專利名稱：多功能井下產(chǎn)液處理器的制作方法
多功能井下產(chǎn)液處理器
(-對(duì)支術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及石油開采設(shè)備，是用于井下抽油用的一種多 功能井下產(chǎn)液處理器。
背景技術(shù)：
在我國現(xiàn)有油田中，原油含蠟比達(dá)10-40。/。的中高含蠟 油井占80%以上，蠟含量高，增加原油粘稠度，降低流動(dòng)性，并且極易凝 結(jié)堆積，從而引起出油篩管及抽油泵上、下各部位結(jié)垢堵塞，增加抽油 泵無用功耗，減少出油量，甚至完全堵塞井筒而停產(chǎn)。
為解決原油石蠟結(jié)晶堵井這一油田采油生產(chǎn)的普遍難題，防蠟降粘 類產(chǎn)品于近年中應(yīng)運(yùn)而生。如ZL200520095426.6號(hào)專利，該專利采用 了強(qiáng)磁防蠟降粘技術(shù)，并采用了大導(dǎo)程內(nèi)螺紋管和單片板簧聲波裝置起 攪拌作用，使蠟分子M在油水中，從而起到防蠟阻垢作用。該專利對(duì) 防蠟降粘具有一定的效果，但也存在明顯的不足(l俱有強(qiáng)磁防蠟降粘 器易吸附鐵磁性物質(zhì)堵井，去磁時(shí)間短和需要單井設(shè)計(jì)磁感應(yīng)強(qiáng)度等難 以克服的弊端；U)采用契形孔道和單片板簧聲波發(fā)生器，振幅小，聲強(qiáng) 小，衰減快；(3)大導(dǎo)程內(nèi)螺紋管起不到渦流增壓作用。因此該技術(shù)產(chǎn)品 實(shí)際應(yīng)用效果不理想，不能被油田普遍認(rèn)可，難以推廣。而 ZL200520095428. 5號(hào)專利是在前一個(gè)專利^5出上去掉高能強(qiáng)磁器形成 的，盡管也有一定防蠟降粘作用，但如前所述，防蠟阻垢器所存在的幾 個(gè)固有問題在該產(chǎn)品上仍然存在。因此，功效不大，難以推廣。
(H)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要克服現(xiàn)有技術(shù)采用磁體防蠟降粘 容易吸附鐵磁性物質(zhì)發(fā)生堵井的問題，以及采用單板板簧聲波發(fā)生器， 振幅小，聲強(qiáng)小，衰減快，大導(dǎo)程內(nèi)螺紋管結(jié)構(gòu)渦流增壓效果差的問 題，提供一種全新結(jié)構(gòu)的多功能井下產(chǎn)液處理器。
本發(fā)明的技術(shù)原理是將井下產(chǎn)液中油、氣、7M包團(tuán)狀相態(tài)變成互 為間隔的乳濁狀相態(tài)。由于含油巖層呈現(xiàn)各向?qū)?，非均質(zhì)性和瀉油剖面的分層特點(diǎn)，導(dǎo) 致從巖層滲入油井中的油、氣、水呈大塊組團(tuán)、自然混合狀態(tài)。在油管 中作上升運(yùn)動(dòng)，當(dāng)溫度壓力合適時(shí)，已經(jīng)呈局部富集和偏聚態(tài)的蠟組團(tuán) 就會(huì)很快偏析出蠟晶，并極易連片附著在管壁上，這就是油管結(jié)蠟過程。
結(jié)蠟堵井的先決條件是蠟的富集。如果破壞了它的富集狀態(tài)，晶核 就難以長大、難以連片、難以吸附到管壁上。
迄今為止，在油田廣泛使用的所有清、防蠟方法，包括化學(xué)藥 劑、強(qiáng)磁、電加熱、熱洗及機(jī)械刮蠟等，其技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)都是一致的， 都是通過分散蠟分子或蠟晶來消除它的富集狀態(tài)。
