CN118029987B - 一种基于微纳米气泡的井口注气装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油天然气开采技术领域，尤其涉及一种基于微纳米气泡的井口注气装置及工艺。该一种基于微纳米气泡的井口注气装置包括微纳米气泡发生器，包括第一旋风分离器、与第一旋风分离器下端连接在一起的套筒和第二旋风分离器，套筒内侧壁与第一旋风分离器外侧壁之间形成储气腔，且气体进入储气腔内的运动方向与第一旋风分离器内水流方向相反；注水泵；注气泵；加药泵与输送管连接。本发明的一种基于微纳米气泡的井口注气装置在使用时，微纳米气泡在油层流动过程中，可以改变油水界面张力，降低原油的粘度，增大油藏的渗透率，从而提高油水的相对渗透率，进而提高原油的采收率。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气开采技术领域，尤其涉及一种基于微纳米气泡的井口注气装置及工艺。
背景技术
油气田在开采天然气或石油一段时间后，油气田内部压力变小，使得天然气和石油难以继续以自喷的方式生产。
申请公开号为CN116378613A的发明专利公开了一种油田注水装置以及注水方法，该一种油田注水装置以及注水方法通过控制室实时地对油气田注水，以保持或恢复油气田压力，使油气田有较强的驱动力，以提高油气田的开采速度和采收率。
但是上述专利仅仅向油气田注入水，而水驱的方法一般仅能使得油气田的采油率达到百分之四十五到百分之五十之间，此时油气田内仍然有大量的石油以及天然气可以采收。
而微纳米气泡水注入井下后可以溶解在原油中，增加原油的气体饱和度，降低原油粘度，从而提高采油率；同时微纳米气泡水还可以吸附在油水界面上，减少油水间的界面张力，使得原油更易于从岩石孔隙中流出，但是现有的采用旋流式微纳米气泡发生器在生产微纳米气泡水时，无法控制微纳米气泡的尺寸，导致水中的部分微纳米气泡尺寸不符合要求，影响驱油效果。
发明内容
本发明提供一种基于微纳米气泡的井口注气装置，以解决现有技术中油气田采油率较低的技术问题。本发明提供一种基于微纳米气泡的井口注气工艺，以提升油气田采油采气效率。
为解决上述问题，本发明提供的一种基于微纳米气泡的井口注气装置采用如下技术方案：
一种基于微纳米气泡的井口注气装置，包括：微纳米气泡发生器，包括第一旋风分离器、与第一旋风分离器下端连接在一起的套筒和第二旋风分离器，第一旋风分离器上端设有进水口，套筒上连接有进气管，进气管远离套筒的一端为进气口，套筒内侧壁与第一旋风分离器外侧壁之间形成储气腔，且气体进入储气腔内的运动方向与第一旋风分离器内水流方向相反；
所述第一旋风分离器下端与套筒对应段上还开设有多个进气孔，各进气孔轴线的延伸方向均与对应位置处水流方向相反；
所述第二旋风分离器的进水端与第一旋风分离器的出水端连接，第二旋风分离器的出气端与进气管连接，第二旋风分离器的下端设有出水口，出水口连接有输送管，输送管另一端与注水井连接；
注水泵，与进水口连接以向第一旋风分离器内注入水；
注气泵，与进气口连接以向储气腔内注入气体，所述气体能够降低原油粘度、增加原油的流动性；
加药泵，与输送管连接，加药泵用于通过输送管向注水井井内输送药剂。
有益效果是：本发明的一种基于微纳米气泡的井口注气装置在使用时，首先通过注水泵和注气泵向微纳米气泡发生器内注入气体和水，然后通过第一旋风分离器和套筒将水和气体对冲，从而产生混合成微纳米气泡水，同时通过第二旋风分离器将微纳米气泡水中的较大气泡分离出去，最后再通过输送管将微纳米气泡水输入注水井，最后注入油气田内；同时当油气田内需要融钠剂、融垢剂、盐酸等药剂时，通过加药泵向输送管输送药剂。本发明的一种基于微纳米气泡的井口注气装置在使用时，微纳米气泡在油层流动过程中，可以改变油水界面张力，降低原油的粘度，增大油藏的渗透率，从而提高油水的相对渗透率，进而提高原油的采收率；而加药泵能够对注水井注入药液，从而改善注水井管道、油气田状况，提高采油率；同时第二旋风分离器能够将尺寸较大的微纳米气泡分离出去，从而保证注入井下的微纳米气泡的尺寸，进而确保驱油效果，提升采油率。
进一步的，所述气体为氮气，注气泵远离微纳米气泡发生器的一端设有制氮机，制氮机的出气端与注气泵连接。
