种不受油田作业现场气候条件和原油成分限制，实现环保节能地降低超重油粘度的方法。
发明内容
本发明的目的是实现安全、环保、节能地降低超重油粘度。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置，包括：
流动腔体，所述流动腔体包括注入口和流出口，超重油从所述注入口注入，从所述流出口流出；
共振腔体，与所述流动腔体的流出口相对设置，所述流出口流出的超重油进入所述共振腔体后，从所述共振腔体底部弹回，并再次作用于所述流出口流出的超重油，使得所述流动腔体和共振腔体之间的超重油的压力呈周期性变化并溢出；所述超重油的压力呈周期性变化的频率为超声波频率。
共振杆，固定在所述共振腔体的底部，并从所述流出口插入所述流动腔体内，通过共振杆的集流作用，增加声波作用的强度，在较低的流入口流体总压条件下获得高声压级。
优选地，所述装置还包括连接杆，用于从外侧连接所述流动腔体和所述共振腔体；所述流动腔体注入口内径大于流出口内径；所述流动腔体流出口外壁轴截面圆心角为(0，180°)；所述流动腔体流出口内壁轴截面圆心角为(0，180°)；所述流动腔体流出口和所述共振腔体注入口内径尺寸相同；所述共振腔体注入口外壁轴截面圆心角为(0，180°)；所述共振腔体底部内侧设置有螺纹，所述共振杆通过底部的螺栓与所述螺纹螺设，从而与所述共振腔体底部相连接；进一步优选地，所述共振杆底座底面设置有径向凹槽，用于拆卸时为所述共振杆导向。
本发明通过流体动力方法产生超声波来降低超重油粘度，装置结构简单，可在石油开采的同时进行处理，不需要附加的动力源，不受油田作业现场气候条件和原油成分限制，环保节能，处理量大，处理效果好。
附图说明
图1为本发明提供的用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置剖面示意图；
图2为本发明提供的用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置流动腔体剖面示意图；
图3(a)为本发明提供的用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置共振杆剖面示意图；图3(b)为本发明提供的用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置共振杆底座底面的俯视图；
图4为本发明提供的用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置连接杆剖面示意图；
图5(a)为本发明提供的用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置共振腔体剖面示意图；图5(b)为本发明提供的用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置共振腔体俯视图；
图6为本发明提供的用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置产生的声波频谱图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明提供的用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置剖面示意图。
如图所示，用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置包括：流动腔体1、共振杆2、连接杆3、共振腔体4。
超重油液体经泵加压后从流动腔体1注入口注入，速度为v1，从所述流动腔体1流出口流出，所述流出口截面收缩，超重油液体压力增大，速度为v2(v2>v1)；共振腔体4与流动腔体1的流出口相对设置，从流动腔体1流出口流出超重油进入所述共振腔体4后，从共振腔体4底部弹回，速度为v3(v3>v2)，并再次作用于流动腔体1流出口流出的超重油，使得流动腔体1和共振腔体4之间的超重油的压力呈周期性变化并溢出；超重油的压力呈周期性变化的频率为超声波频率；共振杆3固定在所述共振腔体的底部，并从流动腔体1流出口插入流动腔体1内，通过共振杆3的集流作用，增加声波作用的强度，在较低的流入口流体总压条件下获得高声压级；连接杆3从外侧连接所述流动腔体1和所述共振腔体4。
优选地，流动腔体1流出口内径φ1和共振腔体4注入口φ2内径尺寸相同。
图2为本发明提供的用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置流动腔体剖面示意图。
如图所示，流动腔体1左侧的注入口端呈圆柱体，右侧流出口端呈圆锥体，流动腔体1注入口内径大于流出口内径，截面收缩，目的是使流动腔体1流出口超重油液体压力呈现周期性变化。
流动腔体1流出口外壁轴截面圆心角范围为(0，180°)，在本实施例中，该角度优选为90°；流动腔体1流出口内壁轴截面圆心角范围为(0，180°)，在本实施例中，该角度优选为60°。
图3(a)为本发明提供的用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置共振杆剖面示意图；图3(b)为本发明提供的用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置共振杆底座底面的俯视图。
如图所示，共振杆2下端底座设置有螺栓，用于与共振腔体4底部相连接，共振杆2与底座为一个整体，底座底面设置有径向凹槽，用于拆卸时为所述共振杆2导向。
共振杆2的长度可根据需要设置不同的数值，但是长度要大于流动腔体1流出口到共振腔体4底面距离。共振杆2截面直径φ可根据需要选取不同数值。
图4为本发明提供的用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置连接杆剖面示意图。
连接杆3用于连接流动腔体1和共振腔体4。
连接杆3的数量可根据需要设置，本实施例连接杆的数量设置优选为3根。
图5(a)为本发明提供的用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置共振腔体剖面示意图；图5(b)为本发明提供的用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置共振腔体俯视图。
共振腔体4底部内侧设置有螺纹，所述共振杆3通过底部的螺栓与所述螺纹螺设，从而与所述共振腔体4底部相连接。
共振腔体4注入口外壁轴截面圆心角范围为(0，180°)，在本实施例中，该角度优选为90°。
图6为本发明提供的用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置产生的声波频谱图。
根据结构和激励流体种类不同，本发明提供的装置可激励声波的频率范围为1kHz～100kHz。
本发明通过采用流体动力学产生超声波来破坏超重油中流动形态和蜡晶的网状结构，来改变超重油的流变性，以达到降低超重油粘度的作用。本发明装置结构简单，可在石油开采的同时进行处理，不受油田作业现场气候条件和原油成分限制，环保节能，处理量大，处理效果好。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置，其特征在于，所述装置包括：
流动腔体，所述流动腔体包括注入口和流出口，超重油从所述注入口注入，从所述流出口流出；
共振腔体，与所述流动腔体的流出口相对设置，所述流出口流出的超重油进入所述共振腔体后，从所述共振腔体底部弹回，并再次作用于所述流出口流出的超重油，使得所述流动腔体和共振腔体之间的超重油的压力呈周期性变化并溢出；所述超重油的压力呈周期性变化的频率为超声波频率，产生的超声波破坏所述超重油中流动形态和蜡晶的网状结构；
共振杆，固定在所述共振腔体的底部，并从所述流出口插入所述流动腔体内，通过共振杆的集流作用，增加声波作用的强度，在较低的流入口流体总压条件下获得高声压级；
连接杆，从外侧连接所述流动腔体和所述共振腔体。
2.根据权利要求1所述的用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置，其特征在于，所述流动腔体注入口内径大于流出口内径。
3.根据权利要求1所述的用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置，其特征在于，所述流动腔体流出口外壁轴截面圆心角范围为(0，180°)。
4.根据权利要求1所述的用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置，其特征在于，所述流动腔体流出口内壁轴截面圆心角范围为(0，180°)。
5.根据权利要求1所述的用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置，其特征在于，所述流动腔体流出口和所述共振腔体注入口内径尺寸相同。
6.根据权利要求1所述的用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置，其特征在于，所述共振腔体注入口外壁轴截面圆心角范围为(0，180°)。
7.根据权利要求1所述的用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置，其特征在于，所述共振腔体底部内侧设置有螺纹，所述共振杆通过底部的螺栓与所述螺纹螺设，从而与所述共振腔体底部相连接。
8.根据权利要求1所述的用于降低超重油粘度的流体动力超声波发生装置，其特征在于，所述共振杆底座底面设置有径向凹槽，用于拆卸时为所述共振杆导向。
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