專利名稱：一種排除井筒積液的引射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于多相流技術(shù)領(lǐng)域，涉及節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種排除井筒積液的引射裝置。
背景技術(shù)：
在開采天然氣的過程中，隨著開采時間的延續(xù)，氣井井底壓力和天然氣流動速度逐步降低，致使氣藏中的產(chǎn)出水或凝析液不能隨天然氣流攜帶出井筒，從而滯留在井筒中。這些液體在一段時間內(nèi)聚集于井底，形成液柱，對氣藏造成額外的靜水回壓，導致氣井自噴能量持續(xù)下降。通常，如果這種情況持續(xù)下去，井筒中聚集的液柱最終會將氣壓死，導致氣井停產(chǎn)。這種現(xiàn)象便稱之為“氣井積液”。氣井井底積液使氣井處于多相流生產(chǎn)狀態(tài)，降低氣井產(chǎn)量，甚至使之停產(chǎn)。因此，氣井積液的排除對生產(chǎn)實際具有重要的意義。國內(nèi)外氣藏大多屬于封閉性的彈性水驅(qū)氣藏，在開發(fā)過程中都不同程度地存在這這種現(xiàn)象，長時間的積液浸泡還會對地層造成極大的污染和傷害，同時還是引起井筒內(nèi)腐蝕的原因。如何對氣井積液進行有效排除，也因此成為多相流技術(shù)鄰域要解決的一個重要問題。當氣井的產(chǎn)氣量低于臨界攜液流量時，氣井開始積液，需采取相關(guān)的排水采氣措施來協(xié)助氣井排液。排水采氣工藝是氣井開采中后期提高有水氣藏采收率的有效措施，目前常用的排采工藝主要分為兩大類，一類是常規(guī)排水采氣工藝，包括優(yōu)選管柱、泡沫排水、柱塞氣舉、連續(xù)氣舉、有桿泵、電潛泵等；一類是排水采氣新工藝技術(shù)，如渦流排水采氣工藝、氣體加速泵、球塞氣舉和連續(xù)油管排采等新工藝。但這些工藝在實際應(yīng)用中，存在著適用范圍苛刻、成本高、難操作、維護難度大等弊端。采用常規(guī)排水采氣方法，例如泡沫排水采氣工藝，具有許多優(yōu)點，但需定時定量向井筒內(nèi)添加泡排劑，工藝的排液能力不高，而且投入大量的泡排劑所附加的資金投入也增加了采氣成本，縮短了氣井的經(jīng)濟可采壽命。而采用排水采氣新工藝技術(shù)，例如球塞氣舉工藝具備對低壓低產(chǎn)井具有很強的適應(yīng)性，能適應(yīng)高氣液比、出砂、高腐蝕性、深井等復雜的油氣井條件；便于工藝的調(diào)整、易于實現(xiàn)自動化管理和適應(yīng)地層產(chǎn)能的變化；便于注入化學劑、有利于防腐和防垢等優(yōu)點，但由于柱塞靠自身重力在液體中下落，柱塞下行較為緩慢，排液量較為局限，同時不能實現(xiàn)連續(xù)氣舉。連續(xù)油管排水采氣技術(shù)則存在施工成本高，且施工為單次作業(yè)，無法長期起效。同時，目前大部分排水采氣工藝設(shè)備需要后期下入，如電潛泵、柱塞、毛細管、機抽等，這便需要先對原生產(chǎn)氣井進行壓井后更換管柱作業(yè)，壓井作業(yè)勢必要造成對地層的污染，更換管柱作業(yè)不僅作業(yè)費用高，還將耽誤氣井的正常生產(chǎn)周期。因此，現(xiàn)有的排水采氣方式存在諸多問題，有待改進與完善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決 的問題在于提供一種排除井筒積液的引射裝置，通過引射的方法充分利用氣井自身能量，實現(xiàn)了對天然氣井筒內(nèi)積液的排除。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):一種排除井筒積液的引射裝置，包括帶有吸入室的主筒體，主筒體的底部設(shè)置有插入到其吸入室中的三通管和進氣噴嘴，主筒體外周設(shè)置有若干個密封槽，每個密封槽中安裝有外徑與井筒的內(nèi)徑相適應(yīng)的密封圈。所述的主筒體包括從下往上依次連通的吸入室、喉管段以及擴壓段。所述吸入室包括直管段和收縮管段，收縮管段的管徑長度從下往上呈線性減小，且收縮管段的管壁線與主筒體中軸線夾角為45°。