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CN114837635B - 一种井下双涡轮空化发生装置 - Google Patents

一种井下双涡轮空化发生装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种井下双涡轮空化发生装置，属于石油开采井下解堵领域。包括油管、O形密封圈、套筒、上涡轮、壳体、下涡轮、喷嘴导流器、喷嘴筒，所述上涡轮位于壳体上端，上涡轮由上涡轮内环、上涡轮叶片、上涡轮外环组成；所述下涡轮位于壳体下端，下涡轮由下涡轮内环、下涡轮叶片、下涡轮外环、下涡轮内环下方螺纹孔组成；所述喷嘴导流器位于下涡轮的下方，喷嘴导流器的上方开有外螺纹，与下涡轮的内环下方螺纹孔通过螺纹进行连接；所述喷嘴筒位于喷嘴导流器的下方，喷嘴筒的内壁上方开有内螺纹，与壳体的外螺纹通过螺纹进行连接。本发明结构简单，通过改变流体旋向与流道腔体面积，促进空化效应的发生，有利于石油开采井下解堵。

Description

一种井下双涡轮空化发生装置
技术领域
本发明涉及井下空化解堵技术领域，尤其涉及一种井下双涡轮空化发生装置。
背景技术
在油气开采过程中，由于细小的固态颗粒与粘稠有机物等的作用，会造成狭窄的通道孔隙截面变得更加狭小而产生淤堵，从而导致油流不畅使产量降低甚至停产。针对这种现状，多种解堵技术便开始发展起来，目前常用的有微生物解堵、化学解堵、物理解堵等方法，微生物解堵和化学解堵操作复杂、费用高、容易产生二次污染，而物理解堵包括低频、高频、超声波以及爆炸冲击波、电磁波等方法，相对于微生物解堵和化学解堵来说，物理解堵对油层和环境无污染。物理解堵中空化技术的利用在解堵方面具有非常良好的前景，该种解堵方式利用空化泡溃灭时产生的瞬时高温高压，作用在地层岩石堵塞的孔隙中使其产生微裂纹，从而有效的解决油田开采的堵塞问题。水力空化工具的流道截面和流体压力变化对空化的产生与溃灭具有显著的影响，因此如何利用简单的空化结构产生更多的空化泡来增强空化效果仍是空化技术领域需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种井下双涡轮空化发生装置，其特征在于：包括油管、O形密封圈、套筒、壳体、上涡轮、下涡轮、喷嘴导流器、喷嘴筒；
所述上涡轮位于壳体上端，上涡轮由上涡轮内环、上涡轮叶片、上涡轮外环组成，上涡轮叶片的厚度从上往下逐渐变厚，上涡轮叶片的旋向为左旋；
所述下涡轮位于壳体下端，下涡轮由下涡轮内环、下涡轮叶片、下涡轮外环、下涡轮内环下方螺纹孔组成，下涡轮叶片的厚度从上往下逐渐变厚，下涡轮叶片的旋向为右旋；
所述喷嘴导流器位于下涡轮的下方，喷嘴导流器的上方开有外螺纹，与下涡轮的内环下方螺纹孔通过螺纹进行连接，喷嘴导流器的壁面沿着周向方向均匀分布10-14列锥形通孔一，每列4-6个锥形通孔一沿轴向方向均匀分布，锥形通孔一的孔径由内往外逐渐减小；
所述喷嘴筒位于喷嘴导流器的下方，喷嘴筒的内壁上方开有内螺纹，与壳体的外螺纹通过螺纹进行连接，喷嘴筒的壁面沿着周向方向均匀分布12-16列锥形通孔二，每列6-8个锥形通孔二沿轴向方向均匀分布，锥形通孔二的孔径由内往外逐渐减小，锥形通孔二的最大孔径小于锥形通孔一的最小孔径。
本发明在作业时，通过油管泵入液体，当液体穿过上涡轮时，由于上涡轮叶片逐渐变厚，液体在经过时，通流面积减小，液体受到的压力增大从而获得加速，同时，由于上涡轮叶片弯曲且上涡轮被压紧而不发生转动，因此在液体经过上涡轮叶片间的间隙时，液体将按照上涡轮叶片的左旋方向进行流动，当流出上涡轮底部时，液体向左旋转，并在旋转的涡心低压处产生空化泡；左旋的液体在上涡轮下方的壳体内部由于通流面积减少，液体进行加速并流向下涡轮，下涡轮叶片的旋向为右旋，与流体的旋向相反，当液体流到下涡轮叶片处时会发生对冲效果从而产生大量气泡，同时改变液体旋向，由于下涡轮叶片的厚度逐渐变厚，因此液体由于通流面积减少再次获得加速，液体流出下涡轮时向右旋转，并在涡心低压处产生空化泡；旋转的液体一部分从喷嘴导流器上端与壳体的空隙经喷嘴筒喷射出，另一部分先从喷嘴导流器的收缩通孔喷射出，再经喷嘴筒喷出，两种喷射效果同时作用在岩石上，从而达到解堵的效果。
