CN103233923B - 一种排除井筒积液的引射装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种排除井筒积液的引射装置，包括带有吸入室的主筒体，主筒体的底部设置有插入到其吸入室中的三通管和进气喷嘴，主筒体外周设置有若干个密封槽，每个密封槽中安装有密封圈。高压气在进气喷嘴出口产生高速射流，使吸入室产生一定的真空度，井底积液在内外压差的作用下抽汲至吸入室，并在吸入室进行一定程度的雾化，然后进入喉道并充分混合形成稳定的气液两相流。此过程中高速气流把部分动能传递给积液从而增大产液动能，并经扩压段举升至井口。这样，降低了井底回压，增大了生产压差，气井的产量增加；另一方面，由于压力下降，井筒中的高压气膨胀，增加了瞬时气量。从而提高气井的携液能力，达到排除井筒积液的目的。

Description

一种排除井筒积液的引射装置

技术领域

本发明属于多相流技术领域，涉及节能技术领域，尤其涉及一种排除井筒积液的引射装置。

背景技术

在开采天然气的过程中，随着开采时间的延续，气井井底压力和天然气流动速度逐步降低，致使气藏中的产出水或凝析液不能随天然气流携带出井筒，从而滞留在井筒中。这些液体在一段时间内聚集于井底，形成液柱，对气藏造成额外的静水回压，导致气井自喷能量持续下降。通常，如果这种情况持续下去，井筒中聚集的液柱最终会将气压死，导致气井停产。这种现象便称之为“气井积液”。

气井井底积液使气井处于多相流生产状态，降低气井产量，甚至使之停产。因此，气井积液的排除对生产实际具有重要的意义。国内外气藏大多属于封闭性的弹性水驱气藏，在开发过程中都不同程度地存在这这种现象，长时间的积液浸泡还会对地层造成极大的污染和伤害，同时还是引起井筒内腐蚀的原因。如何对气井积液进行有效排除，也因此成为多相流技术邻域要解决的一个重要问题。

当气井的产气量低于临界携液流量时，气井开始积液，需采取相关的排水采气措施来协助气井排液。排水采气工艺是气井开采中后期提高有水气藏采收率的有效措施，目前常用的排采工艺主要分为两大类，一类是常规排水采气工艺，包括优选管柱、泡沫排水、柱塞气举、连续气举、有杆泵、电潜泵等；一类是排水采气新工艺技术，如涡流排水采气工艺、气体加速泵、球塞气举和连续油管排采等新工艺。但这些工艺在实际应用中，存在着适用范围苛刻、成本高、难操作、维护难度大等弊端。采用常规排水采气方法，例如泡沫排水采气工艺，具有许多优点，但需定时定量向井筒内添加泡排剂，工艺的排液能力不高，而且投入大量的泡排剂所附加的资金投入也增加了采气成本，缩短了气井的经济可采寿命。而采用排水采气新工艺技术，例如球塞气举工艺具备对低压低产井具有很强的适应性，能适应高气液比、出砂、高腐蚀性、深井等复杂的油气井条件；便于工艺的调整、易于实现自动化管理和适应地层产能的变化；便于注入化学剂、有利于防腐和防垢等优点，但由于柱塞靠自身重力在液体中下落，柱塞下行较为缓慢，排液量较为局限，同时不能实现连续气举。连续油管排水采气技术则存在施工成本高，且施工为单次作业，无法长期起效。同时，目前大部分排水采气工艺设备需要后期下入，如电潜泵、柱塞、毛细管、机抽等，这便需要先对原生产气井进行压井后更换管柱作业，压井作业势必要造成对地层的污染，更换管柱作业不仅作业费用高，还将耽误气井的正常生产周期。

因此，现有的排水采气方式存在诸多问题，有待改进与完善。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种排除井筒积液的引射装置，通过引射的方法充分利用气井自身能量，实现了对天然气井筒内积液的排除。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种排除井筒积液的引射装置，包括带有吸入室的主筒体，主筒体的底部设置有插入到其吸入室中的三通管和进气喷嘴，主筒体外周设置有若干个密封槽，每个密封槽中安装有外径与井筒的内径相适应的密封圈。

