CN107762465A - 火驱用的气锚以及气锚的作业方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种火驱用的气锚以及气锚的作业方法，包括：本体，所述本体具有相对的开口端和封闭端；设置在所述本体内的中心管；分隔机构，所述分隔机构设置在临近于开口端的所述本体和所述中心管之间，从而将所述本体分隔为相互隔离的两个腔室，所述中心管的两端分别与两个腔室连通；所述气锚还包括自开口端至封闭端方向在所述分隔机构和临近于所述封闭端的中心管之间依次排布有设置在所述本体的侧壁的排气孔、气液分离机构、设置在所述本体的侧壁上的进液孔、扩散部、设置有割破器的分气盘、螺旋分离机构，所述扩散部、所述分气盘、所述螺旋分离机构的外侧壁分别与所述本体的内壁面之间具有间隙。本申请实施例中的气锚可以提高火驱采油深井泵的泵效。
Description
技术领域
本申请涉及稠油火驱采油领域，具体涉及一种火驱用的气锚以及气锚的作业方法。
背景技术
火驱生产井同时也是火烧油层后产生的尾气排气井，火驱尾气组分较为复杂，其中非烃类组分比例较高，主要有氮气、二氧化碳等，烃类气体所占比例较小，主要为甲烷等，这类混合气与传统的油井伴生气性质不同，受火驱受效后,油井产气量迅速增加,平均单井日产气量由驱前60Nm3增加到3 700Nm3,最高单井达2.3x104Nm3。油井产气量高时,入泵气体影响排液,造成泵效降低,严重时甚至会发生气锁,加上火驱区块原油物性粘度较高等客观因素，致使传统结构的气锚难以适合稠油火驱生产井工况。导致油井无法正常生产。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明实施例提供了一种火驱用的气锚以及气锚的作业方法，其适用于火驱生产。
本申请实施例公开了一种火驱用的气锚，包括：
本体，所述本体具有相对的开口端和封闭端；
设置在所述本体内的中心管；
分隔机构，所述分隔机构设置在临近于开口端的所述本体和所述中心管之间，从而将所述本体分隔为相互隔离的两个腔室，所述中心管的两端分别与两个腔室连通；
所述气锚还包括自开口端至封闭端方向在所述分隔机构和临近于所述封闭端的中心管之间依次排布有设置在所述本体的侧壁的排气孔、气液分离机构、设置在所述本体的侧壁上的进液孔、扩散部、设置有割破器的分气盘、螺旋分离机构，所述扩散部、所述分气盘、所述螺旋分离机构的外侧壁分别与所述本体的内壁面之间具有间隙。
进一步地，所述扩散部为复合扩散管，所述复合扩散管具有临近于所述开口端的缩径部和临近于所述封闭端的扩径部，所述缩径部的截面积自所述开口端向封闭端的方向逐渐变小，所述扩径部的截面积自所述开口端向所述封闭端的方向逐渐变大。
进一步地，所述分气盘为三个，三个分气盘沿所述中心管的轴线排布，三个所述分气盘上设置的割破器的数量自所述开口端向所述封闭端的方向逐渐变大。
进一步地，所述气液分离机构、所述扩散部、所述分气盘、所述螺旋分离机构中的至少一个套设在所述中心管上。
进一步地，所述气液分离机构、所述扩散部、所述分气盘、所述螺旋分离机构中的至少一个的外侧壁临近于所述本体的内壁面。
进一步地，所述排气孔位于所述本体内的一端临近所述气液分离机构设置。
进一步地，所述进液孔位于所述本体内的一端临近所述扩散部设置。
进一步地，所述气液分离机构呈伞状，所述气液分离机构自开口端向所述封闭端突出。
进一步地，所述本体的两端设置有内螺纹，所述本体的封闭端通过内螺纹设置有丝堵。
进一步地，所述分隔机构将所述本体和所述中心管固定连接。
进一步地，所述缩径部和所述扩径部之间设置有截面积相等的恒径部。
进一步地，所述中心管靠近于所述本体的封闭端的一端临近所述本体的封闭端设置。
