CN111068530A - 微气泡生成装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种微气泡生成装置及设备，该微气泡生成装置包括：微气泡生成机构，具有外壳体和穿设在外壳体内的芯管，外壳体的周侧壁上设有至少一个过滤板，外壳体与芯管之间形成有环空；流量控制机构，设置在环空中并与芯管相连，芯管通过流量控制机构与环空相连通，流量控制机构内设有封堵球，在注入流量控制机构内的气体压力减小的状态下，封堵球能封堵流量控制机构；压力平衡机构，设置在外壳体的外部，压力平衡机构具有压力平衡管及与压力平衡管相连的流体单向阀。本发明能在井筒内由地面到达油层部位时经受巨大的压差，并对失效情况下作出预防措施，本发明的注气过程不仅能满足微气泡体积量的要求，同时也能提供安全的控制措施。
Description
技术领域
本发明涉及油田开发技术领域，尤其涉及一种微气泡生成装置及设备。
背景技术
微气泡生成技术目前在温室气体环保及驱油技术开发领域逐步兴起。在石油开发领域，将微米气泡分散到水中使之成为分散体系，在驱油时，微小气泡可以进入注入水难以进入的孔隙内，从而提高波及效率，提高采出程度。
目前可以在工业条件下应用的微气泡生成方法主要有孔板法，即气体通过微小孔形成微小气泡的方式；另外具有孔隙结构的金属过滤片也是这一方法的扩展，孔隙大小均匀且孔眼达到微米级别的金属过滤片能生成直径在30～200微米范围内的气泡，该方法较易满足工业大流量的要求，发展空间较大。目前实验室研发阶段的过滤片直径通常小于5cm，单片使用，气泡总体积量小于0.1m3/d，远未达到工业化应用的要求(大于5m3/d)。
在较大气泡(直径在2mm～5mm范围内)生成方法中，将过滤板弯曲成圆柱形，一端圆曲面焊接，一端焊接连接丝扣，这种方法耐压有一定程度的提高，但该方法不适合小孔隙过滤板，因为弯曲工艺易造成小孔隙材料的局部变形、性能大幅度降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种微气泡生成装置及设备，能在井筒内由地面到达油层部位时经受巨大的压差，并对失效情况下作出预防措施，本发明的注气过程不仅能满足微气泡体积量的要求，同时也能提供安全的控制措施。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
本发明提供一种微气泡生成装置，包括：
微气泡生成机构，具有外壳体和穿设在所述外壳体内的芯管，所述外壳体的周侧壁上设有至少一个过滤板，所述外壳体与所述芯管之间形成有环空；
流量控制机构，设置在所述环空中并与所述芯管相连，所述芯管通过所述流量控制机构与所述环空相连通，所述流量控制机构内设有封堵球，在注入所述流量控制机构内的气体压力减小的状态下，所述封堵球能封堵所述流量控制机构；
压力平衡机构，设置在所述外壳体的外部，所述压力平衡机构具有压力平衡管及与所述压力平衡管相连的流体单向阀，所述外壳体外部的流体能通过所述流体单向阀和所述压力平衡管流入所述环空内。
在本发明的实施方式中，所述流量控制机构包括：
球阀筒，其内设有流量调节孔板，所述球阀筒的上端设有第一凡尔座，所述第一凡尔座上能坐封有阀球；
液压管，其一端通过侧孔管连接在所述第一凡尔座上，所述侧孔管上设有多个流通孔，所述侧孔管通过所述多个流通孔与所述环空相连通；
球阀三通，分别与所述球阀筒的下端、所述液压管的另一端和所述芯管相连；
其中，所述液压管的一端内能密封移动地设有主活塞体，所述液压管的另一端内能密封移动地设有副活塞体，所述主活塞体与所述副活塞体之间的所述液压管内填充有传压流体，所述液压管的另一端内还设有第二凡尔座，所述第二凡尔座上坐封有所述封堵球，所述封堵球朝向所述球阀三通设置，所述第二凡尔座位于所述副活塞体与所述球阀三通之间，所述副活塞体上连接有推杆，所述推杆能穿设在所述第二凡尔座内。
