CN112112614A - 一种适用于低温气井的泡排棒井下加速溶解装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于低温气井的泡排棒井下加速溶解装置，包括用于与油管连接的底座，底座上设有呈中空柱状结构的旋转筒，旋转筒的顶部敞口，其主要用于接纳从井口投放的泡排棒，旋转筒的底部具有贯通孔，气液可通过贯通孔进入旋转筒内，底座上设有用于驱动旋转筒绕其中心轴线水平转动的驱动结构，并且驱动结构位于底座与旋转筒之间。本发明充分利用井底流体作为动力，通过驱动结构工作并带动旋转筒同步转动，以搅动泡排棒周围流体，配合对泡排棒进行摩擦的方式加速泡排棒溶解，同时有效防止泡排棒在井底堆积，造成二次积液问题，本发明整体结构巧妙新颖，降低实施难度、缩减实施成本，便于推广使用，且有利于泡排开采技术的进一步发展。

Description

一种适用于低温气井的泡排棒井下加速溶解装置

技术领域

本发明属于气井排水采气工艺井下辅助工具，具体涉及一种适用于低温气井的泡排棒井下加速溶解装置。

背景技术

泡沫排水采气是解决气井积液的重要技术手段之一，通过向井底加入起泡剂(泡排剂、泡排球、泡排棒)，使其与井底积液混合，在气流搅动下产生大量低密度的含水泡沫，从而改变了井筒内气水流态，降低液体密度，减小举升液柱的重力和滑脱损失，从而提高气井携液能力，把积液举升至地面的一种工艺。由于气井井下安装有封隔器、井斜角度较大、液体泡排剂使用量较大等因素的影响，使得向井内投放固体泡排棒作为起泡剂的技术越来越备受关注。

在泡排棒施工过程中，泡排棒的溶解速度是决定泡沫排水采气工艺效果的关键，其中影响泡排棒溶解的主要因素除了自身组分以外，井底流体流速和流体温度等均会对其溶解速度产生影响，现有统计表明，在一定范围内，井底流体流速越快，温度越高，泡排棒的溶解速度越快，反之，则相对较慢，对于一些产量和井底温度相对较高的生产井而言，需要改变泡排棒的组分，以达到缓蚀的目的，然而针对一些井底温度较低，且所采用泡排棒的组分所对应溶解速度又比较缓慢时，则需要采取必要的手段以加快其溶解速度，提高泡排效果，同时防止泡排棒在井底长期堆积，减小气体流通通道，避免因泡排棒溶解速度较慢而造成二次积液。

现有技术中主要采用改变泡排棒的结构，以加快泡排棒溶解速度，如公开号为“CN205532533U”，专利名称为“低产气水淹井专用螺旋桨式泡排棒”的实用新型专利，以及公开号为“CN 205314974 U”，专利名称为“低产气水淹井专用泡排棒”的实用新型专利等，虽然具有一定加快溶解的效果，但是研究表明，其效果甚微，溶解过程中，如设计的特殊构造被溶解之后，则恢复到常规的溶解速度，并不能持续加快溶解，加之泡排棒是消耗品，此种方式，也大大增加了泡排棒的生产难度和成本，不便于推广使用。

故本发明的主要目的在于解决低温低产量气井内，泡排棒溶解缓慢以及易堆积堵塞的问题，通过设置专用辅助装置，持续提高泡排棒溶解速度，同时降低持久实施成本以及难度等，以便推广。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种适用于低温气井的泡排棒井下加速溶解装置，充分利用井下流体动力，促进泡排棒快速溶解，提高泡排效果。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种适用于低温气井的泡排棒井下加速溶解装置，其关键在于，包括：

底座，用于定位至油管内壁；

旋转筒，呈顶部敞口的中空柱状结构，以可转动方式设置于底座上，用于接纳投放的泡排棒，其底部具有贯通孔；

驱动结构，位于底座与旋转筒之间，能够在外力作用下驱动旋转筒绕其中心轴线水平转动。

采用以上方案，使用时将该装置安装在油管下端，一同下入井底，当井内出现积液，并没过旋转筒之后，投入泡排棒进行辅助开采，旋转筒的外径与油管内径相适应，以确保泡排棒进入旋转筒中，再依靠驱动结构驱动旋转筒转动，促进泡排棒周围流体流速，同时井底气体通过贯通孔进入旋转筒，可加大对泡排棒的冲刷，提高溶解速度的目的，又因为泡排棒位于旋转筒内，也避免泡排棒对接到井底，对气眼造成堵塞。

作为优选：所述旋转筒底部具有用于与底座连接的转轴，所述转轴上端与旋转筒固定连接，下端通过下轴承支撑在底座上，所述驱动结构为固设于转轴上的叶片，所述叶片沿转轴周向均匀分布。采用以上方案，通过井底气液流冲刷叶片使其带动转轴转动，以此带动旋转筒转动，无需额外动力供给，从而降低实施难度，降低实施成本。

