CN204041022U - 一种复合旋流排水采气井下工具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种复合旋流排水采气井下工具，它包含位于油管内的打捞头，所述的打捞头的一端安装有卡瓦和开口环，四片卡瓦圆周均布在打捞头上，其内侧面为锥面环形面，其外侧面为弧形面，所述的螺旋体整体为实心圆柱体结构，其外圆面设有螺旋带，所述打捞头的内壁为与螺旋带间隙滑动配合的光滑内壁，所述螺旋***于打捞头内的一端通过螺纹与接头连接，该接头径向开设有个与螺旋体螺旋槽相连通的槽，所述接头的另一端与中空的节流器相连，该节流器的另一端通过接箍与上中心管连接，所述的上中心管整体为中空的管状结构，其中部的一侧开设有径向孔。本实用新型实现天然气井中气液两相流的涡流运动，提高天然气生产中气体携液能力，防止井底积液问题的产生。
Description
技术领域
本实用新型涉及的是一种用于天然气开采中排水采气的复合旋流井下工具。
背景技术
1)研究意义及必要性
天然气生产中总是伴随着盐水、碳氢液体的产生，这些液体是以小滴形态由天然气从井底携带到地面。但国内气田地层压力低、单井产气量低，随着天然气的不断开采，天然气携液能力下降，液体就在井筒内沉积。积液使回压升高，影响产能，甚至“淹死”气井。因此需要一种技术，实现采气过程中将地层产生的液体排到井口，即天然气井的排液采气，从而解决井底积液的问题。
2)现有技术分析
现有的排水采气技术有优选管柱、泡沫排水、柱塞举升、气举、机抽、井下节流器技术等排水采气工艺方法。这些方法不但效率低、且有些需要附加地面设备，这样不但提高了开采成本，影响了气井产量，且有效性差。
(1)优选管柱：该方法用在有水气井开发中后期，通过调整优化管柱内径，减少气流的滑脱损失，实现天然气携液量的增加。该方法缺点是气井排液量不宜过大，下入深度受到油管强度的限制不能太深，因压井后复产启动困难，起下管柱时要求能实现不压井起下作业。
(2)泡沫排水：对于携液能力不足的气井，该方法将表面活性剂(起泡剂)从井口注入井底，减小液体表面张力，产生大量比较稳定的含水泡沫，使得井底积液更容易被排出地面。该方法的缺点是当产水量大时，需要大量化学药剂，经济上不合算，当地层含油时，会起到消灭泡沫作用，使得泡排效果降低。
(3)柱塞举升：柱塞举升就是利用柱塞作为液体和举升气体之间的固定界面，防止气体的窜流和液体的回落。柱塞的运动既可利用井下能量，也可从地面注入高压气体补充能量。但其缺点是井底日产水不能大于50m3/d，气液比需大于500m3/m3，且地面需配套特殊的井口装置。
(4)气举：该方法借助外来气源或压缩机，通过向井下注入高压气体的方法来降低井内注气点与地面之间液体密度，使得井内液体更容易排出地面。该方法的缺点是需要复杂的地面设备，成本高。
(5)机抽：该方法是将深井泵下入到井筒液面以下的适当深度，通过地面抽油机与井内抽油杆，带动深井泵柱塞往复运动，实现井内液体的排出。该方法的主要缺点是设备投资大，且井内气液混合多相流使得泵效下降，抽油杆和泵易损坏。
(6)井下节流器：当地层天然气通过节流器节流孔时，其压力降低，迅速雾化，并吸收地层热量。该方法优点是可利用地层热能对节流后的低温天然气加热，从而达到降低节流后压力和水合物生成温度，防止形成水合物堵塞，同时提高采气集输***安全性。但该方法对于排水采气效果不理想。
传统技术的改进---旋流技术：
针对上述技术缺点，采用旋流技术的井下旋流工具(也称涡流工具)实现排水采气在国内外得到关注，这种方法基本原理是：来自井底的气液混合流进入该装置，经螺旋槽高速沿油管内壁切向喷出，形成一高速旋涡流。由于旋涡流运动使流体高速旋转，在离心力的作用下，使得较重的液体甩向管壁，形成有序的液流，气流处于管子中心，形成一气流柱，从而使液体有效上升，解决排液采气的问题。