在本发明的实施方式中，所述液压管的另一端内壁上可伸缩地连接有弹性支撑杆，所述封堵球能通过所述弹性支撑杆封堵在所述第二凡尔座上。
在本发明的实施方式中，所述液压管包括相连接的主液压管和副液压管，所述主液压管与所述侧孔管相连，所述副液压管与所述球阀三通相连，所述副液压管上设有加液孔。
在本发明的实施方式中，所述主活塞体具有能密封移动地设置在所述主液压管内的上部主活塞和位于所述侧孔管内的下部主活塞，所述下部主活塞的端面形成有能与所述阀球相配合的球面凹槽。
在本发明的实施方式中，所述主液压管与所述侧孔管相连的一端连接有挡环，所述上部主活塞和所述下部主活塞之间连接有连接杆，所述连接杆穿设在所述挡环内，所述上部主活塞的外径大于所述挡环的内径。
在本发明的实施方式中，所述流量控制机构与所述芯管之间连接有气体单向阀，所述芯管内的气体能通过所述气体单向阀流入所述流量控制结构内。
在本发明的实施方式中，所述流体单向阀上连接有过滤器。
在本发明的实施方式中，所述芯管的上端密封连接有上接头，所述芯管的下端密封连接有下接头，所述上接头与所述外壳体的上端面密封设置，所述下接头与所述外壳体的下端面密封设置。
在本发明的实施方式中，所述上接头和所述下接头的结构相同，二者均包括连接块及连接在所述连接块上的插入部，所述插入部能密封连接在所述芯管的端部，所述连接块与所述外壳体的上端面或所述外壳体的下端面密封设置，所述连接块上设有锥形孔，所述插入部上设有通孔，所述芯管通过所述通孔与所述锥形孔相连通。
在本发明的实施方式中，所述过滤板由钛纳米颗粒制成，所述过滤板的孔隙的平均直径为2微米。
在本发明的实施方式中，所述外壳体为矩形壳体，在所述外壳体相对设置的两侧壁上分别设有一个所述过滤板。
在本发明的实施方式中，所述过滤板通过压板框架连接在所述外壳体上，所述过滤板与所述外壳体之间设有密封圈。
在本发明的实施方式中，所述过滤板为平板。
本发明还提供一种微气泡生成设备，其包括多个如上所述的微气泡生成装置，两两相邻的所述微气泡生成装置之间通过连接短节相连。
本发明的微气泡生成装置及设备的特点及优点是：
1该微气泡生成装置的压力平衡机构能够使过滤板在置入油层部位的过程中保持完好；
2、该微气泡生成装置的流量控制机构能够对通入的气体最大流量进行了限定，当通入的气体流量超出设计值时，该流量控制机构能够实施自我封堵，保证串联管柱中其它装置的正常工作；
3、该微气泡生成装置的过滤板具有较大的表面积，可使过滤板在油层部位生成一定体积的微米气泡，满足工业应用的条件。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的微气泡生成装置的主视结构示意图。
图2为本发明的微气泡生成装置的侧视结构示意图。
图3为本发明的微气泡生成装置的俯视结构示意图。
图4为本发明的微气泡生成装置的上接头或下接头的结构示意图。
图5为本发明的微气泡生成装置的剖视结构示意图。
图6为本发明的微气泡生成装置的过滤板连接在外壳体上的结构示意图。
图7为本发明的微气泡生成装置的压板框架的结构示意图。
图8为本发明的微气泡生成装置的流量控制机构的结构示意图。
图9为本发明的微气泡生成装置的主液压管与侧孔管相连的结构示意图。
图10为本发明的微气泡生成装置的副液压管与球阀三通相连的一端的结构示意图。
图11为本发明的微气泡生成装置的球阀三通的结构示意图。
图12为本发明的微气泡生成设备置入套管内的结构示意图。