所述的主筒体包括从下往上依次连通的吸入室、喉管段以及扩压段。

所述吸入室包括直管段和收缩管段，收缩管段的管径长度从下往上呈线性减小，且收缩管段的管壁线与主筒体中轴线夹角为45°。

所述的喉管段的管道为直筒型；扩压段管道的管径长度从下往上呈线性增大。

所述的进气喷嘴为锥形渐缩喷嘴或超音速喷嘴。

所述的三通管为Y型三通管，Y型三通管的顶端插入到主筒体的吸入室中，底端连接有吸液管。

所述的进气喷嘴设置于主筒体底部的中心位置，且Y型三通管的顶端对称设置于进气喷嘴4的两侧。

Y型三通管的底端通过螺纹连接结构与吸液管连接。

所述的螺纹连接结构的连接处还设置有O型密封圈。

当天然气流通过进气喷嘴流入吸入室，使吸入室内部形成一定程度的真空，从而使井底积液在内外压差的作用下抽汲入吸入室，井底积液在天然气流的冲击下进行了一定程度的雾化，然后进入喉道喉管段中并充分混合形成稳定的气液两相流，气液两相流经扩压段举升至井口。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

（1）本发明中高压气在进气喷嘴出口产生高速射流，并在吸入室产生一定的真空度，井底积液在内外压差的作用下抽汲至吸入室。进气喷嘴出口喷射的高速气流对抽吸至吸入室的积液进行一定程度的雾化，与天然气流形成稳定的两相流，能充分携带井底积液至地面，从而降低井底回压，增大了生产压差，气井的产量增加，同时由于压力下降，井筒中的高压气膨胀，增加了瞬时气量，提高了油气藏开采程度；

（2）由于本发明的排水采气工具没有运动部件，对于出砂等恶劣工况具有较强的适应能力，适合于处理腐蚀和含砂流体；

（3）本发明所使用设备为井下设备，对地面环境要求极低，可适应各种地面环境；

（4）本发明的设备结构简单、紧凑，无需额外动力设备，安全性高，生产过程中无需维护，成本较低，节能环保。

进一步地，本发明还具有以下有益效果

（5）本发明适应的下井深度大。使用时，该装置可以通过悬吊设备下放至井筒中的指定位置去，且吸液管与引射装置中的三通管采用螺纹连接结构连接，可视井筒及积液情况适当更换，实现深井、超深井的排水采气工艺；

（6）本发明适用于有一定自喷能力的气井，但在自喷能力不足的气井中也可以与气举排水装置结合使用，采用该装置排水后，能明显降低注气压力和注气量并提高气举排水效率。

附图说明

图1为本发明提供的一种排除井筒积液的引射装置的结构剖面图。

图中，1为吸液管，2为螺纹连接结构，3为三通管，4为进气喷嘴，5为主筒体，6为吸入室，7为收缩管段，8为喉管段，9为扩压段，10为密封槽，11为密封圈，12为井筒。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

参见图1，一种排除井筒积液的引射装置，包括带有吸入室6的主筒体5，所述的主筒体5包括从下往上依次连通的吸入室6、喉管段8以及扩压段9；所述吸入室6包括直管段和收缩管段7，收缩管段7的管径长度从下往上呈线性减小，且收缩管段7的管壁线与主筒体5中轴线夹角为45°；所述的喉管段8的管道为直筒型；扩压段9管道的管径长度从下往上呈线性增大，主筒体5内各段尺寸应依据不同应用要求来设计，主筒体5的底部焊接有插入到其吸入室6中的三通管3和进气喷嘴4，所述的进气喷嘴4为锥形渐缩喷嘴或超音速喷嘴，主筒体5外周设置有若干个密封槽10，每个密封槽10中安装有外径与井筒12的内径相同的密封圈11，所述密封圈为抗腐蚀橡胶密封圈，其截面为梯形，密封圈11能使引射装置和工作井筒12之间形成良好密封，主筒体5上密封圈11的设置数量可以根据具体应用情况而定，通常为三道或以上，道数越多密封性能越好。其中，所述的三通管3为Y型三通管，Y型三通管的顶端插入到主筒体5的吸入室中，底端通过螺纹2连接有直筒型吸液管1，螺纹2的连接处还设置有O型密封圈，螺纹连接能够方便检修和更换直筒型吸液管1，其中，直筒型吸液管1实际应用时可以根据井筒积液的多少按需选取，加上O型密封圈后能提高整个装置的密封性。所述进气喷嘴4设置于主筒体底部的中心位置，且Y型三通管的顶端对称设置于进气喷嘴4的两侧，这样在喷嘴出口产生高速气流，可以对抽汲入吸入室6的积液进行均匀的雾化。

同时，所述进气喷嘴4为锥形渐缩喷嘴或超音速喷嘴，若选择超音速喷嘴，在喷嘴出口产生超音速气流，从而提高液体的雾化程度，同时考虑到工作压力通常较高，所述喷嘴应耐高压。喷嘴的选择可选择可以视情况而定，以能实现最大的携液率，同时还能与整个装置的大小相匹配为最佳。

