CN107542430B - 一种低压低产气井井下涡流强制排水采气装置 - Google Patents
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Abstract
一种低压低产气井井下涡流强制排水采气装置，进液筒1与涡轮定子连接，涡轮转子与输入、输出轴依次连接，进液筒通过锥扣与导流筒联结，输出轴的小直径轴段与绕流器连接，绕流器与打捞头之间通过螺纹联结，当井内流体流经该装置时，推动涡轮转子转动，使得绕流器与螺旋带共同转动，根据气井井下气液混合物的流动特性，装置会对气液两相流进行强制离心作用，并有效改善井筒流态和流体上行距离，提高气井产能，本发明的有益效果：与以往井下涡流工具相比，此装置中的旋流器做绕自身轴线的旋转运动，对井内流体进行强制分离，以此来提高气井产能；此装置的动力来自井下流体，无外部能量输入与消耗。
Description
技术领域
本发明涉及气田采气技术领域中的井下工具，特别涉及一种低压 低产气井井下涡流强制排水采气装置。
背景技术
针对有水气藏的开发工作，伴随着开采进度的不断深入，气井出 水乃至井筒积液现象导致气井产层压力降低、井口回压增大，当井内 积液量达到一定程度时，气体在井筒中的流速会降低，直至降到临界 携液流速以下，这就导致气体无法上升至井口、无法在接近井口的地 面管线中被输运甚至气井被淹，因此，临界携液流量和临界携液流速 对天然气的开采至关重要。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，针对低压气产气井，本发明的目 的在于提供一种井下涡流强制排水采气装置，该装置借助天然气井自 身能量，使得井下气液两相流通过该装置时，流体推动涡轮转子转动， 进而使得位于装置上部的绕流器绕着自身轴线做旋转运动，流体在绕 流器附近实现强制气液分离，具体表现为密度较大的液体被甩至油管 壁，形成环状液膜流，以螺旋轨迹流动上升，密度较小的气体向油管 轴线的中心聚拢，形成气核，并沿油管轴线快速上行。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种低压低产气井井下涡流强制排水采气装置，包括进液筒1， 进液筒1与涡轮定子2之间通过螺纹连接，涡轮定子2与涡轮转子3 插装在一起；涡轮转子3与输入轴4之间通过键连接；输入轴4与输 出轴6之间通过锥销联轴器5连接；输出轴6与上盖10之间有环形间隙，输出轴6的小直径轴段穿过上盖10；
所述的进液筒1通过锥扣与导流筒9联结，导流筒9与上盖10 通过普通螺纹9-4联结；上盖10的小直径段与导流筒9通过螺纹9-4 联结；导流筒9上接近母扣9-3处有销钉孔9-1，导流筒9接近上盖 10处有四个旁通孔9-2；导流筒9通过座封剪钉8与卡爪7连接，卡 爪7上有座封剪钉孔7-1、三个卡爪支撑臂7-2、三个支撑臂内顶尖 7-3以及三个卡爪臂支承端7-4；座封剪钉8直径尺寸较小，当被剪 断时，用于使此装置实现坐卡；
所述的输出轴6的小直径轴段与绕流器12之间通过花键12-3连 接；输出轴6的小直径轴段与绕流器12之间的轴向位移通过螺纹圆 柱销11限定，绕流器12外侧面上固结有螺旋带13；
所述的绕流器12与打捞头15之间通过螺纹12-1联结，打捞头 15与提环14插装在一起，提环14的内径比打捞头15小直径段的尺 寸大2-3mm，提环14侧面有两个吊耳14-1。
本发明的有益效果：
与以往井下涡流工具相比，此装置的动力来自井下流体，无外部 能量输入与消耗；此装置中的旋流器做绕自身轴线的旋转运动，根据 气井井下气液混合物的流动特性，应用强制涡流排水采气装置对气液 两相流进行强制离心作用，对井内流体进行强制分离,能有效改善井 筒流态和流体上行距离，提高气井产能。，
附图说明
图1a是本发明的剖视示意图，图1b为结构示意图。
图2是是本发明提环和打捞头的局部放大示意图。
图3是提环的正等测示意图。
图4是打捞头的结构示意图。
图5是绕流器部件示意图，其中图5a是绕流器部件示意图,图5b是剖视示意图。
图6是导流筒示意图，其中6a是导流筒外形示意图，图6b是剖 视示意图。
图7是卡爪的正等测示意图。
图8是此装置的工作原理简图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细叙述。
参照图1a、图1b，一种低压低产气井井下涡流强制排水采气装 置，包括进液筒1，进液筒1与涡轮定子2之间通过螺纹连接，涡轮 定子2与涡轮转子3插装在一起，涡轮转子3可相对于涡轮定子2发 生相对转动；涡轮转子3与输入轴4之间通过键连接；输入轴4与输出轴6之间通过锥销联轴器5连接；输出轴6与上盖10之间有环形 间隙，输出轴6的小直径轴段穿过上盖10；