作为优选：所述旋转筒内具有沿其径向设置的柔性支撑物，所述柔性支撑物沿旋转筒周向和轴向均匀分布，所述柔性支撑物长度大于或等于旋转筒的半径。采用以上方案，当泡排棒放入旋转筒之后，密布的柔性支撑物包围在泡排棒周向外侧，可使其保持基本竖直状态，同时，当泡排棒与柔性支撑物之间发生相对转动时，柔性支撑物在泡排棒表面产生摩擦，有利于进一步加快泡排棒的溶解。

作为优选：所述旋转筒底部中央位置具有沉槽，旋转筒内靠近上下两端的位置均设有扶正结构，所述扶正结构包括至少三个通过扭簧固设于旋转筒内壁的扶正板，所述扶正板向下倾斜设置，并沿旋转筒的周向均匀分布。采用以上方案，泡排棒下端插入沉槽中，配合扶正结构可进一步保持泡排棒的居中性。

作为优选：所述扶正板端部具有弧形缺口。采用以上方案，弧形缺口与泡排棒的圆周外壁配合，可提高其扶正效果。

作为优选：所述旋转筒上端端部具有引导锥面。采用以上方案，能够更好的引导泡排棒进入旋转筒中部。

作为优选：所述旋转筒上端套设有上轴承。采用以上方案，安装时，上轴承外圈与油管固定连接，有利于保证旋转筒转动平稳度，防止上端偏斜过大导致转轴寿命缩短，或对油管磨损过多等问题发生。

作为优选：所述下轴承和上轴承均为圆锥滚子轴承。采用以上方案，充分利用圆锥滚子轴承良好的轴向载荷能力，有利于提高整体结构的使用寿命。

作为优选：所述旋转筒的周向侧壁呈镂空结构。采用以上方案，有利于减轻旋转筒的整体重量，提高旋转筒的相对转动速度，同时为内部产生的气泡提供更多的流出通道。

作为优选：所述转轴相对旋转筒轴线偏心设置，所述下轴承和上轴承均为偏心轴承。采用以上方案，利用偏心转动，有利于加大旋转筒转动产生的抖动，增幅泡排棒与柔性支撑物之间的相对转动，以此进一步提高泡排棒溶解速度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

采用本发明提供的一种适用于低温气井的泡排棒井下加速溶解装置，主要以搅动泡排棒周围流体，并对泡排棒进行摩擦的方式加快泡排棒的溶解速度，同时防止泡排棒在井底堆积造成二次积液，结构整体巧妙新颖，实施难度及成本低，便于推广使用。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为旋转筒底部结构示意图；

图4为本发明的俯视图；

图5为本发明的仰视图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

参考图1至图5所示的一种适用于低温气井的泡排棒井下加速溶解装置，主要包括底座1，以可转动方式设置于底座1上的旋转筒2，以及用于驱动旋转筒2水平转动的驱动结构3，如图所示，底座1、驱动结构3和旋转筒2从下至上依次设置(上下位置以其在油管内的位置为参考)，其中底座1主要起支撑作用，安装时其与生产井油管固定连接，旋转筒2呈顶部敞口的中空柱状结构，主要用于接纳投放的泡排棒，并辅助泡排棒在旋转筒2内加速溶解，并具有贯穿其底壁的贯通孔20。

如图所示，旋转筒2的底部固设有转轴4，转轴4沿其长度方向向下延伸，底座1大体呈镂空圆盘状结构，其中部正对转轴4的位置固设有下轴承5，转轴4的下端与下轴承5的内圈固定连接，本实施例中优选驱动结构3为叶片，叶片沿转轴4的长度方向设置，并沿其周向均匀分布，当流体沿转轴4的长度方向通过时，流体作用到叶片上，则产生周向推力，从而带动旋转筒2转动，当然在条件允许情况下，驱动结构3也可优选为地面供电的泵轮结构等。

旋转筒2内具有沿其径向设置的柔性支撑物6，柔性支撑物6密布于整个旋转筒2的内壁上，沿其周向均匀分布，又沿其轴向均匀分布，其长度大于或等于旋转筒2的半径，具体而言，柔性支撑物6为类似尼龙毛刷上的刷毛，其具有良好的柔性，兼具一定硬度，可对放入的泡排棒起到支撑扶正作用，同时可与泡排棒表面产生较大摩擦，以加快泡排棒溶解。

在此基础之上，本实施例中，旋转筒2的底部中央位置设有沉槽21，同时在旋转筒2靠近上下两端端部的位置还设有扶正结构，扶正结构与沉槽21配合，主要达到泡排棒扶正，防止偏斜的目的，如图所示，扶正结构包括至少三个沿旋转筒2周向阵列分布的扶正板7，扶正板7通过扭簧铰接于旋转筒2的内壁上，初始时即倾斜朝下，需要注意的是，扭簧只需要提供较小的扭力，能够大致扶正泡排棒即可，不需要将泡排棒夹紧，为此，将扶正板7的下端端部构造呈凹面朝外的弧形缺口70，通过弧形缺口70与泡排棒接触，可使其具有较好的扶正作用，而又不会将泡排棒夹得过紧。

