CN115324531A - 一种天然气井泡排剂投用多形状投放装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天然气井泡排剂投用多形状投放装置，包括储药桶、投药管道和连接管道，所述投药管道的上下两端分别设置有第一投药阀和第二投药阀，所述第一投药阀的进料口与所述储药桶连通，所述第二投药阀的下料口通过井口连接法兰与天然气井口连通，所述连接管道的一端与投药管道连通，连接管道的另一端与第二投药阀的下料口连通，连接管道上设置有泄压阀和平衡阀。本发明通过大容量储药桶的设计能够满足一次人工补充药剂多次自动加注的需求，装置的主管道与投药路径上各个阀的阀芯是直通式，能够同时满足足球状固体药剂与比较长的棒状固体药剂两种不同形状药剂的单独加注或者混合加注。
Description
技术领域
本发明具体涉及泡排剂投放技术领域，具体是一种天然气井泡排剂投用多形状投放装置。
背景技术
目前国内的天然气开采技术面临许多难题，比如勘探困难、技术不足、气体杂质难以分离等等，而严重影响天然气开采效率的还有天然气井井底积水的问题。天然气井工作在地下几千米深处，在开采过程中进入天然气井的并不只有天然气，而是还有天然气与水及其它物质的混合物。而由于水的密度比天然气的密度高，所以并不会伴随着天然气被抽取到地面上，而是会沉积在井底，形成所谓的井底积液。井底积液持续积累，就会慢慢堵塞井筒，甚至使气井完全被水淹没，严重的还可能会伤害气井附近的地层，造成气井的采气效率和采气量都极大的降低。
排水采气工艺就是为了解决天然气井井底积液的问题，保证天然气井的采气效率而诞生的相关技术，目前采用最广泛的方法是泡沫排水采气法，即在井底积水严重时需要利用化学方法，比如加注泡排棒或者泡排球等排水药剂，使气井底部的积水变成泡沫状，这样积水就可以被气管抽走，使气井采气正常工作。其基本原理是利用排水药剂加注装置向天然气井投放泡排剂，泡排剂到达井底积水处后发生化学反应，在气流的搅动下，气液混合形成泡沫，在积水上部形成泡沫层，泡沫层密度比较小，能够被持续抽取到地面上，而下方的液体也会被持续举升，补充进泡沫层里，直到气井底部的积水全部泡沫化被抽取到地面上，气井井底积液堵塞的问题得到缓解，天然气采气效率恢复正常。直到泡排剂消耗完毕，井底又重新开始积液，积液达到一定的程度，严重影响天然气产量时，需要重新注入泡排剂，如此循环。
泡沫排水采气法是我国目前使用最多的排水采气方法，该方法的优点是设备简单、现场施工方便、效果显著等，最重要的是没有干扰气井的正常工作，因此泡排法现已经作为最主要的排水采气技术在世界范围得到了普遍的运用。而泡排剂有液体泡排剂与固体泡排剂两种，液体泡排剂可以通过柱塞泵、泡排车等方式进行加注，但是固体泡排剂还需要人工在气井井口进行加注，但现有技术中的泡排剂投放装置只能投放球状固体排水药剂，而无法适用于棒状药剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种天然气井泡排剂投用多形状投放装置，以解决上述背景技术中提出的现有技术中的泡排剂投放装置只能投放球状固体排水药剂，而无法适用于棒状药剂的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种天然气井泡排剂投用多形状投放装置，包括储药桶、投药管道和连接管道，所述投药管道的上下两端分别设置有第一投药阀和第二投药阀，所述第一投药阀的进料口与所述储药桶连通，所述第二投药阀的下料口通过井口连接法兰与天然气井口连通，所述连接管道的一端与投药管道连通，连接管道的另一端与第二投药阀的下料口连通，连接管道上设置有泄压阀和平衡阀。
作为本发明进一步的方案：所述第一投药阀和第二投药阀结构相同，均包括有阀体和第一阀芯，所述阀体的内部开设有空腔，所述第一阀芯转动安装于空腔内部，控制第一阀芯旋转，以使第一阀芯导通空腔，从而使固体泡排剂经过阀体的空腔后下落。
