CN104763378A - 并联式双重声波涡流降粘增油器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油开采辅助装置，是用于井下抽油的一种并联式双重声波涡流降粘增油器，包括有射流超声振荡器和涡流导流喷射器对接而成，两者之间设有空化舱，其特征是：所述射流超声振荡器具有壳体，壳体内装有射流头，射流头中开有两个并排布置的楔形通孔，两楔形通孔的小口端相对空化舱布置，且在小口端设计有向外伸出的支架，在支架上对应两个楔形通孔各装有一块振动弹片，构成两个并联布置的超声振荡器；本发明更好地解决了含蜡量容易堵塞，原油粘度高，流动性差的问题，特别是解决了现有其它降粘器不能适应低深油井抽油的问题，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

并联式双重声波涡流降粘增油器

技术领域

本发明涉及石油开采辅助装置，特别是应用于油田井下抽油用的一种并联式双重声波涡流降粘增油器。

背景技术

在我国现有油田中，原油含蜡比达10—40%的中高含蜡油井数占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。

为此本发明中设计人之一，曾先后发明了一种超强防蜡降粘增油器（专利号为：200520095428.5称为第一代）和一种双重声波涡流防蜡降粘器（专利号为：201420171412.7可称为第二代），其中第一代增油器，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20%以下的油井。而第二代增油器可适应于含蜡量高达25%的油井，应用范围有一定的提高，但存在产量不稳定，波动性较大的问题，特别是应用于低深油井的增产效果不够理想，甚至出现部份油井减产。

发明内容

本发明的目的就是要解决第二代增油器产量不稳定，波动性较大，不能适用低深油井的问题，提供一种并联式双重声波涡流降粘增油器。

本发明的具体方案是：并联式双重声波涡流降粘增油器，包括有射流超声振荡器和涡流导流喷射器对接而成，两者之间设有空化舱，其特征是：所述射流超声振荡器具有壳体，壳体内装有射流头，射流头中开有两个并排布置的楔形通孔，两楔形通孔的小口端相对空化舱布置，且在小口端设计有向外伸出的支架，在支架上对应两个楔形通孔各装有一块振动弹片，构成两个并联布置的超声振荡器。

本发明中所述射流头中每个楔形通孔的大口端尺寸为25mm×28mm，小口端尺寸为25mm×3mm。

本发明中所述两个超声振荡器产生的振动波频率各为4000~25000HZ。

本发明中所述涡流导流喷射器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。

本发明中所述涡流导流喷射器的导流段和射流段内壁上所开的螺旋槽，其导程为50~500mm，头数为2—8头，导流段及射流段长度各为100~400mm。

本发明的工作原理是：

一、并联双射流超声波振动器；

根据前苏联CM、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：

1.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，降低原油粘稠度，又可以撕断蜡晶体的晶格结构，防止蜡的凝结和析出。

2.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。使用超声波防蜡降粘器，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。

本发明使用中，原油通过超声波振荡器射流头的两个楔形通孔，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，从而产生了极好的一次防蜡降粘作用。原油形成两个射流经过超声波振荡器装置，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，将原本极细分子团得以破坏，实现了防蜡降粘作用。

二、空化舱作用：原油由于双射流楔口的阻力，促使原油在楔口出口以上部分自然形成真空部分，在此空化舱进行的一定的增长，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，并阻止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，使原油形成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。

特别是：本发明中采用了并联的双重超声波振荡器，两个喷射振荡源的声波，在重叠区各点的振动物理量等于各点在该点物理量的矢量和，即声波震动振幅及能量大大增强，因此本发明具有以下优点：

1.增强了空化作用释放的能量，更多、更好的使蜡垢晶体碎化，加强除蜡除垢的作用。

2.声波能量的增强、转化为粘性液体热焓的增加，致使原油介质升温增强、起到增加熔蜡和降粘的作用。

3.声波振幅的加大，也就增强介质中质点的机械振动，加大了撕裂蜡垢晶体的能量，使油管壁结垢量锐减。

4.并联双射流口，增大了横截面，既不影响射流流速，又使得单位时间内通过的油液量更多。

5.并联射流声波振荡防蜡降粘器使用范围更广，特别适用于油管地压相对较小的油田生产，不堵管，有利于油井稳产并提高油井的产量，大幅延长洗井周期，降低油田生产费用，与串联形式产品相比，具有更好的优越性。

6.能够适用于低深油井，稳定提高产量达5~10%以上。

7.安全环保、无任何副作用；无须任何外在动力或能源。

8.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是本发明的剖视示意图；

图2是图1中的A—A视图；

图3是图1中的B—B视图；

图4是本发明与第二代增油器的产量比较曲线图。

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、13—楔形通孔，14—本发明日产量曲线，15—第二代增油器日产量曲线。

具体实施方式

参见图1—3，本发明由射流声波振荡器和涡流喷射器两部分组成，通过一个空化舱4过渡对接而成，本发明的空化舱4采用了一个双头内螺纹管接头制成，空化舱4也可通过延长双射流超声振荡器的管形外壳11或延长涡流导流喷射器的导流段9的接头部分形成。其中：本发明中的射流超声振荡器具有一个钢制管形壳体11，壳体11的进油端制有螺纹，制作一塞形射流头1与壳体螺纹连接，射流头1上开有两个楔形通孔12、13；所述射流头1中每个楔形通孔12、13的大口端尺寸为25mm×28mm,小口端尺寸为25mm×3mm；小口端设计成扁嘴喷油口，射流头1的小口端向外延伸装有支架3，支架3上装有两块振动弹片2，弹片2的外端采用螺钉与支架3的外端固定连接，另一端悬置在扁嘴喷油口中，构成超声波振荡器，其产生的振动波频率各为4000~25000HZ；壳体11的出油端与空化舱4螺纹连接。

本发明中的涡流导流喷射器，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5，其导程为300mm，长度为200mm，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为铸管制成，其右段制有内螺纹与导流段10连接，左段内侧上制有四头螺旋槽8，其导程为200mm，长度为150mm，槽深15mm。

本发明使用时，将进油口连接地下抽油管，将涡流导流喷射器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。特别适合低深油井含蜡较高的油田应用，效果更为显著，参见图4。这是应用本发明增油器和第二代增油器在某低深油井下的日产量曲线图，图中Q为产量（吨），T为生产日，可见本发明油产量明显高于第二代增油器，且产量更稳定。

Claims (5)

1.并联式双重声波涡流降粘增油器，包括有射流超声振荡器和涡流导流喷射器对接而成，两者之间设有空化舱，其特征是：所述射流超声振荡器具有壳体，壳体内装有射流头，射流头中开有两个并排布置的楔形通孔，两楔形通孔的小口端相对空化舱布置，且在小口端设计有向外伸出的支架，在支架上对应两个楔形通孔各装有一块振动弹片，构成两个并联布置的超声振荡器。

2.根据权利要求1所述的并联式双重声波涡流降粘增油器，其特征是：所述射流头中每个楔形通孔的大口端尺寸为25mm×28mm，小口端尺寸为25mm×3mm。

3.根据权利要求1所述的并联式双重声波涡流降粘增油器，其特征是：所述两个超声振荡器产生的振动波频率各为4000~25000HZ。

4.根据权利要求1所述的并联式双重声波涡流降粘增油器，其特征是：所述涡流导流喷射器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。

5.根据权利要求1所述的并联式双重声波涡流降粘增油器，其特征是：所述涡流导流喷射器的导流段和射流段内壁上所开的螺旋槽，其导程为50~500mm，头数为2—8头，导流段及射流段长度各为100~400mm。