CN111997570B - 气液分离式排水采气装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气液分离式排水采气装置，包括筒形本体；筒形本体的底端内壁上设有气液进口结构；筒形本体的中部内壁上设有环形凸台，且环形凸台的上端面和下端面分别加工为内径自上而下逐渐减小的第一锥面以及内径自上而下逐渐增大的第二锥面，使筒形本体中部形成由自上而下的第一锥形段、柱形段和第二锥形段构成的加速结构；加速结构内壁上设有导流结构；筒形本体的上部内壁上固定有多圈呈螺旋状环绕的条形叶片，形成涡旋结构；该气液分离式排水采气装置能够对生产管柱内气液混合液进行有效分离，减小采气过程中的压降，以将更多的液滴携带至地面，减小井底积液的产生；同时还可以将少量回流液体进行导流至二次混合分离，提升产气量和生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及天然气开采技术领域，特别涉及一种气液分离式排水采气装置。
背景技术
随着气藏开发时间的延长，气藏压力逐渐降低，且气井产水量增加，气体依靠自身能量无法将井底积液携带至地面，而积液聚集会导致井口压力和产气量不断下降，直至无法继续生产；而为了尽可能增加产气量和稳产时间，需要及时将井底积液排除。
目前，常用的排水采气方法通常包括泡沫排水采气法、气举排水采气法、潜水泵排水采气法、优选管柱排水采气法等，但是以上传统的排水采气法均需要停产重复施工，无法实现连续生产。
已公开专利CN 201910550487.3公开了一种水龙卷涡旋排水采气装置，其在生产管柱的下方设置一个涡旋排水采气装置，通过设置导向叶片，使得进入排水采气装置内的气体产生涡旋，以使得气液混合物中的液体在离心力的作用下运动至靠近生产管柱的罐壁，而气体则位于中心位置，实现了气液两相分离，则在上升过程中，减少了气液两相之间的摩擦，从而减少了采气过程中的压降。然而该装置在气液混合物上升过程中存在液体沿着管壁上升导致的其与管壁之间发生摩擦，使得液体存在回流现象，导致排水采气装置的底部容易积液，不利于排水采气的顺利进行。
发明内容
本发明的目的是提供一种解决上述技术问题的气液分离式排水采气装置。
为此，本发明技术方案如下：
一种气液分离式排水采气装置，包括筒形本体；其中，
筒形本体的底端内壁上设有气液进口结构，其包括由圆形板和环绕圆形板一周的锥形筒体构成的底板，且锥形筒体的顶端与圆形板外周一体连接成型，锥形筒体的底端固定在筒形本体的内壁上；其中，圆形板上开设有主进气孔，锥形筒的侧壁上沿圆周方向均布开设有多条副进气孔，且各条副进气孔均与主进气孔相连通；
筒形本体的中部内壁上设有环形凸台，且环形凸台的上端面加工为内径自上而下逐渐减小的第一锥面，环形凸台的下端面加工为内径自上而下逐渐增大的第二锥面，使筒形本体中部形成由自上而下的第一锥形段、柱形段和第二锥形段构成的加速结构；在第一锥面、第二锥面以及柱形段的内壁上还开设有相互贯通的若干条导流槽；
筒形本体的上部内壁上固定有多圈呈螺旋状环绕的条形叶片，形成涡旋结构。
进一步地，底板的锥形筒体的锥度与第二锥面的锥度一致。
进一步地，在第一锥形段的第一锥面上开设有多条沿周向均布设置的第一导流槽，且每条第一导流槽均沿第一锥面的母线方向开设；在第二锥形段的第二锥面上开设有多条沿周向均布设置的第三导流槽，且每条第三导流槽均沿第二锥面的母线方向开设；在柱形段的内壁上开设有多条沿周向均布设置的第二导流槽，且每条第二导流槽沿轴线方向开设；多条第二导流槽分别与多条第一导流槽和多条第三导流槽相连通。
进一步地，在第一锥形段的第一锥面上开设有一条呈螺旋状多圈环绕的第一导流槽，在第二锥形段的第二锥面上开设有一条呈螺旋状多圈环绕的第三导流槽，在柱形段的内壁上开设有一条呈螺旋状多圈环绕的第二导流槽，且第二导流槽的两端分别与第一导流槽的尾端和第三导流槽的首端相连通。
进一步地，在第二锥形段的第二锥面上均布设置有若干根导流柱；导流柱的轴线方向与筒形本体的轴线方向一致。