本发明还公开了一种气锚的作业方法，包括以下步骤，使气液混合体通过沉降分离结构分离大部分未溶于原油的非烃类气体，通过螺旋分离结构分离溶解在原油内的烃类气体，通过气液分离机构排出气体并且阻隔小液滴，分隔出的液体从中心管进入本体
本申请实施例采用先沉降，后离心旋转的思路，即先设计一定长度的纵向沉降分离结构，利用气液密度差分离大部分未溶于原油的非烃类气体，之后进入螺旋分离结构，分离溶解在原油内的烃类气体。考虑尾气量大流速快，在气锚顶部设置气液分离器，排出气体，阻隔小液滴。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例公开的一种火驱用的气锚的结构示意图。
图2是本申请实施例公开的一种火驱用的气锚的流体走向示意图。
以上附图的附图标记：1、本体1；101、第一腔室；102、第二腔室；2、分隔机构；3、排气孔；4、气液分离机构；5、进液孔；6、扩散部；61、缩径部；62、恒径部；63、扩径部；7、分气盘；8、割破器；9、螺旋分离机构；10、中心管；11、丝堵。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1所示，本申请实施例公开了一种火驱用的气锚，包括：本体1，所述本体1具有相对的开口端和封闭端；设置在所述本体1内的中心管10；分隔机构2，所述分隔机构2设置在临近于开口端的所述本体1和所述中心管10之间，从而将所述本体1分隔为相互隔离的两个腔室，所述中心管10的两端分别与两个腔室连通；所述气锚还包括自开口端至封闭端方向在所述分隔机构2和临近于所述封闭端的中心管10之间依次设置有设置在所述本体1的侧壁的排气孔3、气液分离机构4、设置在所述本体1的侧壁上的进液孔5、扩散部6、设置有割破器8的分气盘7、螺旋分离机构9，所述扩散部6、所述分气盘7、所述螺旋分离机构9的外侧壁分别与所述本体1的内壁面之间具有间隙。
具体的，本体1沿一轴线方向延伸。所述本体1具有沿其轴线方向相对的两端。所述本体1的两端内分别设置有内螺纹，从而方便与其他部件连接。在本实施方式中，所述本体1的内部具有空腔。所述本体1的上端为开口端，即所述本体1的上端敞开，以使其空腔内的流体能从所述本体1的上端(即开口端流出)。所述本体1的下端通过其内螺纹设置有将所述本体1的下端封闭的丝堵11，从而形成封闭端。
通常情况下，所述火驱用的气锚竖直放置，即，所述本体1的开口端位于上方，所述本体1的封闭端位于下方。
在本实施方式中，中心管10位于所述本体1内，所述中心管10具有中心腔，所述中心管10的两端敞开。
所述中心管10的上端和所述本体1之间设置有分隔机构2。分隔机构2可以将本体1的空腔分隔为两个腔室，即靠近于所述本体1的开口端的第一腔室101和靠近于所述本体1的封闭端的第二腔室102。第一腔室101和第二腔室102相互隔离。所述第二腔室102主要由所述本体1和所述中心管10之间的环形空间形成。所述中心管10的上端与所述第一腔室101连通。所述中心管10的下端与所述第二腔室102连通。优选地，所述中心管10的下端临近于所述丝堵11，以使分离出的液体转向流入中心管10内。在本实施方式中，分隔机构2可以为支撑环，所述中心管10穿设在所述支撑环上。支撑环还可以将所述中心管10固定在所述本体1上。
所述本体1设置有贯通其侧壁的排气孔3和进液孔5。其中，所述排气孔3位于所述分隔机构2的下侧。所述进液孔5位于所述排气孔3的下侧。
在所述排气孔3和进液孔5之间设置有气液分离机构4，从而可以将自通过其的气体和液体进行分离，并且阻隔液体进入，并且使气体从排气孔3排出。气液分离机构4包括板体、设置在板体上的分离孔。气体可以从分离孔中溢出。而流体中的液体(如油等)在板体上聚集后，在重力作用下向下流动。优选地，所述气液分离机构4呈伞状，呈伞状的所述气液分离机构4的突出部位于下部。由此，更利于流体中的流体可以在重力作用下聚集。
