CN106474953B - 一种稠油掺稀用自适应混合器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种石油行业稠油掺稀用的自适应混合器。它解决稠油掺稀开采技术中稀稠掺混比难控制、难调整，稀油资源过度浪费，稠油降黏效果差的问题。其技术方案是：挡环和中心筒设置于外壳内，挡环和中心筒之间设置压缩弹簧，挡环通过螺钉固定到外壳上，中心筒设置轴向滑槽，螺钉与外壳螺纹连接并伸入中心筒轴向滑槽内，管体内设置静态混合单元，管体穿过挡环和中心筒并与中心筒之间用螺钉固定。本发明结构简单，可强制混合稀稠油，控制并调整稀油流入量，更改稀稠油的掺混比。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油天然气行业稠油掺稀开采用的自适应混合器。
背景技术
稠油作为一种非常规石油资源，由于稠油胶质、沥青质含量高、稠油黏度高，流动阻力大等特点，导致稠油的开发难度极大。目前解决稠油在地层中的流动问题主要采用蒸汽吞吐与蒸汽驱的开发方式；解决稠油在井筒内的流动问题，主要采用电加热降黏与掺稀油降黏技术进行开采；其中掺稀油降黏在深层稠油降黏开采中占有重要地位。由于稠油区的稀油资源匮乏，需要严格控制掺稀比例，达到既能满足井筒降黏开采的工艺要求，又能尽量减少稀油用量的目的。目前掺稀开采中，通常在抽油泵下部安装有井下混合器，以期达到稀-稠油充分混合、降低黏度的目的；但在掺稀开采过程中，尽管掺稀比例已经达到1:1～1.5:1以上，井口出油仍然呈现稀-稠油段塞状，降黏效果不明显、油井设备故障率较高、机抽系统效率极低等问题。为了解决上述问题，迫切需要一种高效的井下稀稠油混合器。
现有的井下混合器种类较少，主要分为静态混合器和动态混合器两大类。前者主要通过混合器内的静态混合单元，对进入混合器的油液进行分割、旋转、复合等，以期提高稀稠油的混合效果；后者则通过油液自身的流动冲击叶轮，迫使动能转换为机械能，产生附加搅动作用，以此提高进入混合器内的稀稠油混合效果；这两类混合器都在一定程度上起到了提高稀稠混合效果的作用。但是，现有各种井下混合器均没有考虑由于稀稠油的物性差异导致稀油因其流动性高于稠油而不受控地进入混合器内，导致稀油掺混量无法控制，因此难以避免井口出油呈段塞状、稀油资源过度浪费等问题。
而此前仅有一种稠油掺稀开采用定量掺稀阀(专利号：201510608668.9)考虑到了稀稠油物性差异的问题，其主要通过分离稀稠油的入泵口，并利用井下压差变化控制稀油流入量，这在一定程度上起到了节省稀油，辅助混合器提高混合效率的作用。
因此，本发明特提供一种可调整稀稠掺混量，并强制混合稀稠油的混合器，以代替现有井下混合工具使用，这对改善稀稠油混合效果，提高稀油利用率等具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是：为了解决稠油掺稀开采技术中稀稠掺混比难控制、难调整，稀油资源过度浪费，稠油降黏效果差的问题，特提供一种稠油掺稀用自适应混合器。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种稠油掺稀用自适应混合器，是由外壳、挡环、压缩弹簧、管体、静态混合单元、中心筒构成，挡环和中心筒设置于外壳内，挡环和中心筒之间设置压缩弹簧，挡环通过螺钉固定到外壳上，中心筒设置轴向滑槽，螺钉与外壳螺纹连接并伸入中心筒轴向滑槽内，管体内设置静态混合单元，管体穿过挡环和中心筒，管体与中心筒之间用螺钉固定；其结构特征是：
外壳上部周向分布至少3组轴向定位通孔并且沿外壳轴线等距下降分布；挡环设置于外壳内并用螺钉安装到外壳上部定位通孔位置；
