CN114109325B - 气井增气提速及水雾化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了气井增气提速及水雾化装置，它包括：喷腔入口(1)、入口变缩径预加速腔(2)、环形提速腔(3)、渐缩径预加速流道(4)、加速流道主流道(5)、变径提速流道(6)、雾化出口(7)、气流出口(8)、线型预加速腔(9)；本发明装置采用立体腔且内置流道式设计，可在装置内实现气液两相流体特别是气相流体的加速，同时还能实现气液两相分离，并实现液相流体雾化排出装置的功能；本发明装置适用于于气井出水前均衡流入剖面，以及气井出水后排水，实现“控”、“排”并举，达到延长气井寿命，提高采收率的目的。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发技术领域一种用于天然气开采过程中气相提速、气液分离、液相雾化的工具，特别是气井增气提速及水雾化装置。
背景技术
目前，我国已经开发的气田在生产前期主要是依靠气藏自身能量，大多数处于无水采气阶段，随着开采程度的加深，到达开采的中后期，井筒开始积液，积液对气井的生产和寿命产生了极大的影响；此外，也存在部分气井地层水活跃的边底水，在采气过程中很容易因为控制不当，导致产气量过大，引起底水锥进或者边水舌进，影响正常气井采气。
一般通过定压差的生产制度和方法，来控制气井不产地层水，但随着气体被不断采出，气水界面必然上升，此时临界压差和临界产量也会越来越小，控制无水采气就会越困难。此时，不但要采取合理的工作制度，还要根据井的产水情况采取有效的排水采气方法。其中，优选管柱排水采气方法虽然工艺方法简单，但需要根据气井生产状况不断地对气井进行管柱调整，且油管尺寸过大过小都会对生产产生不利影响；泡排工艺施工容易且见效快，但排液能力小、需连续注入，增加了人工成本和工作量；气举排水采气工艺不受井斜、井深、硫化氢等因素的限制，且增产效果显著，可多次重复启动，但需要高压设备和高压气源，高压作业队装置的安全可靠性要求高；机抽排水采气工艺装备简单可靠，且工艺井不受采出程度的影响，可实现气水井枯竭式开采，但受井斜、井深、硫化氢、泵挂深度等因素的影响较大。
虽然现有排水采气技术能够在一定程度上解决气井出水问题，但该技术只能在气井开采中后期井筒开始积液后进行笼统处理，对产水量大、层内非均质性强的水平气井适应性相对较差，且无法实现早期控水，因此，针对目前我国气藏开采面临的产水量大和采收率低的实际情况，设计有一种一方面能够实现早期控水，在气井出水前均衡流入剖面，同时也能够在气井开采中后期增加气体流速，在气井出水后能够将地层水雾化分离并排出的装置，实现“控”、“排”并举的装置，从而增大气井产量，延长气井寿命，提高采收率。
发明内容
本发明目的在于为目前气井存在的见水问题提供一种为气体增速，同时将水雾化的装置，以实现“控”、“排”并举，从而增大气井产量，延长气井寿命，提高采收率。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：气井增气提速及水雾化装置，其特征在于，它包括：喷腔入口(1)、入口变缩径预加速腔(2)、环形提速腔(3)、渐缩径预加速流道(4)、加速流道主流道(5)、变径提速流道(6)、雾化出口(7)、气流出口(8)、线型预加速腔(9)；整个装置由线型预加速腔(9)和与之相切的环形提速腔(3)构成，喷腔入口(1)为流体流入方向，雾化出口(7)、气流出口(8)为流体流出方向，雾化出口(7)、气流出口(8)分设于环形提速腔(3)的两侧面，且气流出口(8)中心点位置高于雾化出口(7)中心点位置。
优选地，线型预加速腔(9)上部为入口变缩径预加速腔(2)，下部为渐缩径预加速流道(4)，其中，入口变缩径预加速腔(2)为跳跃式变径凸台形式，尺寸沿流体流动方向跳跃式减小，最小尺寸值在与环形提速腔(3)连接处，此处也为凸台最低位置；渐缩径预加速流道(4)为渐变式凹槽流道，尺寸沿流体流动方向渐缩式减小，最小尺寸值在与环形提速腔(3)连接处；线型预加速腔(9)上部的入口变缩径预加速腔(2)的凸台最低处端面与线型预加速腔(9)下部的渐缩径预加速流道(4)渐缩尺寸的最小值处上端面之间可存在间隙，也可贴合，具体由需要实现的效果确定。
