CN205618138U - 双管负压排水采气设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种天然气排采设备。更具体地，本实用新型涉及一种采用双管和射流雾化装置相结合利用气举进行排水采气的设备。该天然气排采设备包括彼此嵌套配置的小油管(7)、大油管(8)以及套管(5)，小油管(7)从上到下设置有井下气举阀(4)、射流雾化装置(9)和封隔器(10)，封隔器(10)下面连接尾管(12)。通过采用上述技术方案，本实用新型提供了一种设备结构简单、成本低、排水效果好的排水采气设备。

Description

双管负压排水采气设备

技术领域

本实用新型涉及一种天然气排采设备。更具体地，本实用新型涉及一种采用双管和射流雾化装置相结合实现气举排水采气的设备。

背景技术

在天然气开发过程中，特别是对于高深井，地层压力较低的井，水的存在常常导致生产压差过低影响产量，需要不断地排出地层水以降低井底流动压力，释放产能。对于深井、斜井、水平井，气举是首选的排水采气技术，但是常规气举技术存在一些问题。对于产层压力较低的深井，较高的注气压力作用在产层上，会导致生产压差过低；对压力和产能较高的高产井，由于注气压力和气举阀以下的液柱压力对产层产生过高的回压，也会导致生产压差不能得到充分的放大，以致影响产量；最后更换管柱作业会带来巨大的风险。为放大生产压差，提高产量，本实用新型涉及一种采用双管和射流雾化装置相结合实现气举排水采气的设备和方法，可不动原管柱且在同等条件下提高气举井的产量，实现节能降耗的目的。

为了实现上述排水采气，现有的方法有：

A有杆泵

有杆泵地面为抽油机,井下为管式泵，动力从地面经过抽油杆传到地下，抽油泵的柱塞在抽油杆柱的带动下往复运动，将井筒中的液体举升到地面，属于一种特殊形式的往复泵。适合于排液量不大,井斜不严重,出砂、粉尘较少的井上使用。对于产气量高，则泵效很低，出砂的井,常造成卡泵、偏磨等问题。因为杆、泵以及油管有一定的自重，受制造材料强度限制，有杆泵的下入深度通常不超过2000米，超过这个深度则举升效率很低。

B螺杆泵

螺杆泵由定子和转子组成,生产时，转子转动，转子和定子之间形成的密闭空间会随着转子的转动不断变换位置，逐渐沿着螺杆泵轴向方向前进，密闭空间内的液体就会随着向地面排出，下端不断形成的密闭空间会陆续地带着液体向上移动，如此循环，实现举升。螺杆泵结构简单,占地面积小、维护简单，排量范围较大。适合产水量中等的排采井，气液比过高和泵抽空都会造成严重的磨损问题，一旦磨损就要全部更换，成本较高。

C电潜泵

电潜泵是潜没在被泵送介质中的离心泵，将电泵机组装置通过油管下入井下，多级离心泵装置高速旋转，将井筒中流体从油管中排出。电潜泵排量范围大,扬程高，可形成较大的生产压差，可根据排液变化要求进行变频调速，地面占用面积小、空间小、使用寿命长、便于管理。电潜泵对供电质量要求较高，对泵的沉没度有一定要求。目前的外部环境和技术条件不够成熟，成本高昂，现场用的不多。

D水力喷射泵

水力喷射泵是水力泵的一种类型，没有运动部件，靠地面高压动力液经过喷嘴将能量传递给地层的产出液实现排采。首先通过喷嘴把地面的高压液体注入油管，把压能转化为动能，高速喷射的流体与周围的液体混合完成能量的传递，混合液也具有很高的速度，流体经过喷嘴向外扩散时，面积突然增大，动能转换成压能，井底压力增加，液体就会在压力的作用下排出地面。理论排量范围大，井下设备没有运动部件，耐磨抗腐蚀；举升效率低，小于25％；为防止气腐蚀，需要较高的吸入压力和沉没度；地面设备庞大，维护成本高；较高的工作压力也会对地层产生较高的回压，不能满足深井低压井的天然气的生产要求。

E常规气举法

气举是在油管的一定深度安装气举阀，通过气举阀将外来的高压气体注 入气举管内，降低井筒内液柱的密度，减少滑脱，降低井底流压。常规气举使用气举阀，从套管进气，油管排液。气举工艺本身没有运动部件，结构简单，不受固体颗粒影响，不受气体影响，排量范围大，可适应于深井、大斜度井，甚至水平井。适合排水采气初期，排液量大，排采后期由于地层水量少，地层压力低，注气压力和气举阀以下的液柱压力对地层产生过高的回压，会导致生产压差不能得到充分的释放，造成产气量低，经济性差。

