一種復合旋流排水采氣井下工具的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種復合旋流排水采氣井下工具，它包含位于油管內的打撈頭，所述的打撈頭的一端安裝有卡瓦和開口環，四片卡瓦圓周均布在打撈頭上，其內側面為錐面環形面，其外側面為弧形面，所述的螺旋體整體為實心圓柱體結構，其外圓面設有螺旋帶，所述打撈頭的內壁為與螺旋帶間隙滑動配合的光滑內壁，所述螺旋體位于打撈頭內的一端通過螺紋與接頭連接，該接頭徑向開設有個與螺旋體螺旋槽相連通的槽，所述接頭的另一端與中空的節流器相連，該節流器的另一端通過接箍與上中心管連接，所述的上中心管整體為中空的管狀結構，其中部的一側開設有徑向孔。本實用新型實現天然氣井中氣液兩相流的渦流運動，提高天然氣生產中氣體攜液能力，防止井底積液問題的產生。
【專利說明】一種復合旋流排水采氣井下工具
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及的是一種用于天然氣開采中排水采氣的復合旋流井下工具。
【背景技術】
[0002]I)研究意義及必要性
[0003]天然氣生產中總是伴隨著鹽水、碳氫液體的產生，這些液體是以小滴形態由天然氣從井底攜帶到地面。但國內氣田地層壓力低、單井產氣量低，隨著天然氣的不斷開采，天然氣攜液能力下降，液體就在井筒內沉積。積液使回壓升高，影響產能，甚至“淹死”氣井。因此需要一種技術，實現采氣過程中將地層產生的液體排到井口，即天然氣井的排液采氣，從而解決井底積液的問題。
[0004]2)現有技術分析
[0005]現有的排水采氣技術有優選管柱、泡沫排水、柱塞舉升、氣舉、機抽、井下節流器技術等排水采氣工藝方法。這些方法不但效率低、且有些需要附加地面設備，這樣不但提高了開采成本，影響了氣井產量，且有效性差。
[0006](I)優選管柱:該方法用在有水氣井開發中后期，通過調整優化管柱內徑，減少氣流的滑脫損失，實現天然氣攜液量的增加。該方法缺點是氣井排液量不宜過大，下入深度受到油管強度的限制不能太深，因壓井后復產啟動困難，起下管柱時要求能實現不壓井起下作業。
[0007](2)泡沫排水:對于攜液能力不足的氣井，該方法將表面活性劑(起泡劑)從井口注入井底，減小液體表面張力，產生大量比較穩定的含水泡沫，使得井底積液更容易被排出地面。該方法的缺點是當產水量大時，需要大量化學藥劑，經濟上不合算，當地層含油時，會起到消滅泡沫作用，使得泡排效果降低。
[0008](3)柱塞舉升:柱塞舉升就是利用柱塞作為液體和舉升氣體之間的固定界面，防止氣體的竄流和液體的回落。柱塞的運動既可利用井下能量，也可從地面注入高壓氣體補充能量。但其缺點是井底日產水不能大于50m3/d，氣液比需大于500m3/m3，且地面需配套特殊的井口裝置。
[0009](4)氣舉:該方法借助外來氣源或壓縮機，通過向井下注入高壓氣體的方法來降低井內注氣點與地面之間液體密度，使得井內液體更容易排出地面。該方法的缺點是需要復雜的地面設備,成本高。
[0010](5)機抽:該方法是將深井泵下入到井筒液面以下的適當深度，通過地面抽油機與井內抽油桿，帶動深井泵柱塞往復運動，實現井內液體的排出。該方法的主要缺點是設備投資大，且井內氣液混合多相流使得泵效下降，抽油桿和泵易損壞。
[0011](6)井下節流器:當地層天然氣通過節流器節流孔時，其壓力降低，迅速霧化，并吸收地層熱量。該方法優點是可利用地層熱能對節流后的低溫天然氣加熱，從而達到降低節流后壓力和水合物生成溫度，防止形成水合物堵塞，同時提高采氣集輸系統安全性。但該方法對于排水采氣效果不理想。
[0012]傳統技術的改進旋流技術:
[0013]針對上述技術缺點，采用旋流技術的井下旋流工具(也稱渦流工具)實現排水采氣在國內外得到關注，這種方法基本原理是:來自井底的氣液混合流進入該裝置，經螺旋槽高速沿油管內壁切向噴出，形成一高速旋渦流。由于旋渦流運動使流體高速旋轉，在離心力的作用下，使得較重的液體甩向管壁，形成有序的液流，氣流處于管子中心，形成一氣流柱，從而使液體有效上升，解決排液采氣的問題。
[0014]現有的旋流工具有以下幾種型式:
[0015]I類:安裝在油管底部，以螺紋方式與油管連接，安裝時必須提起油管，對井底井況要求比較苛刻，目前很少使用。
