蜂巢式环保防蜡除垢器制造技术

蜂巢式环保防蜡除垢器，是安装于油田油井抽油泵下，依靠抽油泵动力产生连续强大的超声波场及配套技术装置，实现产油井防蜡、除垢、降粘、节能的一种环保型井下生产设备；它具有管筒，管筒内自下而上依次装有囚笼式止回阀，左涡漩流发生器，一级蜂巢式超声波发生器，撞击流雾化器，二级蜂巢式超声波发生器，右涡漩流发生器，三级蜂巢式超声波发生器；本实用新型专利技术突出的技术特征是采用蜂巢式结构布局，实现超声波发生单元高度集成，因而具有强大的超声波场效应，功能强大，可有效防止蜡、垢晶体富集堵井；具有环保节能、增产降耗、减少作业成本，提高经济效益的特点。

【技术实现步骤摘要】
蜂巢式环保防蜡除垢器
：蜂巢式环保防蜡除垢器，涉及油石开采设备，是安装于油田油井抽油泵下，依靠抽油泵动力产生连续强大的超声波场及配套技术装置，实现产油井防蜡、除垢、降粘、节能的一种环保型井下生产设备。
技术介绍
：在我国现有油田中，原油含蜡比达8～30％的中、高含蜡油井约占80％，含蜡量高，增加原油粘稠度，降低流动性，并且随温度压力下降极易结晶沉积于抽油泵、抽油管和抽油杆的相关部位；同时，由于采油时不可避免要采出伴生的地下水，而地下水中富含钙、镁、钡、锶离子，它们也会随温度压力下降极易沉积于抽油泵、抽油管、抽油杆相关部位，尤其是注水增压采油和多元复合驱采油更为严重；这些蜡、垢结晶的大量富集、积聚，轻则缩小过流管径影响产油量，重则完全堵塞抽油管造成停产，甚至造成抽油设备损坏。因此，蜡、垢结晶堵井是自有机械采油史以来困扰了石油人一百多年的老大难问题。从上世纪九十年代末开始，在油田陆续有些物理法防蜡、防垢工具进行试验性应用，例如：山东石油大学采油工程教研室介绍引进的美国“帕尔曼声波防蜡器”(如图2所示)，其基本结构形式是：它具有一管筒，管筒内一端安装一个鸭嘴式喷口，另一端安装一个支架，支架上固定一个沿管筒轴向布置的正对喷口的弹簧片，当井下的产出液从喷口喷出冲击弹簧片时，即可产生声波，声波作用于油流起到防蜡作用。同类产品还有，ZL200520095426.6专利，ZL200520095428.5专利，他们都是在“帕尔曼声波发生器”基础上添加强磁或大导程螺线管等装置而成专利。由于此类装置只能沿轴向布置一个声波发生源，其声压、声强小，衰减快，防蜡、防垢功效不明显，故均未被油田接纳推广。目前在各油田普遍应用的对付蜡、垢结晶堵井的传统方法主要有二：一是向油井底部经常性注入一定浓度的化学防蜡剂、防垢剂；二是向油井中注入几十吨热水使蜡晶消融随水排出。显然这两种方法都是破坏地层、伤害油质、污染水质不得已而为之的方法。石油工业的发展亟待新技术、新产品来破解这一历史性难题。
技术实现思路
：本技术目的是为油田提供一种环保、节能、长效的物理法防蜡、除垢装置。由于超声波防蜡、除垢功效有大量实验室数据支持，并且已经得到国内外理论界和实际工作者的普遍认同，所以本技术着重攻克的关键技术是：在不太长的最大管径不超过∮89mm的狭小空间内，制造出足够强大的超声波发射源。本技术的具体方案是：蜂巢式环保防蜡除垢器，其特征在于：它具有管筒，管筒内自下而上依次装有囚笼式止回阀，左涡漩流发生器，一级蜂巢式超声波发生器，撞击流雾化器，二级蜂巢式超声波发生器，右涡漩流发生器，三级蜂巢式超声波发生器。蜂巢式环保防蜡除垢器，其特征在于：所述蜂巢式超声波发生器，其底部是圆形不锈钢底板，底板上开有16个正六边形孔洞，在每个孔洞上方安装有金属支架及超硬高频弹簧片，当涡漩流体从孔洞中射出冲击弹簧片时则产生超声波，由于射孔和弹簧片是沿管筒径向布置，每个底板上集成这样的超声波发射单元16个，5个底板及底板上的发声装置构成一级超声波发生器，共集成超声波发射源80个；一、二、三级蜂巢式超声波发生器结构形式相同，且间隔串联排布于管筒中，共集成超声波发射源240个。油井结蜡、结垢堵井的先决条件是蜡、垢晶体的富集，如果破坏了它们的富集状态，其晶核就难以长大，难以成团，难以沉积到抽油管、杆上。迄今为止，在油田使用的所有清防蜡、垢方法，包括化学药剂、强磁、电加热、热洗及机械刮蜡等，都是通过分散蜡、垢分子或分散蜡、垢晶体来消除它们的富集状态。正是基于对这一重要规律的认识，本技术采用左涡漩流发生器、右涡漩流发生器和撞击流雾化器，在抽油泵前对原生态三相流中的油、气、水各自富集、偏聚、偏析、偏流状态进行初步分散化，细化，雾化处理，再经核心技术众多蜂巢式超声波发生器作进一步处理。