一种用于石油开采的循环式CO2驱油注液装置的制作方法

一种用于石油开采的循环式co2驱油注液装置
技术领域
1.本发明涉及石油开采领域，特别涉及一种用于石油开采的循环式co2驱油注液装置。


背景技术：

2.我国东部主要产油区二氧化碳气源较少，但注入二氧化碳提高采收率技术的研究和现场先导试验却一直没有停止。二氧化碳驱油技术在油田的应用越来越多，已在江苏、中原、大庆、胜利等油田进行了现场试验。
3.二氧化碳驱油技术就是把二氧化碳注入油层中以提高油田采油率的技术；在二氧化碳与地层原油初次接触时并不能形成混相，但在合适的压力、温度和原油组分的条件下，二氧化碳可以形成混相前缘。超临界流体将从原油中萃取出较重的碳氢化合物，并不断使驱替前缘的气体浓缩。
4.二氧化碳的注入主要有连续注二氧化碳气体、注碳酸水、水和二氧化碳气体交替注入与二氧化碳和水同时注入四种方式。现有设备都只能满足其中一种方式进行注入二氧化碳，大大降低了二氧化碳的注入设备的适用性。
5.其中注碳酸水的特点为：1.由于水中二氧化碳更容易溶解在原油中，因此注水前缘后面地层中的二氧化碳会转移到残余油相中，降低原油粘度，提高油相渗透率，同时碳酸化水中的二氧化碳对水具有增粘作用，可以改善流度比，并使油水相界面处毛管力下降和岩石水润视角减小。原来水不能波及到的地方，由于水中溶有二氧化碳而能被波及到，一般碳酸化波及系数要比普通的高出几倍。2.由于原油与二氧化碳要比水与二氧化碳在化学上有更深的“亲缘”关系，因此在碳酸化水与石油接触时，二氧化碳的分子发生扩散，从而使附在岩石骨架表面上的重质油膜“疏松”化，最终使这些油膜移动，提高了洗油效率。总结而言,二氧化碳在水中的溶解度(即生成碳酸的量)主要取决于如下三个因素：1、水的温度，2、水气压力，3、水与二氧化碳的接触面积。
6.现有设备在进行碳酸水的制备过程中，直接将二氧化碳注入至水中，但由于二氧化碳与书的溶解度低，二氧化碳未能与水及时溶解，导致需要耗费大量的二氧化碳，且二氧化碳扩散在大气中，对环境造成一定程度上的污染。且碳酸水及其不稳定，在运输的途中碳酸水的过程中，碳酸水极为不稳定，温度稍高一些，便会分解成二氧化碳和水，导致在对油田注入碳酸水时的效果并不理想。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的上述问题，本发明要解决的技术问题是：在进行碳酸水的制备过程中，由于二氧化碳未能及时溶解，导致需要耗费大量的二氧化碳。
8.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种用于石油开采的循环式co驱油注液装置，包括底板、支撑架、密封箱、管套、进水管、进气管、第一电机、转动轴、第一连接板、第二连接板、混合管、气泵、多个喷头、第一齿轮、内齿圈和碳酸水管；所述底板上端设
有支撑架，所述支撑架的下端与底板固定连接；所述支撑架的上端设有密封箱，所述密封箱与支撑架固定连接；所述密封箱上端设有管套，所述管套与密封箱连通，所述管套内设有进水管和进气管，所述进水管和进气管分别与密封箱连通，且所述进气管的一端设于密封箱底部；所述第一电机设于密封箱上端，所述第一电机的壳体与密封箱固定连接；所述转动轴竖直设于密封箱内，所述转动轴的上下两端分别与密封箱可转动连接，所述转动轴的上端与第一电机的输出轴固定连接，且所述转动轴与第一电机的输出轴在同一轴线上；所述第一连接板水平设置，所述第一连接板的一端与转动轴固定连接，所述第一连接板的另一端与混合管固定连接；所述第二连接板设于第一连接板下方，且所述第二连接板与第一连接板平行设置，所述第二连接板的一端与转动轴固定连接，所述第二连接板的另一端与混合管固定连接；所述混合管设置在密封箱内，且在混合管顶部设有气泵，所述气泵的进气口与密封箱连通，所述气泵的出气口与混合管连通；所述混合管上设有多个喷头，所述多个喷头呈圆周阵列分布，且所述多个喷头分别与混合管连通；所述混合管上套设有第一齿轮，所述第一齿轮设于第一连接板和第二连接板之间，且所述第一齿轮与混合管可转动连接；所述内齿圈设于密封箱内，所述内齿圈的外圈与密封箱固定连接，且所述内齿圈水平设置，所述内齿圈与第一齿轮啮合；所述碳酸水管设于密封箱下端，且所述碳酸水管与密封箱连通。