[0016]II類:采用上下螺紋連接，可以安裝在油管中間任何位置，減低對井底井況的要求，但安裝時，仍然要提出油管，目前很少使用。
[0017]III類:利用油管的接箍來將井下渦流工具定位座封，安裝時不用提起油管，方便投撈作業，目前使用較多。但這種旋流工具在國內通過現場試驗，發現其效果欠佳，當井底壓力低且含水較多時，其排水效果明顯下降，其原因如下:
[0018]a.由于旋流工具螺旋槽頂邊與油管內壁存在環空區，該區域內氣液混合流體未進行螺旋運動，因此其快速上升會破壞螺旋槽排出的渦流，從而降低排液效果；
[0019]b.由于氣井內一般安裝有節流器，而旋流工具只能安裝在其上部，兩者之間存在一定距離，這樣一方面節流器存在壓力損失，使得旋流工具入口壓力降低，且經過節流器出口霧狀流到旋流工具入口時形成液滴，降低了旋流工具的使用效果。
[0020]3)本實用新型專利主要思路
[0021]分析現有的井下旋流工具，其主要缺點是螺旋帶與油管內壁存在環形空間，破壞了已經形成的漩渦流，另由于旋流工具入口存在液滴而非霧狀流，使旋流效果變差。因此本實用新型專利主要解決上述問題，消除螺旋帶外部環空的流體，并且在螺旋帶入口增加節流器，形成霧狀流，使得旋流效果得到大大改善，因此本裝置可以從根本上解決現有工具排水采氣效果差的問題。此外，本裝置可取代傳統的井下節流器，將旋流器與節流器合二為一，降低設備成本。
實用新型內容
[0022]本實用新型目的是提供一種復合旋流排水采氣井下工具，它能有效地解決【背景技術】中所存在的問題。
[0023]為了解決【背景技術】中所存在的問題，它包含位于油管I內的打撈頭2，所述的打撈頭2的一端安裝有卡瓦8和開口環10，四片卡瓦8圓周均布在打撈頭2上，其內側面為錐面環形面，其外側面為弧形面，所述的螺旋體3整體為實心圓柱體結構，其外圓面設有螺旋帶，所述打撈頭2的內壁為與螺旋帶間隙滑動配合的光滑內壁，所述螺旋體3位于打撈頭2內的一端通過螺紋與接頭4連接，該接頭4徑向開設有4個與螺旋體3螺旋槽相連通的槽，所述接頭4的另一端與中空的節流器5相連，該節流器5的另一端通過接箍6與上中心管7連接，所述的上中心管7整體為中空的管狀結構，其中部的一側開設有徑向孔，該徑向孔內安裝有剪切銷釘11，所述上中心管7的底部附近向外延伸出一圈與內筒17間隙滑動配合的第一凸肩，套在上中心管7上的上彈簧19的一端頂在該第一凸肩上，其另一端頂在下中心管21的第二凸肩上，所述的第二凸肩位于下中心管21的端部并與內筒17間隙滑動配合，所述下中心管21的一端抵在上中心管7的端部，其另一端穿過內筒17和外筒底座22，所述的下中心管21上套有下彈簧20，該下彈簧20的一端頂在第二凸肩上，其另一端頂在內筒17的內側，所述的內筒17整體為中空的管狀結構，其另一端旋接固定在下推動環16上，所述的下推動環16整體套在上中心管7上，其另一端向外延伸出一圈與其同心的凸臺，該凸臺上套有一圈沿凸臺軸向運動的上推動環15，所述的下推動環16與下中心管17旋接連接，該下推動環16前端與卡瓦座9旋接連接，該卡瓦座9整體為與上中心管7套接滑動配合的中空錐形結構，其圓錐面與卡座內圓錐形擴孔套接配合，其位于錐頂處的一端向外延伸出一圈與其套接配合的套筒，該套筒的前端與安裝在徑向孔內的剪切銷釘11插接固定，所述內筒17的外面設有一圈外筒18，該外筒18的一端通過螺紋與外筒底座22連接，該外筒底座22與下中心管21套接配合，所述外筒18的另一端套接在上推動環15上。
[0024]所述外筒底座22外側的一端套接有與下中心管21旋接配合的螺母24，該螺母24與外筒底座22之間設有緊定螺釘23。
[0025]所述上推動環15的外側固定有一圈膠筒座13,該膠筒座13位于靠近外筒18的一側固定有一圈下密封膠筒14。
[0026]所述卡瓦座9的底部向外延伸出一圈底圈,該底圈位于靠近膠筒座13的一側固定有一圈上密封膠筒12。
[0027]由于采用了以上技術方案，本實用新型具有以下有益效果:實現天然氣井中氣液兩相流的渦流運動，提高天然氣生產中氣體攜液能力，防止井底積液問題的產生。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本實用新型，下面將結合附圖對實施例作簡單的介紹。
