CN209892166U - 一种用于天然气开采的螺旋流排水采气装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于排水采气工具技术领域，公开了一种用于天然气开采的螺旋流排水采气装置，从下至上依次连接有进气段、起旋段、收缩段、平直段和放大段；起旋段包括管筒，管筒内设置有旋转杆，旋转杆外转动连接有第一套管，第一套管上固定连接有若干根第一连接杆，第一连接杆远离第一套管的一端固定连接在管筒内壁上，旋转杆靠近收缩段的一端固定连接有转轴，转轴的周向上设置有螺旋叶片，旋转杆靠近进气段的一端上固定连接有若干扇叶片。本实用新型能够利用流体流动的动能，带动螺旋流发生器工作，将流体的无序絮流状态转换为有序的螺旋流状态，使得流体的能量消耗更慢，从而提高天然气的举液效率。

Description

一种用于天然气开采的螺旋流排水采气装置

技术领域

本实用新型涉及排水采气工具技术领域，尤其涉及一种用于天然气开采的螺旋流排水采气装置。

背景技术

天然气井在采气过程中由于井底生产压力降低，携液能力变差，导致部分地层水无法由生产管柱带出地面，最终造成气井水淹，剩余天然气无法采出，此时就需要使用到排水采气工艺进行排水采气，排水采气工艺就是解决气井井筒及井底附近地层积液过多或产水，并使气井恢复正常生产的措施。

目前我国常规使用的排水采气工艺包括泡沫排水采气工艺、速度管柱排水采气工艺、柱塞排水采气工艺和气举排水采气工艺等，每种排水采气工艺都有自己的优点，但是在实际工艺操作中，各种工艺也各有缺点，泡沫排水采气工艺主要针对积液初期和积液中期的气井，仅适用于自喷能力较强、油管或套管畅通、地层水与泡排剂配伍良好的气井；速度管柱排水采气工艺的工艺比较复杂，还需要使用到连续油管作业车，成本很高；柱塞排水采气工艺的后期维护成本也较高；而气举排水采气工艺对于产地层水和产能很低的气井气举无明显效果，只能作为诱喷复活手段。

螺旋流是三维运动，这种运动同时存在轴向和切向或称周向速度，且切向速度的作用不能忽略。螺旋流在工业方面的应用范围极广，如在水力输送、射流技术、燃烧技术、气力输送、旋风分离、机械加工等方面都有广泛的应用。在天然气开采领域，通过螺旋流发生装置，可以将流体的无序絮流状态转换为有序的螺旋流状态，可以使得流体的能量消耗更慢，从而提高天然气的举液效率，因此，研究一种用于天然气开采的螺旋流排水采气工具装置，将成为排水采气技术领域的一个研究方向。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种用于天然气开采的螺旋流排水采气装置，能够利用流体流动的动能，带动螺旋流发生器工作，将流体的无序絮流状态转换为有序的螺旋流状态，使得流体的能量消耗更慢，从而提高天然气的举液效率。

本实用新型通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种用于天然气开采的螺旋流排水采气装置，从下至上依次连接有进气段、起旋段、收缩段、平直段和放大段，所述收缩段的内部设有收缩通道，收缩通道与起旋段连通，收缩通道的管径长度从下往上呈线性减小，所述平直段的内部设有平直通道，平直通道为直筒型，所述放大段的内部设有放大通道，放大通道的管径长度从下往上呈线性增大；所述起旋段包括管筒，所述管筒内设置有旋转杆，所述旋转杆外转动连接有第一套管，所述第一套管上固定连接有若干根第一连接杆，所述第一连接杆远离第一套管的一端固定连接在管筒内壁上，所述旋转杆靠近收缩段的一端固定连接有转轴，所述转轴的周向上设置有螺旋叶片，所述旋转杆靠近进气段的一端上固定连接有若干扇叶片。

进一步，所述螺旋叶片的旋转角为41-48°。如此的旋转角度，流体的螺旋效果更好。

进一步，所述转轴靠近收缩段的一端为针尖状，所述转轴与旋转杆的连接处平滑过渡。当流体从下至上流动时，转轴与旋转杆平滑过渡，流体阻力更小，转轴靠近收缩段的一端为针尖状能够将螺旋流更好的引入收缩段内。

进一步，所述收缩段靠近起旋段的一端设置有帽沿块，所述帽沿块与起旋段螺钉连接，且帽沿块与起旋段的连接处设置有密封圈。将收缩段与起旋段螺钉连接，方便拆卸对起旋段内的零部件进行检修更换，密封圈的设置使得收缩段与起旋段能够密封严实，避免漏水。

进一步，所述旋转杆远离转轴的一端转动连接有第二套管，所述第二套管上固定连接有若干根第二连接杆，所述第二连接杆远离第二套管的一端与进气段的内部固定连接。将旋转杆再使用第二套管进行固定，旋转杆在转动时更加的平稳。

进一步，所述收缩通道的锥度为1:4-1:15。

进一步，所述放大通道的锥度为1:10-1:30。

进一步，所述起旋段的管筒内壁上设置有倒锥形筒。倒锥形筒的设置可以将流体更好的引入到螺旋叶片处，流体的螺旋效果更好。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型利用流体向上流动的动能冲击扇叶片旋转，从而带动螺旋叶片旋转，对流体起旋，使得流体程螺旋流，螺旋流可以减少气流中液滴相互碰撞聚集的机会，使液滴在运移的过程中始终保持小液滴状态，降低了积液的可能。

2、本实用新型通过合适角度的螺旋叶片，形成高效的螺旋流，并通过收缩段、平直段和放大段将螺旋流放大，可实现流体的长距离传输，在采气管柱中安装多个本实用新型，即可实现深井、超深井的排水采气。

