本發(fā)明涉及石油、天然氣、煤層氣、鈾礦開(kāi)采領(lǐng)域，特別地,涉及一種液流空化器、液流空化系統(tǒng)以及液流空化方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)前石油開(kāi)采主要采用兩種技術(shù)，一是水力壓裂技術(shù)，二是超聲空化技術(shù)。

水力壓裂是將壓裂液注入油層制造一條主干裂縫，以達(dá)到改變油流流態(tài)的增油技術(shù)。20世紀(jì)80年代是水力壓裂發(fā)展史上較為重要的階段，后逐漸成為油氣，特別是低滲透油氣勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的重要技術(shù)手段。水力壓裂增產(chǎn)機(jī)理：當(dāng)?shù)孛娓邏罕媒M將高粘度液體以超過(guò)地層吸收能力的排量注入井中，在井底產(chǎn)生的壓力超過(guò)井壁附近地應(yīng)力和巖石抗張強(qiáng)度的壓后，即在地層中形成裂縫。隨著帶支撐劑的液體注入地層中，裂縫逐漸向前延伸形成具有一定長(zhǎng)度、寬度和高度的填砂裂縫。該裂縫有較高的導(dǎo)流能力，改變了油氣滲流流態(tài)。

然而，水力壓裂存在如下缺點(diǎn)：(1)工藝復(fù)雜，作業(yè)成本高。水力壓裂是一項(xiàng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)南到y(tǒng)工程，如果對(duì)儲(chǔ)層地質(zhì)情況認(rèn)識(shí)不足、選井選層不當(dāng)、壓裂液選擇不當(dāng)、支撐劑選擇不當(dāng)、壓裂施工參數(shù)設(shè)計(jì)不合理、施工規(guī)模不當(dāng)、壓后排液措施不當(dāng)都可能導(dǎo)致壓裂施工失敗或降低增產(chǎn)效果，更有甚者可能對(duì)油氣田后期的開(kāi)發(fā)調(diào)整帶來(lái)嚴(yán)重影響。儲(chǔ)層改造技術(shù)也是一項(xiàng)高投入、高風(fēng)險(xiǎn)的技術(shù)，單井的作業(yè)成本一般在數(shù)十萬(wàn)至數(shù)百萬(wàn)元之間，深井作業(yè)成本甚至千萬(wàn)余元。(2)對(duì)油井和地層污染嚴(yán)重。如果壓裂液選擇不當(dāng)，引起地層粘土礦物膨脹，原油乳化、機(jī)械雜質(zhì)帶入到地層、與地層水不配伍生成沉淀等都可能對(duì)地層造成傷害；對(duì)于酸壓而言，液體也會(huì)對(duì)儲(chǔ)層造成傷害，酸液的緩蝕性能差還會(huì)對(duì)施工設(shè)備和管柱造成嚴(yán)重的腐蝕。壓裂作業(yè)是一種高壓作業(yè)，施工用的各種化學(xué)劑還會(huì)對(duì)人的生命財(cái)產(chǎn)以及生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。(3)對(duì)油井和地層的破壞作用極大。若壓裂不當(dāng)，會(huì)造成油井暴性水淹和無(wú)功注水的嚴(yán)重后果，或把鄰近的含水層或含有氣頂?shù)挠筒厣喜繅洪_(kāi)。另外，不當(dāng)?shù)呐乓嚎赡芙o儲(chǔ)層的傷害程度加大，可能導(dǎo)致支撐劑回流，進(jìn)而對(duì)地層和油井造成永久性的破壞。(4)人工主干裂縫的引入加劇了儲(chǔ)層的非均質(zhì)性，這又可能給油氣藏的開(kāi)發(fā)帶來(lái)不利影響。

超聲波采油技術(shù)是近幾十年發(fā)展起來(lái)的三次采油技術(shù)之一。超聲空化解堵增油技術(shù)即大功率超聲波解堵技術(shù)。新型超聲波增油系統(tǒng)主要由磁定位系統(tǒng)、特種傳輸電纜、大功率超聲波電信號(hào)發(fā)射機(jī)和超聲波電聲轉(zhuǎn)換器等組成。它利用地面車載大功率超聲波發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的大功率脈沖電振蕩信號(hào)，通過(guò)特種傳輸電纜，將脈沖電振蕩信號(hào)傳輸?shù)接蛯拥膲弘娞沾呻娐曓D(zhuǎn)換器上，經(jīng)電聲轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成超聲波，射入含油地層中。通過(guò)超聲波處理生產(chǎn)油井、注水井的近井油層，使油層中流體的物性及流態(tài)發(fā)生變化，改善井底近井地帶的流通條件及滲透性，解除采油井、注水井的堵塞，提高采液量、原油產(chǎn)量和注水量，以達(dá)到增產(chǎn)目的。

