一種螺旋槽孔注泡沫稠油流動(dòng)減阻裝置與方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種螺旋槽孔注泡沫稠油流動(dòng)減阻裝置與方法，實(shí)驗(yàn)裝置是由泡沫減阻單元、注氣單元和注水單元撬裝組成，只需在稠油管道上將注泡器以短接的形式安裝，通過螺紋連接實(shí)現(xiàn)與上、下游管道固定。氣液兩相流在螺旋孔板的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)流及圓孔誘導(dǎo)過流的作用下生成豐富的泡沫。泡沫擠占稠油管道近壁面邊界層的空間，迫使稠油與管壁分離，使得管道內(nèi)的流動(dòng)阻力大幅降低。本發(fā)明采用物理減阻的方法，不使用化學(xué)減阻劑和加熱設(shè)備，實(shí)現(xiàn)流動(dòng)減阻的目的，對環(huán)境無污染，低成本，安全可靠，且拆卸、安裝方便，便于后期更換維修。
【專利說明】
一種螺旋槽孔注泡沬稠油流動(dòng)減阻裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種螺旋槽孔注泡沫稠油流動(dòng)減阻裝置與方法，屬于油氣集輸領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國部分油田的稠油膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量較高，具有高粘度、高含蠟、高凝點(diǎn)、流動(dòng)性差的特點(diǎn)，使得輸送過程中流動(dòng)阻力較大，往往需配備大功率油栗加壓或者加熱輸送，消耗較多的熱能、動(dòng)能，增加了輸送成本。若出現(xiàn)暫時(shí)停輸，稠油溫度會逐漸降低，當(dāng)溫度降至析蠟點(diǎn)以下，就會有大量的蠟晶析出，不僅極大地阻礙了稠油的流動(dòng)性，還會堵塞管道，導(dǎo)致局部壓力過大，嚴(yán)重時(shí)甚至引發(fā)爆管事故。
[0003]實(shí)際工程中對稠油減阻的措施主要有:加熱、摻稀、注劑等方法。由于原油粘度隨溫度升高而降低，通過加熱可以減小其粘度，礦場一般采用水套爐加熱或電伴熱加熱，設(shè)備投資高，運(yùn)營還需要消耗大量的能源。采用加熱降粘的管道，如果要啟動(dòng)必須先用其他輕質(zhì)油品預(yù)熱管線，再通入稠油；如果要停輸，也必須用其他輕質(zhì)油品置換稠油，造成了一定的浪費(fèi)，且工藝復(fù)雜，安全可靠性、靈活度不高。摻稀主要通過添加輕油或回?fù)綗嵛鬯?，在稠油中添加輕油對稠油品質(zhì)影響較大，還需要礦場有可靠的輕質(zhì)油來源，而加熱污水不僅熱能消耗大，還必須分離稠油中的水，增加了工序?；瘜W(xué)減阻劑具有一定的毒性，易污染環(huán)境，且減阻劑往往不具普適性，大多數(shù)減阻劑呈酸性，對管道有一定的腐蝕。因此，急需能耗低、無毒、低成本，運(yùn)行周期長的減阻方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決【背景技術(shù)】存在的不足，本發(fā)明提供一種螺旋槽孔注泡沫稠油流動(dòng)減阻裝置
與方法。
[0005]—種螺旋槽孔注泡沫稠油流動(dòng)減阻裝置由泡沫減阻單元、注氣單元、注水單元組成。泡沫減阻單元包括注泡器、注入管、入口壓力表、入口閥門和氣液混合管。注泡器為內(nèi)外雙層筒狀結(jié)構(gòu)，其外筒由水平放置的圓筒和收縮錐形筒同軸焊接而成，而內(nèi)筒為與外筒同軸放置的一根管狀中心筒，中心筒一端從外筒的圓筒端伸出，另一端伸入外筒的錐形筒，但與外筒不接觸。在中心筒與外筒圓筒端面之間焊有垂直的環(huán)形盲板，而中心筒伸入外筒錐形筒的一端開有周向均布的篩孔。在中心筒與外筒圓筒之間的環(huán)形空間中布置有螺旋孔板，螺旋孔板上開有交錯(cuò)布置的圓孔。在螺旋孔板與盲板之間的外筒壁連接切向注入管，注入管上安裝有入口壓力表。注入管與氣液混合管相連，兩者之間安有入口閥門。