作为本发明再进一步的方案：所述第一阀芯为球形结构，第一阀芯中开设有投药口，所述第一阀芯的一侧开设有连接口，所述第一阀芯的另一侧开设有转动口，所述第一阀芯通过转动口转动安装于阀体的内部，第一阀芯通过连接口连接有驱动件，所述连接口为多边形形状。
作为本发明再进一步的方案：所述投药口为凹槽型结构或通槽结构。
作为本发明再进一步的方案：所述驱动件为第一手柄或驱动组件。
作为本发明再进一步的方案：所述驱动组件包括驱动电机、旋转轴，所述驱动电机的输出端通过联轴器与旋转轴连接，所述旋转轴的一端固定安装有与所述连接口形状适配的卡块。
作为本发明再进一步的方案：所述储药桶包括桶体和转动安装与桶体内部的转轴，所述桶体内部周向设置有若干投药管，所述投药管与所述转轴通过连接件固定连接，所述桶体的上部开设有进料口，桶体的下部开设有下料口，进料口、下料口以及投药管的形状相同。
作为本发明再进一步的方案：所述储药桶的底部还设置有控制所述转轴旋转的棘轮机构，所述棘轮机构包括与储药桶连接的安装架，所述转轴的一端伸出储药桶并与安装架转动连接，转轴伸出储药桶的一端固定安装有棘轮，所述安装架上安装有至少一个阻止棘轮逆向转动的棘爪。
作为本发明再进一步的方案：所述连接管道的管段上连通有延伸管道，泄压阀安装于延伸管道上。
作为本发明再进一步的方案：所述泄压阀和平衡阀结构相同，包括壳体、转动安装于壳体内部的第二阀芯以及带动所述第二阀芯旋转的第二手柄，所述第二阀芯的内部开设有气体通道。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过大容量储药桶的设计能够满足一次人工补充药剂多次自动加注的需求，装置的主管道与投药路径上各个阀的阀芯是直通式，能够同时满足足球状固体药剂与比较长的棒状固体药剂两种不同形状药剂的单独加注或者混合加注，并且利用双投药阀的方式隔离储药装置与天然气井，密封性能比较好，能够适应含有二氧化硫等腐蚀气体的工作环境，上下两个投药阀同时只会开启一个，能够有效防止天然气井中的水蒸气或者腐蚀性气体进入储药装置使装药管中的固体泡沫排水药剂受潮。
附图说明
图1为天然气井泡排剂投用多形状投放装置的结构示意图。
图2为天然气井泡排剂投用多形状投放装置的剖视图。
图3为天然气井泡排剂投用多形状投放装置中储药桶的结构示意图。
图4为天然气井泡排剂投用多形状投放装置中棘轮机构的结构示意图。
图5为天然气井泡排剂投用多形状投放装置中第一阀芯的结构示意图。
图6为天然气井泡排剂投用多形状投放装置中驱动组件的结构示意图。
图7为天然气井泡排剂投用多形状投放装置中泄压阀的结构示意图。
图中：1-储药桶、11-桶体11、12-投药管、13-连接件、14-转轴、15-棘轮、16-棘爪、17-安装架、2-第一投药阀、21-阀体、22-第一阀芯、221-投药口、222-连接口、23-第一手柄、3-投药管道、4-第二投药阀、5-井口连接法兰、6-连接管道、7-泄压阀、71-壳体、72-第二阀芯、73-第二手柄、8-平衡阀、9-驱动组件、91-驱动电机、92-联轴器、93-旋转轴、94-卡块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
泡沫排水采气法是我国目前使用最多的排水采气方法，该方法的优点是设备简单、现场施工方便、效果显著等，最重要的是没有干扰气井的正常工作，因此泡排法现已经作为最主要的排水采气技术在世界范围得到了普遍的运用。而泡排剂有液体泡排剂与固体泡排剂两种，液体泡排剂可以通过柱塞泵、泡排车等方式进行加注，但是固体泡排剂还需要人工在气井井口进行加注，但现有技术中的泡排剂投放装置只能投放球状固体排水药剂，而无法适用于棒状药剂。
请参阅图1～4，本发明实施例中，一种天然气井泡排剂投用多形状投放装置，应用于泡排剂投放，包括储药桶1、投药管道3和连接管道6，所述投药管道3的上下两端分别设置有第一投药阀2和第二投药阀4，所述第一投药阀2的进料口与所述储药桶1连通，所述第二投药阀4的下料口通过井口连接法兰5与天然气井口连通，所述连接管道6的一端与投药管道3连通，连接管道6的另一端与第二投药阀4的下料口连通，连接管道6上设置有泄压阀7和平衡阀8；
