CN202991003U - 强磁螺旋湍流高频脉冲防蜡降粘装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为一种强磁螺旋湍流高频脉冲防蜡降粘装置，属永磁应用和水力射流应用新领域。该装置包括上接头和下接头之间通过上中心管和下中心管用丝扣依次串联的高频水力振荡放大器、强磁螺旋湍流磁化器和筛管，其中高频水力振荡放大器包括上中心管及其进口端设置的弹性振动机构和上中心管下端设置的单流凡尔；置于高频水力振荡放大器之下的强磁螺旋湍流磁化器包括下中心管外置的双级强磁体和隔磁护套以及下中心管内置的双级螺旋湍流腔体。该装置与现有强磁高频防蜡降粘装置器比较具有粘稠油磁化防蜡降粘效果和水力振荡降粘强度数倍提高，降阻增油效果大幅度提高的优势，是油田粘稠油开发投资少、时效长、施工简单方便的防蜡降粘工艺装置，适于规模化推广应用。
Description
技术领域
本实用新型为一种强磁螺旋湍流高频脉冲防蜡降粘装置，属永磁应用和水力射流应用新领域。
背景技术
由于复杂的原始地层沉积环境和油气生成条件，一般原油粘稠，且含有石蜡、胶质、沥青质，物理性质表现为高粘度，高凝固点，低流变性，给原油生产带来很大困难。开采含有蜡质烃类的粘稠原油，一般采用热蒸汽吞吐、火烧油层，化学破乳降粘等方法，生产过程中为克服流动阻力过大，防止蜡晶析出堵塞油流通道，还要定期进行热油或热水洗井、机械清蜡、化学防蜡降粘，大大加大了采油成本，更严重的是经常导致生产井蜡卡、抽油杆断脱等生产事故，必须强制定期修井。
1990年前后，不少油田陆续采用水力高频振荡ZL91228775.6和强磁防蜡降粘装置，对缓解井筒结蜡和降低原油粘度，减小油流阻力取得较好效果，但由于长效作用受限难以形成普遍采用的定型工艺。
如何降低原油粘度，防止或减缓井筒结蜡，减小油流流动阻力，延长检泵周期，进而提高油井生产时率和原油产量，成为制约油田高效开发亟待解决的难题。
发明内容
针对上述油田开发工艺急需解决的矛盾，本实用新型的目的是打破传统设计思路，采用强磁螺旋湍流高速切割磁力线二次磁化机构，经二次空腔水击振荡和机械振动机构高频放大，激活蜡质原油的活性，使其降低粘度，抑制蜡晶析出，改善油流流动条件，提高原油产量，实现油田粘稠油开发工艺技术的创新和突破。
本实用新型的作用机理是：
石油是长碳链碳氢化合物，原油中并混有矿化度很高的地层水和大量的Ca2+、Mg2+、SO4 2-、CO3 2-等带电离子。当流体介质流经强磁螺旋湍流高频脉冲防蜡降粘装置时，流道减小，流速骤增，两次以螺旋高速湍流切割磁力线，之后，经高强度磁化的原油流经高频水力振荡放大器，高速射流激发振荡体产生高频脉冲声波和水击振荡，上述高速旋转切割磁力线和高频脉冲振荡运动如同两台发电机和三台搅拌机同时开足马力作用于流经的流体介质，使上述磁场和高频振荡波场的流体介质产生如下效应：
一是螺旋湍流和高频脉冲振荡搅拌稀释效应
流体介质经受三次高强度物理搅拌，破坏了石蜡分子的网状结构，使流体介质粘度稀化，分子表面张力降低，石蜡结晶析出的晶粒微小而弥散，抑制了蜡晶在井筒管壁上的沉积和吸附，降低了油流阻力。
二是螺旋湍流切割磁力线发电制热效应
流体介质高速流经螺旋湍流腔体时，由于离心力作用，密度较大的地层水和带电离子被甩向螺旋湍流腔体贴近强磁场的内壁，形成闭合切割磁力线的高速旋转导电水环，在隔磁护套内产生涡流电热效应，使流经的流体介质受热稀释，提高了流变性能。