所述的进液筒1通过锥扣与导流筒9联结，参照图6，导流筒9 与上盖10通过普通螺纹9-4联结；上盖10的小直径段与导流筒9通 过螺纹9-4联结；导流筒9上接近母扣9-3处有销钉孔9-1，导流筒9 接近上盖10处有四个旁通孔9-2；导流筒9通过座封剪钉8与卡爪7 连接，参照图7，卡爪7上有座封剪钉孔7-1、三个卡爪支撑臂7-2、 三个支撑臂内顶尖7-3以及三个卡爪臂支承端7-4；座封剪钉8直径 尺寸较小，当被剪断时，用于使此装置实现坐卡；
参照图5，所述的输出轴6的小直径轴段与绕流器12之间通过 花键12-3联结；输出轴6的小直径轴段与绕流器12之间的轴向位移 通过螺纹圆柱销11限定，螺纹圆柱销11插在销孔12-2内，螺纹圆 柱销11是一种带有螺纹的销，属于标准件，用于阻止，参照图2、 图5，绕流器12外侧面上固结有螺旋带13，制造时，绕流器12与螺 旋带13亦可制造为一个零件；
参照图2，所述的绕流器12与打捞头15之间通过螺纹12-1联结， 打捞头15与提环14插装在一起，参照图4提环14的内径14-2比打 捞头15小直径段15-1的尺寸大2-3mm，明显小于打捞头15大直径 段的尺寸，参照图3，提环14侧面有两个吊耳14-1，可令细钢丝绳 穿过，细钢丝绳对提环14有提升作用，使得提环14可在打捞头小直 径段侧面发生轴向移动。
本发明的工作原理为：
装置下放：在细钢丝绳的上提作用下，整个装置处于平稳下放过 程，随着下入深度的增加，井下流体推动涡轮转子3转动，致使位于 装置最上部的绕流器12与螺旋带13绕着自身轴线同步转动，此装置 在下放过程中进入工作状态，当下放至预定位置时，给此装置施加一 个轴向激振力，在激振力作用下，联结卡爪7与导流筒9之间的座封 剪钉8被剪切力剪断，装置主体继续下行，并推至卡爪7的内顶尖 7-3，使得卡爪臂7-2被撑开，由此，在下行过程中，卡爪7下部支 承端7-4卡定在油管接箍处，实现整个装置的卡定。
装置工作：如图8所示为低压低产气井井下涡流强制排水采气装 置工作示意图。井下流体分为两条干路参与此装置的工作，第一条干 路的流体17沿着油管内壁和整个装置外壁面之间的环形空间上行， 来自第二条干路流体18进入此装置的进液筒1中，首先推动涡轮转 子3转动，由于涡轮转子3与输入轴4、锥销联轴器5、输出轴6、 绕流器12、螺旋带13和打捞头15等以一定的联结方式进行联结， 所以，当涡轮转子3在转动时，位于上部的绕流器12也同时转动。 当第二条干路流体18在装置内富集到一定程度时，第二条干路流体18又会分为两条支路上行，其中第二条干路第一条支路流体19从导 流筒9的旁通孔9-2溢出，进入装置与油管之间的环形空间，并继续 上行，第二条干路第二条支路流体20在筒内继续上行，从上盖10与 输出轴6之间的环形间隙溢出，继续上行，当这两条干路流体上行至绕流器12附近时，由于绕流器12和螺旋带13在做绕自身轴线的旋 转运动，因此，流体中密度较大的液体被甩至油管壁面，形成环状液 膜流，而密度较小的气体则向中心聚拢，形成气核，并沿油管轴线快 速上行。
装置打捞：当产层压力降低至一定程度，此装置停止运动，工具 串上提细钢丝绳，细钢丝绳上提提环14，此装置被提升至地面。
Claims (1)
1.一种低压低产气井井下涡流强制排水采气装置，其特征在于，包括进液筒(1)，进液筒(1)与涡轮定子(2)之间通过螺纹连接，涡轮定子(2)与涡轮转子(3)插装在一起；涡轮转子(3)与输入轴(4)之间通过键连接；输入轴(4)与输出轴(6)之间通过锥销联轴器(5)连接；输出轴(6)与上盖(10)之间有环形间隙，输出轴(6)的小直径轴段穿过上盖(10)；
所述的进液筒(1)通过锥扣与导流筒(9)联结，导流筒(9)与上盖(10)通过普通螺纹(9-4)联结；上盖(10)的小直径段与导流筒(9)通过螺纹(9-4)联结；导流筒(9)上接近母扣(9-3)处有销钉孔(9-1)，导流筒(9)接近上盖(10)处有四个旁通孔(9-2)；导流筒(9)通过座封剪钉(8)与卡爪(7)连接；
所述的输出轴(6)的小直径轴段与绕流器(12)之间通过花键(12-3)联结；输出轴(6)的小直径轴段与绕流器(12)之间的轴向位移通过螺纹圆柱销(11)限定，绕流器(12)外侧面上固结有螺旋带(13)；
所述的绕流器(12)与打捞头(15)之间通过螺纹(12-1)联结，打捞头(15)与提环(14)插装在一起；
卡爪(7)上有座封剪钉孔(7-1)、三个卡爪支撑臂(7-2)、三个支撑臂内顶尖(7-3)以及三个卡爪臂支承端(7-4);
提环(14)的内径比打捞头(15)小直径段的尺寸大2-3mm，提环(14)侧面有两个吊耳(14-1)。
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