优选地，环形提速腔(3)为圆柱筒式结构，其内壁由加速流道主流道(5)和变径提速流道(6)组成，其中，加速流道主流道(5)中心线与环形提速腔(3)内壁中心线重合，呈凹槽式结构，主流道宽度为某一定值，且该宽度值与渐缩径预加速流道(4)渐缩尺寸的最小值相同；变径提速流道(6)为沿加速流道主流道(5)中心线对称的变径凹槽式结构，凹槽深度与加速流道主流道(5)的凹槽深度相同，其中，变径凹槽呈”扩-缩”为一级，多级串联的形式，且缩径位置的尺寸与加速流道主流道(5)道宽度值相同。
优选地，渐缩径预加速流道(4)与加速流道主流道(5)以凹槽流道的形式贯穿整个装置，一方面起到为流入流体加速的目的，另一方面起到气液分离的作用；其中，入口变缩径预加速腔(2)和渐缩径预加速流道(4)起到双重预加速作用；变径提速流道(6)分布于加速流道主流道(5)两侧，通过变径起到为流体提速的作用；若装置内存在气液两相流体时，两相流体在环形提速腔(3)最高位置处由于流体自身物性存在的差异，实现气液两相分离作用。
优选地，气流出口(8)位置高于雾化出口(7)位置，目的是当有气液两相流体进入装置时，实现气流从位置的高气流出口(8)流出，液体回落到装置内，当液体积聚到雾化出口(7)位置时，通过雾化出口(7)，将液体以雾化状态排出。
本发明装置依靠气井工况特点以及流体在装置内运动的特性差异，可充分实现气相流体沿加速轨道加速流动，若液相流体也出现在装置内，气流会带动液体，实现液体的分离和雾化，雾化出装置的液相流体会被加速流动的气相流体携带并加速前进，一方面可有效实现排水，装置内的液体只有在高于雾化出口之后才会被排水，另一方面，也会实现均衡流入剖面，实现控水的功能；通过该装置，可有效实现“控”、“排”并举。
附图说明
图1为本发明的结构三维示意图。
图2为本发明的结构主视图。
图3为本发明的结构俯视图。
图中，1-喷腔入口，2-入口变缩径预加速腔，3-环形提速腔，4-渐缩径预加速流道，5-加速流道主流道，6-变径提速流道，7-雾化出口，8-气流出口，9-线型预加速腔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明实施例提供了气井增气提速及水雾化装置，其可以包括：喷腔入口1、入口变缩径预加速腔2、环形提速腔3、渐缩径预加速流道4、加速流道主流道5、变径提速流道6、雾化出口7、气流出口8、线型预加速腔9；整个装置由线型预加速腔9和与之相切的环形提速腔3构成，喷腔入口1为流体流入方向，雾化出口7、气流出口8为流体流出方向，雾化出口7、气流出口8分设于环形提速腔3的两侧面，且气流出口8中心点位置高于雾化出口7中心点位置。
线型预加速腔9上部为入口变缩径预加速腔2，下部为渐缩径预加速流道4，其中，入口变缩径预加速腔2为跳跃式变径凸台形式，尺寸沿流体流动方向跳跃式减小，最小尺寸值在与环形提速腔3连接处，此处也为凸台最低位置；渐缩径预加速流道4为渐变式凹槽流道，尺寸沿流体流动方向渐缩式减小，最小尺寸值在与环形提速腔3连接处；线型预加速腔9上部的入口变缩径预加速腔2的凸台最低处端面与线型预加速腔9下部的渐缩径预加速流道4渐缩尺寸的最小值处上端面之间可存在间隙，也可贴合，具体由需要实现的效果确定。
环形提速腔3为圆柱筒式结构，其内壁由加速流道主流道5和变径提速流道6组成，其中，加速流道主流道5中心线与环形提速腔3内壁中心线重合，呈凹槽式结构，主流道宽度为某一定值，且该宽度值与渐缩径预加速流道4渐缩尺寸的最小值相同；变径提速流道6为沿加速流道主流道5中心线对称的变径凹槽式结构，凹槽深度与加速流道主流道5的凹槽深度相同，其中，变径凹槽呈”扩-缩”为一级，多级串联的形式，且缩径位置的尺寸与加速流道主流道5道宽度值相同。
渐缩径预加速流道4与加速流道主流道5以凹槽流道的形式贯穿整个装置，一方面起到为流入流体加速的目的，另一方面起到气液分离的作用；其中，入口变缩径预加速腔2和渐缩径预加速流道4起到双重预加速作用；变径提速流道6分布于加速流道主流道5两侧，通过变径起到为流体提速的作用；若装置内存在气液两相流体时，两相流体在环形提速腔3最高位置处由于流体自身物性存在的差异，实现气液两相分离作用。
气流出口8位置高于雾化出口7位置，目的是当有气液两相流体进入装置时，实现气流从位置的高气流出口8流出，液体回落到装置内，当液体积聚到雾化出口7位置时，通过雾化出口7，将液体以雾化状态排出。