三是压能变热能和高频振荡制热效应
流体介质流经强磁螺旋湍流高频脉冲防蜡降粘装置时，流速的提高产生一定压降，损失的压能和高速湍流碰撞及声波振荡转化为热能，对流体的稀释和降粘产生辅助作用。
四是分子结构裂变稀化效应
流体介质在高强度磁化和高频振荡搅拌的双重作用下，化学性质发生质变，有相变趋势的流体发生相变，原来较稳定的长碳链大分子长碳链断裂，形成稀软的短碳链和微小碳链分子串，细小的晶粒如同胶体，强磁磁化使胶体微晶表面形成亚稳态双电层，使石蜡结晶温度降低，晶粒不易积聚变大，达到防蜡降粘、改善油井生产条件、提高原油产量的目的。
本实用新型的技术解决方案是：
所述的强磁螺旋湍流高频脉冲防蜡降粘装置包括上接头(1)和下接头(11)之间通过上中心管(2)和下中心管(9)用丝扣依次串联的高频水力振荡放大器、强磁螺旋湍流磁化器和筛管(10)，其中高频水力振荡放大器包括上中心管(2)及其进口端设置的弹性振动机构和上中心管(2)下端设置的单流凡尔(4)；置于高频水力振荡放大器之下的强磁螺旋湍流磁化器包括下中心管(9)外置的双级强磁体(7)和隔磁护套(8)以及下中心管(9)内置的双级螺旋湍流腔体(6)。
所述的高频水力振荡放大器为水力振荡和机械脉冲放大二合一振荡波放大器，其结构形式为以下三种类型之一：
第一种为图1所示的上中心管(2)进口端单流凡尔(4)基坐板上竖向单端固定振荡弹簧(3)；
第二种为图2所示的下中心管(9)出口端锥形压板中心杆上竖向小间距叠置螺旋振片(12)或多翅振片，螺旋振片(12)之上设置单流凡尔(4)；
第三种为图3所示的下中心管(9)出口端锥形压板设扁平舌形喷嘴，其喷嘴上部上中心管(2)内壁上固定横向或竖向小间距叠置的弹性振片(13)，弹性振片(13)之上设置单流凡尔(4)。
所述的强磁体(7)为横向或竖向置于下中心管(9)外壁或槽孔内的双级环形独立闭合磁体或按N、S极性交互分散排列或密集排列的偶数强磁体环，强磁体(7)外壁设置隔磁护套(8)。
所述的螺旋湍流腔体(6)为置于下中心管(9)强磁体(7)对应位置的双级磁化和水力振荡二合一腔体，其结构形式为以下三种类型之一：
第一种为螺旋湍流腔体(6)内置于下中心管(9)强磁体(7)对应位置，其上下两端设有对称锥孔或直孔螺旋流道(5)的导流器，中部为水力振荡腔室；
第二种为螺旋湍流腔体(6)外置于下中心管(9)强磁体(7)对应位置，其上下两端设有对称锥孔或直孔螺旋流道(5)的导流器，中部为水力振荡腔室；
第三种螺旋湍流腔体(6)为内置和外置于下中心管(9)强磁体(7)对应位置的复合腔体，其上下两端设有对称锥孔或直孔螺旋流道(5)的导流器，中部为水力振荡腔室。
采用以上技术方案，本实用新型与现有强磁高频防蜡降粘装置器比较具有粘稠油磁化防蜡降粘效果和水力振荡降粘强度数倍提高，降阻增油效果大幅度提高的优势，是油田粘稠油开发投资少、时效长、施工简单方便的防蜡降粘工艺装置，适于规模化推广应用。
附图说明
图1为强磁螺旋湍流高频脉冲防蜡降粘装置结构示意图；
图2为设置螺旋振片的强磁螺旋湍流高频脉冲防蜡降粘装置结构示意图；
图3为设置弹性振片的强磁螺旋湍流高频脉冲防蜡降粘装置结构示意图。