本发明具有以下优点：
1.本发明设计的上涡轮叶片从上往下逐渐变厚并且叶片弯曲，不仅可以使流过的液体进行加速，同时能够改变液体旋向从而产生涡空化效应。
2.本发明涉及的下涡轮叶片与上涡轮叶片旋向相反，能够促使从上涡轮流出的液体在流到下涡轮叶片处时发生对冲而产生大量气泡。
3.喷嘴导流器与喷嘴筒的联合作用，加强了空化的效果，有利于实现解堵
4.本发明结构简单，能量转换率高，且无污染。
附图说明
图1为本发明一种井下双涡轮空化发生装置的结构示意图；
图2为上涡轮的结构示意图；
图3为下涡轮的结构示意图；
图4为下涡轮底部的结构示意图；
图5为喷嘴导流器的半剖结构示意图；
图6为喷嘴筒的半剖结构示意图；
图中所示：1.井壁，2.油管，3.O形密封圈，4.套筒，5.壳体，6.上涡轮，601.上涡轮内环，602.上涡轮叶片，603.上涡轮外环，7.下涡轮，701.下涡轮内环，702.下涡轮叶片，703.下涡轮外环，704.下涡轮内环螺纹孔，8.喷嘴导流器，801.喷嘴导流器外螺纹，802.喷嘴导流器锥形通孔一，9.喷嘴筒，901.喷嘴筒内螺纹，902.喷嘴筒锥形通孔二。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步说明，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种井下双涡轮空化发生装置，包括油管2、O形密封圈3、套筒4、壳体5、上涡轮6、下涡轮7、喷嘴导流器8、喷嘴筒9；
如图2所示，所述上涡轮6位于壳体5上端，上涡轮6由上涡轮内环601、上涡轮叶片602、上涡轮外环603组成，上涡轮叶片602的厚度从上往下逐渐变厚，上涡轮叶片602的旋向为左旋；
如图3、图4所示，所述下涡轮7位于壳体5下端，下涡轮5由下涡轮内环701、下涡轮叶片702、下涡轮外环703、下涡轮内环下方螺纹孔704组成，下涡轮叶片702的厚度从上往下逐渐变厚，下涡轮叶片702的旋向为右旋；
如图5所示，所述喷嘴导流器8位于下涡轮7的下方，喷嘴导流器8的上方开有外螺纹801，与下涡轮7的内环下方螺纹孔704通过螺纹进行连接，喷嘴导流器8的壁面沿着周向方向均匀分布10-14列锥形通孔一802，每列4-6个锥形通孔一802沿轴向方向均匀分布，锥形通孔一802的孔径由内往外逐渐减小；
如图6所示，所述喷嘴筒9位于喷嘴导流器8的下方，喷嘴筒9的内壁上方开有内螺纹901，与壳体5的外螺纹通过螺纹进行连接，喷嘴筒9的壁面沿着周向方向均匀分布12-16列锥形通孔二902，每列6-8个锥形通孔二902沿轴向方向均匀分布，锥形通孔二902的孔径由内往外逐渐减小，锥形通孔二902的最大孔径小于锥形通孔一802的最小孔径。
本实例的工作流程是：通过油管2泵入液体，当液体穿过上涡轮6时，由于上涡轮叶片602逐渐变厚，液体在经过时，通流面积减小，液体受到的压力增大从而获得加速，同时，由于上涡轮叶片602弯曲且上涡轮6被压紧而不发生转动，因此在液体经过上涡轮叶片602间的间隙时，液体将按照上涡轮叶片602的左旋方向进行流动，当流出上涡轮6底部时，液体向左旋转，并在旋转的涡心低压处产生空化泡；左旋的液体在上涡轮6下方的壳体内部由于通流面积减少，液体进行加速并流向下涡轮7，下涡轮叶片702的旋向为右旋，与流体的旋向相反，当液体流到下涡轮叶片702处时会发生对冲效果从而产生大量气泡，同时改变液体旋向，由于下涡轮叶片702的厚度逐渐变厚，因此液体由于通流面积减少再次获得加速，液体流出下涡轮7时向右旋转，并在涡心低压处产生空化泡；旋转的液体一部分从喷嘴导流器8上端与壳体5的空隙经喷嘴筒喷射出，另一部分先从喷嘴导流器8的收缩通孔喷射出，再经喷嘴筒9喷出，两种喷射效果同时作用在岩石上，从而达到解堵的效果。