附图标号说明：1、微气泡生成机构；11、外壳体；111、安装槽；12、芯管；121、气体单向阀；13、过滤板；14、环空；15、上接头；16、下接头；171、连接块；172、插入部；1721、外螺纹段；1722、缩颈段；1723、密封圈；1724、O型密封圈；173、锥形孔；174、通孔；18、压板框架；181、连接孔；182、连接螺钉；19、密封条；2、流量控制机构；21、球阀筒；211、流量调节孔板；2111、贯穿孔；212、第一凡尔座；213、阀球；214、侧孔；22、液压管；221、主活塞体；2211、上部主活塞；2212、下部主活塞；2213、连接杆；2214、球面凹槽；2215、密封圈；222、副活塞体；2221、推杆；2222、密封圈；223、第二凡尔座；224、封堵球；225、主液压管；2251、连接孔；2252、挡环；226、副液压管；2261、加液孔；227、支撑杆；2271、弹簧；23、球阀三通；231、外螺纹段；232、外螺纹段；233、螺纹孔；234、凡尔座；24、侧孔管；241、流通孔；3、压力平衡机构；31、压力平衡管；32、流体单向阀；33、过滤器；4、丝堵；5、套管；51、射孔；10、微气泡生成装置；101、连接短节。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施方式一
如图1至图3所示，本发明提供了一种微气泡生成装置，包括微气泡生成机构1、流量控制机构2和压力平衡机构3，其中：微气泡生成机构1具有外壳体11和穿设在所述外壳体11内的芯管12，所述外壳体11的周侧壁上设有至少一个过滤板13，所述外壳体11与所述芯管12之间形成有环空14；流量控制机构2设置在所述环空14中并与所述芯管12相连，所述芯管12通过所述流量控制机构2与所述环空14相连通，所述流量控制机构2内设有封堵球224，在注入所述流量控制机构2内的气体压力减小的状态下，所述封堵球224能封堵所述流量控制机构2；压力平衡机构3设置在所述外壳体11的外部，所述压力平衡机构3具有压力平衡管31及与所述压力平衡管31相连的流体单向阀32，所述外壳体11外部的流体能通过所述流体单向阀32和所述压力平衡管31流入所述环空14内。
具体是，微气泡生成机构1为用于产生微气泡的机构，其具有大体呈矩形框架状的外壳体11，该外壳体11内穿设有大体呈圆柱筒形的芯管12；在本发明中，在芯管12的上端密封连接有上接头15，在芯管12的下端密封连接有下接头16，该上接头15与外壳体11的上端面密封设置，该下接头16与外壳体11的下端面密封设置。其中，该上接头15能与注气管柱丝扣连接，该下接头16能通过接头与下一级的微气泡生成装置的上接头15相连。
如图4所示，上接头15和下接头16的结构相同，二者均包括连接块171及连接在连接块171上的插入部172，该插入部172能密封连接在芯管12的端部，该连接块171与外壳体11的上端面或外壳体11的下端面密封设置；该连接块171上设有锥形孔173，该插入部172上设有通孔174，该芯管12通过通孔174与锥形孔173相连通。在本实施例中，如图5所示，插入部172大体呈圆柱体形，其具有外螺纹段1721和缩颈段1722，该插入部172能自芯管12的端部插入芯管12内，并通过其外螺纹段1721螺纹连接在芯管12的端部内，以保证整体受力稳定，该缩颈段1722上套设有密封圈1723，该缩颈段1722通过密封圈1723密封设置在芯管12的端部内。当上接头15与下接头16分别插入芯管12的上端和芯管12的下端后，上接头15的连接块171能通过O型密封圈1724密封设置在外壳体11的上端面，该下接头16的连接块171能通过O型密封圈1724密封设置在外壳体11的下端面。