F双壁管气举法

公开号为CN 203257380 U，名称为“一种新型天然气排采设备”的中国实用新型专利于2013年推出。它由双壁管、单壁管、气液混合器、气举单流阀、单流阀等主要设备构成。控制系统通过液面采集装置的数据，计算使用压缩空气的压力和排量，再将压缩空气从压缩空气注入口注入到双壁管外管与双壁管内管之间的环空中，经单流阀在气液混合器内部充分混合，在气举单流阀的作用下，将气液混合物通过双壁管内管内腔，到达气液混合流体排出口排出。做为一种气举方法可避免了传统技术的偏磨、卡泵、电机过热等问题。该气举方法采用双壁管、单笔管等非常规设备，限于材料强度，不能下入深井，对于地层压力低的井，注气造成的回压也会使气井的产量受到压制。

G连续油管法

该技术在原来的完井管柱中直接下入连续油管，连续油管连着气压源，一边下入一边注气，气液混合后将液体排出。该方法不受井斜限制，可以下入直井、大斜井甚至可以下入水平井水平段直接气举排水。该方法实质上是一种气举方法，由于不能在在连续油管上安装气举阀，需要使用大功率压缩机以满足深井气举的工作需要，每次作业都需要连续油管作业车配合，成本昂贵。对于深井、低压力地层，气举时造成的回压会压制地层，使得连续油管法受到限制。

综上所述，上述现有技术均存在技术缺陷，不能满足深井、低压井天然气开采的特殊要求。具体地，有杆泵技术成熟,操作简单，但下入深度有限，且偏磨、卡泵一直是困扰现场生产的大问题；螺杆泵结构简单，占地少,排采后期出水少，螺杆泵容易在抽空的情况下烧泵，并且举升深度有限；电潜泵排量较大,但工作条件比较苛刻，成本也高，排采后期沉没度不高也容易出问题；水力喷射泵理论排量范围大，耐磨抗腐蚀，但举升效率低，维护成本高，较高的工作压力不能满足天然气的生产压差要求；气举适合排水采气初期，排液量大，排采后期由于地层压力低，常规气举工艺就受到限制；2013年新推出的双壁管气举法排采设备，不能应用于深井。因此，现有技术的排水采气不能满足深井、低压井天然气开采的特殊要求。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种如下的天然气排采设备：其将双管和射流雾化装置相结合，采用气举技术以满足深井低压力井的排水要求：在需要排水的时候，射流雾化装置可在其下部造成负压，解除气举回压对地层的影响，放大生产压差，提高产量；不需要排水的时候，射流雾化装置可以在井底对气液流体进行充分混合雾化，提高气举携液能力。使用本工艺，无需起出原井管柱，无需动用连续油管作业，一旦装置安装好，连接高压气源即可重复进行排水作业，同时不耽误生产，满足现代天然气排采长期有效稳产降耗的要求。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种天然气排采设备，其特征在于，所述天然气排采设备包括彼此嵌套配置的小油管、大油管以及套管，所述小油管的内部的第一空间与气液分离装置和所述大油管与所述套管之间包围的第三空间连通；所述小油管和所述大油管之间包围的第二空间与高压气源连通；并且所述大油管与所述套管之 间包围的第三空间与天然气采集通道连通；其中，所述第一空间与所述第二空间能够实现单向导通，所述第二空间与所述第三空间由封隔器隔离；所述小油管从上往下连接有井下气举阀和封隔器和尾管。

这样，能够通过双管和射流雾化装置相结合，克服现有技术缺陷，通过气举实现排水采气。

优选地，为了方便整个天然气排采设备的安装，所述小油管、所述大油管和所述套管同心配置，

优选地，所述天然气排采设备包括在所述小油管上、从上至下依次连接的所述井下气举阀和所述封隔器、射流雾化装置、尾管。

通过采用上述技术方案，本实用新型提供了一种如下的天然气排采设备：其将射流雾化装置和双管技术相结合，采用气举技术，满足大深度、低压力气井的特殊排水要求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型的具体实施方式的天然气排采设备的连接结构示意图；

附图标记说明

1高压气源 2气液控制阀 3气液分离器 4井下气举阀

5套管 6井内空间 7小油管 8大油管

9射流雾化装置 10封隔器 11地层 12尾管

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能 上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本实用新型的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本实用新型的一般原则为目的，并非用以限定本实用新型的范围。本实用新型的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

以下结合说明书附图来说明本实用新型的具体实施方式。

图1是本实用新型的的天然气排采设备的连接结构示意图。如图1所示，在本实施方式中，天然气排采设备包括彼此嵌套配置的小油管7、大油管8以及套管5。小油管7、大油管8和套管5同心配置。小油管7的内部的空间与气液分离器3连通，小油管7和大油管8之间包围的小环空也与高压气源1连通。大油管8与套管5之间包围的大环空(第三空间)与天然气采集通道连通。在各连通的通道上设置有用于控制通道开闭的气液控制阀2，以达到根据工作过程而对各通道进行开闭的控制目的。