9.本发明中，水通过管套内的进水管进入密封箱内，将水与二氧化碳在密封箱内进行混合，二氧化碳通过管套内的进气管进入密封箱的底部，使得二氧化碳融入水中，从而得到碳酸水，然后将制成的碳酸水从底部的碳酸水管排出；然后第一电机动作，第一电机带动与其输出轴固定连接的转动轴转动，转动轴带动与其固定连接的第一连接板和第二连接板转动，使得第一连接板和第二连接板带动与其固定连接的混合管转动，混合管带动第一齿轮在内齿圈上转动，使得混合管上的多个喷头转动，在混合的过程中，难免有未能混合的二氧化碳，气泵将未能混合的二氧化碳抽入至混合管中，然后二氧化碳通过与混合管连通的喷头喷出，从而增大水与二氧化碳的接触面积，二氧化碳的循环注入可以有效的提高碳酸水的溶解度，通过喷头的转动，来实现密封箱内二氧化碳的均匀混合，保障密封箱内的水都能进行二氧化碳的溶解。
10.作为优选，还包括制冷结构；所述制冷结构包括制冷管、水泵和制冷器；所述制冷管的一端与密封箱的下方连通，所述制冷管的另一端与密封箱的上方连通；所述制冷管上套设有制冷器，所述制冷器与底板上端固定连接；所述水泵设于制冷管上，且所述水泵与底板上端固定连接。所述水泵通过制冷管将密封箱下端的水抽出，然后经过制冷器制冷后，将水排入至密封箱内继续与二氧化碳进行反应，保障密封箱内的水在一定的温度范围之内，使得，二氧化碳能够更加易于溶到水中。
11.作为优选，还包括固定架；所述固定架包括竖架和横架；所述竖架竖直固定于底板上，且所述竖架与制冷管的上端和下端固定连接；所述横架横向设置，所述横架的一端固定于竖架上，且所述横架的另一端与制冷管固定连接。将制冷管固定，有效的减少了制冷管发生变形的几率。
12.作为优选，还包括电机罩，所述电机罩固定设于密封箱上端，且所述电机罩套设在第一电机外侧，所述电机罩顶部表面开设有通槽，所述通槽内设有散热网，所述散热网与电机罩固定连接。电机罩对第一电机起到保护作用，散热网可以排出热气，起到散热的作用。
13.作为优选，还包括注入结构；所述注入结构包括注入箱、注入管、第二电机、第二齿
轮、外齿圈、滑套、两个结构相同的摆动结构和电推杆；所述注入箱的上端与碳酸水管连通；所述注入管竖直设于注入箱下端，且所述注入管的上端与注入箱的下端可转动连接；所述第二电机设于注入箱内，且所述第二电机的壳体与注入箱固定连接，所述第二电机的输出轴穿出注入箱，且所述第二电机的输出轴与注入箱可转动连接，所述第二电机的输出轴与注入管平行设置；所述第二齿轮套设于第二电机的输出轴上，且所述第二齿轮与第二电机的输出轴固定连接；所述外齿圈套设于注入管上，且所述外齿圈与注入管固定连接，所述外齿圈与第二齿轮啮合；所述滑套套设于注入管上，且所述滑套与注入管上下滑动连接。
14.所述两个结构相同的摆动结构对称设置，所述两个结构相同的摆动结构包括多个注入支管和l型连接架；所述多个注入支管竖直设于注入管一侧，所述多个注入支管与注入管连通，且所述多个注入支管分别与注入管可转动连接；所述l型连接架的竖向部分设于多个注入支管上，且所述l型连接架与多个注入支管可转动连接，所述l型连接架的横向部分与滑套固定连接；所述电推杆竖直设于注入管上，且所述电推杆的壳体与注入管固定连接，所述电推杆的活塞杆与滑套固定连接。
15.碳酸水管将碳酸水注入至注入箱中，然后进入注入管内，在压力的作用下，注入管内的碳酸水通过多个注入支管排出至油田中；电推杆动作，电推杆带动滑套上下移动，使得滑套通过l型连接架带动多个注入支管上下摆动，使得多个注入支管对油田内的上下位置都注入碳酸水。
16.作为优选，还包括第二电机壳，所述第二电机壳设于注入箱内，所述第二电机壳套设于第二电机上，且所述第二电机壳与注入箱固定连接。保护第二电机的安全，可有效防止第二电机进水而发生短路。