至少一个过滤板13设置在外壳体11的周侧壁上，在本发明中，该过滤板13由钛纳米颗粒制成，该过滤板13的孔隙的平均直径为2微米，且平面孔隙均匀度在90％以上。在本实施例中，该过滤板13为平板，也即平面板材，无弯曲变形、焊接等改变结构性的工艺，因而孔隙分布均匀度好，能够保持良好的生泡性能。在本实施例中，该外壳体11为矩形壳体，在外壳体11相对设置的两侧壁上分别设有一个过滤板13；当然，在其他的实施例中，可仅在矩形形状的外壳体11的一个侧壁上设有一个过滤板13，或者在矩形形状的外壳体11的相邻的两个侧壁上分别设有一个过滤板13，再或者在矩形形状的外壳体11的三个侧壁或四个侧壁上分别设有一个过滤板13，在此不做限制。
请配合参阅图6所示，该过滤板13是通过压板框架18连接在外壳体11上，在本实施例中，在外壳体11对应安装过滤板13的侧壁上设有安装槽111，该过滤板13的外周缘设有密封条19，当该过滤板13置入外壳体11的安装槽111后通过该些密封条19实现过滤板13与外壳体11之间的密封，然后通过图7所示的压板框架18将过滤板13固定在外壳体11上，该压板框架18上设有多个连接孔181，通过多个连接螺钉182穿设在该些连接孔181内并螺纹连接在外壳体11上对应的多个螺纹孔内，可实现压板框架18与外壳体11的固定连接；该些密封条19可进一步实现压板框架18与外壳体11间的密封。
本发明的过滤板13在纵向上看，在上接头15、芯管12和下接头16的受力保护作用下，过滤板13不受管柱拉力，其长度可不受限制，因此使得生泡表面积大，能够满足工业应用的需要。另外，该外壳体11采用压板框架18不仅实现了对过滤板13的固定连接，而且在打开该压板框架18后，也便于操作人员对芯管12及内部组件的安装等操作。
该流量控制机构2为用于对气体最大流量进行限定的机构，当气体流量超出设计值时，流量控制机构2实施自我封堵，也即，该流量控制机构2内的封堵球224会封堵该流量控制机构2，防止芯管12内的气体流入其内，该流量控制机构2可保证上下串联的相同装置的正常工作。
如图8所示，该流量控制机构2包括球阀筒21、液压管22和球阀三通23，其中：球阀筒21内设有流量调节孔板211，该球阀筒21的上端设有第一凡尔座212，该第一凡尔座212上能坐封有阀球213；液压管22的一端通过侧孔管24连接在第一凡尔座212上，该侧孔管24上设有多个流通孔241，该侧孔管24通过多个流通孔241与环空14相连通；球阀三通23分别与球阀筒21的下端、液压管22的另一端和芯管12相连；其中，该液压管22的一端内能密封移动地设有主活塞体221，该液压管22的另一端内能密封移动地设有副活塞体222，该主活塞体221与副活塞体222之间的液压管22内填充有传压流体，在本实施例中，该传压流体为机油，常温常压下的粘度不低于10mPa·s；采用机油或者具有一定粘度的油性液体既有助于润滑液压管22的内壁，也有助于密封。该液压管22的另一端内还设有第二凡尔座223，该第二凡尔座223上坐封有封堵球224，该封堵球224朝向球阀三通23设置，该第二凡尔座223位于副活塞体222与球阀三通23之间，该副活塞体222上连接有推杆2221，该推杆2221能穿设在第二凡尔座223内。
具体的，球阀筒21大体呈圆柱筒形，其下端开设有侧孔214，球阀三通23的一端连接至该侧孔214处，球阀筒21的上端连接有第一凡尔座212，该第一凡尔座212上能坐封有阀球213；在该球阀筒21内连接有流量调节孔板211，该流量调节孔板211上开设有贯穿孔2111，该贯穿孔2111的内径小于球阀筒21的内腔内径。气体从球阀筒21的侧孔214进入球阀筒21的底部，受流量调节孔板211的贯穿孔2111的阻力影响，气体流量得到初步调节，因流量调节孔板211上方的球阀筒21内的压力大于外部压力，因此气体会冲开第一凡尔座212中的阀球213，并自第一凡尔座212排出球阀筒21。