然而，超聲空化存在如下缺點(diǎn)：(1)超聲空化只能用于近井地帶的解堵。液體介質(zhì)產(chǎn)生空化氣泡，要求超聲波具有一定的強(qiáng)度，超聲波功率越大解堵效果越好。然而超聲波的衰減速度極快，有研究表明，聲強(qiáng)在井壁處衰減為聲源處的45％，孔隙介質(zhì)幾何模型半徑為1米處的聲強(qiáng)衰減至井壁處的10％。因此，超聲波產(chǎn)生的空化效果只能作用于近井地帶，最大作用半徑僅15米，因此作用效果有限。(2)空化區(qū)域處在非流動(dòng)狀態(tài)，在空化器周邊形成的空化區(qū)域(或氣穴)范圍有限，隨著靜水(外部)壓力的升高，在深油井中在靜水高壓下無(wú)法打斷液流形成氣穴。根據(jù)空化數(shù)值要求，為使液流產(chǎn)生間隙，必須以極高的速度壓送液體，但并不是在所有的情況下都能得到這種極高速，尤其在深井或加長(zhǎng)管道中；在很高的外部靜水壓力下，比如在深井中，利用超聲波無(wú)法獲得空化效應(yīng)。(3)受處理時(shí)間限制，作業(yè)效果受限。超聲波累計(jì)處理時(shí)間對(duì)解堵效果影響較大，但處理時(shí)間超過(guò)60分鐘后，解堵效果增加并不顯著；超聲波頻率越高傳播過(guò)程中衰減越大，解堵效果變差。(4)技術(shù)配套設(shè)備復(fù)雜，作業(yè)成本高，對(duì)作業(yè)環(huán)境要求比較高。(5)不適用于斜度大于45度的油井。

當(dāng)今,天然氣和煤層氣開(kāi)采主要采用如上所述的水力壓裂技術(shù)，當(dāng)然,也存在上面提及的問(wèn)題。另外，水力壓裂用在煤層氣井造成煤粉漂移形成堵塞，目前無(wú)法解決。

當(dāng)今,鈾礦開(kāi)采主要采用溶浸采礦法，主要的技術(shù)瓶頸是儲(chǔ)層滲透率低，溶液注入困難，因而采收率低下。而且目前尚無(wú)手段解決該技術(shù)瓶頸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種通用于石油、天然氣、煤層氣和鈾層開(kāi)采并提高采收率的液流空化器、系統(tǒng)，用于解決背景技術(shù)中的至少一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明第一方面提供一種液流空化器，包括殼體，具有第一開(kāi)口和第二開(kāi)口；工質(zhì)，在進(jìn)行液流空化時(shí)其運(yùn)動(dòng)被限制在該殼體中但在該殼體內(nèi)自由活動(dòng)，從第二開(kāi)口流入的液體流經(jīng)該工質(zhì)從而被空化并從第一開(kāi)口流出。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該殼體包括第一殼體和與第一殼體可拆卸連接的第二殼體，其中第一開(kāi)口設(shè)置在第一殼體底部，第二開(kāi)口設(shè)置在第二殼體頂部；或者該殼體包括彼此可拆卸連接的頂部殼體、腹部殼體和底部殼體，其中第一開(kāi)口設(shè)置在底部殼體底部，第二開(kāi)口設(shè)置在頂部殼體頂部。

在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該第一開(kāi)口的開(kāi)口尺寸被配置為阻止該工質(zhì)從該第一開(kāi)口離開(kāi)該殼體；和該第二開(kāi)口的開(kāi)口尺寸被配置為阻止該工質(zhì)從該第二開(kāi)口離開(kāi)該殼體。

