CN112253053A

CN112253053A - 一种发泡装置及采油举升装置

Info

Publication number: CN112253053A
Application number: CN202011203694.0A
Authority: CN
Inventors: 张宁; 吴佳俊; 南晓函; 隋雨; 安宏鑫; 王鑫
Original assignee: Northeast Petroleum University
Current assignee: Northeast Petroleum University
Priority date: 2020-11-02
Filing date: 2020-11-02
Publication date: 2021-01-22
Anticipated expiration: 2040-11-02
Also published as: CN112253053B

Abstract

本发明公开了一种发泡装置及采油举升装置，其中发泡装置包括筒体（5）；筒体（5）顶部连接多孔板（9），侧壁下部连接单流阀（10），内部同轴向连接射流管（6）；射流管（6）将流入其内部的流体以射流状态射出从而在筒体（5）内形成局部负压；通过局部负压打开单流阀（10）以使筒体（5）外部的气体进入并与所述流体混合为气液混合物；气液混合物通过多孔板（9）后产生泡沫以降低流出筒体（5）的流体的密度；所述采油举升装置，包括所述的发泡装置及泵；所述泵向发泡装置提供所述流体；发泡装置通过降低流体的密度以提高泵的扬程；解决现有的电潜泵提高举升扬程需要增加多级叶轮及导轮从而增加其结构复杂程度及增加采油成本的问题。

Description

一种发泡装置及采油举升装置

技术领域

本发明涉及一种采油举升装置。

背景技术

目前国内页岩油的开采一般使用电潜泵进行举升。电潜泵需要在油管环境内工作，并且要和输送动力的电缆配套使用，所以电潜泵的尺寸很小，泵的功率、扬程有限。

电潜泵本质上就是一个离心泵，电潜泵的主要优点是排液量大，但是对于页岩油气藏的开采，需要电潜泵下入深度较深，因此将采出液举升到地面较为困难。为了达到一定的举升扬程，需要采用多级叶轮与导轮的串联结构，如此增加了电潜泵的结构复杂程度，且多级大功率电潜泵比较昂贵，同时增加了采油成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种发泡装置及一种采油举升装置，解决现有的电潜泵提高举升扬程需要增加多级叶轮及导轮从而增加其结构复杂程度及增加采油成本的问题。

第一方面，所述的一种发泡装置，其特征在于，包括：

筒体；

所述筒体，其顶部连接多孔板，侧壁下部连接单流阀，内部同轴向连接射流管；

所述筒体，用作流体的流经通道；

所述射流管，用于将流入其内部的所述流体以射流状态射出；

所述射流状态，用于在筒体内形成局部负压；

所述局部负压，用于打开所述单流阀以使所述筒体外部的气体进入并与所述流体混合为气液混合物；

所述多孔板，用于所述气液混合物通过后产生泡沫；

所述泡沫，用于降低流出所述筒体的所述流体的密度。

进一步地，所述射流管的出口外连接喉管；

所述喉管，用于减缓所述射流管射出的所述流体的流速以增大所述流体与所述气体的混合程度。

进一步地，所述喉管上方连接扩散筒；

所述扩散筒，其上方连接所述多孔板，用于减缓所述流体的流速以增大所述流体与所述气体的混合程度。

进一步地，所述脉冲腔，用于所述流体在其内做剪切运动以产生旋涡从而增大所述流体从所述射流管中射出的速度。

进一步地，所述射流管连接脉冲腔；

所述射流管顶部连接喷嘴；

所述喷嘴，用于增大所述流体从所述射流管射出时的流速。

第二方面，所述的一种采油举升装置，其特征在于，包括：

所述的发泡装置及泵；

所述泵，用于向所述发泡装置提供所述流体；

所述发泡装置，用于降低所述流体的密度以提高所述泵的扬程。

进一步地，所述发泡装置的上方连接上接箍；

所述上接箍，用于连接油管。

进一步地，所述发泡装置的下方连接下接箍；

所述下接箍，用于连接所述泵。

进一步地，所述泵为电潜泵。

进一步地，所述电潜泵包括依次串联的多级离心泵、分离器、保护器及潜油电泵。

本发明具有如下有益效果：

本发明的发泡装置通过在快速流动的流体束内引入射流束，从而在流体束内产生局部负压，然后利用局部负压将流体束外的气体引入后混入到流体内，当混合有气体的流体束经过多孔板后产生大量泡沫，而流体束内混入大量泡沫之后，可以将流体的密度降低。

本发明的采油举升装置通过在电潜泵的出口连接该发泡装置，从而将电潜泵采出的井液在离心力的作用下分离为油和气，并将所述油输入到发泡装置内，将所述气排除出油管后进入套管；所述油进入到发泡装置内，在发泡装置的作用下，重新将油套环空中的气体引入并掺混到所述油中，进一步通过多孔板产生大量泡沫从而降低电潜泵采出的油液的密度，降低电潜泵举升油液的压力，辅助提升电潜泵的举升能力。

