CN109695437A - 一种气井超声悬浮排液采气系统及实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种声悬浮系统和气井超声悬浮排液采气方法，在排水采气领域引入一种声悬浮新方法，声悬浮系统包括：井底声波发射装置、井口声波发生装置、扶正卡定装置、地面控制器，能够实现在井底和井口发射的两列声波振幅、频率相同且稳定仅传输方向相反在井筒内某一位置产生驻波现象。井筒液滴被驻波悬浮，在气流的带动下流向井口，实现气井连续携液生产，可以确保井筒中液滴的连续上升，保持气井全生命周期都处于无积液生产状态，充分降低井底流压，将气井采至枯竭，适用于各种尺寸管柱组合气井，作业时无需更换管柱，可根据气井的产液情况调节声波频率，满足各种产液情况气井，且清洁环保。

Description

一种气井超声悬浮排液采气系统及实现方法
技术领域
本发明专利属于气井排水采气领域，具体涉及一种气井超声悬浮排液采气方法，属于石油天然气开采领域。
背景技术
当气井生产进入中后期时，随气井产量递减，气流无法连续携带井筒中的液滴，发生液滴回落，导致井底积液，增加地层回压，造成气井减产甚至水淹停产，为防止气井积液，需要采取排液采气措施，将液体连续带出。
目前的排液采气方式主要分为化学注剂法、气举法、机械排采法；化学注剂法是通过向井中注入化学起泡剂，在井底产生低密度泡沫实现排液，但存在返排液处理费用高、环境污染严重、对含油气井及高温深井适应性差的问题；气举法是通过地面注入高压气，增加井下气量，提高携液能力实现排液采气，但对于压力不足的积液井，存在注气压力高，限制地层流体产出、无法将气井采至枯竭等问题，且对气源要求高；机械排采法包括机抽、电潜泵等，然而这类方法在气井中存在受气体影响大，高气液比环境易气锁，效率低下等问题。
近年来产生了一项声悬浮技术，利用声驻波与物体的相互作用产生竖直方向的悬浮力以克服物体的重量，同时产生水平方向的定位力将物体固定于声压波节处，包括三轴式和单轴式，前者在空间三个正交方向分别激发一列驻波以控制物体的位置，后者只在竖直方向产生一列驻波。
鉴于以上所述现有技术的缺点，发明一种声悬浮排水采气方法，用于解决现有排水采气技术对环境污染严重、天然气采出不彻底、高气液比环境易气锁的问题，利用单轴式声悬浮竖直驻波原理，结合气井携液基本理论，提出一种基于声悬浮技术的排液采气新方法，可确保井筒中液滴连续上升，保持气井全生命周期都处于无积液生产状态，充分降低井底流压，将气井采至枯竭，并且清洁环保。
发明内容
发明一种声悬浮排水采气方法，用于解决现有排水采气技术对环境污染严重、天然气采出不彻底、高气液比环境易气锁的问题；所述声悬浮系统包括：井底声波发射装置、井口声波发生装置、扶正卡定装置、地面控制器；声波发射装置包括：电源模块，换能器，变幅杆，声波发射端，所述电源模块提供足够的输出功率和稳定的频率，使被悬浮物能够稳定的悬浮在空间声场中，由于被悬浮物的不同，需提供不同大小的功率，因此要求电源输出功率连续可调、输出频率稳定；换能器，将电功率转换成机械振动；变幅杆，将机械振动位移或速度振幅放大，声波发射端，将振动以超声波的形式向悬浮区域辐射；所述地面控制器包括：调节器、手动调节模块、悬浮启动开关，所述调节器，通过调节频率实现对所述声波的波长和频率的调整；所述手动调节模块，与所述调节器相连，用于人工手动调节所述声波的频率；所述悬浮启动开关，与所述调节器相连，触发时所述声悬浮系统开始工作或结束工作。
一种声悬浮排水采气实现方法为：所述井底声波发射装置通过所述井底卡定装置卡定于油管鞋上方，扶正于井筒横向居中位置，通过电缆与所述地面控制器相连；所述井口声波发射装置，通过所述扶正卡定装置卡定于防喷器下方，扶正于井筒横向居中位置，通过电缆与所述地面控制器相连，触发悬浮启动开关系统开始工作，利用所述调节器实现声波波长和频率的调节，通过所述电缆将信号传到所述井下声波发射器，所述井下声波发射器发射振幅、频率、振动方向均稳定的声波，并通过所述电缆将信号传导所述井口声波发射器，所述井口声波发射器发射一列振幅、频率、振动方向与所述井下声波发射器所发射的声波相同的声波，井底和井口发射的两列声波振幅、频率相同仅传输方向相反在井筒内某一位置产生驻波现象；产生振幅、频率、振动方向相同的两列声波；井筒液滴被驻波悬浮，在气流的带动下流向井口，实现气井连续携液生产，保持气井全生命周期都处于无积液生产状态。
本发明具有以下有益效果：1、可以确保井筒中液滴的连续上升，保持气井全生命周期都处于无积液生产状态，充分降低井底流压，将气井采至枯竭；2、适用于各种尺寸管柱组合气井，作业时无需更换管柱；3、可根据气井的产液情况调节声波频率，满足各种产液情况气井，且清洁环保。
附图说明
图1是本发明一种气井超声悬浮排液采气系统结构示意图、图2是井底声波发射装置、图3井口声波发生装置、图4是地面控制器：
1-套管，2-油管，3-电缆，4-井底声波发射装置，5-井口防喷器，6-井口声波发射装置，7-地面控制器，8-扶正卡定装置，9-电源模块，10-换能器，11-变幅杆，12-声波发射端
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，井口声波发射器6安装于井口防喷器5以下，井口声波发射装置6安装于井下；井下声波发射器4与井口声波发射装置6通过扶正卡定装置8固定于油管2上并扶正于井筒横向居中位置；井下声波发射器4与井口声波发射装置6通过电缆3实现声波发射器与地面控制器7的连接，形成工作系统；如图2、3所示，声波发射器由电源模块9、换能器10、变幅杆11和声波发射端组成12；井下声波发射器4与井口声波发射装置6的电源模块9均与通过电缆3与控地面制器；电源模块9能提供可调的输出功率和稳定的频率，可以实现根据被悬浮物的不同，提供不同大小的功率；换能器10将电功率转换成机械振动；变幅杆11将机械振动位移或速度振幅放大，通过声波发射端12以超声波的形式向悬浮区域辐射出振幅、频率、振动方向相同，传播方向相反两列声波；在井筒产生驻波现象，实现声悬浮；如图4所示，地面控制器7由悬浮启动开关、调节器、手动调节模块组成，悬浮启动开关，触发悬浮启动开关系统开始工作或结束工作；调节器，与悬浮启动开关相连，通过调节频率实现声波的波长和频率的调节；手动调节模块，与调节器相连，用于人工手动调节所述声波的频率；通过电缆3将调节器的信号传输到电源模块9实现声波的波长和频率的调整。
声悬浮排水采气实现方法：所述井底声波发射装置通过所述井底卡定装置卡定于油管鞋上方，扶正于井筒横向居中位置，通过电缆与所述地面控制器相连；所述井口声波发射装置，通过所述扶正卡定装置卡定于防喷器下方，扶正于井筒横向居中位置，通过电缆与所述地面控制器相连，触发悬浮启动开关系统开始工作，利用所述调节器实现声波波长和频率的调节，通过所述电缆3将信号传到所述井下声波发射器4，所述井下声波发射器4发射振幅、频率、振动方向均稳定的声波，并通过所述电缆3将信号传导所述井口声波发射器6，所述井口声波发射器6发射一列振幅、频率、振动方向与所述井下声波发射器所发射的声波相同的声波，井底和井口发射的两列声波振幅、频率相同仅传输方向相反在井筒内某一位置产生驻波现象；产生振幅、频率、振动方向相同的两列声波；井筒液滴被驻波悬浮，在气流的带动下流向井口，实现气井连续携液生产，保持气井全生命周期都处于无积液生产状态。