所述的喉管段的管道為直筒型；擴壓段管道的管徑長度從下往上呈線性增大。所述的進氣噴嘴為錐形漸縮噴嘴或超音速噴嘴。所述的三通管為Y型三通管，Y型三通管的頂端插入到主筒體的吸入室中，底端連接有吸液管。所述的進氣噴嘴設(shè)置于主筒體底部的中心位置，且Y型三通管的頂端對稱設(shè)置于進氣噴嘴4的兩側(cè)。Y型三通管的底端通過螺紋連接結(jié)構(gòu)與吸液管連接。所述的螺紋連接結(jié)構(gòu)的連接處還設(shè)置有O型密封圈。當天然氣流通過進氣噴嘴流入吸入室，使吸入室內(nèi)部形成一定程度的真空，從而使井底積液在內(nèi)外壓差的作用下抽汲入吸入室，井底積液在天然氣流的沖擊下進行了一定程度的霧化，然后進入喉道喉管段中并充分混合形成穩(wěn)定的氣液兩相流，氣液兩相流經(jīng)擴壓段舉升至井口。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:(I)本發(fā)明中高壓氣在進氣噴嘴出口產(chǎn)生高速射流，并在吸入室產(chǎn)生一定的真空度，井底積液在內(nèi)外壓差的作用下抽汲至吸入室。進氣噴嘴出口噴射的高速氣流對抽吸至吸入室的積液進行一定程度的霧化，與天然氣流形成穩(wěn)定的兩相流，能充分攜帶井底積液至地面，從而降低井底回壓，增大了生產(chǎn)壓差，氣井的產(chǎn)量增加，同時由于壓力下降，井筒中的高壓氣膨脹，增加了瞬時氣量，提高了油氣藏開采程度；(2)由于本發(fā)明的排水采氣工具沒有運動部件，對于出砂等惡劣工況具有較強的適應(yīng)能力，適合于處理腐蝕和含砂流體；(3)本發(fā)明所使用設(shè)備為井下設(shè)備，對地面環(huán)境要求極低，可適應(yīng)各種地面環(huán)境；(4)本發(fā)明的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，無需額外動力設(shè)備，安全性高，生產(chǎn)過程中無需維護，成本較低，節(jié)能環(huán)保。進一步地，本發(fā)明還具有以下有益效果(5)本發(fā)明適應(yīng)的下井深度大。使用時，該裝置可以通過懸吊設(shè)備下放至井筒中的指定位置去，且吸液管與引射裝置中的三通管采用螺紋連接結(jié)構(gòu)連接，可視井筒及積液情況適當更換，實現(xiàn)深井、超深井的排水采氣工藝；(6)本發(fā)明適用于有一定自噴能力的氣井，但在自噴能力不足的氣井中也可以與氣舉排水裝置結(jié)合使用，采用該裝置排水后，能明顯降低 注氣壓力和注氣量并提高氣舉排水效率。


圖1為本發(fā)明提供的一種排除井筒積液的引射裝置的結(jié)構(gòu)剖面圖。圖中，I為吸液管,2為螺紋連接結(jié)構(gòu),3為三通管,4為進氣噴嘴,5為主筒體,6為吸入室，7為收縮管段，8為喉管段，9為擴壓段，10為密封槽，11為密封圈，12為井筒。
具體實施例方式下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。參見圖1，一種排除井筒積液的引射裝置，包括帶有吸入室6的主筒體5，所述的主筒體5包括從下往上依次連通的吸入室6、喉管段8以及擴壓段9 ;所述吸入室6包括直管段和收縮管段7，收縮管段7的管徑長度從下往上呈線性減小，且收縮管段7的管壁線與主筒體5中軸線夾角為45° ;所述的喉管段8的管道為直筒型；擴壓段9管道的管徑長度從下往上呈線性增大,主筒體5內(nèi) 各段尺寸應(yīng)依據(jù)不同應(yīng)用要求來設(shè)計,主筒體5的底部焊接有插入到其吸入室6中的三通管3和進氣噴嘴4，所述的進氣噴嘴4為錐形漸縮噴嘴或超音速噴嘴，主筒體5外周設(shè)置有若干個密封槽10，每個密封槽10中安裝有外徑與井筒12的內(nèi)徑相同的密封圈11，所述密封圈為抗腐蝕橡膠密封圈，其截面為梯形，密封圈11能使引射裝置和工作井筒12之間形成良好密封，主筒體5上密封圈11的設(shè)置數(shù)量可以根據(jù)具體應(yīng)用情況而定，通常為三道或以上，道數(shù)越多密封性能越好。