在本发明实施例中，所述第一投药阀2和第二投药阀4结构相同，均包括有阀体21和第一阀芯22，所述阀体21的内部开设有空腔，所述第一阀芯22转动安装于空腔内部，控制第一阀芯22旋转，以使第一阀芯22导通空腔，从而使固体泡排剂经过阀体21的空腔后下落；
请参阅图5，所述第一阀芯22为球形结构，第一阀芯22中开设有投药口221，在一种实施例中，所述投药口221为凹槽型结构，该第一阀芯22为单向密封式球阀芯设计，第一投药阀2和第二投药阀4的第一阀芯22设置初始状态为开口向上，在固体泡排剂从中间通道内落下时，会落入第一阀芯22的空腔内，当需要投放固体泡排药剂时，控制主控阀阀芯旋转180度，阀芯腔体开口会由对准上部中间通道转为对准下部落球通道，此时阀芯腔体内部的固体泡排药剂就会在自身重力的作用下从球阀芯腔体的开口，通过井口连接法兰落入天然气井中；在另一种实施例中，所述投药口221为通槽结构，该第一阀芯22为直通式阀芯，可以使固体泡排剂在第一投药阀2和第二投药阀4开启后直接下落，不在第一阀芯22为内部停留，此时主阀芯只需要进行90度内的旋转，效率更高；
进一步的，在本发明实施例中，如图5所示，所述第一阀芯22的一侧开设有连接口222，所述第一阀芯22的另一侧开设有转动口，所述第一阀芯22通过转动口转动安装于阀体41的内部，第一阀芯22通过连接口222连接有驱动件，所述连接口422为多边形形状，以使驱动件旋转时能够带动第一阀芯222旋转；
再进一步的，所述驱动件为第一手柄23；
再进一步的，所述驱动件为驱动组件9，所述驱动组件9包括驱动电机91、旋转轴93，所述驱动电机91的输出端通过联轴器92与旋转轴93连接，所述旋转轴93的一端固定安装有与所述连接口422形状适配的卡块94，以使驱动电机91工作时带动所述第一阀芯22旋转。
在本发明实施例中，所述储药桶1包括桶体11和转动安装与桶体11内部的转轴14，所述桶体11内部周向设置有若干投药管12，所述投药管12与所述转轴14通过连接件13固定连接，所述桶体11的上部开设有进料口，桶体11的下部开设有下料口，进料口、下料口以及投药管12的形状相同，控制转轴14旋转，以使投药管12与进料口连通，从而使泡排剂装入投药管12中，继续控制转轴14旋转，当装有泡排剂的投药管12与下料口连通时，泡排剂从沿下料口进入下料通道3中；
进一步的，所述储药桶1的底部还设置有控制所述转轴14旋转的棘轮机构，如图4所示，所述棘轮机构包括与储药桶1连接的安装架17，所述转轴14的一端伸出储药桶1并与安装架17转动连接，转轴14伸出储药桶1的一端固定安装有棘轮15，所述安装架17上安装有至少一个阻止棘轮15逆向转动的棘爪16，在本发明实施例中，所述棘轮15顺时针转动，棘爪16能够防止棘轮15逆时针转动；
另外，本发明实施例中，所述投药管12设置有12根，所述棘轮齿数与装药管数目相等为12齿。
在本发明实施例中，所述连接管道6的管段上连通有延伸管道，泄压阀7安装于延伸管道上，在投药过程中，为了防止投药管道3内部压力过高，导致储药桶1中的固体药剂无法顺利下落时，从而在连接管道6上设置泄压阀7，释放投药管道3内部的高压，使投药管道3与储药桶1内部压力都变回大气压力，使固体泡沫排水药剂能够在自身重力的影响下自然的从储药桶1的装药管中落下；而设置平衡阀8的目的是在投药管道3内部压力相对与天然气井口的压力过低，导致固体泡沫排水药剂无法在高压下成功投放时，平衡投药管道3与天然气井的压力，使固体泡沫排水药剂能够在自身重力的影响下自然的从投药管道3落入天然气井的井筒中；
进一步的，请参阅图7，所述泄压阀7和平衡阀8结构相同，包括壳体71、转动安装于壳体71内部的第二阀芯72以及带动所述第二阀芯72旋转的第二手柄73，所述第二阀芯72的内部开设有气体通道，控制第二阀芯72旋转，当第二阀芯72导通壳体71时，外部气体能够经过连接管道6进入投药管道3中，从而平衡投药管道3内部压力，以使固体泡沫排水药剂顺利下落。
