井下排水采氣系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及井下采氣領(lǐng)域，具體是指井下排水采氣系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在國(guó)內(nèi)多數(shù)氣井中都會(huì)不同程度的在井底出現(xiàn)積水，對(duì)于存在底水或是邊水的氣井，在開采過(guò)程中液氣比將逐漸增高，如果不及時(shí)調(diào)整液氣比或者井底積液不及時(shí)排除井口，這會(huì)導(dǎo)致氣井的正常生產(chǎn)，甚至將氣井淹死而導(dǎo)致停產(chǎn)，因此正確預(yù)測(cè)氣井在不同程度含液量下的舉升能力根據(jù)氣井的實(shí)際情況選擇合適氣井的排水采氣工藝具有重要的實(shí)際意義。
[0003]氣井井底剛開始出現(xiàn)少量積液時(shí)井筒內(nèi)的液體可以被氣體利用自身的上升力帶出井筒，氣井還能正常生產(chǎn)，這時(shí)氣井氣流的最流流速稱為氣井?dāng)y液臨界流速，對(duì)應(yīng)的氣體流量稱為氣井?dāng)y液臨界流量；當(dāng)井筒內(nèi)氣體的實(shí)際流速小于臨界流速時(shí)，氣流就不能將井內(nèi)液體利用自身的上升力帶出井口。而現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用直射噴嘴，液體經(jīng)過(guò)加壓后獲得較大的動(dòng)能，經(jīng)過(guò)噴嘴后液體將以很大的速度噴射出去，在液體表面張力、粘性及空氣阻力相互作用下，液體由滴落、平滑流、波狀流向噴霧流逐漸轉(zhuǎn)變，最后方便實(shí)現(xiàn)氣液的兩相分離；但是由于直射噴嘴中排出的水流具有表面張力，因此在液體轉(zhuǎn)變?yōu)閲婌F流的過(guò)程中，需不斷向井下加壓才能滿足液體在噴射出時(shí)具有很高的速度與周圍空氣發(fā)生摩擦而分離霧化，然后井下的氣壓越高，采氣時(shí)所面臨的安全可靠度越低，極易引發(fā)安全事故。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供井下排水采氣系統(tǒng)，方便氣液快速的自主上升排出井夕卜，同時(shí)達(dá)到提高采氣安全可靠度的目的。
[0005]本實(shí)用新型的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]井下排水采氣系統(tǒng)，包括固定在套管內(nèi)的封隔器以及固定筒，在所述套管的上端依次連接有預(yù)存腔體、汽水分離器和水池，在所述固定筒上螺紋連接有噴嘴，所述噴嘴包括噴嘴內(nèi)芯以及套設(shè)在噴嘴內(nèi)芯外的噴嘴外殼，噴嘴外殼的端部設(shè)有噴流孔，在所述噴嘴內(nèi)芯一端設(shè)置內(nèi)圓錐面，且所述內(nèi)圓錐面與噴嘴外殼的內(nèi)壁形成進(jìn)氣腔體，噴嘴內(nèi)芯另一端開有正對(duì)噴流孔的通孔，通孔內(nèi)壁上安裝有多個(gè)旋流葉片，且通孔與噴嘴內(nèi)芯的內(nèi)壁形成旋流腔體；還包括兩個(gè)貫穿噴嘴外殼以及噴嘴內(nèi)芯的氣孔，在噴嘴內(nèi)芯中部設(shè)置有環(huán)形的對(duì)流槽，兩個(gè)氣孔對(duì)稱設(shè)置在對(duì)流槽的兩端，且所述氣孔的出氣端內(nèi)徑在沿噴嘴內(nèi)芯徑向指向軸心的方向上遞減。在對(duì)具有一定含水量的氣井的開采過(guò)程中，套管置于地底的氣層，通過(guò)封隔器將套管上端與其下端隔絕，向氣井內(nèi)注入壓力推動(dòng)封隔器打開使得套管上下端連通，而固定筒上安裝噴嘴，在壓力的壓迫下井內(nèi)的氣液兩相混合物則通過(guò)噴嘴噴射入預(yù)存腔體，且預(yù)存腔體與汽水分離器、水池依次連接，即氣液混合物在被噴嘴噴射至預(yù)存腔體后直接由汽水分離器進(jìn)行氣液兩相的分離，分離出的氣體被排出至儲(chǔ)氣罐等收集裝置，而分離出的水分則排至水池中；
[0007]當(dāng)氣井內(nèi)的氣液兩相混合物在井內(nèi)壓力的推動(dòng)下開始上升，氣液混合物進(jìn)入到進(jìn)氣腔體內(nèi)后經(jīng)過(guò)內(nèi)圓錐面對(duì)其進(jìn)行體積壓縮，進(jìn)而提高氣液混合物的流動(dòng)速度，在氣液混合物進(jìn)入旋流腔體時(shí)，流體與旋流葉片相互接觸，通過(guò)旋流葉片將流體帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，最后利用旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將氣液混合物從噴流孔中甩出；當(dāng)氣液混