17.作为优选，还包括自动控制结构；所述自动控制结构包括压力转感器、温度传感器、两个流量阀和plc；所述压力转感器和温度传感器的信号采集端设于密封箱内；其中一个流量阀设于进水管上，另一个流量阀设于进气管上；所述plc的信号输入端与压力转感器和温度传感器连接，所述plc的信号输出端与两个流量阀和制冷器连接。plc根据压力传感器采集的压力数据控制两个流量阀的动作，使得密封箱内的压力保持恒定；plc根据温度传感器采集的温度数据控制制冷器的动作，使得密封箱温度保持恒定，从而实现自动控制。
18.相对于现有技术，本发明至少具有如下优点：
19.1.循环注入二氧化碳，提高水与二氧化碳的混合效率。水通过管套内的进水管进入密封箱内，将水与二氧化碳在密封箱内进行混合，二氧化碳通过管套内的进气管进入密封箱的底部，使得二氧化碳融入水中，从而得到碳酸水，然后将制成的碳酸水从底部的碳酸水管排出；然后第一电机动作，第一电机带动与其输出轴固定连接的转动轴转动，转动轴带动与其固定连接的第一连接板和第二连接板转动，使得第一连接板和第二连接板带动与其固定连接的混合管转动，混合管带动第一齿轮在内齿圈上转动，使得混合管上的多个喷头转动，在混合的过程中，难免有未能混合的二氧化碳，气泵将未能混合的二氧化碳抽入至混合管中，然后二氧化碳通过与混合管连通的喷头喷出，从而增大水与二氧化碳的接触面积，二氧化碳的循环注入可以有效的提高碳酸水的溶解度，通过喷头的转动，来实现密封箱内二氧化碳的均匀混合，保障密封箱内的水都能进行二氧化碳的溶解。
20.2.油田内的原油与碳酸水混合得更加均匀。碳酸水管将碳酸水注入至注入箱中，然后进入注入管内，在压力的作用下，注入管内的碳酸水通过多个注入支管排出至油田中；
电推杆动作，电推杆带动滑套上下移动，使得滑套通过l型连接架带动多个注入支管上下摆动，使得多个注入支管对油田内的上下位置都注入碳酸水。
21.3.避免二氧化碳在运输过程中由于碳酸水极为不稳定，温度稍高一些，导致碳酸水分解成二氧化碳和水。本发明中，通过在当场直接制成碳酸水，免去对碳酸水这一运输的过程，大大提高了碳酸水内二氧化碳的溶解量。
附图说明
22.图1为实施例的整体装置立体图。
23.图2为实施例的整体装置的主视剖视图。
24.图3为实施例的密封箱内的零件爆炸图。
25.图4为实施例的固定架的结构示意图。
26.图5为实施例的注入结构的结构示意图。
27.图中，1
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密封箱，2
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第一电机，3
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转动轴，4
‑
混合管，5
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气泵，6a
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第一连接板，6b
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第二连接板，7
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第一齿轮，8
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内齿圈，9
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电机罩，10
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散热网，11