现有的旋流工具有以下几种型式：
I类：安装在油管底部，以螺纹方式与油管连接，安装时必须提起油管，对井底井况要求比较苛刻，目前很少使用。
II类：采用上下螺纹连接，可以安装在油管中间任何位置，减低对井底井况的要求，但安装时，仍然要提出油管，目前很少使用。
III类：利用油管的接箍来将井下涡流工具定位座封，安装时不用提起油管，方便投捞作业，目前使用较多。但这种旋流工具在国内通过现场试验，发现其效果欠佳，当井底压力低且含水较多时，其排水效果明显下降，其原因如下：
a.由于旋流工具螺旋槽顶边与油管内壁存在环空区，该区域内气液混合流体未进行螺旋运动，因此其快速上升会破坏螺旋槽排出的涡流，从而降低排液效果；
b.由于气井内一般安装有节流器，而旋流工具只能安装在其上部，两者之间存在一定距离，这样一方面节流器存在压力损失，使得旋流工具入口压力降低，且经过节流器出口雾状流到旋流工具入口时形成液滴，降低了旋流工具的使用效果。
3)本实用新型专利主要思路
分析现有的井下旋流工具，其主要缺点是螺旋带与油管内壁存在环形空间，破坏了已经形成的漩涡流，另由于旋流工具入口存在液滴而非雾状流，使旋流效果变差。因此本实用新型专利主要解决上述问题，消除螺旋带外部环空的流体，并且在螺旋带入口增加节流器，形成雾状流，使得旋流效果得到大大改善，因此本装置可以从根本上解决现有工具排水采气效果差的问题。此外，本装置可取代传统的井下节流器，将旋流器与节流器合二为一，降低设备成本。
实用新型内容
本实用新型目的是提供一种复合旋流排水采气井下工具，它能有效地解决背景技术中所存在的问题。
为了解决背景技术中所存在的问题，它包含位于油管1内的打捞头2，所述的打捞头2的一端安装有卡瓦8和开口环10，四片卡瓦8圆周均布在打捞头2上，其内侧面为锥面环形面，其外侧面为弧形面，所述的螺旋体3整体为实心圆柱体结构，其外圆面设有螺旋带，所述打捞头2的内壁为与螺旋带间隙滑动配合的光滑内壁，所述螺旋体3位于打捞头2内的一端通过螺纹与接头4连接，该接头4径向开设有4个与螺旋体3螺旋槽相连通的槽，所述接头4的另一端与中空的节流器5相连，该节流器5的另一端通过接箍6与上中心管7连接，所述的上中心管7整体为中空的管状结构，其中部的一侧开设有径向孔，该径向孔内安装有剪切销钉11，所述上中心管7的底部附近向外延伸出一圈与内筒17间隙滑动配合的第一凸肩，套在上中心管7上的上弹簧19的一端顶在该第一凸肩上，其另一端顶在下中心管21的第二凸肩上，所述的第二凸肩位于下中心管21的端部并与内筒17间隙滑动配合，所述下中心管21的一端抵在上中心管7的端部，其另一端穿过内筒17和外筒底座22，所述的下中心管21上套有下弹簧20，该下弹簧20的一端顶在第二凸肩上，其另一端顶在内筒17的内侧，所述的内筒17整体为中空的管状结构，其另一端旋接固定在下推动环16上，所述的下推动环16整体套在上中心管7上，其另一端向外延伸出一圈与其同心的凸台，该凸台上套有一圈沿凸台轴向运动的上推动环15，所述的下推动环16与下中心管17旋接连接，该下推动环16前端与卡瓦座9旋接连接，该卡瓦座9整体为与上中心管7套接滑动配合的中空锥形结构，其圆锥面与卡座内圆锥形扩孔套接配合，其位于锥顶处的一端向外延伸出一圈与其套接配合的套筒，该套筒的前端与安装在径向孔内的剪切销钉11插接固定，所述内筒17的外面设有一圈外筒18，该外筒18的一端通过螺纹与外筒底座22连接，该外筒底座22与下中心管21套接配合，所述外筒18的另一端套接在上推动环15上。
所述外筒底座22外侧的一端套接有与下中心管21旋接配合的螺母24，该螺母24与外筒底座22之间设有紧定螺钉23。
所述上推动环15的外侧固定有一圈胶筒座13，该胶筒座13位于靠近外筒18的一侧固定有一圈下密封胶筒14。