在又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，液流空化器還包括第一擋板，從臨近該第一開(kāi)口的殼體內(nèi)壁向內(nèi)突出，用于阻止該工質(zhì)從第一開(kāi)口離開(kāi)該殼體。

在又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，液流空化器還包括第二擋板，從臨近該第二開(kāi)口的殼體內(nèi)壁向內(nèi)突出，用于阻止該工質(zhì)從第二開(kāi)口離開(kāi)該殼體。

在又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，液流空化器還包括墊片和墊簧，設(shè)置在該工質(zhì)下方、該第一擋板上方的殼體中，在對(duì)液流空化時(shí)隨工質(zhì)一起運(yùn)動(dòng)。

在又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該工質(zhì)為多個(gè)，并且該空化器還包括多個(gè)隔室，設(shè)置于該殼體中，彼此沿液流方向隔開(kāi)，其中各個(gè)隔室將該多個(gè)工質(zhì)分組容納在其中。

在又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該工質(zhì)為實(shí)心的或其上設(shè)有液流通過(guò)的貫穿孔；和/或該工質(zhì)表面為光滑的或?yàn)榘纪共黄矫妗?/p>

在又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，液流空化器還包括引流槽，設(shè)置于該第一殼體或底部殼體內(nèi)壁上，用于加速液流流出該液流空化器。

本發(fā)明第二方面提供一種液流空化系統(tǒng)，用于生產(chǎn)管路中，其中生產(chǎn)管路包括生產(chǎn)管柱和套管，該液流空化系統(tǒng)包括泵送裝置、儲(chǔ)液罐、根據(jù)第一方面的液流空化器以及用于監(jiān)控液流作業(yè)參數(shù)的計(jì)量?jī)x表，其中

該泵送裝置用于將儲(chǔ)液罐中的循環(huán)液經(jīng)過(guò)該計(jì)量?jī)x表泵送到生產(chǎn)管柱；

該液流空化器連接于該生產(chǎn)管柱底端，對(duì)應(yīng)于儲(chǔ)層中待處理點(diǎn)的位置，該循環(huán)液從第二開(kāi)口流入該液流空化器并從第一開(kāi)口流出；

該泵送裝置將循環(huán)液經(jīng)該套管泵回該儲(chǔ)液罐中。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該生產(chǎn)管路為采石油、采天然氣、采煤層氣或采鈾礦的管路。

本發(fā)明的系統(tǒng)可以將液流空化器作用于儲(chǔ)層(如油層)，可以提高生產(chǎn)井的產(chǎn)量及滲透率，也可作用于井底以強(qiáng)化碎巖過(guò)程，同時(shí)可用來(lái)消滅微生物，清除接觸面的積層，對(duì)金屬進(jìn)行侵蝕性損壞，加速化學(xué)反應(yīng)，分散液體中固相粒子及高分子化合物，乳化不溶解物質(zhì)，在其它過(guò)程中還可用來(lái)進(jìn)行有效的內(nèi)部質(zhì)量交換。

本發(fā)明的第三方面提供一種利用第二方面的系統(tǒng)進(jìn)行液流空化的方法，包括如下步驟：

由泵送裝置將儲(chǔ)液罐中的循環(huán)液經(jīng)過(guò)計(jì)量?jī)x表泵送到生產(chǎn)管路中的生產(chǎn)管柱；

循環(huán)液經(jīng)過(guò)液流空化器進(jìn)行空化；以及

該泵送裝置將循環(huán)液經(jīng)套管泵回儲(chǔ)液罐中。

本發(fā)明的方法可以適用于油田、天然氣田、煤層氣田以及鈾礦開(kāi)采新井投產(chǎn)和老井“復(fù)活”，利用液體循環(huán)屬于純物理方法，液體中不必添加任何添加劑，沒(méi)有任何污染，工藝簡(jiǎn)單易操作，綠色環(huán)保，在油層選點(diǎn)作業(yè)，保證地層的安全性；安全可靠，同一油井可以反復(fù)作業(yè)，效果持續(xù)期長(zhǎng)。另一方面，本發(fā)明的系統(tǒng)由于采用了液體循環(huán)方式，使得作業(yè)效果輻射范圍擴(kuò)大，從而克服了超聲空化在靜水壓力大空化效果不佳甚至不能產(chǎn)生空化的缺陷。進(jìn)一步，本發(fā)明的系統(tǒng)由于空化器體積小，可以直接設(shè)置于生產(chǎn)管柱的底部，管柱能到達(dá)之處，其也能到達(dá)，所以不僅適用于直井，還適用于定向井及水平井。本發(fā)明的系統(tǒng)還適用于不同屬性的井，例如油井、天然氣井、煤層氣井、鈾礦開(kāi)采井等。