正是基于對(duì)這一基本規(guī)律的認(rèn)識(shí)，本產(chǎn)品采用了漩進(jìn)互擊式射流 霧化、多級(jí)葉柵式高頻聲波振蕩、多級(jí)軸流式渦輪增壓混相等幾種前 沿新技術(shù)，對(duì)井下原生態(tài)產(chǎn)液進(jìn)行先導(dǎo)性處理，使其流速、流態(tài)、溫 度、壓力、粘度、氣液相溶解度、固液相混合度、晶體析出溫度、吸 附生長環(huán)境、烴類組元孩i觀結(jié)構(gòu)及其組分比等產(chǎn)生一 系列有利變化， 使之由局部富集的偏聚、偏析態(tài)變?yōu)橄鄬?duì)勻質(zhì)的乳濁態(tài)，由大組團(tuán)的 連續(xù)相變?yōu)橛?、氣、水三相互相間隔的細(xì)小間隔相，,人而改善產(chǎn)液物 性，實(shí)現(xiàn)防蠟、降粘、節(jié)能、降^^等多方面功效。
本發(fā)明的具體方案是多功能井下產(chǎn)液處理器，具有管筒，管筒的尾 端裝有單向閥，其特征是在管筒中依次裝有一級(jí)葉柵式聲波發(fā)生器，互
擊式噴嘴霧化器，二級(jí)葉柵式聲波發(fā)生器， 一級(jí)渦輪';財(cái)目器。
為增強(qiáng)效果，本發(fā)明中在在單向閥的尾端還接裝有三級(jí)葉柵式聲 波發(fā)生器和二級(jí)渦輪混相器。
本發(fā)明中所述的互擊式噴嘴霧化器，具有一柱體，柱體上開有至 少兩個(gè)對(duì)稱布置的錐形射流孔，各錐形射流孔中心線在出口端向外延 伸集焦一點(diǎn)。其作用原理是作渦流運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)液在斷面不斷收縮的進(jìn) 口通道內(nèi)受到壓應(yīng)力和切變應(yīng)力的作用，得到一次破碎；然后從2個(gè)以上的射流孔中旋轉(zhuǎn)噴出，互相射擊，得到二次石皮碎并霧化；在霧化過
程中，霧滴相互碰撞、擴(kuò)散，得到三次破碎并進(jìn)一步霧化；至遠(yuǎn)端融 合成擴(kuò)散極為劇烈的湍流態(tài)，較好地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)液在cm-隱級(jí)水平的細(xì)化、 乳濁化和勻質(zhì)化，其作用機(jī)理可參見圖l。
本發(fā)明中所述渦輪混相器(含一級(jí)和二級(jí))，包括有與管筒固定 連接的支架，支架上裝有中心軸，中心軸上裝有轉(zhuǎn)子葉片組，在轉(zhuǎn)子 葉片組的前端或后端還裝有定子葉片組，定子葉片組的所有葉片是與 管筒的內(nèi)壁固定連接。其作用原理是它由隨軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子葉片和與 管壁相連的定子葉片交錯(cuò)排列構(gòu)成一個(gè)基元級(jí)；葉片由幾何參數(shù)相同 的空間曲面葉片沿圓周方向均勻排列形成；轉(zhuǎn)子葉片與定子葉片之間 存在軸向間隙；轉(zhuǎn)子葉片與管壁之間存在徑向間隙。產(chǎn)液沿軸向進(jìn)入 轉(zhuǎn)子葉片流速得到提升；然后進(jìn)入定子葉片速度下降，動(dòng)能減?。粶p 小的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力升高和熵值升高，加速產(chǎn)液中分子的機(jī)械運(yùn)動(dòng)、 熱運(yùn)動(dòng)、質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散和能量交換，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)液在mm-jnm級(jí)的細(xì)化、乳濁化 和勻質(zhì)化。