另外，小油管7内的空间与小环空单向导通。而小环空与大环空由封隔器10实现隔离。

另外，小油管7设置连接有多个井下气举阀4以及位于井下气举阀4的下方用于负压雾化作用的射流雾化装置9、封隔器10和尾管12。

在本实施方式中，天然气排采设备按照如上的方式配置高压气源1、气液控制阀2、气液分离器3、井下气举阀4、套管5、小油管7、大油管8、封隔器10、尾管12、。以下，则结合图来说明本实施方式的天然气排采设备的工作过程。

a、如图1所示，在需要排水的时候，动力气由大油管8和小油管7之间的空间(小环空)进入，通过小油管7上装配的多个井下气举阀4从小油管7中 举升液体。在此阶段，小环空内的动力气只能经由井下气举阀4进入小油管7，逐步气液混合后被气举并输送到地面的气液分离器3。随着气液界面的降低，气举阀关闭，小环空内的动力气高速经由射流雾化装置9进入小油管7，射流雾化装置9造成的负压促使尾管处的井液进入小油管并被雾化气举到地面气液分离器3中。射流雾化装置9此阶段也相当于一个单流阀，动力气只能由小环空流经射流雾化装置9进入小油管，在此过程中，射流雾化装置9对下部造成负压，促使尾管处的井液进入小油管并被雾化气举到地面气液分离器3中。

b、在需要排水的阶段，可通过油套环空开井生产，天然气垂直向上进入大环空产出。

c、在不需要排水阶段，小环空关闭，关闭动力气。可继续通过大环空生产，也可以通过小油管进行生产。如果通过小油管进行生产，则关闭大环空，射流雾化装置9不再造成负压，但可以对通过的气液进行充分的混合并雾化，提高携液能力，延长气井的自喷期，直到下次排水作业，重复过程a。

本实用新型的设备采用以上说明的具体实施方式的结构以及工作过程能够充分地实现本实用新型的目的。但是，还需要说明的是：

1.虽然在上述具体实施方式的附图中仅示出了该设备采用竖直的方式插入气井内，但是本实用新型不限于此。插入气井内的本实用新型的天然气排采设备也可以采用倾斜的方式。

2.在本实用新型中，“单向导通”指在大油管8和小油管7之间在排水阶段实现单向导通，只允许大油管8与小油管7之间的小环空中的井液或动力气单向通过射流雾化装置9进入入到小油管。

3.虽然在上述具体实施方式中说明了大油管8、小油管7和套管5采用同心配置的方式，但是本实用新型不限于此。可以根据需要，使大油管8、小油管7和套管5进行不同心配置。

4.本实用新型可以采用如下的替代技术方案，本方案中采用同心双管 柱，大油管8和小油管7分别用做气举供气和排液通道，套管采气，在小油管7上安装井下气举阀4。在实践中，也可用连续油管代替小油管7，并在连续油管下部安装射流雾化装置9和封隔器10。

5.此外，本实用新型的上述方案中在小油管7上安装井下气举阀4，在实践中，如果气层埋藏深度浅或者压缩机功率足够大，也可不安装井下气举阀4。

通过采用上述的具体技术方案，使得本实用新型实现了如下的优点：采用双管和射流雾化装置相结合实现气举排水采气，设备结构简单，施工成本低，不存在常规气举工艺的注气回压问题，对于深度较大，地层压力较低的垂直井、斜井、水平井，本实用新型是一种无可替代的排水采气技术。对压力和产能较高的高产井，也能有效解除由于注气压力和工作阀以下的液柱压力对产层产生的回压，进一步放大生产压差，提高产量。总之，本技术在同等条件下提高气举井的产量，节省成本。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (4)

1.一种天然气排采设备，其特征在于，所述天然气排采设备包括彼此嵌套配置的小油管(7)、大油管(8)以及套管(5)，

所述小油管(7)的内部的第一空间与气液分离器(3)以及大油管(8)与套管(5)之间的第三空间连通；

所述小油管(7)和大油管(8)之间包围的第二空间与高压气源(1)连通，所述第二空间与所述小油管(7)内部的第一空间单向连通；

所述大油管(8)与套管(5)之间包围的第三空间与天然气采集通道连通；

所述小油管(7)从上往下设置有井下气举阀(4)、射流雾化装置(9)和封隔器(10)，封隔器(10)下面连接尾管(12)。

2.根据权利要求1所述的天然气排采设备，其特征在于，在所述小油管(7)的底部设置用于实现负压雾化作用的射流雾化装置(9)和隔离所述第二空间和所述第三空间的封隔器(10)。

3.根据权利要求2所述的天然气排采设备，其特征在于，在所述小油管(7)的底部设置有位于所述封隔器(10)的下方的尾管(10)。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的天然气排采设备，其特征在于，所述小油管(7)、所述大油管(8)和所述套管(5)同心配置。