图中：1.上接头；2.上中心管；3.振荡弹簧；4.单流凡尔；5.螺旋流道；6.螺旋湍流腔体；7.强磁体；8.隔磁护套；9.下中心管；10.筛管；11.下接头；12.螺旋振片；13.弹性振片。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示：本实用新型强磁螺旋湍流高频脉冲防蜡降粘装置包括上接头(1)和下接头(11)之间通过上中心管(2)和下中心管(9)用丝扣依次串联的高频水力振荡放大器、强磁螺旋湍流磁化器和筛管(10)，其中高频水力振荡放大器包括上中心管(2)及其进口端设置的弹性振动机构和上中心管(2)下端设置的单流凡尔(4)；置于高频水力振荡放大器之下的强磁螺旋湍流磁化器包括下中心管(9)外置的双级强磁体(7)和隔磁护套(8)以及下中心管(9)内置的双级螺旋湍流腔体(6)。
所述的高频水力振荡放大器为水力振荡和机械脉冲放大二合一振荡波放大器，其结构形式为图1所示的上中心管(2)进口端单流凡尔(4)基坐板上竖向单端固定振荡弹簧(3)。
所述的强磁体(7)为横向或竖向置于下中心管(9)外壁或槽孔内的双级环形独立闭合磁体，强磁体(7)外壁设置隔磁护套(8)。
所述的螺旋湍流腔体(6)为置于下中心管(9)强磁体(7)对应位置的双级磁化和水力振荡二合一腔体，其结构形式为螺旋湍流腔体(6)内置于下中心管(9)强磁体(7)对应位置，其上下两端设有对称锥孔或直孔螺旋流道(5)的导流器，中部为水力振荡腔室。
所述的强磁螺旋湍流高频脉冲防蜡降粘装置设计参数为：
最大外径：∮110mm；
总长：700mm；
工作压力：20MP；
适应井深：1000-3500m。
实施例2：
如图2所示：本实用新型实施方案主体结构同实施例1，对下列部件作了调整，具体调整如下：
所述的强磁螺旋湍流高频脉冲防蜡降粘装置包括上接头(1)和下接头(11)之间通过上中心管(2)和下中心管(9)用丝扣依次串联的高频水力振荡放大器、强磁螺旋湍流磁化器和筛管(10)，其中高频水力振荡放大器包括上中心管(2)及其进口端设置的弹性振动机构和上中心管(2)下端设置的单流凡尔(4)；置于高频水力振荡放大器之下的强磁螺旋湍流磁化器包括下中心管(9)外置的双级强磁体(7)和隔磁护套(8)以及下中心管(9)内置的双级螺旋湍流腔体(6)。
所述的高频水力振荡放大器为水力振荡和机械脉冲放大二合一振荡波放大器，其结构形式为图2所示的下中心管(9)出口端锥形压板中心杆上竖向小间距叠置螺旋振片(12)或多翅振片，螺旋振片(12)之上设置单流凡尔(4)。
所述的强磁体(7)为横向或竖向置于下中心管(9)槽孔内的双级按N、S极性交互分散排列的偶数强磁体环，强磁体(7)外壁设置隔磁护套(8)。
所述的螺旋湍流腔体(6)为置于下中心管(9)强磁体(7)对应位置的双级磁化和水力振荡二合一腔体，其结构形式为螺旋湍流腔体(6)外置于下中心管(9)强磁体(7)对应位置，其上下两端设有对称锥孔或直孔螺旋流道(5)的导流器，中部为水力振荡腔室。
所述的强磁螺旋湍流高频脉冲防蜡降粘装置设计参数为：
最大外径：∮110mm；
总长：800mm；
工作压力：20MP；
适应井深：1000-3500m。
实施例3：
如图3所示：本实用新型实施方案主体结构同实施例1，对下列部件作了调整，具体调整如下：
所述的强磁螺旋湍流高频脉冲防蜡降粘装置包括上接头(1)和下接头(11)之间通过上中心管(2)和下中心管(9)用丝扣依次串联的高频水力振荡放大器、强磁螺旋湍流磁化器和筛管(10)，其中高频水力振荡放大器包括上中心管(2)及其进口端设置的弹性振动机构和上中心管(2)下端设置的单流凡尔(4)；置于高频水力振荡放大器之下的强磁螺旋湍流磁化器包括下中心管(9)外置的双级强磁体(7)和隔磁护套(8)以及下中心管(9)内置的双级螺旋湍流腔体(6)。