请配合参阅图9所示，侧孔管24大体呈圆柱筒形，其下端连接在第一凡尔座212上，该侧孔管24上开设有多个流通孔241，自第一凡尔座212排出的气体，可经侧孔管24的多个流通孔241流入环空14中。
液压管22包括相连接的主液压管225和副液压管226，该主液压管225与侧孔管24相连，该副液压管226与球阀三通23相连，该副液压管226上设有加液孔2261，便于排气及调整液压管22内的机油量。
具体的，如图9所示，该主液压管225大体呈圆柱筒形，其下端螺纹连接在侧孔管24的上端，其上端开设有连接孔2251，副液压管226的一端连接在连接孔2251上。在本实施例中，该主液压管225内可密封移动地设有主活塞体221，该主活塞体221具有能密封移动地设置在主液压管225内的上部主活塞2211和位于侧孔管24内的下部主活塞2212，该上部主活塞2211和下部主活塞2212之间连接有连接杆2213，该上部主活塞2211与主液压管225的内壁之间设有密封圈2215，该下部主活塞2212的端面形成有能与阀球213相配合的球面凹槽2214，以便于均匀接收阀球213自第一凡尔座212被气体冲出的撞击力。在本实施例中，设定主活塞体221在主液压管225内的移动压力为Ppm，当阀球213撞击下部主活塞2212且撞击压力大于Ppm时，会使得主活塞体221在主液压管225内向上移动。
进一步的，该主液压管225与侧孔管24相连的一端还连接有挡环2252，该主活塞体221的连接杆2213穿设在挡环2252内，该主活塞体221的上部主活塞2211的外径大于挡环2252的内径。该挡环2252可防止主活塞体221脱出主液压管225，以便限制主活塞体221的位置。
副液压管226大体呈L形形状，其一端螺纹连接在主液压管225的连接孔2251内，其另一端与球阀三通23的端口相连。在本实施例中，如图10所示，该副液压管226与球阀三通23相连接的一端内设有副活塞体222，该副活塞体222与副液压管226之间设有密封圈2222；进一步的，该副液压管226的该端内还设有第二凡尔座223，该第二凡尔座223上坐封有封堵球224，该封堵球224朝向球阀三通23设置，该第二凡尔座223位于副活塞体222与球阀三通23之间，该副活塞体222上还连接有推杆2221，该推杆2221能穿设在第二凡尔座223内。
在本发明中，该副液压管226与球阀三通23相连的一端内壁上可伸缩地连接有弹性支撑杆227，该弹性支撑杆227例如通过弹簧2271连接在副液压管226的内壁上，该弹性支撑杆227朝向第二凡尔座223的一侧设有斜面，以便于封堵球224的接触抵压，该封堵球224能通过弹性支撑杆227封堵在第二凡尔座223上。
如图10所示，当副液压管226的底部气体压力高于其上部内的液体压力时，封堵球224密封在第二凡尔座223上并通过弹性支撑杆227抵接。当液体压力逐渐增加且大于气体压力时，副活塞体222下移，此时推杆2221会推动封堵球224，使得封堵球224抵压弹性支撑杆227，以便让开孔道，直至封堵球224在重力作用下下落至球阀三通23内。
如图11所示，球阀三通23大体呈圆柱筒形，其一端设有外螺纹段231，以便与球阀筒21的侧孔214相连，其另一端设有外螺纹段232，以便与芯管12上的侧孔相连，球阀三通23的周侧壁上设有螺纹孔233，用于与副液压管226的端部相连。在本实施例中，该球阀三通23与球阀筒21相连的一端内设有凡尔座234。