[0006]注氣單元由注氣管、氣罐、氣罐壓力表、抽氣閥門、氣體壓縮機(jī)、注氣閥門、注氣管壓力表組成。氣罐與氣體壓縮機(jī)通過注氣管連接，兩者之間安有抽氣閥門，氣罐壓力表安裝在氣罐頂部。氣體壓縮機(jī)出口經(jīng)注氣管連接至氣液混合管，注氣管上依次安裝注氣閥門和注氣管壓力表。
[0007]注水單元包括注水管、蓄水池、抽水閥門、水栗、注水閥門和注水管壓力表。蓄水池與水栗通過注水管連接，兩者之間安有抽水閥門。水栗出口經(jīng)注水管連接至氣液混合管，注水管上依次安裝注水閥門和注水管壓力表。注氣管、注水管與氣液混合管以T型三通的形式連接。
[0008]所述的螺旋孔板繞中心筒盤旋三圈，螺旋孔板上開有兩列交錯(cuò)的圓孔，且每圈螺旋孔板上的圓孔也呈交錯(cuò)布置;所述的注入管管軸與中心筒軸線夾角與螺旋孔板的螺旋角相同；所述的中心筒伸出外筒的圓筒端與錐形筒末端直徑相同。
[0009]利用所述的螺旋槽孔注泡沫稠油流動(dòng)減阻裝置，可以實(shí)現(xiàn)一種螺旋槽孔注泡沫稠油流動(dòng)減阻方法。注氣單元、注水單元分別為注泡器提供混合的氣源和水源，氣和水的摻混流量及壓力由水栗、氣體壓縮機(jī)頻率及注水閥門、注氣閥門、入口閥門調(diào)節(jié)。氣與水在氣液混合管中進(jìn)行初次摻混，然后經(jīng)由切向注入管進(jìn)入注泡器的環(huán)形空間，氣液兩相流在螺旋孔板的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)流及圓孔誘導(dǎo)過流的作用下高速旋轉(zhuǎn)、碰撞和摻混，生成豐富的泡沫。注泡器末端為半徑逐漸縮小的錐形筒，部分泡沫在此處通過中心筒末端的篩孔進(jìn)入中心筒，擠占中心筒近壁面邊界層空間，迫使稠油與管壁分離，剩余泡沫通過中心筒與外筒錐形筒之間的縫隙進(jìn)入稠油管道。由于泡沫將稠油與管壁隔離，其粘度小于稠油，因此管道內(nèi)的流動(dòng)阻力大幅降低，實(shí)現(xiàn)了流動(dòng)減阻的目的。
[0010]本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0011]1、本發(fā)明用物理減阻的方法，用泡沫將稠油與管壁隔離，避免了稠油與管壁的直接接觸，增大了流動(dòng)性，減阻效果好；
[0012]2、本發(fā)明以撬裝的形式組成，現(xiàn)場使用時(shí)只需在稠油管道上將注泡器以短接的形式安裝，拆卸、安裝方便，便于后期更換維修；
[0013]3、本發(fā)明減阻裝置不使用化學(xué)減阻劑和加熱設(shè)備，對環(huán)境無污染，成本低，安全可
A+-.與巨O
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明裝置工藝流程圖
[0015]圖2為本發(fā)明裝置注泡器剖視圖
[0016]圖3為本發(fā)明裝置注泡器示意圖
[0017]圖4為本發(fā)明裝置螺旋孔板示意圖
[0018]圖5為本發(fā)明裝置螺旋孔板上交錯(cuò)開孔的示意圖
[0019]其中:1、稠油管道;2、注泡器;3、注入管；4、入口壓力表;5、入口閥門；6、氣液混合管;7、氣罐;8、氣罐壓力表;9、抽氣閥門；10、氣體壓縮機(jī)；11、注氣閥門；12、注氣管壓力表；13、注氣管；14、蓄水池；15、抽水閥門；16、水栗；17、注水閥門；18、注水管壓力表；19、注水管;20、外筒;21、中心筒;22、螺旋孔板;23、篩孔;24、盲板。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步描述。
[0021]如圖1所示，一種螺旋槽孔注泡沫稠油流動(dòng)減阻裝置由泡沫減阻單元、注氣單元、注水單元組成。泡沫減阻單元包括注泡器2、注入管3、入口壓力表4、入口閥門5和氣液混合管6。如圖2、3所示，注泡器2為內(nèi)外雙層筒狀結(jié)構(gòu)，其外筒20由水平放置的圓筒和收縮錐形筒同軸焊接而成，而內(nèi)筒為與外筒20同軸放置的一根管狀中心筒21，中心筒21—端從外筒20的圓筒端伸出，另一端伸入外筒20的錐形筒，但與外筒20不接觸。在中心筒21與外筒20圓筒端面之間焊有垂直的環(huán)形盲板24，而中心筒21伸入外筒20錐形筒的一端開有周向均布的篩孔23。在中心筒21與外筒20圓筒之間的環(huán)形空間中布置有螺旋孔板22，如圖4所示，螺旋孔板22上開有交錯(cuò)布置的圓孔。在螺旋孔板22與盲板24之間的外筒20壁連接切向注入管3，注入管3上安裝有入口壓力表4。注入管3與氣液混合管6相連，兩者之間安有入口閥門5。