所述的高频水力振荡放大器为水力振荡和机械脉冲放大二合一振荡波放大器，其结构形式为图3所示的下中心管(9)出口端锥形压板设扁平舌形喷嘴，其喷嘴上部上中心管(2)内壁上固定横向或竖向小间距叠置的弹性振片(13)，弹性振片(13)之上设置单流凡尔(4)。
所述的强磁体(7)为横向或竖向置于下中心管(9)槽孔内的双级按N、S极性交互密集排列的偶数强磁体环，强磁体(7)外壁设置隔磁护套(8)。
所述的螺旋湍流腔体(6)为置于下中心管(9)强磁体(7)对应位置的双级磁化和水力振荡二合一腔体，其结构形式为螺旋湍流腔体(6)为内置和外置于下中心管(9)强磁体(7)对应位置的复合腔体，其上下两端设有对称锥孔或直孔螺旋流道(5)的导流器，中部为水力振荡腔室。
所述的强磁螺旋湍流高频脉冲防蜡降粘装置设计参数为：
最大外径：∮110mm；
总长：860mm；
工作压力：20MP；
适应井深：1000-3500m。
Claims (4)
1.一种强磁螺旋湍流高频脉冲防蜡降粘装置，其特征在于：该装置包括上接头(1)和下接头(11)之间通过上中心管(2)和下中心管(9)用丝扣依次串联的高频水力振荡放大器、强磁螺旋湍流磁化器和筛管(10)，其中高频水力振荡放大器包括上中心管(2)及其进口端设置的弹性振动机构和上中心管(2)下端设置的单流凡尔(4)；置于高频水力振荡放大器之下的强磁螺旋湍流磁化器包括下中心管(9)外置的双级强磁体(7)和隔磁护套(8)以及下中心管(9)内置的双级螺旋湍流腔体(6)。
2.根据权利要求1所述的强磁螺旋湍流高频脉冲防蜡降粘装置，其特征在于：所述的高频水力振荡放大器为水力振荡和机械脉冲放大二合一振荡波放大器，其结构形式为以下三种类型之一：
第一种为上中心管(2)进口端单流凡尔(4)基坐板上竖向单端固定振荡弹簧(3)；
第二种为下中心管(9)出口端锥形压板中心杆上竖向小间距叠置螺旋振片(12)或多翅振片，螺旋振片(12)之上设置单流凡尔(4)；
第三种为下中心管(9)出口端锥形压板设扁平舌形喷嘴，其喷嘴上部上中心管(2)内壁上固定横向或竖向小间距叠置的弹性振片(13)，弹性振片(13)之上设置单流凡尔(4)。
3.根据权利要求1所述的强磁螺旋湍流高频脉冲防蜡降粘装置，其特征在于：所述的强磁体(7)为横向或竖向置于下中心管(9)外壁或槽孔内的双级环形独立闭合磁体或按N、S极性交互分散排列或密集排列的偶数强磁体环，强磁体(7)外壁设置隔磁护套(8)。
4.根据权利要求1所述的强磁螺旋湍流高频脉冲防蜡降粘装置，其特征在于：所述的螺旋湍流腔体(6)为置于下中心管(9)强磁体(7)对应位置的双级磁化和水力振荡二合一腔体，其结构形式为以下三种类型之一：
第一种为螺旋湍流腔体(6)内置于下中心管(9)强磁体(7)对应位置，其上下两端设有对称锥孔或直孔螺旋流道(5)的导流器，中部为水力振荡腔室；
第二种为螺旋湍流腔体(6)外置于下中心管(9)强磁体(7)对应位置，其上下两端设有对称锥孔或直孔螺旋流道(5)的导流器，中部为水力振荡腔室；
第三种螺旋湍流腔体(6)为内置和外置于下中心管(9)强磁体(7)对应位置的复合腔体，其上下两端设有对称锥孔或直孔螺旋流道(5)的导流器，中部为水力振荡腔室。
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