一种对冲式泡沫发生装置及泡沫发生方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种对冲式泡沫发生装置及泡沫发生方法，包括对入管（1）、汇流管（2）、错冲管（5）、筛孔管（7）和正冲管（10），所述对入管（1）管壁与汇流管（2）的输入端贯通连接，对入管（1）轴向两端分别为氮气注入口和发泡剂注入口，所述汇流管（2）的输出端连接错冲管（5）的输入端，错冲管（5）的输出端连接筛孔管（7）的输入端，筛孔管（7）的输出端连接正冲管（10）的输入端，所述错冲管（5）和正冲管（10）均为两级径向对冲孔结构，错冲管（5）的两径向相对对冲孔的孔轴线错开，正冲管（10）的两径向相对对冲孔的孔轴线重合。

【技术实现步骤摘要】
一种对冲式泡沫发生装置及泡沫发生方法
本专利技术属于油气井增产改造
，具体是用于油井氮气泡沫堵水增产的泡沫发生装置，尤其涉及一种对冲式泡沫发生装置及泡沫发生方法。
技术介绍
泡沫在油气井开发领域应用比较广泛，可用于低压钻井、压裂助排、增能驱油、堵水调剖等等。泡沫的应用效果主要取决于泡沫质量，即泡沫的丰度和稳定性。泡沫的丰度和稳定性一方面取决于发泡剂的好坏，另一方面取决于泡沫发生装置的发泡功能。现有泡沫发生器主要有螺旋（叶轮）、曲路（绕板）、筛网（筛孔）等类型，这些结构往往还与文丘里管组合。发泡原理是气体与发泡剂充分混合，在剧烈碰撞扰流作用下产生丰富稳定的泡沫。因此，泡沫发生装置需要实现的主要功能是尽可能提高混合均匀程度和紊流扰动程度。通过有限元仿真模拟，现有的螺旋（叶轮）、曲路（绕板）、筛网（筛孔）等结构，气液两相流体沿螺旋（叶轮）、曲路（绕板）、筛网（筛孔）等流道行进时，基本还是平行前进，相互交错、扰流的效果不明显。文丘里管虽然空化和扰流作用明显，但只是单束流体扰流，掺混和扰动效果不充分，另外文丘里喉管是唯一的流体通道，流动阻力很大，混合排量达不到要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种对冲式泡沫发生装置及泡沫发生方法，克服了现有技术中1：现有的螺旋（叶轮）、曲路（绕板）、筛网（筛孔）等结构，气液两相流体沿螺旋（叶轮）、曲路（绕板）、筛网（筛孔）等流道行进时，基本还是平行前进，相互交错、扰流的效果不明显；2：文丘里管虽然空化和扰流作用明显，但只是单束流体扰流，掺混和扰动效果不充分；3：文丘里喉管是唯一的流体通道，流动阻力很大，混合排量达不到要求等问题。为了解决技术问题，本专利技术的技术方案是：一种对冲式泡沫发生装置，包括对入管、汇流管、错冲管、筛孔管和正冲管，所述对入管管壁与汇流管的输入端贯通连接，对入管轴向两端分别为氮气注入口和发泡剂注入口，所述汇流管的输出端连接错冲管的输入端，错冲管的输出端连接筛孔管的输入端，筛孔管的输出端连接正冲管的输入端，所述错冲管和正冲管均为两级径向对冲孔结构，错冲管的两径向相对对冲孔的孔轴线错开，正冲管的两径向相对对冲孔的孔轴线重合。优选的，所述对入管轴向的中间位置管壁与汇流管的输入端垂直焊接贯通，对入管轴向一端部的氮气注入口通过管道连接氮气泵车，对入管轴向另一端部的发泡剂注入口通过管道连接发泡剂泵车。优选的，所述汇流管由两段圆柱管贯通连接而成，汇流管靠近错冲管一侧的圆柱管内壁设有内螺纹，汇流管通过内螺纹与错冲管连接，汇流管与错冲管连接处设有密封圈。优选的，所述错冲管由四段错冲圆柱管贯通连接而成，四段错冲圆柱管从左至右依次为第一段错冲圆柱管、第二段错冲圆柱管、第三段错冲圆柱管和第四段错冲圆柱管，随着远离汇流管的方向各错冲圆柱管的直径逐渐增大，所述第一段错冲圆柱管靠近汇流管的一端面不贯通，第一段错冲圆柱管远离汇流管的一端面与第二段错冲圆柱管贯通，第一段错冲圆柱管径向分布有多个一级错冲孔，所述第二段错冲圆柱管与第三段错冲圆柱管贯通，第二段错冲圆柱管径向分布有多个二级错冲孔，所述第三段错冲圆柱管外壁设有外螺纹，第三段错冲圆柱管外壁的外螺纹与汇流管的内螺纹相适配，所述第三段错冲圆柱管与第四段错冲圆柱管贯通，第四段错冲圆柱管的内径和外径分别与汇流管靠近错冲管一侧错冲圆柱管的内径和外径相同，第四段错冲圆柱管靠近筛孔管一侧的内壁设有内螺纹，错冲管的第四段错冲圆柱管通过内螺纹与筛孔管连接，错冲管与筛孔管连接处设有密封圈。