超声波对油、气、水三相流及蜡、垢的作用原理主要归结以下几点：1、机械振动效应。超声波是机械能量的传播形式。超声波在油、气、水三相流中传播，虽然质点位移很小，但超声波引起的质点加速度却很大。实验室研究表明，20kHz，1W/cm2的超声波在三相流中传播，所产生的声压幅值为173kPa，这意味着声压幅值每秒钟内要在正、负173kPa之间变化2万次，质点加速度达1440km/s2，约为重力加速度的1500倍。这样强烈的交变机械应力作用，可粉碎、撕裂蜡、垢及油、气、水大的物质组团，消除它们的局部富集状态。2、空化效应。超声波以纵波形式在油、气、水三相流中传播，在其中交替形成质点疏松区和质点密集区，在质点疏松区时会形成众多“空泡”，当瞬间变成质点密集区时，这些“空泡”会瞬间湮灭，湮灭时其内部温度可达5000K，内部压强可达50MPa，其瞬时产生的巨大能量以激波形式作用于媒质，使其键合、价合、缔合的各类物质结构发生严重破坏，从而实现质点的超细化、分散化和雾化。3、升温效应。超声波在油、气、水三相流中传播，主要有三种情况可使媒质升温：一是超声波能量会被媒质吸收转变为焓；二是机械振动的传播加速分子、分子团间的运动摩擦、碰撞而生热；三是超声波在通过不同物质界面和团组界面时，由于它们的特性阻抗不同而产生驻波使媒质升温；四是“空化泡”在瞬间湮灭时向周围媒质释放其内部高温。总之本技术蜂巢式环保防蜡除垢器可获得足够强大的超声波场来对井中的油、气、水三相流进行处理，使三相流中的各类物质团组完全分散化、乳浊化、胶质化、匀质化，使蜡、垢分子、分子团完全分散于W/O(水包油)或O/W(油包水)的胶质液和乳浊液中，把蜡、垢分子、分子团分散、囚禁于油、水微滴内送出井口，从而消除油井内蜡、垢晶体聚集、沉积堵井的弊端。本技术具有以下功效：1、有效细化、分散、囚禁蜡、垢分子，防止抽油管和抽油杆结蜡、结垢堵井，效果良好。2、在抽油泵前实现油、气、水三相流的乳浊化、胶质化、匀质化，平均降低产液粘度达60％。3、由于增强了产液流动性，降低了产液内阻滞力，充分利用产液中伴生气的举升力，平均节电率达10％以上。4、与目前油田通行的加药、热洗消除蜡、垢堵井工艺相比，可提高采油机有效作业率、增产率5％以上。5、消除加药、热洗造成的污染和危害，环保性能良好；6、增大地层气在产液中的分散度、溶解度，基本消除抽油泵气锁；7、由于粘度大幅降低，极大改善抽油系统的动力学性能，使检泵周期大为延长，显著降低采油成本。8、安装简易，运行安全可靠，无需维护，无故障率。本技术产品原型机在胜利油田济北采油厂已连续使用近5年零9个月未检泵，目前还在继续使用，创下良好佳绩。附图说明：图1是本技术的整体结构示意图。图2是美国“帕尔曼声波防蜡器”整体结构示意图。图3是蜂巢式超声波发生器局部结构示意图。图4是蜂巢式超声波发生器底板部件结构示意图。图中依序号分别是：1、管筒；2、囚笼式单向止回阀；3、左涡漩流发生器；4、一级蜂巢式超声波发生器；5、撞击流雾化器；6、二级蜂巢式超声波发生器；7、右涡漩流发生器；8、三级蜂巢式超声波发生器；9、帕尔曼声波防蜡器的鸭嘴式喷口；10、井下产液流线；11、弹簧片；12、弹簧片支架；13、管筒；14、蜂巢式超声波发生器超硬高频弹片；15、弹片支架；16、蜂巢式超声波发生器底板；17、正六边形射流孔；18、井下油、气、水三相流流线；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.蜂巢式环保防蜡除垢器，其特征在于：它具有管筒，管筒内自下而上依次装有囚笼式单向止回阀，左涡漩流发生器，一级蜂巢式超声波发生器，撞击流雾化器，二级蜂巢式超声波发生器，右涡漩流发生器，三级蜂巢式超声波发生器。

【技术特征摘要】
1.蜂巢式环保防蜡除垢器，其特征在于：它具有管筒，管筒内自下而上依次装有囚笼式单向止回阀，左涡漩流发生器，一级蜂巢式超声波发生器，撞击流雾化器，二级蜂巢式超声波发生器，右涡漩流发生器，三级蜂巢式超声波发生器。2.根据权利要求1所述蜂巢式环保防蜡除垢器，其特征在于：所述蜂巢式超声波发生器，其底部是圆形不锈钢底板，底板上开有16个正六边形孔洞...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓海波，
申请(专利权)人：邓海波，
类型：新型
国别省市：湖北,42