附圖說(shuō)明

通過(guò)以下參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，在附圖中：

圖1示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的液流空化系統(tǒng)的示意圖。

圖2a示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的尾端散流式液流空化器的剖面圖。

圖2b示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的僅設(shè)置下部擋板的液流空化器的剖面圖。

圖2c示出圖2a所示結(jié)構(gòu)的一個(gè)變體，其中工質(zhì)為實(shí)心的。

圖2d-f分別示出圖2a所示結(jié)構(gòu)的一個(gè)變體，其中工質(zhì)的形狀不同。

圖3示出圖2a所示結(jié)構(gòu)的一個(gè)變體，其中與圖2a的區(qū)別在于用尾端墊簧式結(jié)構(gòu)替代了尾端散流式結(jié)構(gòu)。

圖4示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的多工質(zhì)結(jié)構(gòu)的剖面圖。

圖5示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的混合形狀工質(zhì)結(jié)構(gòu)的剖面圖。

圖6示出圖4所示結(jié)構(gòu)的一個(gè)變體，其中與圖4的區(qū)別在于具有隔室。

圖7-9示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的具有加固件的液流空化器。

應(yīng)當(dāng)注意的是，本說(shuō)明書附圖并非按照比例繪制，而僅為示意性的目的，因此，不應(yīng)被理解為對(duì)本發(fā)明范圍的任何限制和約束。在附圖中，相似的組成部分以相似的附圖標(biāo)號(hào)標(biāo)識(shí)。

具體實(shí)施方式

以下參照附圖進(jìn)行詳細(xì)的描述，所述附圖形成本發(fā)明的一部分，且在本發(fā)明中，附圖通過(guò)對(duì)實(shí)施本發(fā)明的具體實(shí)施例的解釋表示出來(lái)。應(yīng)當(dāng)理解的是在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下可以采用其它的實(shí)施例且可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)上或邏輯上的改變。例如，對(duì)于一個(gè)實(shí)施例解釋或描述的特征可被用于其它實(shí)施例或與其它實(shí)施例結(jié)合來(lái)生成另一個(gè)實(shí)施例。其意圖在于本發(fā)明包括這樣的修改和變化。這些示例用特定的語(yǔ)句描述，但它們不應(yīng)被理解為對(duì)所附的權(quán)利要求范圍的限制。附圖僅出于解釋性目的且并非按比例繪制。除非特別說(shuō)明，出于清楚的目的，相應(yīng)的元件在不同的附圖中采用同樣的附圖標(biāo)記表示。

術(shù)語(yǔ)"具有","含有","包括","包含"等是開(kāi)放性的，它們表示所描述的結(jié)構(gòu)，元件或者特征的存在，但并不排除額外元件或特征。

液流空化儲(chǔ)層改造技術(shù)，是通過(guò)空化器在液體中產(chǎn)生空化，釋放出強(qiáng)大的液體內(nèi)部能量，產(chǎn)生的激波在儲(chǔ)層中傳導(dǎo)貫通大量微裂縫，從而增加儲(chǔ)層孔喉通道，有效提升儲(chǔ)層滲流能力，提高采收率。

以油層空化為例,油層中的石油儲(chǔ)量主要有兩種：裂縫儲(chǔ)量(～0.3)和毛細(xì)管孔隙儲(chǔ)量(～0.7)。毛細(xì)管孔隙儲(chǔ)量不易開(kāi)采，這是目前全球平均采收率在30％左右的原因所在。流體沖擊波空化方法主要是通過(guò)采集毛細(xì)管孔隙儲(chǔ)量來(lái)提高采收率，即由專用裝置(空化器)產(chǎn)生空化作用，使形成的氣泡在液體中快速擠壓并連續(xù)爆裂，在爆裂點(diǎn)造成水力沖擊，沖擊波向周圍擴(kuò)散，在油層制造大量微裂縫，從而打開(kāi)油流通道，提高滲透率進(jìn)而提高石油采收率。