该流量控制机构2的工作过程如下：初期气体由芯管12进入球阀三通23内，因副液压管226内的封堵球224呈坐封于第二凡尔座223的状态，且气体压力使其坐封的更加紧密，气体由无阻碍的凡尔座234进入球阀筒21内。若气体流量超过预设流量时，副液压管226内的封堵球224会落入球阀三通23内，随着通入球阀三通23内的气体的推动，该封堵球224会被推至凡尔座234处，起到密封作用，则此时该微气泡生成装置不再产生气泡，而其上下串联的其它装置仍可保持正常的工作状态。
在该微气泡生成装置由地面位置缓慢进入井筒直至油藏位置(通常为1000米以下)时，该微气泡生成装置外侧的压力会逐渐升高，由0MPa增加至油藏压力(通常10MPa以上)，若无特殊措施，过滤板13承受该压差极易出现破裂的情况。该压力平衡机构3即是为解决这一问题而设计的。
如图2所示，该压力平衡机构3具有相连接的压力平衡管31及流体单向阀32，该压力平衡管31连接在外壳体11上，且与外壳体11内的环空14相连通，该流体单向阀32能使得外部的流体通入压力平衡管31内，而防止压力平衡管31内的介质流出。在本发明中，该流体单向阀32上还连接有过滤器33，该过滤器33可防止外部流体中的杂质进入，而引起堵塞问题。
当该微气泡生成装置向下运动的过程中，井内流体(通常为水)会由流体单向阀32进入过滤板13和芯管12之间的环空14内，以平衡过滤板13两侧压差，使其处于等压状态，此时该过滤板13即受到保护。在注水初期，高达10MPa的注入水很快充满井筒内，如果没有压力平衡机构3，外部的注入水压力与该微气泡生成装置的内部压力之间的压差很大，会造成过滤板13渗流不及时而压裂过滤板13。该压力平衡机构3在环境压力剧烈变化时，可对微气泡生成装置给予保护。
下面具体说明该微气泡生成装置10的工作过程：
如图12所示，设油层厚度为5米，计划在油层底部3米内设置该微气泡生成装置，每个该微气泡生成装置10的长度为50cm，考虑连接短节101的长度，共需要串联四个该微气泡生成装置10。多个该微气泡生成装置10串联后形成微气泡生成设备，在微气泡生成设备的底部加装丝堵4，对底部通道封堵，该微气泡生成设备的顶部与注气管柱连接。
受地层压力的影响，下管柱时，注水井内存在一定深度的注入水，深度值与油层位置流体压力相对应。例如设流压为5MPa，则水柱高度约为500米。
管柱在下入500米深度后，注入水压力作用在该微气泡生成装置10上。当注气管柱内部没有气体时，注入水会沿过滤板13进入该微气泡生成装置10内，因管柱下入操作是平缓的，因而该压力增加过程是缓慢的，环空14内有充足时间充满水，并保持过滤板13两侧的压差基本平衡。当水的压差高于压力平衡机构3的流体单向阀32的限压时，大部分的水会沿流体单向阀32、压力平衡管31进入该微气泡生成装置10内，减少了经过过滤板13的渗透量。在剩余500米下入过程中，该微气泡生成装置10与井筒内的水保持连通，因而过滤板13受到保护。
该微气泡生成设备达到预定深度后，实施微气泡生成操作。首先向套管5内注入水，注入水按照设计流量进入地层，压力为Pw。此时该微气泡生成装置10内均充满水，此时连接在芯管12与流量控制机构2之间的气体单向阀121关闭。该气体单向阀121具有辅助性保护功能，当球阀三通23内的封堵球224密封不严时，可防止环空14内的水串入芯管12内，使得注入水不能进入注气管柱内。
在保持一定注水量的同时注气，高压气体(Pg>Pw)由芯管12进入球阀三通23内，气体继续对副液压管226内的封堵球224施加向上的作用力，同时进入球阀筒21内，经流量调节孔板211调整为一定流量后，气体将球阀筒21上部的阀球213托起一定距离，并进入侧孔管24内，进而通过侧孔管24的多个流通孔241进入过滤板13与芯管12之间的环空14内。在气体与水的密度差作用下，气体逐渐经过滤板13上部流出，形成微气泡，与套管5内的水形成水气分散体系，从套管5上开设的多个射孔51一同进入油层。在注气量逐渐稳定的过程中，该微气泡生成装置10的环空14内的水几乎被全部排空(气量增加，内部的水由上自下被挤压出)。