为更好解释装置工作原理，画本发明图2中为本发明装置主视图，图3本发明装置俯视图，本发明工作过程如下：储层气液两相流体通过喷腔入口1进入线型预加速腔9，此流入过程要经过上部入口变缩径预加速腔2的预加速，同时也要经过下部渐缩径预加速流道4的预加速作用，使得流入的流体进行初步的加速，并开始沿当前路径继续前进，并切入环形提速腔3，大部分流体会在线型预加速腔9的预加速用下继续沿加速流道主流道5前进，一部分流体则会进入变径提速流道6，在经过变径提速流道6的呈”扩-缩”为一级，多级串联形式的变径凹槽后，该部分流体会主动汇入加速流道主流道5，并为一直在加速流道主流道5流动的流体提速，当到达环形提速腔3最高点时，一部分液相流体由于惯性左右随液相流体继续前进，被气相流体从气流出口8带出本发明装置，而另一部液相流体会由于重力作用下落至装置底部，并由雾化出口7将液相流体雾化出本发明装置。通过该过程，不但实现了气液两相流体的加速，尤其是气相流体的提速，同时也实现了气液两相流体的分离，更是实现了液相流体的雾化，为气井出水问题提供了一种有效的“排”、“控”并举的装置。
虽然本文所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本文而采用的实施方式，并非用以限定本文。任何本文所属领域内的技术人员，在不脱离本文所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本文的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (3)
1.气井增气提速及水雾化装置，其特征在于，它包括：喷腔入口(1)、入口变缩径预加速腔(2)、环形提速腔(3)、渐缩径预加速流道(4)、加速流道主流道(5)、变径提速流道(6)、雾化出口(7)、气流出口(8)、线型预加速腔(9)；整个装置由所述线型预加速腔(9)和与之相切的环形提速腔(3)构成，所述喷腔入口(1)为流体流入方向，所述雾化出口(7)、气流出口(8)为流体流出方向，所述雾化出口(7)、气流出口(8)分设于环形提速腔(3)的两侧面，且气流出口(8)中心点位置高于雾化出口(7)中心点位置；
所述线型预加速腔(9)上部为入口变缩径预加速腔(2)，下部为渐缩径预加速流道(4)，其中，所述入口变缩径预加速腔(2)为跳跃式变径凸台形式，尺寸沿流体流动方向跳跃式减小，最小尺寸值在与环形提速腔(3)连接处，此处也为凸台最低位置；所述渐缩径预加速流道(4)为渐变式凹槽流道，尺寸沿流体流动方向渐缩式减小，最小尺寸值在与环形提速腔(3)连接处；所述线型预加速腔(9)上部的入口变缩径预加速腔(2)的凸台最低处端面与所述线型预加速腔(9)下部的渐缩径预加速流道(4)渐缩尺寸的最小值处上端面之间存在间隙或贴合；
所述环形提速腔(3)为圆柱筒式结构，其内壁由加速流道主流道(5)和变径提速流道(6)组成，其中，所述加速流道主流道(5)中心线与环形提速腔(3)内壁中心线重合，呈凹槽式结构，主流道宽度为某一定值，且该宽度值与所述渐缩径预加速流道(4)渐缩尺寸的最小值相同；所述变径提速流道(6)为沿所述加速流道主流道(5)中心线对称的变径凹槽式结构，凹槽深度与加速流道主流道(5)的凹槽深度相同，其中，所述变径凹槽呈”扩-缩”为一级，多级串联的形式，且缩径位置的尺寸与所述加速流道主流道(5)道宽度值相同。
2.根据权利要求1所述的气井增气提速及水雾化装置，其特征在于，所述渐缩径预加速流道(4)与所述加速流道主流道(5)以凹槽流道的形式贯穿整个装置，一方面起到为流入流体加速的目的，另一方面起到气液分离的作用；其中，所述入口变缩径预加速腔(2)和所述渐缩径预加速流道(4)起到双重预加速作用；所述变径提速流道(6)分布于加速流道主流道(5)两侧，通过变径起到为流体提速的作用；若装置内存在气液两相流体时，两相流体在所述环形提速腔(3)最高位置处由于流体自身物性存在的差异，实现气液两相分离作用。
3.根据权利要求1所述的气井增气提速及水雾化装置，其特征在于，所述气流出口(8)位置高于所述雾化出口(7)位置，目的是当有气液两相流体进入装置时，实现气流从位置的高气流出口(8)流出，同时将一部分液体带出，另一部分液体会回落到装置内，当液体积聚到所述雾化出口(7)位置时，通过所述雾化出口(7)，将液体以雾化状态排出。
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