基于這種原理，如圖1所示，本發(fā)明的液流空化系統(tǒng)包括泵送裝置100、儲(chǔ)液罐105、液流空化器110以及計(jì)量?jī)x表115。

其中，泵送裝置100將儲(chǔ)液罐105中的循環(huán)液經(jīng)過(guò)計(jì)量?jī)x表115泵送到現(xiàn)有管路中的生產(chǎn)管柱116(在采油的場(chǎng)景下即為油管)。

在實(shí)際作業(yè)前，首先，根據(jù)作業(yè)井(例如油井)條件以及各種作業(yè)參數(shù)(排量、每個(gè)作業(yè)點(diǎn)的作業(yè)時(shí)間)變化，設(shè)定循環(huán)液排量。在作業(yè)中，根據(jù)計(jì)量?jī)x表115表征的度數(shù)對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。

液流空化器110連接于該生產(chǎn)管柱116底端，對(duì)應(yīng)于儲(chǔ)層125(例如在采油時(shí)即為油層)中待處理點(diǎn)130的位置。液流空化器110將從生產(chǎn)管柱底端進(jìn)入液流空化器110的液流進(jìn)行空化。之后，液流進(jìn)入管路120的套管135。泵送裝置100將循環(huán)液經(jīng)套管135泵回儲(chǔ)液罐105中。

其中待處理點(diǎn)130是指事先選擇的作業(yè)點(diǎn)，在圖1中示出了多個(gè)。在一個(gè)具體示例中，空化器110隨著生產(chǎn)管柱116先下到最低處理點(diǎn)的位置，在此對(duì)液體進(jìn)行空化，待完成作業(yè)后，上移空化器至上一個(gè)作業(yè)點(diǎn)，重復(fù)作業(yè)。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明容易理解，可以反方向操作，即先在最上面的處理點(diǎn)位置進(jìn)行空化，之后下移空化器，接著空化。

本發(fā)明的液流空化系統(tǒng)利用液流循環(huán)，液流空化器110震蕩產(chǎn)生一個(gè)沖擊波場(chǎng)，空化作業(yè)使形成的氣泡在液體中快速擠壓并連續(xù)爆裂，在爆裂點(diǎn)造成液力沖擊。沖擊波的作用力遠(yuǎn)非一般的超聲波所能比擬。沖擊波的波源是液流空化器。沖擊波在經(jīng)過(guò)儲(chǔ)層基巖時(shí)在毛細(xì)管孔隙空間制造出疏波區(qū)和密波區(qū)，沖擊波在氣體混合物中經(jīng)過(guò)疏密波的交替?zhèn)鲗?dǎo)，使儲(chǔ)層中產(chǎn)生微小的空化氣泡?？栈瘹馀菰诒c(diǎn)爆炸，反過(guò)來(lái)又引起下一波，如此產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。此時(shí)儲(chǔ)層里邊形成微裂縫，微裂縫沿著儲(chǔ)層外側(cè)不斷增加，有效提升滲流能力。

在一個(gè)具體實(shí)施例中，為了便于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，泵送裝置100為泵車，儲(chǔ)液罐105放置在泵車上。

在一個(gè)具體實(shí)施例中，循環(huán)液為水。

在一個(gè)具體實(shí)施例中，為簡(jiǎn)化深井下液流間隙的形成過(guò)程，可向所壓送的循環(huán)液輸入空化核，其形式有氣泡、彌散固相粒子或者不溶解乳膠體等。

雖然上述實(shí)施例以直井為例，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，在本公開(kāi)的教導(dǎo)下，本發(fā)明的系統(tǒng)還適用于定向井及水平井，通用于不同屬性的井，例如油井、天然氣井、煤層氣井、鈾礦開(kāi)采井等。

接下來(lái)，將重點(diǎn)描述本發(fā)明的液流空化器110的構(gòu)成。

圖2a給出了本發(fā)明的液流空化器110的一個(gè)具體實(shí)施例，其中該液流空化器110包括殼體，具體地，該殼體由頂部殼體1000、與頂部殼體1000可拆卸連接的腹部殼體1005、與腹部殼體1005可拆卸連接的底部殼體1010。在一個(gè)具體示例中，頂部殼體1000、腹部殼體1005和底部殼體1010可采用卡接的方式，具體地，兩個(gè)殼體之間形成同向斜面，如圖2a所示，嵌套之后自然咬合。殼體安裝時(shí)現(xiàn)將接納插入的殼體加熱，膨脹后將被插入殼體插入即可。在另一個(gè)具體示例中，殼體為螺口連接或鉚接。