中心筒为圆筒形并设置于外壳内，中心筒外圆上部设置截面为矩型的轴向滑槽，中心筒与外壳用螺钉固定，所述螺钉与外壳螺纹连接并伸入中心筒轴向滑槽内；
中心筒外圆下部设置截面为矩型的环形槽，外壳在中心筒所述环形槽位置均匀布置至少2个过流孔，所述过流孔为长条形通孔，且所述过流孔长度方向与外壳轴线平行；中心筒环形槽内周向均匀设置至少6个径向通孔，所述径向通孔轴线向中心筒下部偏斜；
管体为圆筒形并设置于挡环和中心筒内，管体外圆中段设置台阶，所述台阶上端面与挡环之间设置有压缩弹簧，且所述台阶与中心筒上端面用螺钉固定；静态混合单元设置为180°旋转叶片，至少2个静态混合单元交错90°轴向排列并且设置于管体内部。
外壳上端锥扣连接上接头，外壳下端锥扣连接下接头；所述上接头上端设置母扣，所述下接头下端设置公扣。
管体中段靠近中心筒设置径向通孔，所述径向通孔连通压缩弹簧所处的空间和管体内腔。
外壳上部周向分布至少3组轴向定位通孔，相邻两组定位通孔沿外壳轴线方向间隔1～6mm，相邻两组轴向定位通孔在外壳圆周方向错开10°～60°，每组定位通孔至少为2个且沿着外壳圆周方向均匀分布。
中心筒环形槽内周向均匀设置至少6个径向通孔，所述径向通孔轴线与中心筒轴线夹角为60°～90°，且相邻径向通孔的轴线与中心筒轴向之间的夹角相差1°～10°。
本发明的有益效果是：(1)本发明分离了稀稠油入泵口，可有效解决因稀稠油物性差异而导致的井口出油呈段塞状的问题；(2)本发明利用抽稠泵工作期间产生的井下压差变化自动控制稀油入泵，节省了稀油量，可有效提高稀稠油混合效率；(3)本发明在稀油和稠油相汇的地方设置混合元件，可强制混合稀稠油，有效增强稠油降黏效果；(4)可以根据不同的实际生产需要调整稀油流入量，调整方式易行可靠；(5)纯机械结构，易损件少，结构简单。
附图说明
图1是本发明一种稠油掺稀用自适应混合器关闭状态的结构示意图。
图2是本发明一种稠油掺稀用自适应混合器开启状态的结构示意图。
图3是本发明一种稠油掺稀用自适应混合器整体结构示意图。
图中：1.上接头、2.外壳、3.挡环、4.螺钉a、5.压缩弹簧、6.管体、7.静态混合单元、8.螺钉b、9.螺钉c、10.中心筒、11.下接头。
具体实施方式
本发明不受下述实施实例的限制，可以根据本发明的技术方案和实际情况来确定具体的实施方式。下面结合图1、图2、图3对本发明作以下描述。上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布局方向来确定的。
外壳2上部周向分布至少3组轴向定位通孔并且沿外壳2轴线等距下降分布，相邻两组定位通孔沿外壳2轴线方向间隔1mm～6mm，并在外壳2圆周方向错开10°～60°，每组定位通孔至少为2个且沿着外壳2圆周方向均匀分布；挡环3设置于外壳2内并用螺钉a4安装到外壳2上部定位通孔位置。这样，可以根据压缩弹簧5的刚度调整挡环3的安装位置，选择合适的定位通孔安装挡环3；多余的定位通孔用螺纹堵头封堵。
中心筒10为圆筒形并设置于外壳2内，中心筒10外圆上部设置截面为矩型的轴向滑槽，中心筒10与外壳2用螺钉c9固定，所述螺钉c9与外壳2螺纹连接并伸入中心筒10轴向滑槽内。
中心筒10外圆下部设置截面为矩型的环形槽，外壳2在中心筒10所述环形槽位置均匀布置至少2个过流孔，所述过流孔为长条形通孔，且所述过流孔轴线与外壳2轴线平行；中心筒10环形槽内周向均匀设置至少6个径向通孔，所述径向通孔轴线向中心筒10下部偏斜；所述径向通孔轴线与中心筒10轴线夹角为60°～90°，且相邻径向通孔的轴线与中心筒10轴线之间的夹角相差1°～10°。稀油从环空进入中心筒10内，通过多个径向通孔将稀油分配更加均匀地添加到稠油主体流道内，能起到更好的混合效果。