附图说明

通过以下参考附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚，在附图中：

图1是本发明实施例的采油举升装置的结构示意图；

图2是本发明实施例的电潜泵测试特性曲线；

图3是本发明实施例的装有泡沫举升装置的电潜泵测试特性曲线。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是值得说明的是，本发明并不限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本发明。

此外，本领域普通技术人员应当理解，所提供的附图只是为了说明本发明的目的、特征和优点，附图并不是实际按照比例绘制的。

同时，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。

图1是本发明实施例的采油举升装置的结构示意图；该采油举升装置包括了发泡装置和泵7。

其中，所述的发泡装置，包括筒体5，所述筒体5，其顶部连接多孔板9，侧壁下部连接单流阀10，内部同轴向连接射流管6。

所述筒体5用作流体的流经通道，所述射流管6用于将流入其内部的所述流体以射流状态射出，通过在筒体5的流体中引入射流可以在筒体5内形成局部负压，局部负压的形成用于打开所述单流阀10以使所述筒体5外部的气体进入并与筒体5内的所述流体混合为气液混合物；所述气液混合物通过所述多孔板9后产生泡沫，也就是在筒体5内的所述流体内产生了大量泡沫，如此，所述流体的密度降低。

在图1中，所述射流管6的出口外连接喉管2，所述喉管2连接在筒体5的上方，所述喉管2与所述筒体5共同构成所述流体的流经通道；所述喉管2用于减缓所述射流管6射出的所述流体的流速以增大所述流体与所述气体的混合程度。

所述喉管2上方连接扩散筒1，所述扩散筒1上方连接所述多孔板9，所述扩散筒1、所述喉管2与所述筒体5共同构成所述流体的流经通道；扩散筒1用于进一步减缓所述流体的流速以增大所述流体与所述气体的混合程度。

在图1中，所述射流管6连接脉冲腔4，所述脉冲腔4可以看做从所述射流管6的径向延伸出来的腔体，所述脉冲腔4用于所述流体在其内做剪切运动以产生旋涡从而增大所述流体从所述射流管6中射出的速度。

在图1中，所述射流管6顶部连接喷嘴3，所述喷嘴3用于增大所述流体从所述射流管6射出时的流速。

所述泵，用于向所述发泡装置提供所述流体；所述发泡装置用于降低所述流体的密度以辅助提升所述泵的举升能力。

所述泵优选为电潜泵，当然其他的流体举升装置也可以。

在图1中，所述扩散筒1的上方连接上接箍8，通过所述上接箍8连接油管。所述筒体5的下方连接下接箍11，通过所述下接箍11连接所述泵。

在图1中，所述电潜泵包括依次串联的多级离心泵12、分离器13、保护器14及潜油电泵15。

具体地，结合附图1，对本实施例的采油举升装置的工作原理及工作过程进行说明，以进一步说明该装置的技术方案的有益效果：

使用时根据所需举升高度选用合适功率电潜泵，通过下接箍11将筒体5与电潜泵7相连，利用上接箍8将该装置接到油管下方，随油管将该装置下入井底，分离器13保持在井底液面上方。

工作时，电潜泵7由多级叶轮、导轮串联，泵在电机的驱动下，带有弯曲叶片结构的叶轮带动井液高速旋转，井液中的油在离心力的作用下，从叶轮中心沿叶片之间的流道甩向叶轮的四周，井液中的气体则聚集在轴线附近，排入到油管与套管之间的环形空间中。

从电潜泵7排出的油一部分进入筒体5中，另一部分进入射流管6中，油经射流管6进入脉冲腔4，油在脉冲腔4内做剪切运动，腔体中心产生漩涡，下游壁处形成低压区，造成出口流速急速上升，最后由喷嘴3高速射出，由于喷嘴3出口处射流和空气的粘滞作用，喷嘴3附近空气会被带走，在筒体5中会形成局部负压。

套管中的气由于压差作用会通过单流阀10进入筒体5中，与筒体5中的油混合，油气混合后一起通过喉管2，经过喉管2后流速减缓，可以增大油气的混合程度。

进一步进入扩散管1后流速下降，油气充分混合，油气流经具有多孔的发泡板9进行发泡，产生大量泡沫，降低了电潜泵排出的井液的密度，从而降低电潜泵举升压力，间接辅助电潜泵提高了泵的扬程，减轻了电潜泵的载荷，减少了集输耗能。