在頂部殼體1000的頂部和底部殼體1010的底部分別具有開(kāi)口1001和1011。

該液流空化器110還包括：設(shè)置于腹部殼體1005中工質(zhì)1015，工質(zhì)可在腹部殼體1005中自由活動(dòng)(即與殼體沒(méi)有任何機(jī)械上的連接關(guān)系)，用于作用于從開(kāi)口1001流入該液流空化器的液流以使其產(chǎn)生空化并從開(kāi)口1011流出。工質(zhì)震蕩產(chǎn)生一個(gè)沖擊波場(chǎng)，空化作業(yè)使形成的氣泡在液體中快速擠壓并連續(xù)爆裂，在爆裂點(diǎn)造成液力沖擊。沖擊波在經(jīng)過(guò)油層基巖時(shí)在毛細(xì)管孔隙空間制造出疏波區(qū)和密波區(qū)，沖擊波在氣體混合物中經(jīng)過(guò)疏密波的交替?zhèn)鲗?dǎo)，使儲(chǔ)層中產(chǎn)生微小的空化氣泡。空化氣泡在爆炸點(diǎn)爆炸，反過(guò)來(lái)又引起下一波，如此產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。此時(shí)硬地層里邊形成微裂縫，微裂縫沿著儲(chǔ)層外側(cè)不斷增加，有效提升滲流能力。

如圖2a所示，該工質(zhì)1015上設(shè)有液流通過(guò)的貫穿孔1020，能夠使得空化效果更佳。更優(yōu)選地，貫穿孔的方向不僅為液流進(jìn)入的方向，還可以在其他方向上。當(dāng)然為了降低工藝難度及降低成本，該工質(zhì)1015可以為實(shí)心的，如圖2c所示。

工質(zhì)1015表面可以是光滑的或是不光滑的例如呈凹凸面。光滑表面的工質(zhì)的主要作用是增加液體流速，而凹凸不平的表面作用是為了增加設(shè)備振動(dòng)頻率。工質(zhì)的選擇依據(jù)不同儲(chǔ)層條件而定，以使解堵和儲(chǔ)層精細(xì)改造效果達(dá)到最佳。

在圖2a的具體示例中，工質(zhì)1015為球形，圖中示出了該球形的剖面圖。

該液流空化器110還包括：頂部擋板1025，從頂部殼體的內(nèi)壁向內(nèi)突出，用于阻止該工質(zhì)從頂部離開(kāi)該腹部殼體，也就是說(shuō)用于在液流入射到工質(zhì)上激發(fā)工質(zhì)運(yùn)動(dòng)時(shí)防止工質(zhì)從上部離開(kāi)殼體；底部擋板1030，從腹部殼體的內(nèi)壁向內(nèi)突出，用于阻止該工質(zhì)從底部離開(kāi)該腹部殼體，也就是說(shuō)用于在液流入射到工質(zhì)上激發(fā)工質(zhì)運(yùn)動(dòng)時(shí)防止工質(zhì)從下部離開(kāi)殼體。顯然，該底部擋板也可以設(shè)置于底部殼體上。在一個(gè)具體示例中，頂部擋板與頂部殼體一體形成。在一個(gè)具體示例中，底部擋板與底部殼體一體形成。

在一個(gè)替代示例中，液流空化器110可以僅包括下部擋板1030，而不必設(shè)置頂部擋板，如圖2b所示。原因在于由于液流是從開(kāi)口1001進(jìn)入并進(jìn)而向下沖擊工質(zhì)的，所以一般情況下工質(zhì)不易從開(kāi)口1001離開(kāi)殼體。這樣做的益處是加工簡(jiǎn)單，降低生產(chǎn)成本。

