CN108533536A - 一种射流雾化装置及低压天然气井口采集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种射流雾化装置及低压天然气井口采集装置，用于解决气液混输状态下如何采集天然气，及如何采集低压天然气的技术问题；其中，射流雾化装置包括：喷咀，及依次顺序连接的吸入部、喉管部和扩散部；所述喷咀***所述吸入部，并在***部位与所述吸入部密封连接；所述喉管部的管径小于所述吸入部的管径；所述吸入部设置有吸入口；所述扩散部的管径沿流体传输方向线性增加；低压天然气井口采集装置设置有上述射流雾化装置。本发明能够用于低压开采及天然气井内的排水作业。
Description
技术领域
本发明涉及低压天然气采集技术领域，尤其涉及一种射流雾化装置及低压天然气井口采集装置。
背景技术
在天然气或页岩气开采过程中经常会遇到由于集气干线压力过高而造成回压过大的技术问题。当回压大于气井油压时，会造成气井不能生产油气。为满足油气的正常生产需要，依现有技术仅能通过大幅升高油压的方式来满足油气外输时的采集需求。现有技术中因回压过高而易引发的诸多开采难题如下：井口油压升高致使油气产量大幅度下降、气井被迫过早停喷无法外输、从井下采出的气液混合流体必须经分离后分别增压外输，致使油气开采设备增加，采集效能降低。图1所示，现有技术中的天然气排采设备，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。图1中所示的雾化射流装置基于现有技术来实现，在实际使用中排水采气效果略有不足，只能在井下安装雾化射流装置处解除气举回压对地层的影响，不能有效增加井口油压。因此，如何更进一步提升现有雾化射流装置的排水采气效能是本领域尚需解决的技术问题。
因此，提供一种射流雾化装置及低压天然气井口采集装置，以解决上述技术问题中的至少一种，就成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种射流雾化装置及低压天然气井口采集装置，用于解决气液混输状态下如何采集天然气，及如何采集低压天然气的技术问题。
为了实现上述目的，一方面，本发明提供一种射流雾化装置包括：喷咀，及依次顺序连接的吸入部、喉管部和扩散部；所述喷咀***所述吸入部，并在***部位与所述吸入部密封连接；所述喉管部的管径小于所述吸入部的管径；所述吸入部设置有吸入口；所述扩散部的管径沿流体传输方向线性增加。
优选地，所述喷咀的管径范围4—5mm；所述喷咀的长度为10-15mm；所述喉管部的管径10-15mm；所述喉管部的长度为25-30mm；所述喷咀***所述吸入部的末端距离所述喉管部的距离为5-8mm；所述扩散部的长度为220-230mm；所述扩散部末端的直径为35-45mm。
优选地，所述喷咀的管径范围4.8mm；所述喷咀的长度为12mm；所述喉管部的管径12mm；所述喉管部的长度为25mm；所述喷咀***所述吸入部的末端距离所述喉管部的距离为6mm；所述扩散部的长度为225mm；所述扩散部末端的直径为40mm。
优选地，所述喷咀，及依次顺序连接的吸入部、喉管部和扩散部同轴线设置。
另一方面，本发明还进一步提供一种低压天然气井口采集装置，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器以及大油管与套管之间的第三空间连通；所述小油管和大油管之间包围的第二空间与高压气源连通，所述第二空间与所述小油管内部的第一空间单向连通；所述大油管与套管之间包围的第三空间与天然气采集通道连通；所述小油管从上往下设置有井下气举阀、射流雾化装置和封隔器，封隔器下面连接尾管，所述射流雾化装置为如前所述的射流雾化装置。
优选地，所述小油管的内部的第一空间与所述气液分离器之间连接有如前所述的射流雾化装置。
另一方面，本发明还进一步提供一种低压天然气井口采集装置，包括小油管和气液分离器，所述小油管的内部的第一空间与所述气液分离器之间连接有如前所述的射流雾化装置。
本发明通过利用射流雾化装置产生的负压效应(绝对最低压力4KPa)，吸引低压气液混和物进入射流装置，在射流装置内混合进入射流装置的扩散管时，高速动能转化为势能，此时混合流体转变为高压混合流体顺利进入外输管线。本发明通过降低产层处的油压，从而加大生产压差，进而达到提高油气井产量的技术效果。进一步地，将射流雾化装置应用在低压天然气井口采集装置的生产管线上还能进一步增加外输压力以满足气液混输状态下输送天然气的技术问题。
本发明所提供的优点如下：
1、能够更进一步放大生产压差，排水采气效能相比本领域现有技术中的同类产品更佳。
2、可将井底的气液流体充分混合雾化，气举携液能力相比本领域现有技术中的同类产品更为强劲。
3、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采气作业，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。
4、对气液混合物直接进行增压混输，满足大深度、低压力气井的特殊排水采气要求。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为现有技术中天然气排采设备结构示意图；
图2为本发明所提供的射流雾化装置的结构示意图；
图3为图2中射流雾化装置的工作原理图；
图4为本发明实施例1中低压天然气井口采集装置结构示意图；
图5为图4中的A处放大的结构示意图；
图6为图中低压天然气井口采集装置的改进结构示意图；
图7为本发明实施例2中低压天然气井口采集装置的结构示意图。
