超声波在化工领域中的应用（三）
*6 采油*
在油井开采过程中，常常会因各种原因在油井中形成一些堵塞物，阻碍原油流入井筒中，降低原油的渗透率，影响中后期油井的产量及油田采收率。通过声波处理生产油井、注水井及近井油层，使油层中流体的物性及流态发生变化，改善井底近井油层的流通条件及渗透性，解除堵塞、防垢除垢、防蜡，提高采油量，降低原油的粘度。
超声波采油的原理是：当大功率的超声波进入油层中时，油层中的毛细管直径就会随着超声波的作用发生时大时小的变化。当毛细管直径发生变化时，其表面张力、毛细管力也随之变化。当毛细管半径变大时，表面张力以半径的平方倍缩小，毛细管力以半径的立方倍缩小，这就使原来毛细管力和重力的平衡关系被打破，束缚在毛细管中的残余油，由于力的平衡关系被打破，就会在重力与超声波的振动作用下流入井中。此外，在大功率超声波的作用下，油层还会裂开，形成裂缝，提高原油的渗透率。超声波采油的适用范围主要有：
(1)钻井时，泥浆浸泡时间较长，对油井造成严重污染的油井；
(2)油层堵塞严重，且对水、酸敏感的油井；
(3)距油水边界较近，不能采用压裂增产措施的油井；
(4)油层物性好，油层厚度大，但出油能力差的油井；
(5)稠油井、结蜡井；
(6)因盐垢、垢堵或者由于机械杂质污染而渗透率急剧下降的油井。
20世纪60年代，美国科学家首先进行了超声波油井增产的研究，并且在俄克拉荷马州华盛顿县的油井中进行了超声采油的矿场试验，试验取得了一定的成效。随后，原苏联在超声波采油技术的研究和应用方面进行了大量的工作，并一直处于世界领先地位。我国科技工作者研制出了可用于油田井下的大功率超声波采油机，并在玉门、大庆等油田现场进行了超声技术采油技术的试验，使作用油田油层物性明显好转，流动系数、流度比、比层系数渗透率等均有大幅度提高，取得了比较理想的效果。利用超声波处理油井和油层，可以提高原油产量40%～50%，提高采收率10%以上，其成功率可达80%，增产期可长达半年以上。超声波采油设备多为车载式，作业比较灵活方便。由安置在地面上的超声波发生器产生几万Hz(一般在16k～30kHz之间)的电信号，经电缆传输至位于井筒内油层段的超声波换能器，超声波换能器将电信号转换成声信号，声信号经井筒内的原油传播到油层中。超声波采油的主要优点有：
(1)作用迅速，增产效果明显；
(2)不会对油井产生污染，不会损坏油层；
(3)设备费用相对较低，施工工艺简单，成本低，效益高；
(4)可与其他增产方法结合使用，优势互补；
(5)适用范围广。目前，超声波发生器的电功率已达上百千瓦，超声换能器的形状一般是圆柱形，长度约1～2m，半径约几十毫米左右。超声波采油技术无论是在工艺技术，还是在设备的研究方面都已经趋向成熟。该技术具有广阔的发展前景，必将对油田的后期增产起到重要的作用。
*7 其他应用*
超声波 <http://www.scientz.com />
还可应用于化工领域的许多方面。如应用于膜分离中有明显加速传质和去浓差极化作用，可以提高膜分离的分离效率；应用于污水处理，可以有效的将其中的有机物质分离出来，并能将废水中的有害物质分解；在发酵过程中，超声波能够促使细胞中的生物酶很快释放到细胞外，从而较大程度的提高发酵液的总体酶活性，相应提高了底物的转化率；用于热敏物质的干燥不必升温就可以将水从固体中除去，加快干燥速度和降低固体中残留水含量；用于制备微泡、焊接等等。
*8 结论*
目前超声波在化工领域中的应用还处于初期阶段，而且各种应用发展并不平衡，如超声清洗等，其发展规模越来越大，而其他一些功率超声技术，如超声加工、超声提取等，几十年规模变化不大，许多作用规律还有待于进一步探索与总结。因为一种新的超声技术实验时期(包括中试和现场实验)可能投入、风险都比较大，所以不同领域的应用需要相关企业共同参与开发研究，甚至需要政府的投入和支持，只有这样才能及时将高效节能的超声技术和方案付诸实际工程，加速产业化。由于超声波的引入给化学化工领域注入了新的活力，产生了许多普通方法不能产生的效果，设备简单，无二次污染，所以发展前景是十分可观的。
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