在所述进液孔5的下侧设置有扩散部6。自进液孔5流入第二腔室102内的流体，可以向下运动进入扩散部6中。
在本实施方式中，扩散部6为复合扩散管，所述复合扩散管具有位于上侧的缩径部61和位于下侧的扩径部63，所述缩径部61的截面积自上向下逐渐变小，所述扩径部63的截面积自上向下逐渐变大。缩径部61和扩径部63可以使气液混合体有个压力增大与减小的过程，在压力减小的过程中混合体中气液混合体就会有分离的驱势，甚至边部可能已经分离。此外，缩径部61还可以加速气体向外排出。
更优选地，所述缩径部61和所述扩径部63之间设置有截面积相等的恒径部62。恒径部62有助于压力的升高，以便于到扩径部63处气体溢出。
所述扩散部6的下侧设置有分气盘7。所述分气盘7上设置有割破器8。在本实施方式中，所述割破器可以为设置在分气盘7的气孔内的针状物。所述割破器8可以使气液混合体中的大气泡变成小气泡，从而使气液混合体的体积变小，更加有利于气液分离。
优选地，所述分气盘7为三个，三个分气盘7沿所述中心管10的轴线排布，三个所述分气盘7上设置的割破器8的数量自所述开口端向所述封闭端的方向逐渐变大。
螺旋分离机构9呈螺旋片状。自分气盘7流出的气液混合体在重力和螺旋分离机构9作用下，气液混合体沿螺旋片速迅沿圆周运动，在离心力作用下由于气体与液体所受到的离心力有较大的差异，以使气液混合体可以在离心力作用下分离。
所述扩散部6、所述分气盘7、所述螺旋分离机构9的外侧壁分别与所述本体1的内壁面之间具有间隙。在浮力作用下，分离出的沿本体1的内壁自间隙向上运动到气液分离机构4，气体中携带的液体在气液分离机构4的作用下聚集在气液分离机构4，当聚集到一定体积时在重力作用下，向下运动，重新参与分离。
所述气液分离机构4、所述扩散部6、所述分气盘7、所述螺旋分离机构9中的至少一个套设在所述中心管10上。在本实施方式中，所述气液分离机构4、所述扩散部6、所述分气盘7、所述螺旋分离机构9中的均固定地套设在所述中心管10上。并且，所述气液分离机构4、所述扩散部6、所述分气盘7、所述螺旋分离机构9的外侧壁临近于所述本体1的内壁面。
为了使气液混合体快速进入，进液孔5自上向下逐渐向内倾斜，并且所述进液孔5的下端临近所述扩散部6的入口设置。
为了使气体快速从排气孔3排出，排气孔3自上向下逐渐向内倾斜，并且所述排气孔3的下端临近所述气液分离机构4的出口设置。
本申请实施例中的气锚改变传统做法，采用先沉降，后离心旋转的思路，即先设计一定长度的纵向沉降分离结构，利用气液密度差分离大部分未溶于原油的非烃类气体，之后进入螺旋分离结构，分离溶解在原油内的烃类气体。考虑尾气量大流速快，在气锚顶部设计类似网状捕雾器的气液分离机构4，从而排出气体，阻隔小液滴。由此，本申请实施例中的气锚可以提高火驱采油深井泵的泵效。
参照图2所示，当本工具随着管柱下到井筒中设计位置时，由于进液孔5处压力较排气孔3处压力大，因此液体经进液孔5处进入中心管10与本体1组成的环形空间内，首先气液混合液体在重力作用下进入复合扩散管，由于上半部分是体积减小，下部体积增大使气液混体有个压力增大与减小的过程，当压力减小的过程中混合体中所气液有分离的驱势，边部可能已经分离，经过复合扩散管后，在重力作用下，气液混合体经过分气盘7得到进一步的分离，体积变小用利用气液进一步分离，其中的割破器8使气液中的大气泡变为小气泡，更加有利于气液分离。当气液混合体在重力作用下运动到螺旋分离机构9时，在螺旋分离机构9的作用下，气液混合体沿螺旋分离机构9迅速沿圆周运动，在离心力作用下由于气体与液体所受到的离心力有较大的差异，小气泡变成大气泡，在浮力作用下沿本体1的内壁向上运动到气液分离机构4，气体中携带的液体在气液分离机构4的作用下聚集在气液分离机构4，当聚集到一定体积时在重力作用下，向下运动，重新参与分离；由于丝堵11的作用，液体不能继续向下运动，且中心管10内部的压力小于其外部压力，因此液体从中心管10进注中心管10内部，经过中心管10进入到本体1上部，即完成气锚的作用。