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喷头，12
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套管，13
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支撑架，14
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底板，15
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进水管，16
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进气管，17
‑
制冷管，18
‑
水泵，19
‑
制冷器，20
‑
竖架，21
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横架，22
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注入箱，23
‑
注入管，24
‑
第二电机，25
‑
第二齿轮，26
‑
外齿圈，27
‑
滑套，28
‑
电推杆，29
‑
注入支管，30
‑
l型连接架，31
‑
第二电机壳，32
‑
碳酸水管。
具体实施方式
28.下面对本发明作进一步详细说明。
29.本发明中
‘
前’、
‘
后’、
‘
左’、
‘
右’、
‘
上’、
‘
下’均指在图1中的方位，其中
‘
前’是指在图1中相对于纸面朝外，
‘
后’是指在图1中相对于纸面朝里。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.参见图1
‑
5，本发明提供的一种实施例：一种用于石油开采的循环式co2驱油注液装置，包括底板14、支撑架13、密封箱1、管套12、进水管15、进气管16、第一电机2、转动轴3、第一连接板6a、第二连接板6b、混合管4、气泵5、多个喷头11、第一齿轮7、内齿圈8和碳酸水管7；所述底板14上端设有支撑架13，所述支撑架13的下端与底板14固定连接；所述支撑架13的上端设有密封箱1，所述密封箱1与支撑架13固定连接；所述密封箱1上端设有管套12，所述管套12与密封箱1连通，所述管套12内设有进水管15和进气管16，所述进水管15和进气管16分别与密封箱1连通，且所述进气管16的一端设于密封箱1底部；所述第一电机2设于密封箱1上端，所述第一电机2的壳体与密封箱1固定连接；所述转动轴3竖直设于密封箱1内，所述转动轴3的上下两端分别与密封箱1可转动连接，所述转动轴3的上端与第一电机2的输出轴固定连接，且所述转动轴3与第一电机2的输出轴在同一轴线上；所述第一连接板6a水平设置，所述第一连接板6a的一端与转动轴3固定连接，所述第一连接板6a的另一端与混合管4固定连接；所述第二连接板6b设于第一连接板6a下方，且所述第二连接板6b与第一连接
板6a平行设置，所述第二连接板6b的一端与转动轴3固定连接，所述第二连接板6b的另一端与混合管4固定连接；所述混合管4设置在密封箱1内，且在混合管4顶部设有气泵5，所述气泵5的进气口与密封箱1连通，所述气泵5的出气口与混合管4连通；所述混合管4上设有多个喷头11，所述多个喷头11呈圆周阵列分布，且所述多个喷头11分别与混合管4连通；所述混合管4上套设有第一齿轮7，所述第一齿轮7设于第一连接板6a和第二连接板6b之间，且所述第一齿轮7与混合管4可转动连接；所述内齿圈8设于密封箱1内，所述内齿圈8的外圈与密封箱1固定连接，且所述内齿圈8水平设置，所述内齿圈8与第一齿轮7啮合；所述碳酸水管7设于密封箱1下端，且所述碳酸水管7与密封箱1连通。