优选的，所述一级错冲孔的孔数为偶数，偶数个一级错冲孔呈辐射状沿第一段错冲圆柱管的周向设置，每组径向相对的一级错冲孔的孔轴线相向偏移各半个孔径的距离，所述二级错冲孔的孔数为偶数，偶数个二级错冲孔呈辐射状沿第二段错冲圆柱管的周向设置，每组径向相对的二级错冲孔的孔轴线相向偏移各半个孔径的距离，所述二级错冲孔的孔径大于一级错冲孔的孔径，一级错冲孔与二级错冲孔径向呈台阶分布并且周向上的相位交错。优选的，所述筛孔管由两段圆柱管贯通连接而成，筛孔管靠近错冲管一侧的圆柱管直径小并且外壁设有外螺纹，筛孔管的外螺纹与错冲管的内螺纹相适配，筛孔管靠近错冲管一侧的圆柱管端面设有多个筛孔，筛孔沿筛孔管的轴向设置，所述筛孔管远离错冲管一侧的圆柱管直径大，筛孔管靠近正冲管一侧的圆柱管内壁设有内螺纹，筛孔管通过内螺纹与正冲管连接，筛孔管与正冲管连接处设有密封圈。优选的，所述正冲管由四段正冲圆柱管贯通连接而成，四段正冲圆柱管从左至右依次为第一段正冲圆柱管、第二段正冲圆柱管、第三段正冲圆柱管和第四段正冲圆柱管，随着远离筛孔管的方向第一段正冲圆柱管、第二段正冲圆柱管、第三段正冲圆柱管的外径逐渐增大，所述第一段正冲圆柱管靠近筛孔管的一端面不贯通，第一段正冲圆柱管远离筛孔管的一端面与第二段正冲圆柱管贯通，第一段正冲圆柱管径向分布有多个一级正冲孔，所述第二段正冲圆柱管与第三段正冲圆柱管贯通并且内径相同，第二段正冲圆柱管径向分布有多个二级正冲孔，所述第三段正冲圆柱管外壁设有外螺纹，第三段正冲圆柱管外壁的外螺纹与筛孔管的内螺纹相适配，所述第三段正冲圆柱管与第四段正冲圆柱管贯通，第四段正冲圆柱管的内径与第三段正冲圆柱管的内径相同，第四段正冲圆柱管的外径随着远离筛孔管的方向逐渐减小。优选的，所述一级正冲孔的孔数为偶数，偶数个一级正冲孔呈辐射状沿第一段正冲圆柱管的周向设置，每组径向相对的一级正冲孔的孔轴线重合，所述二级正冲孔的孔数为偶数，偶数个二级正冲孔呈辐射状沿第二段正冲圆柱管的周向设置，每组径向相对的二级正冲孔的孔轴线重合，所述二级正冲孔的孔径大于一级正冲孔的孔径，一级正冲孔与二级正冲孔径向呈台阶分布并且周向上的相位交错。优选的，一种如上所述的对冲式泡沫发生装置的泡沫发生方法，包括以下步骤：步骤1）将对入管两端的氮气注入口和发泡剂注入口分别连接氮气泵车和发泡剂泵车，气液两相分别从对入管的两端对冲泵入，进行初步碰撞混合后进入汇流管；步骤2）进入汇流管的气液混合流体流向错冲管，错冲管外侧的气液混合流体经过一级错冲孔和二级错冲孔进行辐射状对冲，产生一次分散破碎作用，同时产生周向旋流搅混作用；步骤3）接着气液混合流体通过错冲管流向筛孔管，气液混合流体通过筛孔管的筛孔，产生二次分散破碎作用；步骤4）二次分散破碎作用后的气液混合流体流向正冲管，正冲管外侧的气液混合流体经过一级正冲孔和二级正冲孔，二次进行辐射状对冲，产生三次分散破碎作用；步骤5）经过三次分散破碎作用后，气液混合流体形成泡沫，泡沫经正冲管的出口，注入油气井井筒，进行泡沫注入作业。相对于现有技术，本专利技术的优点在于：（1）本专利技术相对于传统的螺旋（叶轮）、曲路（绕板）、筛网（筛孔）等结构，设置了两种对冲孔（错冲孔和正冲孔），其产生对称均匀的辐射状高速对撞，掺混均匀程度高，碰撞破碎效果强，而且为流体自身碰撞，对管体损伤小；本专利技术对冲孔为多级、多个，相比于文丘里管，具有流动阻力小，适应排量大，掺混和扰流效果更好的效果；（2）本专利技术错冲管和正冲管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对冲式泡沫发生装置，其特征在于：包括对入管（1）、汇流管（2）、错冲管（5）、筛孔管（7）和正冲管（10），所述对入管（1）管壁与汇流管（2）的输入端贯通连接，对入管（1）轴向两端分别为氮气注入口和发泡剂注入口，所述汇流管（2）的输出端连接错冲管（5）的输入端，错冲管（5）的输出端连接筛孔管（7）的输入端，筛孔管（7）的输出端连接正冲管（10）的输入端，所述错冲管（5）和正冲管（10）均为两级径向对冲孔结构，错冲管（5）的两径向相对对冲孔的孔轴线错开，正冲管（10）的两径向相对对冲孔的孔轴线重合。/n