在一個(gè)替換實(shí)施例中，殼體可以由上殼體和下殼體兩部分組成(未以圖示出)，這兩部分彼此可拆卸連接。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用，工質(zhì)會(huì)被磨損，殼體設(shè)置為可拆卸的，方便工質(zhì)的替換。然而，工質(zhì)封裝在一體的殼體中的方案也在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)，在這種情況下，工質(zhì)被磨損不能再使用時(shí)需要整體連同殼體一起替換。

本發(fā)明描述的以上和以下針對(duì)殼體由三個(gè)可拆卸部件組成的結(jié)構(gòu)的各種實(shí)施例在不違反邏輯的情況下也同樣適用于殼體由兩個(gè)可拆卸部件組成或是一體的情況。

在圖2a的具體示例中，該液流空化器110還包括：引流槽1035，設(shè)置于底部殼體內(nèi)壁上，用于加速液流流出該液流空化器。

在圖2a的具體示例中，該液流空化器110的外形為圓柱形。

在上述實(shí)施例中，在進(jìn)行液流空化時(shí)工質(zhì)的運(yùn)動(dòng)被限制在殼體中是通過(guò)擋板的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的?？商鎿Q地，也可以通過(guò)將開(kāi)口1001和/或1011的孔徑(即開(kāi)口尺寸)設(shè)置為能夠阻止該工質(zhì)從對(duì)應(yīng)開(kāi)口離開(kāi)殼體即可。殼體容納工質(zhì)的部分足夠大以使得工質(zhì)能自由活動(dòng)而開(kāi)口孔徑小于工質(zhì)的尺寸。

在殼體由頂部、腹部以及底部殼體組成的實(shí)施例中，底部殼體的底部向殼體內(nèi)部突出，充當(dāng)下部擋板，如圖2、圖4和圖5所示。

如圖2c所示，在腹部殼體和底部殼體卡接的位置處，形成貫穿殼體的散流孔1065，可以進(jìn)一步增加空化效果。

圖2d、2e和2f是圖2a結(jié)構(gòu)的變體，區(qū)別僅僅在于工質(zhì)的形狀。具體地，圖2d中的工質(zhì)1015為圓柱形，優(yōu)選地，沿液流方向的圓柱形。圖2e中的工質(zhì)為錐形，優(yōu)選地，沿液流方向逐漸變細(xì)。圖2f中的工質(zhì)為環(huán)形，優(yōu)選地，是在與液流方向垂直的平面上的環(huán)形，類似面包圈的形狀。

本領(lǐng)域技術(shù)人員明白，盡管在圖2d、2e和2f中的工質(zhì)具有貫穿孔1020，但其可以是實(shí)心的。

圖3是圖2a結(jié)構(gòu)的變體，區(qū)別在于在工質(zhì)下游設(shè)有自由活動(dòng)的墊片1040和墊簧1045，也就是說(shuō)，在工質(zhì)1015下方、底部擋板1030上方的殼體中設(shè)置有墊片1040和墊簧1045。在本發(fā)明中，我們稱這種帶有墊片和墊簧的結(jié)構(gòu)為尾端墊簧式結(jié)構(gòu)。相對(duì)而言，稱圖2a-f中的結(jié)構(gòu)為尾端散流式結(jié)構(gòu)。在尾端墊簧式結(jié)構(gòu)中，當(dāng)對(duì)液流空化時(shí)，工質(zhì)1015、墊片1040和墊簧1045一起振動(dòng)，從而增強(qiáng)空化的效果。

在圖3的具體示例中，也可以增加引流槽。

圖4示出了工質(zhì)1015可以為多個(gè)的實(shí)施例。多個(gè)工質(zhì)被限制在頂部擋板和底部擋板之間的殼體內(nèi)，在實(shí)施液流空化作業(yè)時(shí)，多個(gè)工質(zhì)相互作用，增強(qiáng)了空化效果。需要說(shuō)明的是，為了讓本領(lǐng)域技術(shù)人員更明了，其中一部分工質(zhì)以完整體的形式示出，而另一部分以剖面形式示出。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)明白，該多個(gè)工質(zhì)可以為球形、柱形、錐形和環(huán)形工質(zhì)或其組合。如圖5所示，即為環(huán)形工質(zhì)與球形工質(zhì)的組合。其中，球形工質(zhì)設(shè)置于環(huán)形工質(zhì)的環(huán)中。