进一步地，分别在仅使用电潜泵及使用本实施例的采油举升装置进行采油时，对电潜泵的性能进行测试，以进一步证明本发明的有益效果，具体如下：

某页岩油区块油井地层压力21.67MPa，井深2500m，电潜泵下入深度1300m，油井产液量40m³/d，泵的额定产量为80m³/d，额定扬程1345m。

测试在只使用电潜泵情况下，排量分别为0m³/d、27m³/d、51m³/d、82m³/d、105m³/d、123m³/d、148m³/d情况下的扬程、泵效的大小，得到该电潜泵排量和泵效实验特性曲线。分别如下表1及附图2。

表1电潜泵的工况点参数

流量m3/d	0	27	51	82	105	123	148
								扬程（m）	1575	1569	1502	1287	881	446	0
泵效（%）	0	22.4	40.11	45.2	37.81	20.17	0

由表1及图2可以看出，电潜泵在试验井深为2500m，扬程随着排量的增加而呈递减的趋势，并且在排量为0m³/d时，扬程达到1576m，排量为148m³/d时，扬程最小，低至0m；在排量较小的时候，扬程降低缓慢，随着流量的增加扬程降低速度越来越快；泵效随着排量的增加呈现先增加后减小的趋势，泵效在排量范围内有一个最高效率点，在排量为80m³/d左右时，达到最大值。

将发泡装置安装在电潜泵上，再次进行试验，测试排量分别为0m³/d、27m³/d、51m³/d、82m³/d、105m³/d、123m³/d、148m³/d情况下的扬程、泵效的大小，得到该电潜泵排量和泵效实验特性曲线。分别如下表2及附图3。

表2加装泡沫举升装置的电潜泵工况点参数

流量m<sup>3</sup>/d	0	27	51	82	105	123	148
								扬程（m）	2056	2048	2032	1898	1547	897	73
泵效（%）	0	20.4	32.8	43.2	48.9	35.4	10.8

由表2及图3可以看出，加装发泡装置的电潜泵在试验井深为2500m，扬程随着排量的增加而呈递减的趋势，并且在排量为0m³/d时，扬程达到2056m，排量为148m³/d时，扬程302m；在排量较小的时候，扬程降低缓慢，随着流量的增加扬程降低速度越来越快；泵效随着排量的增加呈现先增加后减小的趋势，泵效在排量范围内有一个最高效率点，在排量为100m³/d左右时，达到最大值。

通过对比得到，加装发泡装置后，同种规格的电潜泵扬程和最高泵效点的排量都有所增长，因此通过在电潜泵上加装本发明的发泡装置获得的采油举升装置可以有效提升泵的扬程和效率。

以上所述实施例仅为表达本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种发泡装置，其特征在于，包括：

筒体（5）；

所述筒体（5），其顶部连接多孔板（9），侧壁下部连接单流阀（10），内部同轴向连接射流管（6）；

所述筒体（5），用作流体的流经通道；

所述射流管（6），用于将流入其内部的所述流体以射流状态射出；

所述射流状态，用于在筒体（5）内形成局部负压；

所述局部负压，用于打开所述单流阀（10）以使所述筒体（5）外部的气体进入并与所述流体混合为气液混合物；

所述多孔板（9），用于所述气液混合物通过后产生泡沫；

所述泡沫，用于降低流出所述筒体（5）的所述流体的密度。

2.根据权利要求1所述的发泡装置，其特征在于：

所述射流管（6）的出口外连接喉管（2）；

所述喉管（2），用于减缓所述射流管（6）射出的所述流体的流速以增大所述流体与所述气体的混合程度。

3.根据权利要求2所述的发泡装置，其特征在于：

所述喉管（2）上方连接扩散筒（1）；

所述扩散筒（1），其上方连接所述多孔板（9），用于减缓所述流体的流速以增大所述流体与所述气体的混合程度。

4.根据权利要求1-3任一项所述的发泡装置，其特征在于：

所述脉冲腔（4），用于所述流体在其内做剪切运动以产生旋涡从而增大所述流体从所述射流管（6）中射出的速度。

5.根据权利要求1-3任一项所述的发泡装置，其特征在于：

所述射流管（6）连接脉冲腔（4）；

所述射流管（6）顶部连接喷嘴（3）；

所述喷嘴（3），用于增大所述流体从所述射流管（6）射出时的流速。

6.一种采油举升装置，其特征在于，包括：

权利要求1-5任一项所述的发泡装置及泵；

所述泵，用于向所述发泡装置提供所述流体；

7.根据权利要求6所述的采油举升装置，其特征在于：

所述发泡装置的上方连接上接箍（8）；

所述上接箍（8），用于连接油管。

8.根据权利要求6所述的采油举升装置，其特征在于：

所述发泡装置的下方连接下接箍（11）；

所述下接箍（11），用于连接所述泵。

9.根据权利要求6-8任一项所述的采油举升装置，其特征在于：

所述泵为电潜泵。

10.根据权利要求9所述的采油举升装置，其特征在于：

所述电潜泵包括依次串联的多级离心泵（12）、分离器（13）、保护器（14）及潜油电泵（15）。