液流空化器、液流空化系统及液流空化方法技术方案

本发明专利技术公开一种液流空化器，包括壳体，具有第一开口和第二开口；工质，在进行液流空化时其运动被限制在该壳体中但在该壳体内自由活动，从第二开口流入的液体流经该工质从而被空化并从第一开口流出。本发明专利技术还公开一种包括液流空化器的液流空化系统。

Liquid cavitation apparatus, liquid flow cavitation system and liquid flow cavitation method

The invention discloses a fluid cavitation device, comprises a housing having first and second openings; working fluid in fluid cavitation when the motion is confined in the shell but in the free body of the shell, openings into liquid from flowing through the second refrigerant by cavitation and flows out from the first opening. The present invention also discloses a liquid flow cavitation system including a fluid cavitating device.

【技术实现步骤摘要】
液流空化器、液流空化系统及液流空化方法
本专利技术涉及石油、天然气、煤层气、铀矿开采领域，特别地,涉及一种液流空化器、液流空化系统以及液流空化方法。
技术介绍
当前石油开采主要采用两种技术，一是水力压裂技术，二是超声空化技术。水力压裂是将压裂液注入油层制造一条主干裂缝，以达到改变油流流态的增油技术。20世纪80年代是水力压裂发展史上较为重要的阶段，后逐渐成为油气，特别是低渗透油气勘探开发领域的重要技术手段。水力压裂增产机理：当地面高压泵组将高粘度液体以超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底产生的压力超过井壁附近地应力和岩石抗张强度的压后，即在地层中形成裂缝。随着带支撑剂的液体注入地层中，裂缝逐渐向前延伸形成具有一定长度、宽度和高度的填砂裂缝。该裂缝有较高的导流能力，改变了油气渗流流态。然而，水力压裂存在如下缺点：(1)工艺复杂，作业成本高。水力压裂是一项严谨的系统工程，如果对储层地质情况认识不足、选井选层不当、压裂液选择不当、支撑剂选择不当、压裂施工参数设计不合理、施工规模不当、压后排液措施不当都可能导致压裂施工失败或降低增产效果，更有甚者可能对油气田后期的开发调整带来严重影响。储层改造技术也是一项高投入、高风险的技术，单井的作业成本一般在数十万至数百万元之间，深井作业成本甚至千万余元。(2)对油井和地层污染严重。如果压裂液选择不当，引起地层粘土矿物膨胀，原油乳化、机械杂质带入到地层、与地层水不配伍生成沉淀等都可能对地层造成伤害；对于酸压而言，液体也会对储层造成伤害，酸液的缓蚀性能差还会对施工设备和管柱造成严重的腐蚀。压裂作业是一种高压作业，施工用的各种化学剂还会对人的生命财产以及生态环境造成严重威胁。(3)对油井和地层的破坏作用极大。若压裂不当，会造成油井暴性水淹和无功注水的严重后果，或把邻近的含水层或含有气顶的油藏上部压开。另外，不当的排液可能给储层的伤害程度加大，可能导致支撑剂回流，进而对地层和油井造成永久性的破坏。(4)人工主干裂缝的引入加剧了储层的非均质性，这又可能给油气藏的开发带来不利影响。超声波采油技术是近几十年发展起来的三次采油技术之一。超声空化解堵增油技术即大功率超声波解堵技术。新型超声波增油系统主要由磁定位系统、特种传输电缆、大功率超声波电信号发射机和超声波电声转换器等组成。它利用地面车载大功率超声波发射机产生的大功率脉冲电振荡信号，通过特种传输电缆，将脉冲电振荡信号传输到油层的压电陶瓷电声转换器上，经电声转换器转换成超声波，射入含油地层中。通过超声波处理生产油井、注水井的近井油层，使油层中流体的物性及流态发生变化，改善井底近井地带的流通条件及渗透性，解除采油井、注水井的堵塞，提高采液量、原油产量和注水量，以达到增产目的。然而，超声空化存在如下缺点：(1)超声空化只能用于近井地带的解堵。液体介质产生空化气泡，要求超声波具有一定的强度，超声波功率越大解堵效果越好。然而超声波的衰减速度极快，有研究表明，声强在井壁处衰减为声源处的45％，孔隙介质几何模型半径为1米处的声强衰减至井壁处的10％。因此，超声波产生的空化效果只能作用于近井地带，最大作用半径仅15米，因此作用效果有限。(2)空化区域处在非流动状态，在空化器周边形成的空化区域(或气穴)范围有限，随着静水(外部)压力的升高，在深油井中在静水高压下无法打断液流形成气穴。根据空化数值要求，为使液流产生间隙，必须以极高的速度压送液体，但并不是在所有的情况下都能得到这种极高速，尤其在深井或加长管道中；在很高的外部静水压力下，比如在深井中，利用超声波无法获得空化效应。(3)受处理时间限制，作业效果受限。超声波累计处理时间对解堵效果影响较大，但处理时间超过60分钟后，解堵效果增加并不显著；超声波频率越高传播过程中衰减越大，解堵效果变差。(4)技术配套设备复杂，作业成本高，对作业环境要求比较高。(5)不适用于斜度大于45度的油井。当今,天然气和煤层气开采主要采用如上所述的水力压裂技术，当然,也存在上面提及的问题。另外，水力压裂用在煤层气井造成煤粉漂移形成堵塞，目前无法解决。当今,铀矿开采主要采用溶浸采矿法，主要的技术瓶颈是储层渗透率低，溶液注入困难，因而采收率低下。而且目前尚无手段解决该技术瓶颈。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种通用于石油、天然气、煤层气和铀层开采并提高采收率的液流空化器、系统，用于解决
技术介绍
中的至少一个技术问题。本专利技术第一方面提供一种液流空化器，包括壳体，具有第一开口和第二开口；工质，在进行液流空化时其运动被限制在该壳体中但在该壳体内自由活动，从第二开口流入的液体流经该工质从而被空化并从第一开口流出。在一个优选实施例中，该壳体包括第一壳体和与第一壳体可拆卸连接的第二壳体，其中第一开口设置在第一壳体底部，第二开口设置在第二壳体顶部；或者该壳体包括彼此可拆卸连接的顶部壳体、腹部壳体和底部壳体，其中第一开口设置在底部壳体底部，第二开口设置在顶部壳体顶部。在另一个优选实施例中，该第一开口的开口尺寸被配置为阻止该工质从该第一开口离开该壳体；和该第二开口的开口尺寸被配置为阻止该工质从该第二开口离开该壳体。在又一个优选实施例中，液流空化器还包括第一挡板，从临近该第一开口的壳体内壁向内突出，用于阻止该工质从第一开口离开该壳体。在又一个优选实施例中，液流空化器还包括第二挡板，从临近该第二开口的壳体内壁向内突出，用于阻止该工质从第二开口离开该壳体。在又一个优选实施例中，液流空化器还包括垫片和垫簧，设置在该工质下方、该第一挡板上方的壳体中，在对液流空化时随工质一起运动。在又一个优选实施例中，该工质为多个，并且该空化器还包括多个隔室，设置于该壳体中，彼此沿液流方向隔开，其中各个隔室将该多个工质分组容纳在其中。在又一个优选实施例中，该工质为实心的或其上设有液流通过的贯穿孔；和/或该工质表面为光滑的或为凹凸不平面。在又一个优选实施例中，液流空化器还包括引流槽，设置于该第一壳体或底部壳体内壁上，用于加速液流流出该液流空化器。本专利技术第二方面提供一种液流空化系统，用于生产管路中，其中生产管路包括生产管柱和套管，该液流空化系统包括泵送装置、储液罐、根据第一方面的液流空化器以及用于监控液流作业参数的计量仪表，其中该泵送装置用于将储液罐中的循环液经过该计量仪表泵送到生产管柱；该液流空化器连接于该生产管柱底端，对应于储层中待处理点的位置，该循环液从第二开口流入该液流空化器并从第一开口流出；该泵送装置将循环液经该套管泵回该储液罐中。在一个优选实施例中，该生产管路为采石油、采天然气、采煤层气或采铀矿的管路。本专利技术的系统可以将液流空化器作用于储层(如油层)，可以提高生产井的产量及渗透率，也可作用于井底以强化碎岩过程，同时可用来消灭微生物，清除接触面的积层，对金属进行侵蚀性损坏，加速化学反应，分散液体中固相粒子及高分子化合物，乳化不溶解物质，在其它过程中还可用来进行有效的内部质量交换。本专利技术的第三方面提供一种利用第二方面的系统进行液流空化的方法，包括如下步骤：由泵送装置将储液罐中的循环液经过计量仪表泵送到生产管路中的生产管柱；循环液经过液流空化器进行空化；以及该泵送装置将循环液经套管泵回储液罐中。本专利技术的方法可以适用于油田、天然气田、煤层气田以及铀矿开采新井投产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液流空化器，其特征在于，包括壳体，具有第一开口和第二开口；工质，在进行液流空化时其运动被限制在该壳体中但在该壳体内自由活动，从第二开口流入的液体流经该工质从而被空化并从第一开口流出。