需要说明的是，本发明的装置应用于天然气井底积液的排除。

本发明的工作过程是：根据井筒积液的多少按需选取相应的吸液管1，将吸液管1与Y型三通管通过螺纹连接后，将该排除井筒积液的引射装置以悬吊的方式下放至井筒12中，根据井况需要，适当调整其位置并固定，应保证吸液管1的下端浸入积液中一定深度。此时，密封圈11与井筒12的内圆周面形成密封。开始工作时，天然气流通过进气喷嘴4流入吸入室6，并在进气喷嘴4作用下将天然气的压力能转换成高流速的动能，在进气喷嘴4出口产生高速气流，使吸入室6内部形成一定程度的真空，从而使井底积液在内外压差的作用下抽汲入吸入室6。积液在高速气流的冲击下进行了一定程度的雾化，雾化效果与进气喷嘴4的选择及气井状况有关。然后进入喉道喉管段8中并充分混合形成稳定的气液两相流，此过程中高速气流把部分动能传递给井底积液从而增大产液动能，并经扩压段9举升至井口。这个过程中，瞬时气量会在短时间内大幅度提高。这主要是由于一方面降低了井底回压，增大了生产压差，气井的产量增加；另一方面，由于压力下降，井筒中的高压气膨胀，增加了瞬时气量。从而在几种因素的共同作用下提高了气井的携液能力，实现排除井筒积液的目的。

本发明与现有技术相比具有以下优点和有益效果：

（1）本发明在进气喷嘴出口产生高速射流，并在吸入室产生一定的真空度，从而降低井底回压，提高了油气藏开采程度；

（2）本发明适用于有一定自喷能力的气井，但在自喷能力不足的气井中也可以与气举排水装置结合使用，采用该装置排水后，能明显降低注气压力和注气量并提高气举排水效率；

（3）本发明能使被举升的液体有一定程度的雾化，与天然气流形成稳定的两相流，能充分携带井底积液至地面；

（4）由于本发明的排水采气排除井筒积液的引射装置没有运动部件，对于出砂等恶劣工况具有较强的适应能力，适合于处理腐蚀和含砂流体；

（5）本发明所使用设备为井下设备，对地面环境要求极低，可适应各种地面环境；

（6）本发明适应的下井深度大。使用时，该装置可以通过悬吊设备下放至井筒中的指定位置去，且吸液管段与引射装置本体采用螺纹连接，可视井筒及积液情况适当更换，实现深井、超深井的排水采气工艺；

（7）本发明的设备结构简单、紧凑，无需额外动力设备，安全性高，生产过程中无需维护，成本较低，节能环保。

（8）本发明通过引射的方法充分利用气井自身能量，有效解决气田一定开发阶段的井底积液问题。

Claims (7)

1.一种排除井筒积液的引射装置，其特征在于，包括带有吸入室(6)的主筒体(5)，主筒体(5)的底部设置有插入到其吸入室(6)中的三通管(3)和进气喷嘴(4)，主筒体(5)外周设置有若干个密封槽(10)，每个密封槽(10)中安装有外径与井筒(12)的内径相适应的密封圈(11)；

所述的主筒体(5)包括从下往上依次连通的吸入室(6)、喉管段(8)以及扩压段(9)；

所述的三通管(3)为Y型三通管，Y型三通管的顶端插入到主筒体(5)的吸入室中，底端连接有吸液管(1)；所述的进气喷嘴(4)设置于主筒体(5)底部的中心位置，且Y型三通管的顶端对称设置于进气喷嘴(4)的两侧。

2.根据权利要求1所述的排除井筒积液的引射装置，其特征在于，所述吸入室(6)包括直管段和收缩管段(7)，收缩管段(7)的管径长度从下往上呈线性减小，且收缩管段(7)的管壁线与主筒体(5)中轴线夹角为45°。

3.根据权利要求1所述的排除井筒积液的引射装置，其特征在于，所述的喉管段(8)的管道为直筒型；扩压段(9)的管道的管径长度从下往上呈线性增大。

4.根据权利要求1所述的排除井筒积液的引射装置，其特征在于，所述的进气喷嘴(4)为锥形渐缩喷嘴或超音速喷嘴。

5.根据权利要求1所述的排除井筒积液的引射装置，其特征在于，Y型三通管的底端通过螺纹连接结构(2)与吸液管(1)连接。

6.根据权利要求5所述的排除井筒积液的引射装置，其特征在于，所述的螺纹连接结构(2)的连接处还设置有O型密封圈。

7.根据权利要求1至6任一所述的排除井筒积液的引射装置，其特征在于，当天然气流通过进气喷嘴(4)流入吸入室(6)，使吸入室(6)内部形成一定程度的真空，从而使井底积液在内外压差的作用下抽汲入吸入室(6)，井底积液在天然气流的冲击下进行了一定程度的雾化，然后进入喉管段(8)中并充分混合形成稳定的气液两相流，气液两相流经扩压段(9)举升至井口。