进一步地，开设在第二锥面上的第三导流槽的条数与副进气孔的数量一致，且各条副进气孔的数量一一对应地设置在各条导流槽的下方。
进一步地，在筒形本体顶端螺纹连接有管柱，且在管柱的外壁上设有坐封器。
与现有技术相比，该气液分离式排水采气装置结构设计合理，其应用于油气开采过程中能够对生产管柱内气液混合液进行有效分离，减小采气过程中的压降，以便于将更多的液滴携带至地面，减小井底积液的产生；同时，该装置还可以将少量回流液体进行导流，使其与气体进行二次混合，进一步提升产气量，提高生产效率。
附图说明
图1为本发明的气液分离式排水采气装置的结构示意图；
图2为本发明的气液分离式排水采气装置的加速结构的结构示意图；
图3为本发明的气液分离式排水采气装置的气液进口结构的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。
如图1所示，该气液分离式排水采气装置设置在套管2内，其包括自上而下螺纹连接的生产管柱1和筒形本体4；其中，
生产管柱1的外壁上设有坐封器3，使气液分离式排水采气装置稳定坐封在邻近井底的位置处；
筒形本体4的底端内壁上设有气液进口结构，其包括由圆形板和环绕圆形板一周的锥形筒体构成的底板41，且锥形筒体的顶端与圆形板外周一体连接成型，锥形筒体的底端固定在筒形本体4的内壁上；
如图3所示，圆形板上开设有主进气孔411，锥形筒的侧壁上沿圆周方向均布开设有多条副进气孔412，且各条副进气孔412均与主进气孔411相连通；
如图2所示，筒形本体4的中部内壁上设有环形凸台，且环形凸台的上端面加工为内径自上而下逐渐减小的第一锥面，环形凸台的下端面加工为内径自上而下逐渐增大的第二锥面，使筒形本体4中部形成由自上而下的第一锥形段423、柱形段422和第二锥形段421构成的加速结构42；
该加速结构由第一锥形段、柱形段和第二锥形段构成；其中，第一锥形段用于对气液混合物加速，柱形段为加速引流通道，第二锥形段用于防止回流液体在加速部的顶部堆积，同时还具有缓冲作用，防止截面积变化较大引起气液混合物的流动紊乱，便于气液混合物顺利产生涡流；
其中，在第一锥面、第二锥面以及柱形段422的内壁上还开设有相互贯通的若干条导流槽44；该若干条导流槽44作为导流结构设计，其用于引流从所述生产管柱的管壁上滑落的积液；
如图1所示，筒形本体4的上部内壁上固定有多圈呈螺旋状环绕的条形叶片，形成涡旋结构43。涡旋结构43与加速结构42具有一定的间隔距离，使得通过加速部的气液混合物具有缓冲距离，使得气液混合物可以顺利形成涡流，确保气液分离效果。
作为本实施例的一个优选技术方案，设置在加速机构上的导流槽44的结构设计为：在第一锥形段423的第一锥面上开设有多条沿周向均布设置的第一导流槽441，且每条第一导流槽441均沿第一锥面的母线方向开设；在第二锥形段421的第二锥面上开设有多条沿周向均布设置的第三导流槽443，且每条第三导流槽443均沿第二锥面的母线方向开设；在柱形段423的内壁上开设有多条沿周向均布设置的第二导流槽442，且每条第二导流槽442沿轴线方向开设；多条第二导流槽442分别与多条第一导流槽441和多条第三导流槽443相连通。
作为本实施例的另一个优选技术方案，设置在加速机构上的导流槽44的结构设计为：在第一锥形段423的第一锥面上开设有一条呈螺旋状多圈环绕的第一导流槽441，在第二锥形段421的第二锥面上开设有一条呈螺旋状多圈环绕的第三导流槽443，在柱形段423的内壁上开设有一条呈螺旋状多圈环绕的第二导流槽442，且第二导流槽442的两端分别与第一导流槽441的尾端和第三导流槽443的首端相连通。
作为本实施例的一个优选技术方案，在导流槽44的结构设计基础上，在第二锥形段421的第二锥面上还均布设置有若干根导流柱444；导流柱的轴线方向与筒形本体4的轴线方向一致。该若干根导流柱的设计用于使回流至第二锥形段的液滴下落并附着在导流柱的表面，增加气液混合物与导流结构的接触面积，使得气液混合物可以顺利带走导流槽内的回流液体。