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发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明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发明的具体实施方式。
图2所示，本发明提供一种射流雾化装置，包括：喷咀100，及依次顺序连接的吸入部200、喉管部300和扩散部400；所述喷咀100***所述吸入部200，并在***部位与所述吸入部200密封连接；所述喉管部300的管径小于所述吸入部200的管径；所述吸入部200设置有吸入口210；所述扩散部400的管径沿流体传输方向线性增加。
图3所示，上述射流雾化装置的工作原理，高压P3动力气进入射流雾化装置，通过射流雾化装置产生负压效应(绝对最低压力4KPa)，吸引低压P1气液混和物进入射流雾化装置，在射流雾化装置内混合进入射流雾化装置的扩散部时，高速动能转化为势能，此时混合流体转变为高压P2(P1<P2)混合流体顺利进入外输管线。本发明通过降低油压，从而加大生产压差，进而提高油气井产量。具体的，动力气从喷咀100注入，吸入口210吸入气液混合体，在喉管部300内进行动能势能交换，过扩散部400后喷出。其中，通过喷咀100注入的介质为气体，通过吸入口210吸入的流体通常分为两种：吸入流体为气体(含水为0)、或吸入流体为混合流体。
在上述方案中，优选地，所述喷咀的管径范围4—5mm；所述喷咀的长度为10-15mm；所述喉管部的管径10-15mm；所述喉管部的长度为25-30mm；所述喷咀***所述吸入部的末端距离所述喉管部的距离为5-8mm；所述扩散部的长度为220-230mm；所述扩散部末端的直径为35-45mm。
更进一步的，所述喷咀的管径范围4.8mm；所述喷咀的长度为12mm；所述喉管部的管径12mm；所述喉管部的长度为25mm；所述喷咀***所述吸入部的末端距离所述喉管部的距离为6mm；所述扩散部的长度为225mm；所述扩散部末端的直径为40mm时，能够获得最佳的使用效果。
优选地，在本发明的其中一个优选技术方案中，所述喷咀，及依次顺序连接的吸入部、喉管部和扩散部同轴线设置。
本发明通过利用射流雾化装置产生的负压效应(绝对最低压力4KPa)，吸引低压气液混和物进入射流装置，在射流装置内混合进入射流装置的扩散管时，高速动能转化为势能，此时混合流体转变为高压混合流体顺利进入外输管线。本发明通过降低油压，从而放大生产压差，进而达到提高油气井产量的技术效果。进一步地，将射流雾化装置应用在低压天然气井口采集装置的生产管线上还能进一步增加外输压力以满足气液混输状态下输送天然气的技术问题。
本发明所提供的优点如下：
1、能够更进一步放大生产压差，排水采气效能相比本领域现有技术中的同类产品更佳。
2、可将井底的气液流体充分混合雾化，气举携液能力相比本领域现有技术中的同类产品更为强劲。
3、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采气作业，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。
4、对气液混合物直接进行增压混输，满足大深度、低压力气井的特殊排水采气要求。
实施例1：
图4和图5所示，本实施例中提供一种低压天然气井口采集装置，包括彼此嵌套配置的小油管10、大油管20以及套管30，所述小油管10的内部的第一空间与气液分离器40以及大油管20与套管30之间的第三空间连通；所述小油管10和大油管20之间包围的第二空间与高压气源50连通，所述第二空间与所述小油管10内部的第一空间单向连通；所述大油管20与套管30之间包围的第三空间与天然气采集通道连通；所述小油管10从上往下设置有井下气举阀60、射流雾化装置70和封隔器80，封隔器80下面连接尾管90，所述射流雾化装置70为如前所述的射流雾化装置。其中，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，以达到根据工作过程而对各通道进行开闭的控制目的；小油管10内的空间与小环空单向导通；而小环空间与大环空间由封隔器80实现隔离；小油管10设置连接有多个井下气举阀60以及位于井下气举阀60的下方用于负压雾化作用的射流雾化装置70、封隔器80和尾管90；上述射流雾化装置70所起到的作用如下：
在需要排水的时候，动力气由大油管20和小油管10之间的空间(小环空)进入，通过小油管10上装配的多个井下气举阀60从小油管10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60进入小油管10，逐步气液混合后被气举并输送到地面的气液分离器40。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70进入小油管10，射流雾化装置70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40中。射流雾化装置70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70进入小油管10，在此过程中，射流雾化装置70对下部造成负压，促使尾管90处的井液进入小油管10并被雾化气举到地面气液分离器40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间产出。
c、在不需要排水阶段，小环空间关闭，关闭动力气。可继续通过大环空间生产，也可以通过小油管10进行生产。如果通过小油管进行生产，则关闭大环空间，射流雾化装置70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。