[0022]注氣單元由注氣管13、氣罐7、氣罐壓力表8、抽氣閥門9、氣體壓縮機(jī)10、注氣閥門U、注氣管壓力表12組成。氣罐7與氣體壓縮機(jī)10通過注氣管13連接，兩者之間安有抽氣閥門9，氣罐壓力表8安裝在氣罐7頂部。氣體壓縮機(jī)10出口經(jīng)注氣管13連接至氣液混合管6，注氣管13上依次安裝注氣閥門11和注氣管壓力表12。
[0023]注水單元包括注水管19、蓄水池14、抽水閥門15、水栗16、注水閥門17和注水管壓力表18。蓄水池14與水栗16通過注水管19連接，兩者之間安有抽水閥門15。水栗16出口經(jīng)注水管19連接至氣液混合管6，注水管19上依次安裝注水閥門17和注水管壓力表18。注氣管13、注水管19與氣液混合管6以T型三通的形式連接。
[0024]所述的螺旋孔板22繞中心筒21盤旋三圈，如圖5所示，螺旋孔板22上開有兩列交錯(cuò)的圓孔，且每圈螺旋孔板22上的圓孔也呈交錯(cuò)布置;所述的注入管3管軸與中心筒21軸線夾角與螺旋孔板22的螺旋角相同；所述的中心筒21伸出外筒20的圓筒端與錐形筒末端直徑相同。
[0025]利用所述的螺旋槽孔注泡沫稠油流動(dòng)減阻裝置，可以實(shí)現(xiàn)一種螺旋槽孔注泡沫稠油流動(dòng)減阻方法。注氣單元、注水單元分別為注泡器2提供混合的氣源和水源，氣和水的摻混流量及壓力由水栗16、氣體壓縮機(jī)10頻率及注水閥門17、注氣閥門11、入口閥門5調(diào)節(jié)。氣與水在氣液混合管6中進(jìn)行初次摻混，然后經(jīng)由切向注入管3進(jìn)入注泡器2的環(huán)形空間，氣液兩相流在螺旋孔板22的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)流及圓孔誘導(dǎo)過流的作用下高速旋轉(zhuǎn)、碰撞和摻混，生成豐富的泡沫。注泡器2末端為半徑逐漸縮小的錐形筒，部分泡沫在此處通過中心筒21末端的篩孔23進(jìn)入中心筒21，擠占中心筒21近壁面邊界層空間，迫使稠油與管壁分離，剩余泡沫通過中心筒21與外筒20錐形筒之間的縫隙進(jìn)入稠油管道I。由于泡沫將稠油與管壁隔離，其粘度小于稠油，因此管道內(nèi)的流動(dòng)阻力大幅降低，實(shí)現(xiàn)了流動(dòng)減阻的目的。
[0026]實(shí)施例:
[0027]首先結(jié)合稠油流動(dòng)特性與現(xiàn)場實(shí)際工況，確定需要安裝本發(fā)明裝置的具體管段，本裝置以撬裝的形式組成，只需在稠油管道I上將注泡器2以短接的形式安裝，通過螺紋連接實(shí)現(xiàn)與上、下游管道固定。
[0028]注氣單元、注水單元分別為注泡器2提供混合的氣源和水源，氣和水的摻混流量及壓力由水栗16、氣體壓縮機(jī)10頻率及注水閥門17、注氣閥門11、入口閥門5調(diào)節(jié)。氣與水在氣液混合管6中進(jìn)行初次摻混，然后經(jīng)由切向注入管3進(jìn)入注泡器2的環(huán)形空間，氣液兩相流在螺旋孔板22的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)流及圓孔誘導(dǎo)過流的作用下高速旋轉(zhuǎn)、碰撞和摻混，生成豐富的泡沫。注泡器2末端為半徑逐漸縮小的錐形筒，部分泡沫在此處通過中心筒21末端的篩孔23進(jìn)入中心筒21，擠占中心筒21近壁面邊界層空間，迫使稠油與管壁分離，剩余泡沫通過中心筒21與外筒20錐形筒之間的縫隙進(jìn)入稠油管道I。