作为本实施例的一个优选技术方案，开设在第二锥面上的第三导流槽443的条数与副进气孔412的数量一致，且各条副进气孔412的数量一一对应地设置在各条导流槽44的下方。该结构设计可以使得气液混合物的流入方向正对导流槽，且锥形的底板设计，可以对进入气液分离部的内的气液混合物起到初步的加速作用，使得气液混合物加速流向导流槽，提高其携液能力，使得回流液体可以顺利与气液混合物进行二次混合。
该气液分离式排水采气装置的工作原理如下：
气液混合物以一定的流速自该装置的气液进口结构进入，在通过第一锥形段时流速逐渐增加，进而经过加速的气液混合物从柱形段的顶部喷出并进入涡旋结构，喷出的气液混合物在经过涡旋结构时产生涡流，混合在气体内的液滴在离心力的作用下沿径向方向向外运动，即气液混合物在上升过程中，气体沿中心位置上升，而液体则沿着生产管柱的管壁上升，实现气液分离，减小采气过程中的压降，以便于将更多的液滴携带至地面，减小井底积液的产生；此外，在液滴逐渐上升过程中，由于其能量逐渐降低，少量液滴沿着管壁滑落至导流槽，导流槽的设计将滑落的液滴集中在一起回流至气液进口结构，继而由与准备进入加速结构的气液混合物混合，使滑落的液滴重新携带上升，防止其下落形成井底积液。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (4)
1.一种气液分离式排水采气装置，其特征在于，包括筒形本体(4)；其中，
筒形本体(4)的底端内壁上设有气液进口结构，其包括由圆形板和环绕圆形板一周的锥形筒体构成的底板(41)，且锥形筒体的顶端与圆形板外周一体连接成型，锥形筒体的底端固定在筒形本体(4)的内壁上；其中，圆形板上开设有主进气孔(411)，锥形筒的侧壁上沿圆周方向均布开设有多条副进气孔(412)，且各条副进气孔(412)均与主进气孔(411)相连通；
筒形本体(4)的中部内壁上设有环形凸台，且环形凸台的上端面加工为内径自上而下逐渐减小的第一锥面，环形凸台的下端面加工为内径自上而下逐渐增大的第二锥面，使筒形本体(4)中部形成由自上而下的第一锥形段(423)、柱形段(422)和第二锥形段(421)构成的加速结构(42)；在第一锥面、第二锥面以及柱形段(422)的内壁上还开设有相互贯通的若干条导流槽(44)；
筒形本体(4)的上部内壁上固定有多圈呈螺旋状环绕的条形叶片，形成涡旋结构(43)；
底板(41)的锥形筒体的锥度与第二锥面的锥度一致；
在第二锥形段(421)的第二锥面上均布设置有若干根导流柱(444)；导流柱的轴线方向与筒形本体(4)的轴线方向一致；
开设在第二锥面上的第三导流槽(443)的条数与副进气孔(412)的数量一致，且各条副进气孔(412)的数量一一对应地设置在各条导流槽(44)的下方。
2.根据权利要求1所述的气液分离式排水采气装置，其特征在于，在第一锥形段(423)的第一锥面上开设有多条沿周向均布设置的第一导流槽(441)，且每条第一导流槽(441)均沿第一锥面的母线方向开设；在第二锥形段(421)的第二锥面上开设有多条沿周向均布设置的第三导流槽(443)，且每条第三导流槽(443)均沿第二锥面的母线方向开设；在柱形段(422 )的内壁上开设有多条沿周向均布设置的第二导流槽(442)，且每条第二导流槽(442)沿轴线方向开设；多条第二导流槽(442)分别与多条第一导流槽(441)和多条第三导流槽(443)相连通。
3.根据权利要求1所述的气液分离式排水采气装置，其特征在于，在第一锥形段(423)的第一锥面上开设有一条呈螺旋状多圈环绕的第一导流槽(441)，在第二锥形段(421)的第二锥面上开设有一条呈螺旋状多圈环绕的第三导流槽(443)，在柱形段(422 )的内壁上开设有一条呈螺旋状多圈环绕的第二导流槽(442)，且第二导流槽(442)的两端分别与第一导流槽(441)的尾端和第三导流槽(443)的首端相连通。
4.根据权利要求1所述的气液分离式排水采气装置，其特征在于，在筒形本体(4)顶端螺纹连接有管柱(1)，且在管柱(1)的外壁上设有坐封器(3)。
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