有益效果：空气中含氮量高，便于取材，同时氮气为惰性气体，稳定性强，避免油气田发生事故。
进一步的，制氮机的出气端连接有缓冲瓶，缓冲瓶连接有储氮瓶，储氮瓶与所述注气泵连接。
有益效果：提前在储氮瓶和缓冲瓶内预存氮气，从而避免注气泵空转，保护注气泵，避免注气泵损坏。
进一步的，所述制氮机与储氮瓶之间的管路上、注气泵与微纳米气泡发生器之间的管路上、注水泵与微纳米气泡发生器之间的管路上、出水口与输送管连接的管路上、输送管上、加药泵与输送管连接的管路上均设有单向阀和手动阀门。
有益效果：避免气体或水回流，保护注气泵、注水泵、加药泵和微纳米气泡发生器的安全。
进一步的，加药泵与输送管连接的管路上还设有电子阀门；还包括智能配电箱，以控制加药泵的运行和停止、电子阀门的打开和关闭。
有益效果：根据油气田实时情况控制电子阀门的开关和加药泵的运行停止，减少人力投入，便于工作人员远程操作。
进一步的，第二旋风分离器与第一旋风分离器连接的管路上还设有用于控制流入第二旋风分离器内的微纳米气泡水的流速的流体输送设备。
有益效果：便于控制进入第二旋风分离器内的水的流速，从而控制第二旋风分离器所能够分离出的气泡尺寸，提高制得的微纳米气泡尺寸的精准度。
进一步的，所述第一旋风分离器的出气端与进气管连接。
有益效果：避免第一旋风分离器内气体过多导致第一旋风分离器损坏。
为解决上述问题，本发明提供的一种基于微纳米气泡的井口注气工艺采用如下技术方案：
一种基于微纳米气泡的井口注气工艺，使用上述任意一种基于微纳米气泡的井口注气装置的技术方案来实现，首先通过注气泵和注水泵分别将气体和水注入到微纳米气泡发生器内混合以形成微纳米气泡水，然后将微纳米气泡水沿输送管注入注水井，再注入地下油气田内；根据地下油气田内需求，通过加药泵向注水井注入药液。
有益效果：本发明的一种基于微纳米气泡的井口注气工艺在使用时，通过向油气田内注入微纳米气泡水，从而降低原油粘度，增加原油流动性，进而提高采油率。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
图1为本发明的一种基于微纳米气泡的井口注气装置的结构示意图；
图2为本发明的微纳米气泡发生器的结构示意图；
图3为本发明的第一旋风分离器和套筒装配结构示意图；
图4为本发明的第一旋风分离器和套筒装配的剖视图。
附图标记说明：
1、微纳米气泡发生器；2、进水口；3、进气口；4、出水口；5、输送管；6、注水泵；7、注气泵；8、加药泵；9、药剂瓶；10、制氮机；11、单向阀；12、手动阀门；13、电子阀门；14、智能配电箱；15、第一旋风分离器；16、套筒；17、进气管；18、储气腔；19、进气孔；20、第二旋风分离器；21、蠕动泵。
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，本领域技术人员应知，下面所描述的实施例是本公开一部分实施例，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。
附图中的任何元素数量均用于示例而非限制，以及任何命名都仅用于区分，而不具有任何限制含义。
下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐释本发明的原理和精神。
本发明所提供的一种基于微纳米气泡的井口注气装置的实施例1：
如图1至图4所示，本发明的一种基于微纳米气泡的井口注气装置包括注水井、微纳米气泡发生器1、注水泵6、注气泵7和加药泵8。注水井设于油气田地面上且与油井或天然气井间隔布置。
如图2、图3和图4所示，微纳米气泡发生器1包括第一旋风分离器15、套筒16和第二旋风分离器20，第一旋风分离器15包括用于向第一旋风分离器15内注入水的进水口2，第一旋风分离器15下端还开设有多层进气孔19，各层的进气孔19均沿圆周方向间隔布置且贯穿第一旋风分离器15的侧壁，进气孔19的轴线的延伸方向与第一旋风分离器15内对应位置处的水流方向相反，从而使得在气体进入第一旋风分离器15时，通过高速旋转的水流将气体切割成微纳米气泡并形成微纳米气泡水。