其中，所述的三通管3為Y型三通管，Y型三通管的頂端插入到主筒體5的吸入室中，底端通過螺紋2連接有直筒型吸液管I，螺紋2的連接處還設(shè)置有O型密封圈，螺紋連接能夠方便檢修和更換直筒型吸液管1，其中，直筒型吸液管I實際應(yīng)用時可以根據(jù)井筒積液的多少按需選取，加上O型密封圈后能提高整個裝置的密封性。所述進氣噴嘴4設(shè)置于主筒體底部的中心位置，且Y型三通管的頂端對稱設(shè)置于進氣噴嘴4的兩側(cè)，這樣在噴嘴出口產(chǎn)生高速氣流，可以對抽汲入吸入室6的積液進行均勻的霧化。同時，所述進氣噴嘴4為錐形漸縮噴嘴或超音速噴嘴，若選擇超音速噴嘴，在噴嘴出口產(chǎn)生超音速氣流，從而提高液體的霧化程度，同時考慮到工作壓力通常較高，所述噴嘴應(yīng)耐高壓。噴嘴的選擇可選擇可以視情況而定，以能實現(xiàn)最大的攜液率，同時還能與整個裝置的大小相匹配為最佳。需要說明的是，本發(fā)明的裝置應(yīng)用于天然氣井底積液的排除。本發(fā)明的工作過程是:根據(jù)井筒積液的多少按需選取相應(yīng)的吸液管1，將吸液管I與Y型三通管通過螺紋連接后，將該排除井筒積液的引射裝置以懸吊的方式下放至井筒12中，根據(jù)井況需要，適當調(diào)整其位置并固定，應(yīng)保證吸液管I的下端浸入積液中一定深度。此時，密封圈11與井筒12的內(nèi)圓周面形成密封。開始工作時，天然氣流通過進氣噴嘴4流入吸入室6，并在進氣噴嘴4作用下將天然氣的壓力能轉(zhuǎn)換成高流速的動能，在進氣噴嘴4出口產(chǎn)生高速氣流，使吸入室6內(nèi)部形成一定程度的真空，從而使井底積液在內(nèi)外壓差的作用下抽汲入吸入室6。積液在高速氣流的沖擊下進行了一定程度的霧化，霧化效果與進氣噴嘴4的選擇及氣井狀況有關(guān)。然后進入喉道喉管段8中并充分混合形成穩(wěn)定的氣液兩相流，此過程中高速氣流把部分動能傳遞給井底積液從而增大產(chǎn)液動能，并經(jīng)擴壓段9舉升至井口。這個過程中，瞬時氣量會在短時間內(nèi)大幅度提高。這主要是由于一方面降低了井底回壓，增大了生產(chǎn)壓差，氣井的產(chǎn)量增加；另一方面，由于壓力下降，井筒中的高壓氣膨脹，增加了瞬時氣量。從而在幾種因素的共同作用下提高了氣井的攜液能力，實現(xiàn)排除井筒積液的目的。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點和有益效果:( I)本發(fā)明在進氣噴嘴出口產(chǎn)生高速射流，并在吸入室產(chǎn)生一定的真空度，從而降低井底回壓，提高了油氣藏開采程度；(2)本發(fā)明適用于 有一定自噴能力的氣井，但在自噴能力不足的氣井中也可以與氣舉排水裝置結(jié)合使用，采用該裝置排水后，能明顯降低注氣壓力和注氣量并提高氣舉排水效率；(3)本發(fā)明能使被舉升的液體有一定程度的霧化，與天然氣流形成穩(wěn)定的兩相流，能充分攜帶井底積液至地面；(4)由于本發(fā)明的排水采氣排除井筒積液的引射裝置沒有運動部件，對于出砂等惡劣工況具有較強的適應(yīng)能力，適合于處理腐蝕和含砂流體；(5)本發(fā)明所使用設(shè)備為井下設(shè)備，對地面環(huán)境要求極低，可適應(yīng)各種地面環(huán)境；(6)本發(fā)明適應(yīng)的下井深度大。使用時，該裝置可以通過懸吊設(shè)備下放至井筒中的指定位置去，且吸液管段與引射裝置本體采用螺紋連接，可視井筒及積液情況適當更換，實現(xiàn)深井、超深井的排水米氣工藝；(7)本發(fā)明的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，無需額外動力設(shè)備，安全性高，生產(chǎn)過程中無需維護，成本較低，節(jié)能環(huán)保。(8)本發(fā)明通過引射的方法充分利用氣井自身能量，有效解決氣田一定開發(fā)階段的井底積液問題。
權(quán)利要求
