CN107816338A - 气藏用采气管柱 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了气藏用采气管柱，包括芯体以及壳体，壳体的端部设有喷流孔，在芯体一端设置内圆锥面，内圆锥面与壳体的内壁形成空腔，芯体另一端开有正对喷流孔的通孔，通孔内壁上安装有多个旋流叶片，通孔与芯体的内壁形成旋流腔体，在芯体中部设置有环形的对流槽，且两个气孔对称设置在对流槽的两端。当气井内的气液两相混合物在井内压力的推动下开始上升，气液混合物进入到空腔内后经过内圆锥面对其进行体积压缩，进而提高气液混合物的流动速度，在气液混合物进入旋流腔体时，流体与旋流叶片相互接触，通过旋流叶片将流体带动旋转，最后利用旋转产生的离心力将气液混合物从喷流孔中甩出。
Description
技术领域
本发明涉及井下采气领域，具体是指气藏用采气管柱。
背景技术
气井井底刚开始出现少量积液时井筒内的液体可以被气体利用自身的上升力带出井筒，气井还能正常生产，这时气井气流的最流流速称为气井携液临界流速，对应的气体流量称为气井携液临界流量；当井筒内气体的实际流速小于临界流速时，气流就不能将井内液体利用自身的上升力带出井口。而现有技术中，通常采用直射喷嘴，液体经过加压后获得较大的动能，经过喷嘴后液体将以很大的速度喷射出去，在液体表面张力、粘性及空气阻力相互作用下，液体由滴落、平滑流、波状流向喷雾流逐渐转变，最后方便实现气液的两相分离；但是由于直射喷嘴中排出的水流具有表面张力，因此在液体转变为喷雾流的过程中，需不断向井下加压才能满足液体在喷射出时具有很高的速度与周围空气发生摩擦而分离雾化，然后井下的气压越高，采气时所面临的安全可靠度越低，极易引发安全事故。
发明内容
本发明的目的在于提供气藏用采气管柱，方便气液快速的自主上升排出井外。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
气藏用采气管柱，包括芯体以及套设在芯体外的壳体，壳体的端部设有喷流孔，在所述芯体一端设置内圆锥面，且所述内圆锥面与壳体的内壁形成空腔，芯体另一端开有正对喷流孔的通孔，通孔内壁上安装有多个旋流叶片，且通孔与芯体的内壁形成旋流腔体；还包括两个贯穿壳体以及芯体的气孔，在芯体中部设置有环形的对流槽，两个气孔对称设置在对流槽的两端，且所述气孔的出气端内径在沿芯体径向指向轴心的方向上递减。将喷嘴固定在气井的出气端，当气井内的气液两相混合物在井内压力的推动下开始上升，气液混合物进入到空腔内后经过内圆锥面对其进行体积压缩，进而提高气液混合物的流动速度，在气液混合物进入旋流腔体时，流体与旋流叶片相互接触，通过旋流叶片将流体带动旋转，最后利用旋转产生的离心力将气液混合物从喷流孔中甩出；
当气液混合物的流量很小时，离心力大于液体表面张力时，由喷流孔中甩出的为尺寸较大的大液滴，此时液体直接分裂成液滴；当流量增大时，液体被旋转分裂成数量较多的丝状射流，液体的流态极不稳定，液体离开旋转叶片末端并由喷流孔喷出一段距离后，直接与空气发生摩擦作用而分离成小液滴，形成丝状分裂液滴，当流量继续增大时，液丝相互连接成液膜，随着液膜向外扩展成更薄的液膜，并以很高的速度与周围的空气发生摩擦而分离雾化，由薄膜状分裂成液滴，使得在喷流孔喷出雾状的气液混合物，同时在正常使用的工作压力下将气井内的气液两相抽取出，以方便后期的气液分离工序；
其中在芯体中部开有环形的对流槽，向气孔注入空气，涌进的空气在气孔的末端压缩，即进一步增大空气的喷射速度，而气孔沿环形的对流槽对称设置，进而有两个气孔喷出的空气流相互对冲，且能在对流槽内进行一段时间的，旋流腔体内流动的气液混合物在对流槽所形成的圆柱环境下与空气混合，高速流动的空气与相对较低速度运动的气液混合物或是液膜相互产生震动、摩擦，使得液体破碎为细小的液体；然后再经过旋流叶片的离心加速迅速上升，方便气液快速的自主上升排出井外，同时达到提高采气安全可靠度的目的。
进一步地，所述芯体的端部设有环形凹槽，且所述旋流腔体通过圆孔与环形凹槽连通。环形凹槽与壳体的内壁之间形成环空，气液混合物在即将通过旋流叶片时经过圆孔进入到环空内，在一定程度上减弱了气液混合物在旋流腔体靠近其内壁部分的流层运动速度，避免气液混合物直接对旋流叶片造成冲击，防止旋流叶片局部受损后影响流体的旋转，提高喷流孔内气液混合物的雾化效果。还包括开设在壳体端部的扩散孔，所述扩散孔与喷流孔的出气端连通。由喷流孔射出的雾状液滴扩散范围较大，不利于井上作业对雾状液滴的收集，与喷流孔连通的扩散孔可对辐射喷出的雾状液滴进行收拢聚集，使之直接进入井上装置中的容纳腔中。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明当流量继续增大时，液丝相互连接成液膜，随着液膜向外扩展成更薄的液膜，并以很高的速度与周围的空气发生摩擦而分离雾化，由薄膜状分裂成液滴，使得在喷流孔喷出雾状的气液混合物，同时在正常使用的工作压力下将气井内的气液两相抽取出，以方便后期的气液分离工序。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图；
