液流空化裝置、系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及原油開(kāi)采領(lǐng)域，是一種液流空化裝置、系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前油田增油主要采用兩種技術(shù)，一是水力壓裂技術(shù)，二是超聲空化技術(shù)。
[0003]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)孛娓邏豪踅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)。
[0004]然而，水力壓裂存在如下缺點(diǎn):(I)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。
[0005]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。
[0006]然而，超聲空化存在如下缺點(diǎn):(I)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I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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提出一種用于提高石油采收率的液流空化裝置、系統(tǒng)及方法，用于解決【背景技術(shù)】中的至少一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。
[0008]本發(fā)明第一方面提供一種液流空化裝置，包括
[0009]殼體，包括
[0010]頂部殼體；
[0011]與頂部殼體可拆卸連接的腹部殼體；
[0012]與腹部殼體可拆卸連接的底部殼體；
[0013]工質(zhì)，能自由活動(dòng)地設(shè)置于該腹部殼體中，作用于流經(jīng)的液流以使其產(chǎn)生空化；
[0014]頂部隔擋，設(shè)置于該頂部殼體中，用于阻止該工質(zhì)從頂部離開(kāi)該腹部殼體；
[0015]底部隔擋，設(shè)置于該底部殼體中，用于阻止該工質(zhì)從底部離開(kāi)該腹部殼體。
[0016]在一個(gè)具體實(shí)施例中，液流空化裝置還包括在工質(zhì)下方、底部隔擋上方的殼體中設(shè)置的墊片和墊簧，在對(duì)液流空化時(shí)隨工質(zhì)一起運(yùn)動(dòng)。
[0017]在一個(gè)具體實(shí)施例中，該工質(zhì)為多個(gè)。
[0018]在一個(gè)具體實(shí)施例中，該工質(zhì)的形狀為如下之一:球形、柱形、錐形和環(huán)形。
[0019]在一個(gè)具體實(shí)施例中，該多個(gè)工質(zhì)為球形、柱形、錐形和環(huán)形工質(zhì)或其組合。
[0020]在一個(gè)具體實(shí)施例中，液流空化裝置還包括多個(gè)隔室，設(shè)置于腹部殼體中，彼此沿液流方向隔開(kāi)，其中各個(gè)隔室將多個(gè)工質(zhì)分組容納在其中。
[0021 ] 在一個(gè)具體實(shí)施例中，工質(zhì)為實(shí)心的或其上設(shè)有液流通過(guò)的貫穿孔。
[0022]在一個(gè)具體實(shí)施例中，液流空化裝置還包括引流槽，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裝置。
[0023]在一個(gè)具體實(shí)施例中，該殼體外壁為圓柱形或多邊形。
[0024]在一個(gè)具體實(shí)施例中，該殼體外壁上設(shè)置有用于增強(qiáng)該殼體強(qiáng)度的加固件。
[0025]本發(fā)明第二方面提供一種液流空化系統(tǒng)，用于采油管路中，其中采油管路包括油管和套管，該液流空化系統(tǒng)包括栗送裝置、儲(chǔ)液罐、根據(jù)本發(fā)明第一方面的液流空化裝置以及用于監(jiān)控液流作業(yè)參數(shù)的計(jì)量?jī)x表，其中
[0026]該栗送裝置用于將儲(chǔ)液罐中的循環(huán)液經(jīng)過(guò)計(jì)量?jī)x表栗送到采油管路中的油管；
[0027]該液流空化裝置連接于該油管底端，對(duì)應(yīng)于油層中待處理點(diǎn)的位置；
[0028]栗送裝置將循環(huán)液經(jīng)該套管栗回該儲(chǔ)液罐中。
[0029]本發(fā)明第三方面提供一種利用本發(fā)明第二方面的系統(tǒng)進(jìn)行液流空化的方法，包括步驟:
[0030]由栗送裝置將儲(chǔ)液罐中的循環(huán)液經(jīng)過(guò)計(jì)量?jī)x表栗送到采油管路中的油管；
[0031 ] 液流經(jīng)過(guò)液流空化裝置進(jìn)行空化；以及
[0032]該栗送裝置將循環(huán)液經(jīng)套管栗回儲(chǔ)液罐中。
[0033]在一個(gè)具體實(shí)施例中，該方法還包括向所送送的液體輸入空化核。
[0034]在一個(gè)具體實(shí)施例中，該空化核為氣泡、彌散固相粒子、不溶解乳膠體或其組合。
[0035]本發(fā)明的系統(tǒng)可以將液流空化裝置作用于產(chǎn)油層，可以提高生產(chǎn)井的產(chǎn)油量及滲透率，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。
[0036]本發(fā)明的技術(shù)可以適用于油田新井投產(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