1.一種排除井筒積液的引射裝置，其特征在于，包括帶有吸入室(6)的主筒體(5)，主筒體(5)的底部設(shè)置有插入到其吸入室(6)中的三通管(3)和進氣噴嘴(4)，主筒體(5)外周設(shè)置有若干個密封槽(10)，每個密封槽(10)中安裝有外徑與井筒(12)的內(nèi)徑相適應(yīng)的密封圈(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排除井筒積液的引射裝置，其特征在于，所述的主筒體(5)包括從下往上依次連通的吸入室(6 )、喉管段(8 )以及擴壓段(9 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的排除井筒積液的引射裝置，其特征在于，所述吸入室(6)包括直管段和收縮管段(7)，收縮管段(7)的管徑長度從下往上呈線性減小，且收縮管段(7)的管壁線與主筒體(5)中軸線夾角為45°。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的排除井筒積液的引射裝置，其特征在于，所述的喉管段(8)的管道為直筒型；擴壓段(9)管道的管徑長度從下往上呈線性增大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排除井筒積液的引射裝置，其特征在于，所述的進氣噴嘴(4)為錐形漸縮噴嘴或超音速噴嘴。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排除井筒積液的引射裝置，其特征在于，所述的三通管(3)為Y型三通管，Y型三通管的頂端插入到主筒體(5 )的吸入室中，底端連接有吸液管(I)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的排除井筒積液的引射裝置，其特征在于，所述的進氣噴嘴(4)設(shè)置于主筒體(5)底部的中心位置，且Y型三通管的頂端對稱設(shè)置于進氣噴嘴(4)的兩側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排除井筒積液的引射裝置，其特征在于，Y型三通管的底端通過螺紋連接結(jié)構(gòu)(2)與吸液管(I)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求·1所述的排除井筒積液的引射裝置，其特征在于，所述的螺紋連接結(jié)構(gòu)(2)的連接處還設(shè)置有O型密封圈。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至9任一所述的排除井筒積液的引射裝置，其特征在于，當天然氣流通過進氣噴嘴(4)流入吸入室(6)，使吸入室(6)內(nèi)部形成一定程度的真空，從而使井底積液在內(nèi)外壓差的作用下抽汲入吸入室(6)，井底積液在天然氣流的沖擊下進行了一定程度的霧化，然后進入喉道喉管段(8)中并充分混合形成穩(wěn)定的氣液兩相流，氣液兩相流經(jīng)擴壓段(9)舉升至井口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種排除井筒積液的引射裝置，包括帶有吸入室的主筒體，主筒體的底部設(shè)置有插入到其吸入室中的三通管和進氣噴嘴，主筒體外周設(shè)置有若干個密封槽，每個密封槽中安裝有密封圈。高壓氣在進氣噴嘴出口產(chǎn)生高速射流，使吸入室產(chǎn)生一定的真空度，井底積液在內(nèi)外壓差的作用下抽汲至吸入室，并在吸入室進行一定程度的霧化，然后進入喉道并充分混合形成穩(wěn)定的氣液兩相流。此過程中高速氣流把部分動能傳遞給積液從而增大產(chǎn)液動能，并經(jīng)擴壓段舉升至井口。這樣，降低了井底回壓，增大了生產(chǎn)壓差，氣井的產(chǎn)量增加；另一方面，由于壓力下降，井筒中的高壓氣膨脹，增加了瞬時氣量。從而提高氣井的攜液能力，達到排除井筒積液的目的。
文檔編號E21B43/00GK103233923SQ20131013676
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月18日
發(fā)明者劉磊, 李曉白, 周芳德 申請人:西安交通大學