本发明专利技术提供了一种自激谐振防蜡阻垢装置及方法，涉及石油开采的技术领域，所述装置包括：轴流混合器、聚焦射流发生器、自激振荡脉冲发生器、超声波发生器、多级涡轮剪切混相器以及套筒；轴流混合器、聚焦射流发生器、自激振荡脉冲发生器、超声波发生器、多级涡轮剪切混相器依次套装于套筒中；套筒的顶部和尾部分别装有上接头以及下接头；上接头与套筒的顶部可拆卸连接；下接头与套筒的底部可拆卸连接；自激振荡脉冲发生器一端于与聚焦射流发生器固定相连，自激振荡脉冲发生器另一端与超声波发生器输入端固定相连。通过本发明专利技术可以解决现有技术中振子为超声波发生器无法获取持续稳定的振荡脉冲的能量来源而造成的使用达不到最佳乳化效果的技术问题。乳化效果的技术问题。乳化效果的技术问题。
【技术实现步骤摘要】
一种自激谐振防蜡阻垢装置及方法
[0001]本专利技术涉及石油开采设备的
，尤其是涉及一种自激谐振防蜡阻垢装置及方法。
技术介绍
[0002]我国现有油田中，原油含蜡比达8
‑
30%的高含蜡油井约占80%。对于含水较高的稠油井、易结蜡油井和矿化度较高的产出液为油水混合物的油井，防结蜡阻结垢一直是本行业着力解决的技术问题。为了解决这个问题，目前采用的技术方法主要有：一是化学法，即向井内注入化学药剂；二是伴热法，即通过热水或加热电缆向井下输入能量，提高产液产出过程中的温度；三是参稀法，即向井内参入易溶解蜡及重油的稀油；上述方法均存在着不同的缺陷，存在着可能污染底层、浪费能源、浪费珍贵的稀油资源的问题。四是强磁防蜡，其原理是：原油是成份复杂的各种烃的混合物，当原油通过达到足够大磁场强度及梯度的磁场时，削弱蜡分子结晶时的色散力。抑制了石蜡晶核的生成，阻止了石蜡晶体的生长与聚结，从而改善了原油的流动性能。五是机械法，即利用机械装置在井下对油井产出液充分乳化。机械法是具有绿色环保的技术，为此利用机械法使油井产出液在井下乳化的方法是大家一直追求的目标。
[0003]不同产层渗流出原生态产出液呈现“物以类聚”的特点，相互抱团、富集，在产出过程中随着温度、压力下降呈偏析、偏聚、偏流状态，从而形成蜡晶、垢晶，富集长大形成蜡晶团、垢晶团从而形成蜡堵、垢堵，也使产出液整体粘稠度增大。机械式防蜡阻垢的基本原理是使产出液充分乳化，由大组团的连续相变为细小的分散相，使蜡、垢、油分子和分子团实现异相包覆和屏蔽，改善产出液流态，使其呈现”泡流流态”，实现防蜡、阻垢、降粘。
[0004]就乳化技术本身而言，目前采用的技术方法主要有两种，即超声波乳化和高速机械搅拌乳化。超声波乳化的机理是：在强超声波作用下，液体内会产生大量的气泡，小气泡随着超声振动而逐渐生长和增大，然后又突然破灭和分裂，分裂后的气泡又连续生长和破灭。这些小气泡急速崩溃时在气泡内产生了高温高压，且因气泡周围的液体高速冲入气泡而在气泡附近的液体中产生了强烈的局部激波，也形成了局部的高温高压，从而产生了超声的粉碎、乳化作用。超声波乳化的先决条件是需要产生超强超声波。高速机械搅拌乳化的机理是：搅拌件以其极高的线速度和高频机械效应产生强劲动能，使待乳化物在运动件与固定件之间极小间隙中受到剪切、离心挤压、液层磨擦、撞击撕裂和湍流等综合作用，从而达到分散、研磨、乳化的效果。高速机械乳化的先决条件一是运动件以极高的转速旋转，实践证明运动件的转数需要达到每分钟几千甚至上万转。运动件与固定件需要精密配合，以确保运动件与固定件之间的间隙足够小。
[0005]以上两种方法有一共同要求，均需要持续提供乳化所需要的能量输入。
[0006]近几年出现的自激荡喷嘴技术也有一定的混合、乳化作用，未见用于石油开采领域井下防蜡阻垢方面应用的报道。自激振荡喷嘴利用产生的自激振荡效应和高速碰撞效应等对液体产生振荡波，同时也可对两种及两种以上的含液相混合物产生乳化效应。
[0007]石油开采领域目前的井下防蜡、阻垢技术与装置实质上是乳化技术在该领域的应用。井下振动发生器的原理如下，液流冲击振子产生振动，但作为依靠液流冲击产生超声波的超声波发生器有不足之处。一是振子本身类似悬臂梁结构，本身低阶固有频率很低，虽然通过求解分析可以得到上万赫兹的高频固有频率，但阶数很高，相应阶数振幅很小，振动能量很小，若无能量补充，很难确保乳化效果。二是冲击振子的液流是几乎恒定稳态、波动幅度小，不利于振子将变形能向振动能转换，这样的振子在井下作为超声波发生器使用，达不到最佳乳化效果。
[0008]高速机械搅拌乳化若要达到理想的乳化效果，运动件的转数需要达到每分钟几千甚至上万转，若用在石油开采领域井下乳化场所几乎无法实现。主要由于以下几方面原因，一是井下为高温环境，并且随着井深变化、井下温度也在改变，还有，即使相同的井深，不同的地温梯度井下温度也会有所不同，很难十分准确预测装置的工作温度，而为了确保运动件超高转速旋转，则需要运动件和静止件之间的间隙精密控制，前提是十分的准确预测工作温度以补偿材料的热变形影响。二是油井井下环境复杂，底层可能含砂，为了适应井下工作环境，运动件和静止件之间的间隙不可能做得很小。三是产液量限制，日产100立方米的井属于高产井，即使如此，每日100立方米的流量也不能带动旋转件产生每分钟几千甚至上万转的超高速旋转。