本發(fā)明中所述葉柵式聲波發(fā)生器(含一、二、三級(jí))，具有一心 軸，繞心軸徑向布置有若干片葉片，葉片的外端與管筒固定連接，且 葉片相對(duì)軸線傾斜布置。所述葉片相對(duì)軸線的傾斜角度為30-60° 。述 葉片相對(duì)軸線的傾斜角度最佳為45。。其作用原理是由于金屬葉柵
正反面受到交變脈動(dòng)應(yīng)力作用而產(chǎn)生高頻至超高頻振蕩，于是在葉柵 上下產(chǎn)生聲波場。同時(shí)，該葉柵又是一級(jí)渦流導(dǎo)向器，流經(jīng)葉柵后的
產(chǎn)液在管內(nèi)作渦流運(yùn)動(dòng)。 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn) 1.防蠟效果顯著。
本發(fā)明能將產(chǎn)液中的油、氣、水顆粒細(xì)化到醒-jum量級(jí)，使蠟質(zhì)點(diǎn) 首先分散在油中，而油質(zhì)點(diǎn)又^*在水和微氣泡中，蠟質(zhì)點(diǎn)必須沖破 間隔相的重重"封鎖，，才能重新富集形成大塊蠟晶。因此，被分散霧化的產(chǎn)液基本不會(huì)形成蠟堵，就象一定量水質(zhì)點(diǎn)完全M到空氣中只 會(huì)成霧而不會(huì)飄雪一樣。
本發(fā)明可完全淘汰化學(xué)防蠟劑， 一般油井可在本產(chǎn)品2年的使用壽命 期內(nèi)基本不用清蠟，部分高含蠟油井可延長熱洗井周期五倍以上。
2. 降粘效果良好。
從理論上來說，流體粘度就是流體內(nèi)部阻礙運(yùn)動(dòng)的力。在產(chǎn)液油、 氣、水三相流中，如果處在局部富集抱團(tuán)的自然混合狀態(tài)，油的多烴混 合物結(jié)構(gòu)決定了它的粘度會(huì)最大，整個(gè)產(chǎn)液的粘度由油的粘度決定也會(huì) 最大，氣、水的小粘度被掩蓋；如果產(chǎn)液質(zhì)點(diǎn)被細(xì)刷匕、乳濁化、勻質(zhì) 化了，在油質(zhì)點(diǎn)周圍"包裹"著粘度小的氣、水相質(zhì)點(diǎn)，就象滾^朱裹了 一層潤滑油那樣，產(chǎn)液主要顯現(xiàn)氣、7jc相粘度，而油相的高粘度將有很 大一部分^皮掩蓋，因此產(chǎn)液整體粘度大幅下降。
乂人實(shí)踐上來it,實(shí)-驗(yàn)室測試與井場試用都證明本發(fā)明降粘效果良 好，降粘率達(dá)50-80%。
3. 大幅降低抽油機(jī)電耗。
本發(fā)明節(jié)電的理由主要有以下五個(gè)方面 一是產(chǎn)液粘度大幅降 低，減少了提升過程中內(nèi)部運(yùn)動(dòng)阻力；二是抽油管、桿上不結(jié)蠟或少 許結(jié)蠟，保持光潔，對(duì)產(chǎn)液上升運(yùn)動(dòng)阻力??；三是氣泡細(xì)化、勻質(zhì)化 地存在于產(chǎn)液中，延長了 "泡流"段長度，更好地利用了 "氣舉"動(dòng) 力；四是提高泵筒充填率和利用率，單噸產(chǎn)液電耗下降；五是產(chǎn)液物 性改善，有利于整個(gè)抽油系統(tǒng)的和諧、平穩(wěn)運(yùn)行，減少偏磨等才幾械運(yùn) 動(dòng)阻力。
經(jīng)實(shí)測，本發(fā)明節(jié)電率一般都在兩位數(shù)，可達(dá)15-30%。
4. 有一定增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)作用。
可從間接和直接兩方面來看。間接方面，由于消除蠟堵，減少加 藥、熱洗、檢泵等作業(yè)，減少停產(chǎn)和停產(chǎn)后恢復(fù)正常生產(chǎn)時(shí)間，可有 效提高油井總產(chǎn)量。直接方面，增產(chǎn)原因有二 一是三級(jí)聲波發(fā)生器通過衍射、反射、折射，在近井產(chǎn)油層形成較強(qiáng)聲波場，可解堵、增