所述卡瓦座9的底部向外延伸出一圈底圈，该底圈位于靠近胶筒座13的一侧固定有一圈上密封胶筒12。
由于采用了以上技术方案，本实用新型具有以下有益效果：实现天然气井中气液两相流的涡流运动，提高天然气生产中气体携液能力，防止井底积液问题的产生。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型，下面将结合附图对实施例作简单的介绍。
图1是本实用新型未坐封在油管内壁上的结构图；
图2是本实用新型坐封在油管内壁上的结构图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
参看图1-2，它包含位于油管1内的打捞头2，所述的打捞头2的一端安装有卡瓦8和开口环10，四片卡瓦8圆周均布在打捞头2上，其内侧面为锥面环形面，其外侧面为弧形面，所述的螺旋体3整体为实心圆柱体结构，其外圆面设有螺旋带，所述打捞头2的内壁为与螺旋带间隙滑动配合的光滑内壁，所述螺旋体3位于打捞头2内的一端通过螺纹与接头4连接，该接头4径向开设有4个与螺旋体3螺旋槽相连通的槽，所述接头4的另一端与中空的节流器5相连，该节流器5的另一端通过接箍6与上中心管7连接，所述的上中心管7整体为中空的管状结构，其中部的一侧开设有径向孔，该径向孔内安装有剪切销钉11，所述上中心管7的底部附近向外延伸出一圈与内筒17间隙滑动配合的第一凸肩，套在上中心管7上的上弹簧19的一端顶在该第一凸肩上，其另一端顶在下中心管21的第二凸肩上，所述的第二凸肩位于下中心管21的端部并与内筒17间隙滑动配合，所述下中心管21的一端抵在上中心管7的端部，其另一端穿过内筒17和外筒底座22，所述的下中心管21上套有下弹簧20，该下弹簧20的一端顶在第二凸肩上，其另一端顶在内筒17的内侧，所述的内筒17整体为中空的管状结构，其另一端旋接固定在下推动环16上，所述的下推动环16整体套在上中心管7上，其另一端向外延伸出一圈与其同心的凸台，该凸台上套有一圈沿凸台轴向运动的上推动环15，所述的下推动环16与下中心管17旋接连接，该下推动环16前端与卡瓦座9旋接连接，该卡瓦座9整体为与上中心管7套接滑动配合的中空锥形结构，其圆锥面与卡座内圆锥形扩孔套接配合，其位于锥顶处的一端向外延伸出一圈与其套接配合的套筒，该套筒的前端与安装在径向孔内的剪切销钉11插接固定，所述内筒17的外面设有一圈外筒18，该外筒18的一端通过螺纹与外筒底座22连接，该外筒底座22与下中心管21套接配合，所述外筒18的另一端套接在上推动环15上。
所述外筒底座22外侧的一端套接有与下中心管21旋接配合的螺母24，该螺母24与外筒底座22之间设有紧定螺钉23。
所述上推动环15的外侧固定有一圈胶筒座13，该胶筒座13位于靠近外筒18的一侧固定有一圈下密封胶筒14。
所述卡瓦座9的底部向外延伸出一圈底圈，该底圈位于靠近胶筒座13的一侧固定有一圈上密封胶筒12。
实施例2
参看图1，复合旋流排水采气井下工具下井时，被拉住螺旋体3上端轴肩(也称丢手头)，当下放至井下适当位置时，在地面激振器的作用下，上提螺旋体3，剪切销钉11被剪断，此时由于上弹簧19与下弹簧11(两个弹簧均为压簧)的共同作用，推动下中心管21、螺母24、外筒底座22、外筒18、胶筒座13、卡瓦座9向上运动，当卡瓦座9接触到卡瓦8时，卡瓦8向外张开，卡在油管1内壁上，使工具进行坐封，如附图2所示。同时，上密封胶筒12、下密封胶筒13受到压缩而张开，紧贴在油管1内壁，起到密封作用，使工具下部气液两相流体只能进入上中心管7内孔。
参看图2，工具坐封在油管内壁后的工作过程：