[0009]综上分析，为了石油开采领域井下防蜡阻垢技术，需要对乳化装置实现持续、方便的能量输入，同时采用多种技术、装置组合以达到最佳效果。
技术实现思路
[0010]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种自激谐振防蜡阻垢装置及方法，以对石油的乳化装置提供实现持续稳定的振荡脉冲的能量输入，达到最佳乳化效果。
[0011]本专利技术提供了一种自激谐振防蜡阻垢装置，包括：轴流混合器、聚焦射流发生器、自激振荡脉冲发生器、超声波发生器、多级涡轮剪切混相器及套筒；所述轴流混合器、所述聚焦射流发生器、所述自激振荡脉冲发生器、所述超声波发生器、所述多级涡轮剪切混相器依次套装于所述套筒中；所述套筒的顶部和尾部分别装有上接头以及下接头；所述上接头与所述套筒的顶部可拆卸连接；所述下接头与所述套筒的底部可拆卸连接；所述自激振荡脉冲发生器一端于所述与所述聚焦射流发生器固定相连，所述自激振荡脉冲发生器另一端与所述超声波发生器输入端固定相连；所述自激振荡脉冲发生器由进液喷嘴、振动腔、出液喷嘴组成，使稳态液流经所述自激振动喷嘴后形成振荡脉冲液流排出；通过匹配自激振荡脉冲器单元，以使自激振荡脉冲发生器适应不同的液流流量和进液压力。
[0012]优选的，所述轴流混合器内部有中空腔体。
[0013]优选的，所述聚焦射流发生器包括射孔，所述聚焦射流发生器用于获取经所述轴流混合器混合后的油气水混相流从锥形孔射出后聚焦于一点。
[0014]优选的，所述进液喷嘴与所述聚焦射流发生器固定相连，所述出液喷嘴与所述超声波发生器输入端相连。
[0015]优选的，所述超声波发生器包括振子组，所述振子组由所述振子组件叠加而成，所述振子组件由多个振子构成，所述振子组的数量至少为一个，所述超声波发生器用于获取能量并产生高频谐振。
[0016]优选的，所述多级涡轮剪切混相器包括进液联接盘、定子、转子、安装于转子内部的无油滑动轴承、中心轴、出液联接盘组成；所述出液联接盘上加工有通液孔，所述出液联接盘的内外径处均加工有螺纹，以实现与所述定子、所述中心轴的连接，装有无油滑动轴承的转子悬浮安装于定子和中心轴之间；所述无油滑动轴承的转子套装于定子之内，出液联接盘加工有通液孔，内径处加工有内螺纹，出液联接盘与中心轴螺纹联接并利用液联接盘对定子定位支撑，所述多级涡轮剪切混相器用于将所述超声波发生器的产出液中蜡晶和垢晶进行破碎以及再乳化。
[0017]优选的，所述上接头设有外螺纹，与所述套筒的顶部设有内螺纹，且所述上接头与所述套筒的顶部采用螺纹连接；所述下接头设有外螺纹，与所述套筒的底部设有内螺本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种自激谐振防蜡阻垢装置，其特征在于，包括：轴流混合器、聚焦射流发生器、自激振荡脉冲发生器、超声波发生器、多级涡轮剪切混相器及套筒；所述轴流混合器、所述聚焦射流发生器、所述自激振荡脉冲发生器、所述超声波发生器、所述多级涡轮剪切混相器依次套装于所述套筒中；所述套筒的顶部和尾部分别装有上接头以及下接头；所述上接头与所述套筒的顶部可拆卸连接；所述下接头与所述套筒的底部可拆卸连接；所述自激振荡脉冲发生器一端于所述与所述聚焦射流发生器固定相连，所述自激振荡脉冲发生器另一端与所述超声波发生器输入端固定相连；所述自激振荡脉冲发生器由进液喷嘴、振动腔、出液喷嘴组成，使稳态液流经所述自激振动喷嘴后形成振荡脉冲液流排出；通过匹配自激振荡脉冲发生器的几何参数，以使自激振荡脉冲发生器适应不同的液流流量和进液压力。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轴流混合器内部有中空腔体。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述聚焦射流发生器包括射孔，所述聚焦射流发生器用于获取经所述轴流混合器混合后的油气水混相流从锥形孔射出后聚焦于一点。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进液喷嘴与所述聚焦射流发生器固定相连，所述出液喷嘴与所述超声波发生器输入端相连。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超声波发生器包括振子组，所述振子组由所述振子组件叠加而成，所述振子组件由多个振子构成，所述振子组的数量至少为一个，所述超声波发生器用于获取能量并产生高频谐振。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多级涡轮剪切混相器包括进液联接盘、定子、转子、安装于转子内部的无油滑动轴承、中心轴、出液联接盘组成；所述出液联接盘上加工有通液孔，所述出液联接盘的内外径处均加工有螺纹，以实现所述出液联接盘与所述定子、所述中心轴的连接，装有无油滑动轴承的转子悬浮...
【专利技术属性】
技术研发人员：张运通，王文希，赵明发，王炳长，
申请(专利权)人：海泰能源科技天津有限公司，
类型：发明
国别省市：
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