Claims (2)

1.一种井下双涡轮空化发生装置，其特征在于：包括油管(2)、O形密封圈(3)、套筒(4)、壳体(5)、上涡轮(6)、下涡轮(7)、喷嘴导流器(8)、喷嘴筒(9)；所述上涡轮(6)位于壳体(5)上端，上涡轮(6)由上涡轮内环(601)、上涡轮叶片(602)、上涡轮外环(603)组成，上涡轮叶片(602)的厚度从上往下逐渐变厚，上涡轮叶片(602)的旋向为左旋；所述下涡轮(7)位于壳体(5)下端，下涡轮(7)由下涡轮内环(701)、下涡轮叶片(702)、下涡轮外环(703)、下涡轮内环下方螺纹孔(704)组成，下涡轮叶片(702)的厚度从上往下逐渐变厚，下涡轮叶片(702)的旋向为右旋；所述喷嘴导流器(8)位于下涡轮(7)的下方，喷嘴导流器(8)的上方开有外螺纹(801)，与下涡轮(7)的内环下方螺纹孔(704)通过螺纹进行连接，喷嘴导流器(8)的壁面沿着周向方向均匀分布10-14列锥形通孔一(802)，每列4-6个锥形通孔一(802)沿轴向方向均匀分布，锥形通孔一(802)的孔径由内往外逐渐减小；所述喷嘴筒(9)位于喷嘴导流器(8)的下方，喷嘴筒(9)的内壁上方开有内螺纹(901)，与壳体(5)的外螺纹通过螺纹进行连接，喷嘴筒(9)的壁面沿着周向方向均匀分布12-16列锥形通孔二(902)，每列6-8个锥形通孔二(902)沿轴向方向均匀分布，锥形通孔二(902)的孔径由内往外逐渐减小，锥形通孔二(902)的最大孔径小于锥形通孔一(802)的最小孔径。
2.根据权利要求1所述的一种井下双涡轮空化发生装置，其特征在于：所述油管(2)与壳体(5)通过螺纹连接，油管(2)顶住套筒(4)将上涡轮压紧在壳体(5)的台阶面上，保证上涡轮(6)不发生轴向移动；所述壳体(5)与喷嘴筒(9)通过螺纹连接，喷嘴筒(9)支撑喷嘴导流器(8)将下涡轮(7)压紧在壳体(5)的台阶面上，保证下涡轮(7)不发生轴向移动。
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