滲、導(dǎo)流，有利于產(chǎn)能的發(fā)揮；二是當(dāng)動(dòng)液面設(shè)計(jì)過高壓制了產(chǎn)能發(fā)
揮時(shí)，通過提高泵效和改善抽湍系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)狀況，可使地層產(chǎn)能最大
化。這里增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的前提條件是，地層必須有可采儲(chǔ)量；否則任何 方法都無能為力。
5. 安全環(huán)保，工藝使用性能好。
現(xiàn)在全國各大油田常用的清防蠟方法有兩個(gè)A、用熱水洗，其弊 端主要是水不配伍容易引起管、桿結(jié)垢，同時(shí)容易引起巖層滲漏和近 井巖層結(jié)垢堵塞，導(dǎo)致減產(chǎn)；B、加化學(xué)藥劑，其弊端主要是容易引起 油質(zhì)、水質(zhì)和地面化學(xué)污染，同時(shí)有些化學(xué)防蠟劑易燃易爆、有毒有 害，存在安全隱患。本發(fā)明屬物理法防蠟降粘節(jié)能設(shè)備，對(duì)油質(zhì)無污 染，對(duì)地層無傷害，對(duì)產(chǎn)液后期處理不造成任何麻煩，完全可以替代 化學(xué)藥劑，減少熱洗，并消除二者造成的種種弊端，顯然有利于油田 安全環(huán)保。
6. 本發(fā)明安裝簡便，運(yùn)行可靠，依靠抽油機(jī)工作，無須外加動(dòng) 力，無須日常維護(hù)，便于實(shí)現(xiàn)井場無人值守，遠(yuǎn)程遙控操作。
卿


圖l是本發(fā)明中互擊式噴嘴霧化器原理圖2是本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)示意圖3是圖2的A-A視圖4是圖2的B-B視圖5是圖2的C-C視圖。
圖中1-一級(jí)葉柵式聲波發(fā)生器，2-互擊式噴嘴霧化器，3-二級(jí) 葉柵式聲波發(fā)生器，4-一級(jí)渦輪混相器，5-單向閥，6-三級(jí)葉柵式聲 波發(fā)生器，7-二級(jí)渦輪混相器，8-葉片，9-心軸，10-圓柱體，ll-錐 形射流孔，12-支架，13-中心軸，14-轉(zhuǎn)子葉片組，15-定子葉片組， 16-變形管筒，17-管筒，18-變形管筒。
7(E)
具體實(shí)施例方式
參見圖2,本發(fā)明為方便制造維護(hù)，分為四段對(duì)接而成。第一段具 有變形管筒16,其中裝有一級(jí)葉柵式聲波發(fā)生器l和互擊式噴嘴霧化器 2;第二段具有直管管筒17,其中裝有二級(jí)葉柵式聲波發(fā)生器3和一級(jí) 渦輪混相器4;第三段具有變形管筒18,內(nèi)裝球形單向閥15;第四段與 第二段結(jié)構(gòu)相同，具有直管管筒，其中裝有三段葉柵式聲波發(fā)生器6和 二級(jí)渦輪混相器7。根據(jù)采油的含蠟量，在含蠟量較低時(shí)，可省去第四 段結(jié)構(gòu)，采用本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)產(chǎn)品即可。
本發(fā)明中的葉柵式聲波發(fā)生器l、 3、 6 (包括一、二、三級(jí))，其 具體結(jié)構(gòu)參見圖2、圖3,它具有一心軸9，繞心軸9徑向布置有十二片 葉片8 (葉片8的數(shù)量根據(jù)管徑設(shè)定， 一般可為8-12片)；且葉片8相對(duì) 軸線傾斜布置， 一般傾斜角度為30-60° ,最佳為45。。
本發(fā)明中的互擊式噴嘴霧化2，其具體結(jié)構(gòu)參見圖2、圖4,它具有 一圓柱體IO,其上開有四個(gè)(最低不低于2個(gè))對(duì)稱布置的錐形射流孔 11,各錐形射流孔中心線在出口端向外延伸集焦一點(diǎn)。