本发明通过大容量储药桶的设计能够满足一次人工补充药剂多次自动加注的需求，装置的主管道与投药路径上各个阀的阀芯是直通式，能够同时满足足球状固体药剂与比较长的棒状固体药剂两种不同形状药剂的单独加注或者混合加注，并且利用双投药阀的方式隔离储药装置与天然气井，密封性能比较好，能够适应含有二氧化硫等腐蚀气体的工作环境，上下两个投药阀同时只会开启一个，能够有效防止天然气井中的水蒸气或者腐蚀性气体进入储药装置使装药管中的固体泡沫排水药剂受潮。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种天然气井泡排剂投用多形状投放装置，其特征在于，包括储药桶(1)、投药管道(3)和连接管道(6)，所述投药管道(3)的上下两端分别设置有第一投药阀(2)和第二投药阀(4)，所述第一投药阀(2)的进料口与所述储药桶(1)连通，所述第二投药阀(4)的下料口通过井口连接法兰(5)与天然气井口连通，所述连接管道(6)的一端与投药管道(3)连通，连接管道(6)的另一端与第二投药阀(4)的下料口连通，连接管道(6)上设置有泄压阀(7)和平衡阀(8)。
2.根据权利要求1所述的天然气井泡排剂投用多形状投放装置，其特征在于，所述第一投药阀(2)和第二投药阀(4)结构相同，均包括有阀体(21)和第一阀芯(22)，所述阀体(21)的内部开设有空腔，所述第一阀芯(22)转动安装于空腔内部，控制第一阀芯(22)旋转，以使第一阀芯(22)导通空腔，从而使固体泡排剂经过阀体(21)的空腔后下落。
3.根据权利要求1所述的天然气井泡排剂投用多形状投放装置，其特征在于，所述第一阀芯(22)为球形结构，第一阀芯(22)中开设有投药口(221)，所述第一阀芯(22)的一侧开设有连接口(222)，所述第一阀芯(22)的另一侧开设有转动口，所述第一阀芯(22)通过转动口转动安装于阀体(41)的内部，第一阀芯(22)通过连接口(222)连接有驱动件，所述连接口(422)为多边形形状。
4.根据权利要求3所述的天然气井泡排剂投用多形状投放装置，其特征在于，所述投药口(221)为凹槽型结构或通槽结构。
5.根据权利要求4所述的天然气井泡排剂投用多形状投放装置，其特征在于，所述驱动件为第一手柄(23)或驱动组件(9)。
6.根据权利要求5所述的天然气井泡排剂投用多形状投放装置，其特征在于，所述驱动组件(9)包括驱动电机(91)、旋转轴(93)，所述驱动电机(91)的输出端通过联轴器(92)与旋转轴(93)连接，所述旋转轴(93)的一端固定安装有与所述连接口(422)形状适配的卡块(94)。
7.根据权利要求1所述的天然气井泡排剂投用多形状投放装置，其特征在于，所述储药桶(1)包括桶体(11)和转动安装与桶体(11)内部的转轴(14)，所述桶体(11)内部周向设置有若干投药管(12)，所述投药管(12)与所述转轴(14)通过连接件(13)固定连接，所述桶体(11)的上部开设有进料口，桶体(11)的下部开设有下料口，进料口、下料口以及投药管(12)的形状相同。
8.根据权利要求7所述的天然气井泡排剂投用多形状投放装置，其特征在于，所述储药桶(1)的底部还设置有控制所述转轴(14)旋转的棘轮机构，所述棘轮机构包括与储药桶(1)连接的安装架(17)，所述转轴(14)的一端伸出储药桶(1)并与安装架(17)转动连接，转轴(14)伸出储药桶(1)的一端固定安装有棘轮(15)，所述安装架(17)上安装有至少一个阻止棘轮(15)逆向转动的棘爪(16)。
9.根据权利要求1所述的天然气井泡排剂投用多形状投放装置，其特征在于，所述连接管道(6)的管段上连通有延伸管道，泄压阀(7)安装于延伸管道上。
10.根据权利要求9所述的天然气井泡排剂投用多形状投放装置，其特征在于，所述泄压阀(7)和平衡阀(8)结构相同，包括壳体(71)、转动安装于壳体(71)内部的第二阀芯(72)以及带动所述第二阀芯(72)旋转的第二手柄(73)，所述第二阀芯(72)的内部开设有气体通道。
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