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(空化作用强)，随着离开换能器距离的增大，碘的释 70% 以上的重油、超重油的开发利用越来越得到人
放量迅速减少 (空化作用迅速减弱)；而在两个换能 们的重视。但是，由于超重油和高凝油的高黏度、高
器同时工作时，在两个换能器的附近处碘的释放量 密度、高凝点、流动性差等特征使得开采难度大，原
少(空化作用弱)，在两个换能器的中间的区域，碘的 油采收率较低，在工业生产期限内难以获得更多的
释放量明显加强 (空化作用强)。从这一点上看，实 石油资源。
现了声空化空间分布的优化控制的实验预期：即在 超声降黏就是利用声空化产生的高温高压和
远离换能器表面的区域产生强空化，而在换能器的 冲击波等物理效应来加速或改变化学反应过程这
表面不产生强空化。在此基础上，研究人员提出了 一原理进行物理降黏的技术。这种技术的可行性在
相互交叉的声源产生的空化场空间分布控制的方 实验方面已经得到验证 [7] 。但可应用于工业生产线
案并对可行性进行了实验检验，结果表明方案不仅 的样机还比较少，主要的原因是换能器不耐高温、不
是可行的，而且将进一步提高声空化空间分布控制 能长时间连续工作及批量处理规模小等。针对新疆
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的范围 [6] 。 油田试验现场稠油井口采出液温度较高 (约 90 C)
而且要求在线连续处理等现场要求，徐德龙等研发
4 声空化工程应用的两个实例 了可用于重油降黏的大功率换能器，并根据空化空
间分布优化的要求，对换能器处理液体腔体的几何
4.1 实例1：超声稠油井口辅助降黏 尺寸、浸入液体的深度等参数进行了优化。在此基
近十年来，随着经济的发展，对石油天然气的 础上，设计了可用于稠油井口辅助降黏的现场应用
需求量每年以 1.8% 速率增加。这使得占可采储量 样机，见图3。样机总输入的电功率为4 kW。
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图 3 超声稠油井口辅助降黏样机
Fig. 3 The ultrasonic prototype of viscosity reduction for heavy oil at the wellhead
迄今为止，超声井口辅助降黏样机已顺利在 件下，化学降黏与超声作用可将井口特稠油黏度降
现场连续试验近一年，在 2017 年 9 月 ∼10 月和 10 至小于 600 mPa·s，并在流动条件下保持稳定分散
月 ∼11 月分别完成两口油井连续一个月的取样测 状态，温度下降至 40 左右时，降黏体系表观黏度仍
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3
试，试验井平均单井产量 10∼20 m /天，集输距离 小于 800 mPa·s，在运动条件下可稳定超过 5 h，可
200∼1000 m、正常集输时间小于 5 h。其中井 1 处 满足井口到简易站的短距离集输要求。井口超声
理前黏度为 6731 mPa·s，处理后黏度为 272 mPa·s； 辅助降黏后，降黏体系可满足管道集输要求；静止
井 2 处理前黏度为 10831 mPa·s，处理后黏度为 0.5∼24 h后，发生油、水分层现象，继续搅拌运动后，
530 mPa·s，实现超稠油的管线输送。在正常生产条 降黏体系仍可回复到“水包油” 状态，可保证管道集