当注入气体压差骤然加大时(过滤板13破损是可能的原因之一)，球阀筒21上方的阀球213被托举的高度明显增加，不断冲击上方的主活塞体221。主活塞体221受压上移，推动主液压管225内部的传压流体，使副液压管226内的副活塞体222向下运动，将其下方的封堵球224推离密封位置。封堵球224下落至球阀三通23内，受侧面注入气的推动，密封在球阀三通的凡尔座234上。此时注入气体也充满副液压管226的下方，当气体压力高于副活塞体222顶部的传压流体的压力时，气体推动副活塞体222向上运动，同时压力传导使主液压管225内的主活塞体221下移，直至被挡环2252阻挡。此时，该微气泡生成装置10不再工作，保障了其它串联装置的继续工作。
注：若无流量控制作用，则当一个微气泡生成装置10破损时，注入气体将全部由该通道进入套管5内，且不再是微气泡形态，其它串联装置全部失去作用。
本发明的微气泡生成装置，气体经上接头15进入后，一部分气体经芯管12和下接头16流入下面的管柱，另一部分气体由芯管12经流量控制机构2进入过滤板13和芯管12的环空14。在压差的作用下，气体通过均匀分布孔隙的过滤板13表面，在液体环境中形成微米级气泡，气泡在过滤板13的整个平面上均匀分布。当过滤板13表面破损时，外壳体11内外的压差增大，气体流速加快，流量控制机构2内的封堵球224下落至球阀三通23内，在不断流入的气体作用下，该封堵球224被封堵至球阀三通23的凡尔座234上，从而实现自封堵，防止芯管12内的气体继续流入，确保了上下串联相同装置的正常应用。
进一步的，在微气泡生成装置由地面位置缓慢进入井筒直至油藏位置(通常为1000米以上的深度)时，该微气泡生成装置的外侧压力逐渐升高，会由0MPa增加至油藏压力(通常10MPa以上)，若无特殊措施，过滤板13承受该压差极易出现破裂。该压力平衡机构3即解决了这一问题。该微气泡生成装置10向下运动的过程中，井内流体(通常为水)由流体单向阀32进入环空14内以平衡内外压差，使过滤板13处于两侧等压状态，受到保护。
再有，本发明的过滤板13是平面板材，无弯曲变形等结构性改变，且纵向上不受空间限制，生泡表面积大，因而微气泡生成数量多、均匀度好，达到良好的应用性能。
实施方式二
如图1至图12所示，本发明还提供一种微气泡生成设备，其包括多个如实施方式一中所述的微气泡生成装置10，两两相邻的所述微气泡生成装置10之间通过连接短节101相连。该实施方式中的微气泡生成装置的具体结构、工作原理和有益效果已在实施方式一中所述，在此不再赘述。该微气泡生成设备的具体结构以及应用过程也已在实施方式一中所述，在此不再赘述。
本发明的微气泡生成设备在工业应用时，是根据油层厚度选择不同数量的微气泡生成装置10串联起来组合应用的，注入气体沿串联起来的各微气泡生成装置10的芯管12分别分配给各微气泡生成装置10。本实施方式不对微气泡生成设备中的微气泡生成装置10的数量进行限制。
以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。
Claims (15)
1.一种微气泡生成装置，其特征在于，包括：
微气泡生成机构，具有外壳体和穿设在所述外壳体内的芯管，所述外壳体的周侧壁上设有至少一个过滤板，所述外壳体与所述芯管之间形成有环空；
流量控制机构，设置在所述环空中并与所述芯管相连，所述芯管通过所述流量控制机构与所述环空相连通，所述流量控制机构内设有封堵球，在注入所述流量控制机构内的气体压力减小的状态下，所述封堵球能封堵所述流量控制机构；