如图1、图3和图4所示，套筒16套设在第一旋风分离器15下端且与第一旋风分离器15固定，套筒16内侧壁与第一旋风分离器15外侧壁之间形成储气腔18。套筒16上还连接有进气管17，进气管17远离套筒16的一端为进气口3，进气口3与注气泵7连接以通过进气管17向储气腔18内输入能够降低原油粘度、增加原油的流动性的气体，并且通过进气孔19将上述气体输入第一旋风分离器15内。
为加强第一旋风分离器15内未融入水中的气体或较大气体重复利用，第一旋风分离器15上端的出气端与进气管17连接，且第一旋风分离器15的出气端与进气管17连接的管路上还设有单向阀11，以使得气体只能够沿第一旋风分离器15的出气端进入进气管17。
第二旋风分离的进水端与第一旋风分离器15的出水端连接，且第二旋风分离的进水端与第一旋风分离器15的出水端连接的管路上还设有流体输送设备，以控制沿第一旋风分离器15流向第二旋风分离器20内的微纳米气泡水的流速，第二旋风分离器20用于将沿流体输送设备流出的流速固定的微纳米气泡水中的较大尺寸的气泡分离出去，从而提高微纳米气泡水的质量。
在本实施例中，上述流体输送设备为蠕动泵21。
第二旋风分离器20的出气端与进气管17连接，且第二旋风分离器20的出气端与进气管17连接的管路上还设有单向阀11。
第二旋风分离器20下端还开设有出水口4。
在本实施例中，上述气体为氮气。
注气泵7与进气口3连接，注气泵7远离微纳米气泡发生器1的一端设有制氮机10，从而通过注气泵7将制氮机10制成的氮气输入至储气腔18内。
为避免注气泵7空转损坏，制氮机10的出气端还连接有缓冲瓶，缓冲瓶连接有储氮瓶，储氮瓶的出气端与注气泵7的进气端连接。
注水泵6与进水口2连接以向第一旋风分离器15内注入水。
加药泵8与输送管5连接，加药泵8用于通过输送管5向注水井井内输送药剂，加药泵8与输送管5连接的管路上还设有电子阀门13。加药泵8的进药端连接有药剂瓶9，药剂瓶9内储存有用于改善注水井管道、油气田状况、提高采油率的药剂，在本实施例中，药剂瓶9内储存有盐酸、融钠剂、融垢剂以及用于提高微纳米气泡稳定性的稳定剂。
为方便工作人员控制电子阀门13和加药泵8的运行和停止，本发明的一种基于微纳米气泡的井口注气装置还包括智能配电箱14，以控制加药泵8运行和停止、同时控制电子阀门13的打开或关闭。
在本实施例中，制氮机10与储氮瓶连接的管路上、注气泵7与微纳米气泡发生器1连接的管路上、注水泵6与微纳米气泡发生器1连接的管路上、出水口4与输送管5连接的管路上、加药泵8与输送管5连接的管路上、加药泵8和药剂瓶9连接的管路上、输送管5上均设有单向阀11和手动阀门12，以避免气体和液体回流。
本发明的一种基于微纳米气泡的井口注气装置在使用时，首先通过注水泵6向第一旋风分离器15内注入水，水在第一旋风分离器15内旋转向下流动且流经进气孔19，同时通过注气泵7向进气管17内注入由制氮机10制成的氮气，氮气经进气管17进入储气腔18，并且通过进气孔19进入第一旋风分离器15内。此时高速旋转的水流将沿进气孔19进入的氮气切割，从而形成微纳米气泡水，然后微纳米气泡水经蠕动泵21流入第二旋风分离器20，从而将第二旋风分离器20内的大尺寸气泡分离出去并回到进气管17内，而微纳米气泡水则沿出水口4流入输送管5内，然后沿注水井注入油气田内。同时当油气田内需要融钠剂、融垢剂、盐酸、稳定剂等药剂时，通过加药泵8向输送管5输送药剂。
本发明的一种基于微纳米气泡的井口注气装置在使用时，微纳米气泡水在油层流动过程中，可以改变油水界面张力，降低原油的粘度，增大油藏的渗透率，从而提高油水的相对渗透率，进而提高原油的采收率；而加药泵能够向注水井注入药液，从而改善注水井管道、油气田状况、稳定微纳米气泡，提高采油率。
本发明所提供的一种基于微纳米气泡的井口注气装置的实施例2：
其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，微纳米气泡水为氮气与水制成的。
在本实施例中，微纳米气泡水采用二氧化碳和水制成。
本发明所提供的一种基于微纳米气泡的井口注气装置的实施例3：
其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，进气孔内气体流动方向与第一旋风分离器内对应位置处的水流方向相反。