本发明实施例公开的火驱用的气锚能够克服传统气锚的缺点，能够有效的消除气体对泵效的不良影响，能够明显的提高原油的采出速度，又不增加油井作业过程中难度，有利于本气锚的推广；可以消除气体对泵的不良影响，提高深井泵的泵效，进而提高原油的采现速度，最终达到节能减排的目的。
本申请还公开了一种气锚的作业方法，包括以下步骤，使气液混合体通过沉降分离结构分离大部分未溶于原油的非烃类气体，通过螺旋分离结构分离溶解在原油内的烃类气体，通过气液分离机构4排出气体并且阻隔小液滴，分隔出的液体从中心管10进入本体1，由此完成作业。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (13)
1.一种火驱用的气锚，其特征在于，包括：
本体，所述本体具有相对的开口端和封闭端；
设置在所述本体内的中心管；
分隔机构，所述分隔机构设置在临近于开口端的所述本体和所述中心管之间，从而将所述本体分隔为相互隔离的两个腔室，所述中心管的两端分别与两个腔室连通；
所述气锚还包括自开口端至封闭端方向在所述分隔机构和临近于所述封闭端的中心管之间依次排布有设置在所述本体的侧壁的排气孔、气液分离机构、设置在所述本体的侧壁上的进液孔、扩散部、设置有割破器的分气盘、螺旋分离机构，所述扩散部、所述分气盘、所述螺旋分离机构的外侧壁分别与所述本体的内壁面之间具有间隙。
2.根据权利要求1所述的火驱用的气锚，其特征在于，所述扩散部为复合扩散管，所述复合扩散管具有临近于所述开口端的缩径部和临近于所述封闭端的扩径部，所述缩径部的截面积自所述开口端向封闭端的方向逐渐变小，所述扩径部的截面积自所述开口端向所述封闭端的方向逐渐变大。
3.根据权利要求1所述的火驱用的气锚，其特征在于，所述分气盘为三个，三个分气盘沿所述中心管的轴线排布，三个所述分气盘上设置的割破器的数量自所述开口端向所述封闭端的方向逐渐变大。
4.根据权利要求1所述的火驱用的气锚，其特征在于，所述气液分离机构、所述扩散部、所述分气盘、所述螺旋分离机构中的至少一个套设在所述中心管上。
5.根据权利要求1所述的火驱用的气锚，其特征在于，所述气液分离机构、所述扩散部、所述分气盘、所述螺旋分离机构中的至少一个的外侧壁临近于所述本体的内壁面。
6.根据权利要求1所述的火驱用的气锚，其特征在于，所述排气孔位于所述本体内的一端临近所述气液分离机构设置。
7.根据权利要求1所述的火驱用的气锚，其特征在于，所述进液孔位于所述本体内的一端临近所述扩散部设置。
8.根据权利要求1所述的火驱用的气锚，其特征在于，所述气液分离机构呈伞状，所述气液分离机构自开口端向所述封闭端突出。
9.根据权利要求1所述的火驱用的气锚，其特征在于，所述本体的两端设置有内螺纹，所述本体的封闭端通过内螺纹设置有丝堵。
10.根据权利要求1所述的火驱用的气锚，其特征在于，所述分隔机构将所述本体和所述中心管固定连接。
11.根据权利要求2所述的火驱用的气锚，其特征在于，所述缩径部和所述扩径部之间设置有截面积相等的恒径部。
12.根据权利要求2所述的火驱用的气锚，其特征在于，所述中心管靠近于所述本体的封闭端的一端临近所述本体的封闭端设置。
13.一种气锚的作业方法，其特征在于，包括以下步骤，使气液混合体通过沉降分离结构分离大部分未溶于原油的非烃类气体，通过螺旋分离结构分离溶解在原油内的烃类气体，通过气液分离机构排出气体并且阻隔小液滴，分隔出的液体从中心管进入本体。
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