节能并增产的流线型喷嘴装置,它是采油技术工程领域内的一种新型采油、注水装置。 目前,在自喷中采油上使用的老油嘴及其装置,园柱形油嘴喉管之前后压力损失为50%左右。大庆油田于82年7月试验的拉法尔油嘴,节流损失虽然大为减少,但能量尚有潜力可挖。老油嘴的特性曲线其临界压力比(回压/油压)βK为0.5,拉法尔油嘴之βK达到0.7。故现行自喷井油嘴装置的节能潜力和增产潜力没有充分地利用。
节能并增产的流线型喷嘴装置,它就是为了提高自喷采油井的βK值。βK值越大,能量的损失越少,可以利用的能量就越多。因此可以达到节能和增产两种效果。同时也是为了解决油田注水生产过程中,在注水泵出口之处阀门的截流损失,以提高注水系统的效率。
附图就是节能并增产的流线型喷嘴装置的剖面图。
从附图可以看出:这种装置由流线型喷嘴(1)、本体(2)、丝堵(3)及垫片(4)组成。其中尺寸φ120为最大径向尺寸,和目前自喷井的采油树可以配套使用。f为最大长度尺寸,它要比老油嘴套长5~20厘米,l为本体的最大长度尺寸,C为表示喷嘴安装的性能尺寸,d为喷嘴出口到集液管入口的性能尺寸,而Gb″和Gd″分别为喷嘴、丝堵与本体的联接尺寸。从附图中我们可以看出:喷嘴(1)的C为椭球面,D为园柱面,它是喉管,E是双曲面。集液管出口F为双曲面,而丝堵之B表面是由两部分组成地,它的上半部为抛物面,下半部为园柱曲面的一部分。
该装置之所以能够较好地克服自喷井采油油嘴装置的缺欠,是由于它的结构决定的,因为它具有较好的流体力学性能。现简述如下:在油、气、水混合物通过喉部D后,进入椭球曲面,它比拉法尔喷嘴的园锥曲面,更比老油嘴的园柱曲面,有较大的扩压效果。通过喷管出口的介质,小部分集中到椭球的右焦点O附近,大部介质质点撞击在表面B上,不论撞击在上部的抛物面上,还是撞击在下部的园柱面上,它都将产生向下反射的效果。而进入集液管的流体由于经过的是双曲面,它将不产生缩流。因此这种装置为流体制造了一个流线型的轨迹。所以它可以减少涡流损失和动能损失,增加了静压能,故使介质向前运动的推动力增加,达到节能、增产的效果。
利用这种装置,可将老油嘴的临界压比βK由0.5及拉法尔喷嘴的βK由0.7提高到0.75以上。采用这种新喷嘴,在理想状况下,能量损失为零,实际损失的能量很少。βK值提高的越大,压力损失率就越小,可利用的剩余能量就更多。这部剩余能量的用途为:(1)延长自喷采油期,(2)提高集输能力,提高地面流程的适应能力;(3)若用于注水系统可提高其系统效率,达到节能的目的,(4)可以减少老油田的改造费用。
同时,对某些现在使用旧油嘴的自喷井系统来说,其βK在0.5左右,尤其是βK>0.5的自喷井,可以获得5~100%的增产效果。关于这一点,分两种情况:(1)若地层发育良好,选用适当的新油嘴装置,且保持油压不变,提高产液量,同时增加原油产量;(2)若地层发育不良,可保持原液量不变,提高油压,可以降低含水率,相对地提高原油的产量。且可以降低递减速度,提高采收率。
若用于注水,其剩余能量的利用可以达到增注的效果,降低注水能耗。
总之,这种新喷嘴装置,用于采油可以增产,且可以降低采油成本;用于注水,可以增注,降低注水成本。这种装置是一种投资少,见效快,不需增加操作工人的任何劳动量,且可以获得极大的经济效果。
若要实现上述效果之关键是选定最合理的喷嘴扩张段的椭球方程,以确定该段的最佳长度和出口的最佳直径,再者是丝堵的曲线方面的确定以及方向的位置,另外附图给出的尺寸d也是一个最重要的参数。