管体6为圆筒形并设置于挡环3和中心筒10内，管体6外圆中段设置台阶，所述台阶上端面与挡环3之间设置有压缩弹簧5，且所述台阶与中心筒10上端面用螺钉b8固定；管体6中段靠近中心筒10设置径向通孔，所述径向通孔连通压缩弹簧5所处的空间和管体6内腔；静态混合单元7设置为180°旋转叶片，至少2个静态混合单元7交错90°轴向排列并且焊接于管体6内部。静态混合单元7对稀油和稠油进行混合，并产生流动阻力，该阻力通过管体6传递到中心筒10上，使得中心筒10向上轴向滑动。管体6设置的径向通孔连通压缩弹簧5所处的空间和管体6内腔，能够在中心筒10轴向移动时候，流体能够流出或补充弹簧空间，防止憋压或抽真空，产生附加轴向力。
外壳2上端锥扣连接上接头1，外壳2下端锥扣连接下接头11；所述上接头1上端设置母扣，所述下接头11下端设置公扣。
本发明一种稠油掺稀用自适应混合器的工作原理是：
下入本发明至设计井深位置，本发明初始状态如图1所示，在抽油泵开始工作前，向油套环空注入一定量的稀油，并根据稠油油井掺稀要求在外壳2上部定位通孔处选择一组合适的定位通孔(如图3所示)；抽油泵上行程过程中，稠油流入混合器，在压差作用下推动中心筒10及焊有混合单元7的管体6向上移动，这时外壳2上的过流孔和中心筒10的径向通孔连通(如图2所示)，油套环空的稀油流入混合器，稀油和稠油共同流入管体6内腔，被静态混合单元7强制混合，直至流入抽油泵，最终抽汲至井口。
Claims (4)
1.一种稠油掺稀用自适应混合器，是由外壳、挡环、压缩弹簧、管体、静态混合单元、中心筒、上接头和下接头构成，挡环和中心筒设置于外壳内，挡环和中心筒之间设置压缩弹簧，挡环通过螺钉固定到外壳上，中心筒设置轴向滑槽，螺钉与外壳螺纹连接并伸入中心筒轴向滑槽内，管体内设置静态混合单元，管体穿过挡环和中心筒，管体与中心筒之间用螺钉固定；外壳上端锥扣连接上接头，外壳下端锥扣连接下接头；所述上接头上端设置母扣，所述下接头下端设置公扣；其结构特征是：
外壳上部周向分布至少3组轴向定位通孔并且沿外壳轴线等距下降分布；挡环设置于外壳内并用螺钉安装到外壳上部定位通孔位置；
中心筒为圆筒形并设置于外壳内，中心筒外圆上部设置截面为矩型的轴向滑槽，中心筒与外壳用螺钉固定，所述螺钉与外壳螺纹连接并伸入中心筒轴向滑槽内；
中心筒外圆下部设置截面为矩型的环形槽，外壳在中心筒所述环形槽位置均匀布置至少2个过流孔，所述过流孔为长条形通孔，且所述过流孔长度方向与外壳轴线平行；中心筒环形槽内周向均匀设置至少6个径向通孔，所述径向通孔轴线向中心筒下部偏斜；
管体为圆筒形并设置于挡环和中心筒内，管体外圆中段设置台阶，所述台阶上端面与挡环之间设置有压缩弹簧，且所述台阶与中心筒上端面用螺钉固定；静态混合单元设置为180°旋转叶片，至少2个静态混合单元交错90°轴向排列并且设置于管体内部。
2.根据权利要求1所述一种稠油掺稀用自适应混合器，其特征在于：管体中段靠近中心筒设置径向通孔，所述径向通孔连通压缩弹簧所处的空间和管体内腔。
3.根据权利要求1所述一种稠油掺稀用自适应混合器，其特征在于：外壳上部周向分布至少3组轴向定位通孔，相邻两组定位通孔沿外壳轴线方向间隔1～6mm，相邻两组轴向定位通孔在外壳圆周方向错开10°～60°，每组定位通孔至少为2个且沿着外壳圆周方向均匀分布。
4.根据权利要求1所述一种稠油掺稀用自适应混合器，其特征在于：中心筒环形槽内周向均匀设置至少6个径向通孔，所述径向通孔轴线与中心筒轴线夹角为60°～90°，且相邻径向通孔的轴线与中心筒轴向之间的夹角相差1°～10°。
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