在本实施例中，进气孔内气体流动方向与第一旋风分离器内对应位置处的水流方向夹角不小于90度且小于180度。
本发明所提供的一种基于微纳米气泡的井口注气装置的实施例4：
其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，流体输送设备为蠕动泵。
在本实施例中，流体输送设备也能够采用螺杆泵或磁力泵。
本发明所提供的一种基于微纳米气泡的井口注气工艺的实施例：
使用上述一种基于微纳米气泡的井口注气装置，首先，注气泵将气体注入第一旋风分离器内；同时注水泵将水注入第一旋风分离器内，水和气体在第一旋风分离器内混合以形成微纳米气泡水，然后将微纳米气泡水沿输送管注入注水井，再注入地下油气田内；
根据地下油气田内需求，通过加药泵向注水井注入药液。
根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本发明的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本发明方案的限制。
另外，在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体地限定。
Claims (8)
1.一种基于微纳米气泡的井口注气装置，包括注水井，其特征在于，包括：
微纳米气泡发生器，包括第一旋风分离器、与第一旋风分离器下端连接在一起的套筒和第二旋风分离器，第一旋风分离器上端设有进水口，套筒上连接有进气管，进气管远离套筒的一端为进气口，套筒内侧壁与第一旋风分离器外侧壁之间形成储气腔，且气体进入储气腔内的运动方向与第一旋风分离器内水流方向相反；
所述第一旋风分离器下端与套筒对应段上还开设有多个进气孔，各进气孔轴线的延伸方向均与对应位置处水流方向相反；
所述第二旋风分离器的进水端与第一旋风分离器的出水端连接，第二旋风分离器的出气端与进气管连接，第二旋风分离器的下端设有出水口，出水口连接有输送管，输送管另一端与注水井连接；
注水泵，与进水口连接以向第一旋风分离器内注入水；
注气泵，与进气口连接以向储气腔内注入气体，所述气体能够降低原油粘度、增加原油的流动性；
加药泵，与输送管连接，加药泵用于通过输送管向注水井井内输送药剂。
2.根据权利要求1所述的一种基于微纳米气泡的井口注气装置，其特征在于，所述气体为氮气，注气泵远离微纳米气泡发生器的一端设有制氮机，制氮机的出气端与注气泵连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于微纳米气泡的井口注气装置，其特征在于，制氮机的出气端连接有缓冲瓶，缓冲瓶连接有储氮瓶，储氮瓶与所述注气泵连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于微纳米气泡的井口注气装置，其特征在于，所述制氮机与储氮瓶之间的管路上、注气泵与微纳米气泡发生器之间的管路上、注水泵与微纳米气泡发生器之间的管路上、出水口与输送管连接的管路上、输送管上、加药泵与输送管连接的管路上均设有单向阀和手动阀门。
5.根据权利要求4所述的一种基于微纳米气泡的井口注气装置，其特征在于，加药泵与输送管连接的管路上还设有电子阀门；
还包括智能配电箱，以控制加药泵的运行和停止、电子阀门的打开和关闭。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种基于微纳米气泡的井口注气装置，其特征在于，第二旋风分离器与第一旋风分离器连接的管路上还设有用于控制流入第二旋风分离器内的微纳米气泡水的流速的流体输送设备。
7.根据权利要求1-5任意一项所述的一种基于微纳米气泡的井口注气装置，其特征在于，所述第一旋风分离器的出气端与进气管连接。
8.一种基于微纳米气泡的井口注气工艺，使用如权利要求1-7任意一项所述的一种基于微纳米气泡的井口注气装置，其特征在于，通过注气泵和注水泵分别将气体和水注入到微纳米气泡发生器内混合以形成微纳米气泡水，然后将微纳米气泡水沿输送管注入注水井，再注入地下油气田内；根据地下油气田内需求，通过加药泵向注水井注入药液。
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