旋转筒2的上端端部具有上大下小的引导锥面22，引导锥面22可由锥形头构造而成，再以螺纹方式固设在旋转筒2的端部，这样使得引导锥面22突出至旋转筒2的内部，可防止泡排棒从旋转筒2的顶部冲出。

从转动流畅性角度出发，本申请中将旋转筒2的周向侧壁设置呈镂空结构，其上具有多个通孔，减轻旋转筒2的整体重量，同时增加产生泡沫液与流体的交互面积，而在旋转筒2的上端则套设上轴承8，安装时，上轴承8的外圈与油管内壁固定连接。

因为旋转筒5、转轴4、驱动结构3，以及投入泡排棒的重量主要由上轴承8和下轴承5来承载，故在具体实施时，上轴承8和下轴承5可优先采用圆锥滚子轴承，以确保轴承具有较长的使用寿命。

在旋转筒2转动基础之上，本实施例中还通过改变其转动方式来进一步加强其搅动流体的效果，如将转轴4与旋转筒2的轴线偏心设置，同时上轴承8和下轴承5优选为偏心度一致的偏心轴承，通过偏心旋转，还能加强泡排棒与柔性支撑物6之间的摩擦压力。

参考图1至图5所示的一种适用于低温气井的泡排棒井下加速溶解装置，具体实施时，可将本装置做成油管短接，直接将底座1的外部与油管短接的内壁焊接，上轴承8的外圈与油管短接的内圈焊接，然后通过油管短接连接到油管串的下端一同下入井底。

当投放泡排棒之后，泡排棒在引导锥面22的引导下落入旋转筒2内，其下端落入沉槽21内，并保持基本居中竖直的姿态，气体从井底溢出，向上流动过程中，作用到叶片上，从而对转轴4产生径向推力，推动旋转筒2整体转动，其转动过程中，对泡排棒周围液体产生较大搅动作用，而泡排棒受浮力作用，仅仅只会产生一些惯性转动，即泡排棒与旋转筒2之间会产生较大的相对转动，此过程中，柔性支撑物6与泡排棒表面持续摩擦，从而进一步加快了泡排棒的溶解速度。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于低温气井的泡排棒井下加速溶解装置，其特征在于，包括：

底座(1)，用于定位至油管内壁；

旋转筒(2)，呈顶部敞口的中空柱状结构，以可转动方式设置于底座(1)上，用于接纳投放的泡排棒，其底部具有贯通孔(20)；

驱动结构(3)，位于底座(1)与旋转筒(2)之间，能够在外力作用下驱动旋转筒(2)绕其中心轴线水平转动。

2.根据权利要求1所述的一种适用于低温气井的泡排棒井下加速溶解装置，其特征在于：所述旋转筒(2)底部具有用于与底座(1)连接的转轴(4)，所述转轴(4)上端与旋转筒(2)固定连接，下端通过下轴承(5)支撑在底座(1)上，所述驱动结构(3)为固设于转轴(4)上的叶片，所述叶片沿转轴(4)周向均匀分布。

3.根据权利要求1所述的一种适用于低温气井的泡排棒井下加速溶解装置，其特征在于：所述旋转筒(2)内具有沿其径向设置的柔性支撑物(6)，所述柔性支撑物(6)沿旋转筒(2)周向和轴向均匀分布，所述柔性支撑物(6)长度大于或等于旋转筒(2)的半径。

4.根据权利要求1或3所述的一种适用于低温气井的泡排棒井下加速溶解装置，其特征在于：所述旋转筒(2)底部中央位置具有沉槽(21)，旋转筒(2)内靠近上下两端的位置均设有扶正结构，所述扶正结构包括至少三个通过扭簧固设于旋转筒(2)内壁的扶正板(7)，所述扶正板(7)向下倾斜设置，并沿旋转筒(2)的周向均匀分布。

5.根据权利要求4所述的一种适用于低温气井的泡排棒井下加速溶解装置，其特征在于：所述扶正板(7)端部具有弧形缺口(70)。

6.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种适用于低温气井的泡排棒井下加速溶解装置，其特征在于：所述旋转筒(2)上端端部具有引导锥面(22)。

7.根据权利要求2所述的一种适用于低温气井的泡排棒井下加速溶解装置，其特征在于：所述旋转筒(2)上端套设有上轴承(8)。

8.根据权利要求7所述的一种适用于低温气井的泡排棒井下加速溶解装置，其特征在于：所述下轴承(5)和上轴承(8)均为圆锥滚子轴承。

9.根据权利要求1所述的一种适用于低温气井的泡排棒井下加速溶解装置，其特征在于：所述旋转筒(2)的周向侧壁呈镂空结构。

10.根据权利要求7所述的一种适用于低温气井的泡排棒井下加速溶解装置，其特征在于：所述转轴(4)相对旋转筒(2)轴线偏心设置，所述下轴承(5)和上轴承(8)均为偏心轴承。

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