【技术特征摘要】
1.一种对冲式泡沫发生装置，其特征在于：包括对入管（1）、汇流管（2）、错冲管（5）、筛孔管（7）和正冲管（10），所述对入管（1）管壁与汇流管（2）的输入端贯通连接，对入管（1）轴向两端分别为氮气注入口和发泡剂注入口，所述汇流管（2）的输出端连接错冲管（5）的输入端，错冲管（5）的输出端连接筛孔管（7）的输入端，筛孔管（7）的输出端连接正冲管（10）的输入端，所述错冲管（5）和正冲管（10）均为两级径向对冲孔结构，错冲管（5）的两径向相对对冲孔的孔轴线错开，正冲管（10）的两径向相对对冲孔的孔轴线重合。


2.根据权利要求1所述的一种对冲式泡沫发生装置，其特征在于：所述对入管（1）轴向的中间位置管壁与汇流管（2）的输入端垂直焊接贯通，对入管（1）轴向一端部的氮气注入口通过管道连接氮气泵车，对入管（1）轴向另一端部的发泡剂注入口通过管道连接发泡剂泵车。


3.根据权利要求1所述的一种对冲式泡沫发生装置，其特征在于：所述汇流管（2）由两段圆柱管贯通连接而成，汇流管（2）靠近错冲管（5）一侧的圆柱管内壁设有内螺纹，汇流管（2）通过内螺纹与错冲管（5）连接，汇流管（2）与错冲管（5）连接处设有密封圈（11）。


4.根据权利要求3所述的一种对冲式泡沫发生装置，其特征在于：所述错冲管（5）由四段错冲圆柱管贯通连接而成，四段错冲圆柱管从左至右依次为第一段错冲圆柱管、第二段错冲圆柱管、第三段错冲圆柱管和第四段错冲圆柱管，随着远离汇流管（2）的方向各错冲圆柱管的直径逐渐增大，所述第一段错冲圆柱管靠近汇流管（2）的一端面不贯通，第一段错冲圆柱管远离汇流管（2）的一端面与第二段错冲圆柱管贯通，第一段错冲圆柱管径向分布有多个一级错冲孔（3），所述第二段错冲圆柱管与第三段错冲圆柱管贯通，第二段错冲圆柱管径向分布有多个二级错冲孔（4），所述第三段错冲圆柱管外壁设有外螺纹，第三段错冲圆柱管外壁的外螺纹与汇流管（2）的内螺纹相适配，所述第三段错冲圆柱管与第四段错冲圆柱管贯通，第四段错冲圆柱管的内径和外径分别与汇流管（2）靠近错冲管（5）一侧错冲圆柱管的内径和外径相同，第四段错冲圆柱管靠近筛孔管（7）一侧的内壁设有内螺纹，错冲管（5）的第四段错冲圆柱管通过内螺纹与筛孔管（7）连接，错冲管（5）与筛孔管（7）连接处设有密封圈（11）。


5.根据权利要求4所述的一种对冲式泡沫发生装置，其特征在于：所述一级错冲孔（3）的孔数为偶数，偶数个一级错冲孔（3）呈辐射状沿第一段错冲圆柱管的周向设置，每组径向相对的一级错冲孔（3）的孔轴线相向偏移各半个孔径的距离，所述二级错冲孔（4）的孔数为偶数，偶数个二级错冲孔（4）呈辐射状沿第二段错冲圆柱管的周向设置，每组径向相对的二级错冲孔（4）的孔轴线相向偏移各半个孔径的距离，所述二级错冲孔（4）的孔径大于一级错冲孔（3）的孔径，一级错冲孔（3）与二级错冲孔（4）径向呈台阶分布并且周向上的相位交错。


6.根据权利要求4所述的一种对冲式泡沫发生装置，其特征在于：所述筛孔管（7）由两段圆柱管贯通连接而成，筛孔管...

【专利技术属性】
技术研发人员：张承武，邹鸿江，李勇，万向辉，王兴建，徐洋，武龙，陈迎花，安全成，孟庆聪，李文彬，贺华镭，金娜，尹虎琛，徐方向，李雪，李珊，诗佳庆，李丹，刘怡君，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油集团川庆钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11