圖6是圖4結(jié)構(gòu)的變體，區(qū)別在于該液流空化器110還包括多個(gè)隔室1050，設(shè)置于腹部殼體中，彼此沿液流方向用隔壁1055隔開(kāi)，其中各個(gè)隔室將該多個(gè)工質(zhì)分組容納在其中。這樣，僅僅使得同一分組內(nèi)的各個(gè)工質(zhì)相互碰撞，加快沿液流方向的空化效果。

在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，殼體外壁包括但不限于圓柱形、多邊形(例如，六邊形或八邊形)。也就是說(shuō)，圖2a-f、3-6中所示的結(jié)構(gòu)及其變體中的殼體外壁可以為圓柱形或多邊形。

在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，特別是用于深井的示例中，由于隨著深度越深，井內(nèi)部的壓力越大，殼體外壁上可以設(shè)置有用于增強(qiáng)該殼體強(qiáng)度的加固件。也就是說(shuō)，圖2a-f、3-6中所示的結(jié)構(gòu)及其變體中的殼體外壁可以設(shè)置有用于增強(qiáng)該殼體強(qiáng)度的加固件。圖7、8和9分別示處了三種加固件1055的結(jié)構(gòu)，其中圖7示出的加固件為螺紋形，圖8示出的加固件為沿液流流動(dòng)方向的板筋形，圖9示出的加固件為六角形。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在不違反邏輯的情況下，上述各種結(jié)構(gòu)的特征可以相互組合。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種利用上述裝置、系統(tǒng)進(jìn)行液流空化的方法，包括如下步驟：由泵送裝置將儲(chǔ)液罐中的循環(huán)液經(jīng)過(guò)計(jì)量?jī)x表泵送到管路中的生產(chǎn)管柱；液流經(jīng)過(guò)液流空化器進(jìn)行空化；以及該泵送裝置將循環(huán)液經(jīng)套管泵回儲(chǔ)液罐中。

在一個(gè)具體實(shí)施例中，該方法還包括向所泵送的液體輸入空化核。優(yōu)選地，該空化核為氣泡、彌散固相粒子、不溶解乳膠體或其組合。

本發(fā)明的系統(tǒng)可以將液流空化器作用于儲(chǔ)層，可以有效提高儲(chǔ)層的滲流能力和生產(chǎn)井的產(chǎn)量,也可作用于井底以強(qiáng)化碎巖過(guò)程，同時(shí)可用來(lái)消滅微生物，清除接觸面的積層，對(duì)金屬進(jìn)行侵蝕性損壞，加速化學(xué)反應(yīng)，分散液體中固相粒子及高分子化合物，乳化不溶解物質(zhì)，在其它過(guò)程中還可用來(lái)進(jìn)行有效的內(nèi)部質(zhì)量交換。

本發(fā)明的技術(shù)可以適用于油藏、天然氣藏、煤層氣藏以及鈾礦儲(chǔ)藏新井投產(chǎn)和老井“復(fù)活”，利用液體循環(huán)屬于純物理方法，液體中不必添加任何添加劑，沒(méi)有任何污染，工藝簡(jiǎn)單易操作，綠色環(huán)保，在儲(chǔ)層選點(diǎn)作業(yè)，保證地層的安全性；安全可靠，同一生產(chǎn)井可以反復(fù)作業(yè)，效果持續(xù)期長(zhǎng)。另一方面，本發(fā)明的系統(tǒng)由于采用了液體循環(huán)方式，使得作業(yè)效果輻射范圍擴(kuò)大，從而克服了超聲空化在靜水壓力大空化效果不佳甚至不能產(chǎn)生空化的缺陷。進(jìn)一步，本發(fā)明的空化器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此體積可以制作的小，從而可以直接設(shè)置于生產(chǎn)管柱的底部，管柱能到達(dá)之處，其也能到達(dá)，所以不僅適用于直井，還適用于定向井及水平井。本發(fā)明的系統(tǒng)還適用于不同屬性的井，例如油井、天然氣井、煤層氣井、鈾礦開(kāi)采井等。

以上參照本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明予以了說(shuō)明。但是，這些實(shí)施例僅僅是為了說(shuō)明的目的，而并非為了限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等價(jià)物限定。不脫離本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以做出多種替換和修改，這些替換和修改都應(yīng)落在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。