图2为壳体的结构示意图；
图3为芯体的结构示意图；
附图中标记及相应的零部件名称：
1-壳体、2-空腔、3-内圆锥面、4-芯体、5-旋流腔体、6-环形凹槽、7-旋流叶片、8-喷流孔、9-扩散孔、10-对流槽、11-气孔。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1～3所示，本实施例包括芯体4以及套设在芯体4外的壳体1，壳体1的端部设有喷流孔8，在所述芯体4一端设置内圆锥面3，且所述内圆锥面3与壳体1的内壁形成空腔2，芯体4另一端开有正对喷流孔8的通孔，通孔内壁上安装有多个旋流叶片7，且通孔与芯体4的内壁形成旋流腔体5；还包括两个贯穿壳体1以及芯体4的气孔11，在芯体4中部设置有环形的对流槽10，两个气孔11对称设置在对流槽10的两端，且所述气孔11的出气端内径在沿芯体4径向指向轴心的方向上递减。
将喷嘴固定在气井的出气端，当气井内的气液两相混合物在井内压力的推动下开始上升，气液混合物进入到空腔2内后经过内圆锥面3对其进行体积压缩，进而提高气液混合物的流动速度，在气液混合物进入旋流腔体5时，流体与旋流叶片7相互接触，通过旋流叶片7将流体带动旋转，最后利用旋转产生的离心力将气液混合物从喷流孔8中甩出；当气液混合物的流量很小时，离心力大于液体表面张力时，由喷流孔8中甩出的为尺寸较大的大液滴，此时液体直接分裂成液滴；当流量增大时，液体被旋转分裂成数量较多的丝状射流，液体的流态极不稳定，液体离开旋转叶片末端并由喷流孔8喷出一段距离后，直接与空气发生摩擦作用而分离成小液滴，形成丝状分裂液滴，当流量继续增大时，液丝相互连接成液膜，随着液膜向外扩展成更薄的液膜，并以很高的速度与周围的空气发生摩擦而分离雾化，由薄膜状分裂成液滴，使得在喷流孔8喷出雾状的气液混合物，同时在正常使用的工作压力下将气井内的气液两相抽取出，以方便后期的气液分离工序；其中在芯体4中部开有环形的对流槽10，向气孔11注入空气，涌进的空气在气孔11的末端压缩，即进一步增大空气的喷射速度，而气孔11沿环形的对流槽10对称设置，进而有两个气孔11喷出的空气流相互对冲，且能在对流槽10内进行一段时间的，旋流腔体5内流动的气液混合物在对流槽10所形成的圆柱环境下与空气混合，高速流动的空气与相对较低速度运动的气液混合物或是液膜相互产生震动、摩擦，使得液体破碎为细小的液体；然后再经过旋流叶片7的离心加速迅速上升，方便气液快速的自主上升排出井外，同时达到提高采气安全可靠度的目的。
其中，所述芯体4的端部设有环形凹槽6，且所述旋流腔体5通过圆孔与环形凹槽6连通。环形凹槽6与壳体1的内壁之间形成环空，气液混合物在即将通过旋流叶片7时经过圆孔进入到环空内，在一定程度上减弱了气液混合物在旋流腔体5靠近其内壁部分的流层运动速度，避免气液混合物直接对旋流叶片7造成冲击，防止旋流叶片7局部受损后影响流体的旋转，提高喷流孔8内气液混合物的雾化效果。
还包括开设在壳体1端部的扩散孔9，所述扩散孔9与喷流孔8的出气端连通。由喷流孔8射出的雾状液滴扩散范围较大，不利于井上作业对雾状液滴的收集，与喷流孔8连通的扩散孔9可对辐射喷出的雾状液滴进行收拢聚集，使之直接进入井上装置中的容纳腔中。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.气藏用采气管柱，包括芯体(4)以及套设在芯体(4)外的壳体(1)，壳体(1)的端部设有喷流孔(8)，其特征在于：在所述芯体(4)一端设置内圆锥面(3)，且所述内圆锥面(3)与壳体(1)的内壁形成空腔(2)，芯体(4)另一端开有正对喷流孔(8)的通孔，通孔内壁上安装有多个旋流叶片(7)，且通孔与芯体(4)的内壁形成旋流腔体(5)；还包括两个贯穿壳体(1)以及芯体(4)的气孔(11)，在芯体(4)中部设置有环形的对流槽(10)，两个气孔(11)对称设置在对流槽(10)的两端，且所述气孔(11)的出气端内径在沿芯体(4)径向指向轴心的方向上递减。
2.根据权利要求1所述的气藏用采气管柱，其特征在于：所述芯体(4)的端部设有环形凹槽(6)，且所述旋流腔体(5)通过圆孔与环形凹槽(6)连通。
3.根据权利要求1所述的气藏用采气管柱，其特征在于：还包括开设在壳体(1)端部的扩散孔(9)，所述扩散孔(9)与喷流孔(8)的出气端连通。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112254125A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-01-22 | 华中科技大学 | 一种旋流式压力雾化喷嘴 |
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2017
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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