工具坐封在油管1内壁后，其位置固定不动，由于工具下部流体压力大于上部流体压力，该压力差会使得卡瓦8卡紧在油管1壁，上密封胶筒12、下密封胶筒13继续受到压缩而张开，紧贴在油管1内壁。工具下部的气液两相流从下中心管21、上中心管7内孔进入节流器5内孔，经过节流器5内孔流出的气液两相流为雾状流，通过接头4的径向孔进入螺旋体3的螺旋槽中，流体在螺旋槽中一边上升，一边旋转，形成高速涡流，从螺旋体出口进入油管1。
工具维修时从井下起出的过程：
当工具需要维修时，提起打捞头2顶部，打捞头2带动卡瓦8向上运动，此时卡瓦就会向内收缩，从而与油管1内壁松开，上密封胶筒12、下密封胶筒13收缩而不再进行密封，卡瓦8向上移动一段距离后，带着卡瓦座9一起上移，此时整个工具被上带到井口，实现工具的起出过程。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (4)
1.一种复合旋流排水采气井下工具，其特征在于它包含位于油管(1)内的打捞头(2)，所述的打捞头(2)的一端安装有卡瓦(8)和开口环(10)，四片卡瓦(8)圆周均布在打捞头(2)上，其内侧面为锥面环形面，其外侧面为弧形面，所述的螺旋体(3)整体为实心圆柱体结构，其外圆面设有螺旋带，所述打捞头(2)的内壁为与螺旋带间隙滑动配合的光滑内壁，所述螺旋体(3)位于打捞头(2)内的一端通过螺纹与接头(4)连接，该接头(4)径向开设有(4)个与螺旋体(3)螺旋槽相连通的槽，所述接头(4)的另一端与中空的节流器(5)相连，该节流器(5)的另一端通过接箍(6)与上中心管(7)连接，所述的上中心管(7)整体为中空的管状结构，其中部的一侧开设有径向孔，该径向孔内安装有剪切销钉(11)，所述上中心管(7)的底部附近向外延伸出一圈与内筒(17)间隙滑动配合的第一凸肩，套在上中心管(7)上的上弹簧(19)的一端顶在该第一凸肩上，其另一端顶在下中心管(21)的第二凸肩上，所述的第二凸肩位于下中心管(21)的端部并与内筒(17)间隙滑动配合，所述下中心管(21)的一端抵在上中心管(7)的端部，其另一端穿过内筒(17)和外筒底座(22)，所述的下中心管(21)上套有下弹簧(20)，该下弹簧(20)的一端顶在第二凸肩上，其另一端顶在内筒(17)的内侧，所述的内筒(17)整体为中空的管状结构，其另一端旋接固定在下推动环(16)上，所述的下推动环(16)整体套在上中心管(7)上，其另一端向外延伸出一圈与其同心的凸台，该凸台上套有一圈沿凸台轴向运动的上推动环(15)，所述的下推动环(16)与下中心管(17)旋接连接，该下推动环(16)前端与卡瓦座(9)旋接连接，该卡瓦座(9)整体为与上中心管(7)套接滑动配合的中空锥形结构，其圆锥面与卡座内圆锥形扩孔套接配合，其位于锥顶处的一端向外延伸出一圈与其套接配合的套筒，该套筒的前端与安装在径向孔内的剪切销钉(11)插接固定，所述内筒(17)的外面设有一圈外筒(18)，该外筒(18)的一端通过螺纹与外筒底座(22)连接，该外筒底座(22)与下中心管(21)套接配合，所述外筒(18)的另一端套接在上推动环(15)上。
2.根据权利要求1所述的一种复合旋流排水采气井下工具，其特征在于所述外筒底座(22)外侧的一端套接有与下中心管(21)旋接配合的螺母(24)，该螺母(24)与外筒底座(22)之间设有紧定螺钉(23)。
3.根据权利要求1所述的一种复合旋流排水采气井下工具，其特征在于所述上推动环(15)的外侧固定有一圈胶筒座(13)，该胶筒座(13)位于靠近外筒(18)的一侧固定有一圈下密封胶筒(14)。
4.根据权利要求1所述的一种复合旋流排水采气井下工具，其特征在于所述卡瓦座(9)的底部向外延伸出一圈底圈，该底圈位于靠近胶筒座(13)的一侧固定有一圈上密封胶筒(12)。
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