31.具体实施时，水通过管套12内的进水管15进入密封箱1内，将水与二氧化碳在密封箱1内进行混合，二氧化碳通过管套12内的进气管16进入密封箱1的底部，使得二氧化碳融入水中，从而得到碳酸水，然后将制成的碳酸水从底部的碳酸水管7排出；然后第一电机2动作，第一电机2带动与其输出轴固定连接的转动轴3转动，转动轴3带动与其固定连接的第一连接板6a和第二连接板6b转动，使得第一连接板6a和第二连接板6b带动与其固定连接的混合管4转动，混合管4带动第一齿轮7在内齿圈8上转动，使得混合管4上的多个喷头11转动，在混合的过程中，难免有未能混合的二氧化碳，气泵5将未能混合的二氧化碳抽入至混合管4中，然后二氧化碳通过与混合管4连通的喷头11喷出，从而增大水与二氧化碳的接触面积，二氧化碳的循环注入可以有效的提高碳酸水的溶解度，通过喷头11的转动，来实现密封箱1内二氧化碳的均匀混合，保障密封箱1内的水都能进行二氧化碳的溶解。
32.具体实施时，为保障密封箱1的密封性，应在各个与密封箱1连通处增设密封措施，如在连通处增加密封圈、密封垫等，以防止二氧化碳的泄露。
33.具体实施时，为保障密封箱1内能够持续的进行作业，在碳酸水管7上设置一个中转站，将混合好后的碳酸水送至中转站中进行储存，需要使用时，直接从中转站中抽出。
34.进一步地，还包括制冷结构；所述制冷结构包括制冷管17、水泵18和制冷器19；所述制冷管17的一端与密封箱1的下方连通，所述制冷管17的另一端与密封箱1的上方连通；所述制冷管17上套设有制冷器19，所述制冷器19与底板14上端固定连接；所述水泵18设于制冷管17上，且所述水泵18与底板14上端固定连接。具体实施时，所述水泵18通过制冷管17将密封箱1下端的水抽出，然后经过制冷器19制冷后，将水排入至密封箱1内继续与二氧化碳进行反应，保障密封箱1内的水在一定的温度范围之内，使得，二氧化碳能够更加易于溶到水中。
35.进一步地，还包括固定架；所述固定架包括竖架20和横架21；所述竖架20竖直固定于底板14上，且所述竖架20与制冷管17的上端和下端固定连接；所述横架21横向设置，所述横架21的一端固定于竖架20上，且所述横架21的另一端与制冷管17固定连接。将制冷管17固定，有效的减少了制冷管17发生变形的几率。
36.进一步地，还包括电机罩9，所述电机罩9固定设于密封箱1上端，且所述电机罩9套设在第一电机2外侧，所述电机罩9顶部表面开设有通槽，所述通槽内设有散热网10，所述散热网10与电机罩9固定连接。电机罩9对第一电机2起到保护作用，散热网10可以排出热气，起到散热的作用。
37.进一步地，还包括注入结构；所述注入结构包括注入箱22、注入管23、第二电机24、第二齿轮25、外齿圈26、滑套27、两个结构相同的摆动结构和电推杆28；所述注入箱22的上
端与碳酸水管7连通；所述注入管23竖直设于注入箱22下端，且所述注入管23的上端与注入箱22的下端可转动连接；所述第二电机24设于注入箱22内，且所述第二电机24的壳体与注入箱22固定连接，所述第二电机24的输出轴穿出注入箱22，且所述第二电机24的输出轴与注入箱22可转动连接，所述第二电机24的输出轴与注入管23平行设置；所述第二齿轮25套设于第二电机24的输出轴上，且所述第二齿轮25与第二电机24的输出轴固定连接；所述外齿圈26套设于注入管23上，且所述外齿圈26与注入管23固定连接，所述外齿圈26与第二齿轮25啮合；所述滑套27套设于注入管23上，且所述滑套27与注入管23上下滑动连接。
38.所述两个结构相同的摆动结构对称设置，所述两个结构相同的摆动结构包括多个注入支管29和l型连接架30；所述多个注入支管29竖直设于注入管23一侧，所述多个注入支管29与注入管23连通，且所述多个注入支管29分别与注入管23可转动连接；所述l型连接架30的竖向部分设于多个注入支管29上，且所述l型连接架30与多个注入支管29可转动连接，所述l型连接架30的横向部分与滑套27固定连接；所述电推杆28竖直设于注入管23上，且所述电推杆28的壳体与注入管23固定连接，所述电推杆28的活塞杆与滑套27固定连接。具体实施时，碳酸水管7将碳酸水注入至注入箱22中，然后进入注入管23内，在压力的作用下，注入管23内的碳酸水通过多个注入支管29排出至油田中；电推杆28动作，电推杆28带动滑套27上下移动，使得滑套27通过l型连接架30带动多个注入支管29上下摆动，使得多个注入支管29对油田内的上下位置都注入碳酸水。