Claims (2)

1.一种气井超声悬浮排液采气系统包括：井口声波发射器(6)安装于井口防喷器(5)以下，井口声波发射装置6安装于井下；井下声波发射器(4)与井口声波发射装置(6)通过扶正卡定装置(8)固定于油管(2)上并扶正于井筒横向居中位置；井下声波发射器(4)与井口声波发射装置(6)通过电缆(3)实现声波发射器与地面控制器(7)的连接，形成工作系统；如图2、3所示，井下声波发射器(4)与井口声波发射装置(6)的电源模块(9)均与通过电缆(3)与控地面制器；电源模块(9)能提供可调的输出功率和稳定的频率，可以实现根据被悬浮物的不同，提供不同大小的功率；换能器(10)将电功率转换成机械振动；变幅杆(11)将机械振动位移或速度振幅放大，通过声波发射端(12)以超声波的形式向悬浮区域辐射出振幅、频率、振动方向相同，传播方向相反两列声波；在井筒产生驻波现象，实现声悬浮；如图4所示，地面控制器(7)由悬浮启动开关、调节器、手动调节模块组成；悬浮启动开关，触发悬浮启动开关系统开始工作或结束工作；调节器，与悬浮启动开关相连，通过调节频率实现声波的波长和频率的调节；手动调节模块，与调节器相连，用于人工手动调节所述声波的频率；通过电缆3将调节器的信号传输到电源模块(9)实现声波的波长和频率的调整。
2.声悬浮排水采气实现方法：所述井底声波发射装置通过所述井底卡定装置卡定于油管鞋上方，扶正于井筒横向居中位置，通过电缆与所述地面控制器相连；所述井口声波发射装置，通过所述扶正卡定装置卡定于防喷器下方，扶正于井筒横向居中位置，通过电缆与所述地面控制器相连，触发悬浮启动开关系统开始工作，利用所述调节器实现声波波长和频率的调节，通过所述电缆3将信号传到所述井下声波发射器4，所述井下声波发射器4发射振幅、频率、振动方向均稳定的声波，并通过所述电缆3将信号传导所述井口声波发射器6，所述井口声波发射器6发射一列振幅、频率、振动方向与所述井下声波发射器所发射的声波相同的声波，井底和井口发射的两列声波振幅、频率相同仅传输方向相反在井筒内某一位置产生驻波现象；产生振幅、频率、振动方向相同的两列声波；井筒液滴被驻波悬浮，在气流的带动下流向井口，实现气井连续携液生产，保持气井全生命周期都处于无积液生产状态。
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