本發(fā)明中的渦輪混相器4和7 (含一級(jí)、二級(jí))其具體結(jié)構(gòu)參見圖 2、圖5,它具有支架12 (與管筒17固定安裝)，支架12上裝有中心軸 13,中心軸13上裝有轉(zhuǎn)子葉片組14,并在轉(zhuǎn)子葉片組14的后面安裝定 子葉片組15，定子葉片組15的所有葉片是與管筒17的內(nèi)壁固定焊接。 當(dāng)然轉(zhuǎn)子葉片組14和定子葉片組15還可前后互相設(shè)置。
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權(quán)利要求
1.多功能井下產(chǎn)液處理器，具有管筒，管筒的尾端裝有單向閥，其特征是在管筒中依次裝有一級(jí)葉柵式聲波發(fā)生器，互擊式噴嘴霧化器，二級(jí)葉柵式聲波發(fā)生器，一級(jí)渦輪混相器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能井下產(chǎn)液處理器，其特征是在單 向閥的尾端還裝有三級(jí)葉柵式聲波發(fā)生器和二級(jí)渦輪混相器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所迷的多功能井下產(chǎn)液處理器，其特征是所述互擊式噴嘴霧化器，具有一柱體，柱體上開有至少兩個(gè)對(duì)稱布置的錐 形射流孔，各錐形射流孔中心線在出口端向外延伸集焦一點(diǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多功能井下產(chǎn)液處理器，其特征是 所述渦輪混相器，包括有與管筒固定連接的支架，支架上裝有中心 軸，中心軸上裝有轉(zhuǎn)子葉片組，在轉(zhuǎn)子葉片組的前端或后端還裝有定 子葉片組，定子葉片組的所有葉片是與管筒的內(nèi)壁固定連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多功能井下產(chǎn)液處理器，其特征是 所述葉柵式聲波發(fā)生器，具有一心軸，繞心軸徑向布置有若干片葉 片，葉片的外端與管筒固定連接，且葉片相對(duì)軸線傾斜布置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的多功能井下產(chǎn)液處理器，其特征是所述 葉片相對(duì)軸線的傾斜角度為30-60。。
7. 才艮據(jù)權(quán)利要求5所述的多功能井下產(chǎn)液處理器，其特征是所述 葉片相對(duì)軸線的傾斜角度為45。。
全文摘要
本發(fā)明涉及石油開采設(shè)備，是用于井下抽油用的一種多功能井下產(chǎn)液處理器，它具有管筒，管筒的尾端裝有單向閥，其特征是在管筒中依次裝有一級(jí)葉柵式聲波發(fā)生器，互擊式噴嘴霧化器，二級(jí)葉柵式聲波發(fā)生器，一級(jí)渦輪混相器；本發(fā)明克服了現(xiàn)有同類產(chǎn)品采用磁體防蠟降粘容易吸附鐵磁性物質(zhì)發(fā)生堵井的問題，以及采用單板板簧聲波發(fā)生器振幅小，聲強(qiáng)小，衰減快，影響防蠟降粘效果的問題，具有超強(qiáng)防蠟降粘以及防垢功能，增強(qiáng)原油流動(dòng)性，提高泵效，安全環(huán)保，既符合不同類型的采油井，又能適合不同含蠟量和含水量的油井。
文檔編號(hào)E21B43/16GK101560876SQ200810047459
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2008年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月19日
發(fā)明者鄧海波 申請(qǐng)人:鄧海波