合物的流量很小時(shí)，離心力大于液體表面張力時(shí)，由噴流孔中甩出的為尺寸較大的大液滴，此時(shí)液體直接分裂成液滴；當(dāng)流量增大時(shí)，液體被旋轉(zhuǎn)分裂成數(shù)量較多的絲狀射流，液體的流態(tài)極不穩(wěn)定，液體離開旋轉(zhuǎn)葉片末端并由噴流孔噴出一段距離后，直接與空氣發(fā)生摩擦作用而分離成小液滴，形成絲狀分裂液滴，當(dāng)流量繼續(xù)增大時(shí)，液絲相互連接成液膜，隨著液膜向外擴(kuò)展成更薄的液膜，并以很高的速度與周圍的空氣發(fā)生摩擦而分離霧化，由薄膜狀分裂成液滴，使得在噴流孔噴出霧狀的氣液混合物，同時(shí)在正常使用的工作壓力下將氣井內(nèi)的氣液兩相抽取出，以方便后期的氣液分離工序；
[0008]其中在噴嘴內(nèi)芯中部開有環(huán)形的對(duì)流槽，向氣孔注入空氣，涌進(jìn)的空氣在氣孔的末端壓縮，即進(jìn)一步增大空氣的噴射速度，而氣孔沿環(huán)形的對(duì)流槽對(duì)稱設(shè)置，進(jìn)而有兩個(gè)氣孔噴出的空氣流相互對(duì)沖，且能在對(duì)流槽內(nèi)進(jìn)行一段時(shí)間的，旋流腔體內(nèi)流動(dòng)的氣液混合物在對(duì)流槽所形成的圓柱環(huán)境下與空氣混合，高速流動(dòng)的空氣與相對(duì)較低速度運(yùn)動(dòng)的氣液混合物或是液膜相互產(chǎn)生震動(dòng)、摩擦，使得液體破碎為細(xì)小的液體；然后再經(jīng)過(guò)旋流葉片的離心加速迅速上升，方便氣液快速的自主上升排出井外，同時(shí)達(dá)到提高采氣安全可靠度的目的。
[0009]進(jìn)一步地，所述噴嘴內(nèi)芯的端部設(shè)有環(huán)形凹槽，且所述旋流腔體通過(guò)圓孔與環(huán)形凹槽連通。環(huán)形凹槽與噴嘴外殼的內(nèi)壁之間形成環(huán)空，氣液混合物在即將通過(guò)旋流葉片時(shí)經(jīng)過(guò)圓孔進(jìn)入到環(huán)空內(nèi)，在一定程度上減弱了氣液混合物在旋流腔體靠近其內(nèi)壁部分的流層運(yùn)動(dòng)速度，避免氣液混合物直接對(duì)旋流葉片造成沖擊，防止旋流葉片局部受損后影響流體的旋轉(zhuǎn)，提高噴流孔內(nèi)氣液混合物的霧化效果。
[0010]進(jìn)一步地，還包括開設(shè)在噴嘴外殼端部的擴(kuò)散孔，所述擴(kuò)散孔與噴流孔的出氣端連通。由噴流孔射出的霧狀液滴擴(kuò)散范圍較大，不利于井上作業(yè)對(duì)霧狀液滴的收集，與噴流孔連通的擴(kuò)散孔可對(duì)輻射噴出的霧狀液滴進(jìn)行收攏聚集，使之直接進(jìn)入井上裝置中的容納腔中。
[0011]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0012]1、本實(shí)用新型當(dāng)流量繼續(xù)增大時(shí)，液絲相互連接成液膜，隨著液膜向外擴(kuò)展成更薄的液膜，并以很高的速度與周圍的空氣發(fā)生摩擦而分離霧化，由薄膜狀分裂成液滴，使得在噴流孔噴出霧狀的氣液混合物，同時(shí)在正常使用的工作壓力下將氣井內(nèi)的氣液兩相抽取出，以方便后期的氣液分離工序；
[0013]2、本實(shí)用新型的環(huán)形凹槽與噴嘴外殼的內(nèi)壁之間形成環(huán)空，氣液混合物在即將通過(guò)旋流葉片時(shí)經(jīng)過(guò)圓孔進(jìn)入到環(huán)空內(nèi)，在一定程度上減弱了氣液混合物在旋流腔體靠近其內(nèi)壁部分的流層運(yùn)動(dòng)速度，避免氣液混合物直接對(duì)旋流葉片造成沖擊，防止旋流葉片局部受損后影響流體的旋轉(zhuǎn)，提高噴流孔內(nèi)氣液混合物的霧化效果。
【附圖說(shuō)明】
[0014]此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的限定。在附圖中:
[0015]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為喂'嘴外殼的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0018]圖4為噴嘴內(nèi)芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的零部件名稱:
[0020]1-噴嘴外殼、2-進(jìn)氣腔體、3-內(nèi)圓錐面、4-噴嘴內(nèi)芯、5-旋流腔體、6-環(huán)形凹槽、7-旋流葉片、8-噴流孔、9-擴(kuò)散孔、10-對(duì)流槽、11-氣孔、12-套管、13-固定筒、14-封隔器、15-氣層、16-預(yù)存腔體、17-汽水分離器、18-水池。
【具體實(shí)