压力平衡机构，设置在所述外壳体的外部，所述压力平衡机构具有压力平衡管及与所述压力平衡管相连的流体单向阀，所述外壳体外部的流体能通过所述流体单向阀和所述压力平衡管流入所述环空内。
2.如权利要求1所述的微气泡生成装置，其特征在于，所述流量控制机构包括：
球阀筒，其内设有流量调节孔板，所述球阀筒的上端设有第一凡尔座，所述第一凡尔座上能坐封有阀球；
液压管，其一端通过侧孔管连接在所述第一凡尔座上，所述侧孔管上设有多个流通孔，所述侧孔管通过所述多个流通孔与所述环空相连通；
球阀三通，分别与所述球阀筒的下端、所述液压管的另一端和所述芯管相连；
其中，所述液压管的一端内能密封移动地设有主活塞体，所述液压管的另一端内能密封移动地设有副活塞体，所述主活塞体与所述副活塞体之间的所述液压管内填充有传压流体，所述液压管的另一端内还设有第二凡尔座，所述第二凡尔座上坐封有所述封堵球，所述封堵球朝向所述球阀三通设置，所述第二凡尔座位于所述副活塞体与所述球阀三通之间，所述副活塞体上连接有推杆，所述推杆能穿设在所述第二凡尔座内。
3.如权利要求2所述的微气泡生成装置，其特征在于，所述液压管的另一端内壁上可伸缩地连接有弹性支撑杆，所述封堵球能通过所述弹性支撑杆封堵在所述第二凡尔座上。
4.如权利要求2所述的微气泡生成装置，其特征在于，所述液压管包括相连接的主液压管和副液压管，所述主液压管与所述侧孔管相连，所述副液压管与所述球阀三通相连，所述副液压管上设有加液孔。
5.如权利要求4所述的微气泡生成装置，其特征在于，所述主活塞体具有能密封移动地设置在所述主液压管内的上部主活塞和位于所述侧孔管内的下部主活塞，所述下部主活塞的端面形成有能与所述阀球相配合的球面凹槽。
6.如权利要求5所述的微气泡生成装置，其特征在于，所述主液压管与所述侧孔管相连的一端连接有挡环，所述上部主活塞和所述下部主活塞之间连接有连接杆，所述连接杆穿设在所述挡环内，所述上部主活塞的外径大于所述挡环的内径。
7.如权利要求1至6中任一项所述的微气泡生成装置，其特征在于，所述流量控制机构与所述芯管之间连接有气体单向阀，所述芯管内的气体能通过所述气体单向阀流入所述流量控制结构内。
8.如权利要求1所述的微气泡生成装置，其特征在于，所述流体单向阀上连接有过滤器。
9.如权利要求1所述的微气泡生成装置，其特征在于，所述芯管的上端密封连接有上接头，所述芯管的下端密封连接有下接头，所述上接头与所述外壳体的上端面密封设置，所述下接头与所述外壳体的下端面密封设置。
10.如权利要求9所述的微气泡生成装置，其特征在于，所述上接头和所述下接头的结构相同，二者均包括连接块及连接在所述连接块上的插入部，所述插入部能密封连接在所述芯管的端部，所述连接块与所述外壳体的上端面或所述外壳体的下端面密封设置，所述连接块上设有锥形孔，所述插入部上设有通孔，所述芯管通过所述通孔与所述锥形孔相连通。
11.如权利要求1所述的微气泡生成装置，其特征在于，所述过滤板由钛纳米颗粒制成，所述过滤板的孔隙的平均直径为2微米。
12.如权利要求1所述的微气泡生成装置，其特征在于，所述外壳体为矩形壳体，在所述外壳体相对设置的两侧壁上分别设有一个所述过滤板。
13.如权利要求1所述的微气泡生成装置，其特征在于，所述过滤板通过压板框架连接在所述外壳体上，所述过滤板与所述外壳体之间设有密封圈。
14.如权利要求1所述的微气泡生成装置，其特征在于，所述过滤板为平板。
15.一种微气泡生成设备，其特征在于，其包括多个如权利要求1～14中任一项所述的微气泡生成装置，两两相邻的所述微气泡生成装置之间通过连接短节相连。
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