39.进一步地，还包括第二电机壳31，所述第二电机壳31设于注入箱22内，所述第二电机壳31套设于第二电机24上，且所述第二电机壳31与注入箱22固定连接。保护第二电机24的安全，可有效防止第二电机24进水而发生短路。
40.进一步地，还包括自动控制结构；所述自动控制结构包括压力转感器、温度传感器、两个流量阀和plc；所述压力转感器和温度传感器的信号采集端设于密封箱1内；其中一个流量阀设于进水管15上，另一个流量阀设于进气管16上；所述plc的信号输入端与压力转感器和温度传感器连接，所述plc的信号输出端与两个流量阀和制冷器19连接。plc根据压力传感器采集的压力数据控制两个流量阀的动作，使得密封箱1内的压力保持恒定；plc根据温度传感器采集的温度数据控制制冷器19的动作，使得密封箱1温度保持恒定，从而实现自动控制。
41.所述一种用于石油开采的循环式co2驱油注液装置的工作原理是：
42.水通过管套12内的进水管15进入密封箱1内，将水与二氧化碳在密封箱1内进行混合，二氧化碳通过管套12内的进气管16进入密封箱1的底部，使得二氧化碳融入水中，从而得到碳酸水，然后第一电机2动作，第一电机2带动与其输出轴固定连接的转动轴3转动，转动轴3带动与其固定连接的第一连接板6a和第二连接板6b转动，使得第一连接板6a和第二连接板6b带动与其固定连接的混合管4转动，混合管4带动第一齿轮7在内齿圈8上转动，使得混合管4上的多个喷头11转动，在混合的过程中，难免有未能混合的二氧化碳，气泵5将未能混合的二氧化碳抽入至混合管4中，然后二氧化碳通过与混合管4连通的喷头11喷出，以此来提高二氧化碳在水中的溶解度，二氧化碳的循环注入可以有效的提高碳酸水的溶解度，通过喷头11的转动，来实现密封箱1内二氧化碳的均匀混合，保障密封箱1内的水都能进行二氧化碳的溶解。最后将制成的碳酸水从底部的碳酸水管7排出。
43.制冷结构：水泵18通过制冷管17将密封箱1下端的水抽出，然后经过制冷器19制冷
后，将水排入至密封箱1内继续与二氧化碳进行反应，保障密封箱1内的水在一定的温度范围之内，使得，二氧化碳能够更加易于溶到水中。
44.注入结构：碳酸水管7将碳酸水注入至注入箱22中，然后进入注入管23内，在压力的作用下，注入管23内的碳酸水通过多个注入支管29排出至油田中；电推杆28动作，电推杆28带动滑套27上下移动，使得滑套27通过l型连接架30带动多个注入支管29上下摆动，使得多个注入支管29对油田内的上下位置都注入碳酸水。
45.自动控制结构：plc中设有压力阈值，压力传感器将采集的压力数据传输到plc中，并通过采集的压力阈值控制两个流量阀的动作，当采集的压力数据小于压力阈值时，plc控制两个流量阀打开，从而增加进水管15和进气管16的流量，当采集的压力数据当大于或等于压力阈值时，plc控制两个流量阀关闭，使得密封箱1内的压力保持恒定。
46.plc中设有温度阈值范围，温度传感器将采集的温度数据传输到plc中，并通过采集的温度阈值范围控制制冷器19的动作，当采集的温度数据小于温度阈值范围时，plc控制制冷器19的功率减小，从而提升密封箱1内的温度，当采集的温度数据大于温度阈值范围时，plc控制制冷器19的功率增大，从而降低密封箱1内的温度，当采集的温度数据在温度阈值范围之内时，制冷器19的功率不变，从而自动控制密封箱1内的温度保持恒定。
47.通过设定较低的温度以及较大的压力，以此来提高二氧化碳在水中的溶解度。
48.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。