由于泡沫將稠油與管壁隔離，其粘度小于稠油，因此管道內(nèi)的流動(dòng)阻力大幅降低，實(shí)現(xiàn)了流動(dòng)減阻的目的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種螺旋槽孔注泡沫稠油流動(dòng)減阻裝置，其特征在于:由泡沫減阻單元、注氣單元、注水單元組成;泡沫減阻單元包括注泡器(2)、注入管(3)、入口壓力表(4)、入口閥門(5)和氣液混合管(6);注泡器(2)為內(nèi)外雙層筒狀結(jié)構(gòu)，其外筒(20)由水平放置的圓筒和收縮錐形筒同軸焊接而成，而內(nèi)筒為與外筒(20)同軸放置的一根管狀中心筒(21)，中心筒(21) —端從外筒(20)的圓筒端伸出，另一端伸入外筒(20)的錐形筒，但與外筒(20)不接觸;在中心筒(21)與外筒(20)圓筒端面之間焊有垂直的環(huán)形盲板(24)，而中心筒(21)伸入外筒(20)錐形筒的一端開有周向均布的篩孔(23);在中心筒(21)與外筒(20)圓筒之間的環(huán)形空間中布置有螺旋孔板(22)，螺旋孔板(22)上開有交錯(cuò)布置的圓孔;在螺旋孔板(22)與盲板(24)之間的外筒(20)壁連接切向注入管(3)，注入管(3)上安裝有入口壓力表(4);注入管(3)與氣液混合管(6)相連，兩者之間安有入口閥門(5);注氣單元由注氣管(13)、氣罐(7)、氣罐壓力表(8)、抽氣閥門(9)、氣體壓縮機(jī)(10)、注氣閥門(11)、注氣管壓力表(12)組成;氣罐(7)與氣體壓縮機(jī)(10)通過注氣管(13)連接，兩者之間安有抽氣閥門(9)，氣罐壓力表(8)安裝在氣罐(7)頂部;氣體壓縮機(jī)(1)出口經(jīng)注氣管(13)連接至氣液混合管(6)，注氣管(I 3)上依次安裝注氣閥門(11)和注氣管壓力表(12);注水單元包括注水管(19)、蓄水池(14)、抽水閥門(15)、水栗(16)、注水閥門(17)和注水管壓力表(18);蓄水池(14)與水栗(16)通過注水管(19)連接，兩者之間安有抽水閥門(15);水栗(16)出口經(jīng)注水管(19)連接至氣液混合管(6)，注水管(19)上依次安裝注水閥門(17)和注水管壓力表(18);注氣管(13)、注水管(19)與氣液混合管(6)以T型三通的形式連接。2.如權(quán)利要求1所述的螺旋槽孔注泡沫稠油流動(dòng)減阻裝置，其特征在于:螺旋孔板(22)繞中心筒(21)盤旋三圈，螺旋孔板(22)上開有兩列交錯(cuò)的圓孔，且每圈螺旋孔板(22)上的圓孔也呈交錯(cuò)布置;注入管(3)管軸與中心筒(21)軸線夾角與螺旋孔板(22)的螺旋角相同；中心筒(21)伸出外筒(20)的圓筒端與錐形筒末端直徑相同。3.利用如權(quán)利要求1所述的螺旋槽孔注泡沫稠油流動(dòng)減阻裝置可以提供一種螺旋槽孔注泡沫稠油流動(dòng)減阻方法，其特征在于:注氣單元、注水單元分別為注泡器(2)提供混合的氣源和水源，氣和水的摻混流量及壓力由水栗(16)、氣體壓縮機(jī)(10)頻率及注水閥門(17)、注氣閥門(II)、入口閥門(5)調(diào)節(jié);氣與水在氣液混合管(6)中進(jìn)行初次摻混，然后經(jīng)由切向注入管(3)進(jìn)入注泡器(2)的環(huán)形空間，氣液兩相流在螺旋孔板(22)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)流及圓孔誘導(dǎo)過流的作用下高速旋轉(zhuǎn)、碰撞和摻混，生成豐富的泡沫;注泡器(2)末端為半徑逐漸縮小的錐形筒，部分泡沫在此處通過中心筒(21)末端的篩孔(23)進(jìn)入中心筒(21)，擠占中心筒(21)近壁面邊界層空間，迫使稠油與管壁分離，剩余泡沫通過中心筒(21)與外筒(20)錐形筒之間的縫隙進(jìn)入稠油管道(I);由于泡沫將稠油與管壁隔離，其粘度小于稠油，因此管道內(nèi)的流動(dòng)阻力大幅降低，實(shí)現(xiàn)了流動(dòng)減阻的目的。
【文檔編號】F17D1/17GK105953076SQ201610339319
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月20日
【發(fā)明人】朱紅鈞, 尤嘉慧
【申請人】西南石油大學(xué)