【技术特征摘要】
1.一种液流空化器，其特征在于，包括壳体，具有第一开口和第二开口；工质，在进行液流空化时其运动被限制在该壳体中但在该壳体内自由活动，从第二开口流入的液体流经该工质从而被空化并从第一开口流出。2.根据权利要求1所述的液流空化器，其特征在于，该壳体包括第一壳体和与第一壳体可拆卸连接的第二壳体，其中第一开口设置在第一壳体底部，第二开口设置在第二壳体顶部；或者该壳体包括彼此可拆卸连接的顶部壳体、腹部壳体和底部壳体，其中第一开口设置在底部壳体底部，第二开口设置在顶部壳体顶部。3.根据权利要求1或2所述的液流空化器，其特征在于，该第一开口的开口尺寸被配置为阻止该工质从该第一开口离开该壳体；和该第二开口的开口尺寸被配置为阻止该工质从该第二开口离开该壳体。4.根据权利要求1或2所述的液流空化器，其特征在于，液流空化器还包括第一挡板，从临近该第一开口的壳体内壁向内突出，用于阻止该工质从第一开口离开该壳体。5.根据权利要求4所述的液流空化器，其特征在于，液流空化器还包括第二挡板，从临近该第二开口的壳体内壁向内突出，用于阻止该工质从第二开口离开该壳体。6.根据权利要求5所述的液流空化器，其特征在于，还包括垫片和垫簧，设置在该工质下方、该第一挡板上方的壳体中，在对液流空化时随工质一起运动。7.根据权利要求1、2、5或6所述的液流空化器，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，宋艳梅，
申请(专利权)人：刘杰，宋艳梅，
类型：发明
国别省市：北京,11