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***气井内，但是本发明不限于此。***气井内的本发明的天然气排采设备也可以采用倾斜的方式。
2.在本发明中，“单向导通”指在大油管20和小油管10之间在排水阶段实现单向导通，只允许大油管20与小油管10之间的小环空中的井液或动力气单向通过射流雾化装置70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20、小油管10和套管30采用同心配置的方式，但是本发明不限于此。可以根据需要，使大油管20、小油管10和套管30进行不同心配置。
4.本发明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20和小油管10分别用做气举供气和排液通道，套管采气，在小油管10上安装井下气举阀60。在实践中，也可用连续油管代替小油管10，并在连续油管下部安装射流雾化装置70和封隔器80。
5.此外，本发明的上述方案中在小油管10上安装井下气举阀60，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60。
通过采用上述的具体技术方案，使得本发明实现了如下的优点：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，本发明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。
进一步地，如图6所示，在本实施例的其中一个优选技术方案中，所述小油管的内部的第一空间与所述气液分离器之间连接有如前所述的射流雾化装置SWZ。进一步设置的射流雾化装置SWZ，用于满足低压采气时的作业需求。高压动力气进入射流装置，通过射流装置产生负压效应(绝对最低压力4KPa)，吸引低压气液混和物进入射流装置，在射流装置内混合进入射流装置的扩散管时，高速动能转化为势能，此时混合流体转变为高压混合流体顺利进入外输管线。本发明一方面通过降低油压，从而加大生产压差，提高油气井产量，另一方面对产出流体进行混合增压以达到外输的目的。
实施例2：
图7所示，本实施例在实施例1的基础上，进一步提供一种低压天然气井口采集装置，包括小油管10和气液分离器，所述小油管10的内部的第一空间与所述气液分离器之间连接有如前所述的射流雾化装置SWZ。本实施例中设置的射流雾化装置SWZ，用于满足低压采气时的作业需求。高压动力气进入射流装置，通过射流装置产生负压效应(绝对最低压力4KPa)，吸引低压气液混和物进入射流装置，在射流装置内混合进入射流装置的扩散管时，高速动能转化为势能，此时混合流体转变为高压混合流体顺利进入外输管线。本发明一方面通过降低油压，从而加大生产压差，提高油气井产量，另一方面对产出流体进行混合增压以达到外输的目的。
上述各实施例仅是本发明的优选实施方式，在本技术领域内，凡是基于本发明技术方案上的变化和改进，不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (7)
1.一种射流雾化装置，其特征在于，包括：喷咀，及依次顺序连接的吸入部、喉管部和扩散部；所述喷咀***所述吸入部，并在***部位与所述吸入部密封连接；所述喉管部的管径小于所述吸入部的管径；所述吸入部设置有吸入口；所述扩散部的管径沿流体传输方向线性增加。
2.根据权利要求1所述的射流雾化装置，其特征在于，所述喷咀的管径范围4—5mm；所述喷咀的长度为10-15mm；所述喉管部的管径10-15mm；所述喉管部的长度为25-30mm；所述喷咀***所述吸入部的末端距离所述喉管部的距离为5-8mm；所述扩散部的长度为220-230mm；所述扩散部末端的直径为35-45mm。
3.根据权利要求2所述的射流雾化装置，其特征在于，所述喷咀的管径范围4.8mm；所述喷咀的长度为12mm；所述喉管部的管径12mm；所述喉管部的长度为25mm；所述喷咀***所述吸入部的末端距离所述喉管部的距离为6mm；所述扩散部的长度为225mm；所述扩散部末端的直径为40mm。
4.根据权利要求1所述的射流雾化装置，其特征在于，所述喷咀，及依次顺序连接的吸入部、喉管部和扩散部同轴线设置。
5.一种低压天然气井口采集装置，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器以及大油管与套管之间的第三空间连通；所述小油管和大油管之间包围的第二空间与高压气源连通，所述第二空间与所述小油管内部的第一空间单向连通；所述大油管与套管之间包围的第三空间与天然气采集通道连通；所述小油管从上往下设置有井下气举阀、射流雾化装置和封隔器，封隔器下面连接尾管，其特征在于，所述射流雾化装置为权利要求1至4项中任一项所述的射流雾化装置。
6.根据权利要求1所述的低压天然气井口采集装置，其特征在于，所述小油管的内部的第一空间与所述气液分离器之间连接有权利要求1至4项中任一项所述的射流雾化装置。
7.一种低压天然气井口采集装置，包括小油管和气液分离器，其特征在于，所述小油管的内部的第一空间与所述气液分离器之间连接有权利要求1至4项中任一项所述的射流雾化装置。
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2018
- 2018-03-13 CN CN201810203080.9A patent/CN108533536A/zh active Pending
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