附图说明

图1是本实用新型一种用于天然气开采的螺旋流排水采气装置的结构示意图；

图2为图1中A处的放大图；

图3为图1中第一套管处的截面图。

其中，进气段1、收缩段2、平直段3、放大段4、收缩通道5、平直通道6、放大通道7、管筒8、倒锥形筒9、旋转杆10、第一套管11、滚动轴承12、第一连接杆13、转轴14、螺旋叶片15、扇叶片16、帽沿块17、第二套管18、第二连接杆19。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型进行详细说明：

如图1～图3所示：

本实施例的一种用于天然气开采的螺旋流排水采气装置，包括从下至上依次连接的进气段1、起旋段、收缩段2、平直段3和放大段4，收缩段2的内部开设有收缩通道5，收缩通道5的直径长度由下往上逐渐缩小，收缩通道5的锥度为1:4-1:15，优选1:10，收缩通道5与起旋段连通，平直段3的内部一体成型有平直通道6，平直通道6为直筒型，放大段4的内部一体成型有放大通道7，放大通道7的管径长度从下往上呈线性增大，放大通道7的锥度为1:10-1:30，优选1:20。起旋段包括管筒8，管筒8内设有与收缩通道5相通的倒锥形筒9，管筒8内安装有旋转杆10，旋转杆10外转动连接有第一套管11，第一套管11 与旋转杆10之间内衬有不锈钢的滚动轴承12，第一套管11上焊接有3根第一连接杆13，第一连接杆13远离第一套管11的一端通过螺钉固定连接在管筒8 的内壁上，旋转杆10的上端螺纹连接有转轴14，转轴14的上端为针尖状，转轴14与旋转杆10的连接处一体成型的平滑过渡，转轴14的周向上焊接有螺旋叶片15，螺旋叶片15的旋转角为41-48°，优选45°，旋转杆10的下端焊接有扇叶片16。

其中，收缩段2的下端一体成型帽沿块17，帽沿块17与起旋段通过螺钉连接，且帽沿块17与起旋段的连接处垫设有密封圈。旋转杆10的下端转动连接有第二套管18，第二套管18与旋转杆10之间内衬有滚动轴承12，第二套管18上焊接有3根第二连接杆19，第二连接杆19远离第二套管18的一端与进气段1 的内部通过螺钉固定连接。

本实用新型的使用方法如下：

在使用时，流体从下至上流动，进入到进气段1，流体进入到进气段1之后，将冲击扇叶片16，扇叶片16在流体的冲击下发生转动，扇叶片16转动进而就会带动旋转杆10在第一套管11和第二套管18内转动，转动过程中将进一步的带动转轴14和螺旋叶片15转动，流体向上流到螺旋叶片15处，螺旋叶片15的转动就会使得流体成为螺旋流并向上流动。

流体流入到收缩通道5，在收缩通道5的约束作用下，螺旋流得到集中，然后在平直通道6的作用下，螺旋流趋于平稳，并顺利过渡到放大通道7，由于放大通道7的管径逐渐变大，螺旋流得到放大，同时井壁对螺旋流切向速度的损耗减小，使天然气进入到采气管柱中。

如此，在采气管柱中安装多个本装置，可以继续的保持螺旋流足够的强度，从而携带液体排出井口，达到排水采气的效果。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (8)

1.一种用于天然气开采的螺旋流排水采气装置，从下至上依次连接有进气段、起旋段、收缩段、平直段和放大段，所述收缩段的内部设有收缩通道，收缩通道与起旋段连通，收缩通道的管径长度从下往上呈线性减小，所述平直段的内部设有平直通道，平直通道为直筒型，所述放大段的内部设有放大通道，放大通道的管径长度从下往上呈线性增大；其特征在于：所述起旋段包括管筒，所述管筒内设置有旋转杆，所述旋转杆外转动连接有第一套管，所述第一套管上固定连接有若干根第一连接杆，所述第一连接杆远离第一套管的一端固定连接在管筒内壁上，所述旋转杆靠近收缩段的一端固定连接有转轴，所述转轴的周向上设置有螺旋叶片，所述旋转杆靠近进气段的一端上固定连接有若干扇叶片。

2.根据权利要求1所述的一种用于天然气开采的螺旋流排水采气装置，其特征在于：所述螺旋叶片的旋转角为41-48°。

3.根据权利要求2所述的一种用于天然气开采的螺旋流排水采气装置，其特征在于：所述转轴靠近收缩段的一端为针尖状，所述转轴与旋转杆的连接处平滑过渡。

4.根据权利要求3所述的一种用于天然气开采的螺旋流排水采气装置，其特征在于：所述收缩段靠近起旋段的一端设置有帽沿块，所述帽沿块与起旋段螺钉连接，且帽沿块与起旋段的连接处设置有密封圈。

5.根据权利要求4所述的一种用于天然气开采的螺旋流排水采气装置，其特征在于：所述旋转杆远离转轴的一端转动连接有第二套管，所述第二套管上固定连接有若干根第二连接杆，所述第二连接杆远离第二套管的一端与进气段的内部固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于天然气开采的螺旋流排水采气装置，其特征在于：所述收缩通道的锥度为1:4-1:15。

7.根据权利要求6所述的一种用于天然气开采的螺旋流排水采气装置，其特征在于：所述放大通道的锥度为1:10-1:30。

8.根据权利要求7所述的一种用于天然气开采的螺旋流排水采气装置，其特征在于：所述起旋段的管筒内壁上设置有倒锥形筒。

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