[0029]圖1是本實用新型未坐封在油管內壁上的結構圖；
[0030]圖2是本實用新型坐封在油管內壁上的結構圖。
【具體實施方式】
[0031]為了使本實用新型實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。
[0032]實施例1
[0033]參看圖1-2，它包含位于油管I內的打撈頭2，所述的打撈頭2的一端安裝有卡瓦8和開口環10，四片卡瓦8圓周均布在打撈頭2上，其內側面為錐面環形面，其外側面為弧形面，所述的螺旋體3整體為實心圓柱體結構，其外圓面設有螺旋帶，所述打撈頭2的內壁為與螺旋帶間隙滑動配合的光滑內壁，所述螺旋體3位于打撈頭2內的一端通過螺紋與接頭4連接，該接頭4徑向開設有4個與螺旋體3螺旋槽相連通的槽，所述接頭4的另一端與中空的節流器5相連，該節流器5的另一端通過接箍6與上中心管7連接，所述的上中心管7整體為中空的管狀結構，其中部的一側開設有徑向孔，該徑向孔內安裝有剪切銷釘11，所述上中心管7的底部附近向外延伸出一圈與內筒17間隙滑動配合的第一凸肩，套在上中心管7上的上彈簧19的一端頂在該第一凸肩上，其另一端頂在下中心管21的第二凸肩上，所述的第二凸肩位于下中心管21的端部并與內筒17間隙滑動配合，所述下中心管21的一端抵在上中心管7的端部，其另一端穿過內筒17和外筒底座22，所述的下中心管21上套有下彈簧20，該下彈簧20的一端頂在第二凸肩上，其另一端頂在內筒17的內側，所述的內筒17整體為中空的管狀結構，其另一端旋接固定在下推動環16上，所述的下推動環16整體套在上中心管7上，其另一端向外延伸出一圈與其同心的凸臺，該凸臺上套有一圈沿凸臺軸向運動的上推動環15，所述的下推動環16與下中心管17旋接連接，該下推動環16前端與卡瓦座9旋接連接，該卡瓦座9整體為與上中心管7套接滑動配合的中空錐形結構，其圓錐面與卡座內圓錐形擴孔套接配合，其位于錐頂處的一端向外延伸出一圈與其套接配合的套筒，該套筒的前端與安裝在徑向孔內的剪切銷釘11插接固定，所述內筒17的外面設有一圈外筒18，該外筒18的一端通過螺紋與外筒底座22連接，該外筒底座22與下中心管21套接配合，所述外筒18的另一端套接在上推動環15上。
[0034]所述外筒底座22外側的一端套接有與下中心管21旋接配合的螺母24，該螺母24與外筒底座22之間設有緊定螺釘23。
[0035]所述上推動環15的外側固定有一圈膠筒座13,該膠筒座13位于靠近外筒18的一側固定有一圈下密封膠筒14。
[0036]所述卡瓦座9的底部向外延伸出一圈底圈,該底圈位于靠近膠筒座13的一側固定有一圈上密封膠筒12。
[0037]實施例2
[0038]參看圖1，復合旋流排水采氣井下工具下井時，被拉住螺旋體3上端軸肩(也稱丟手頭)，當下放至井下適當位置時，在地面激振器的作用下，上提螺旋體3，剪切銷釘11被剪斷，此時由于上彈簧19與下彈簧11 (兩個彈簧均為壓簧)的共同作用，推動下中心管21、螺母24、外筒底座22、外筒18、膠筒座13、卡瓦座9向上運動，當卡瓦座9接觸到卡瓦8時，卡瓦8向外張開，卡在油管I內壁上，使工具進行坐封，如附圖2所示。同時，上密封膠筒12、下密封膠筒13受到壓縮而張開，緊貼在油管I內壁，起到密封作用，使工具下部氣液兩相流體只能進入上中心管7內孔。
[0039]參看圖2，工具坐封在油管內壁后的工作過程:
[0040]工具坐封在油管I內壁后，其位置固定不動，由于工具下部流體壓力大于上部流體壓力，該壓力差會使得卡瓦8卡緊在油管I壁，上密封膠筒12、下密封膠筒13繼續受到壓縮而張開，緊貼在油管I內壁。工具下部的氣液兩相流從下中心管21、上中心管7內孔進入節流器5內孔，經過節流器5內孔流出的氣液兩相流為霧狀流，通過接頭4的徑向孔進入螺旋體3的螺旋槽中，流體在螺旋槽中一邊上升,一邊旋轉,形成高速渦流,從螺旋體出口進入油管I。
[0041]工具維修時從井下起出的過程:
[0042]當工具需要維修時,提起打撈頭2頂部,打撈頭2帶動卡瓦8向上運動,此時卡瓦就會向內收縮，從而與油管I內壁松開，上密封膠筒12、下密封膠筒13收縮而不再進行密封，卡瓦8向上移動一段距離后，帶著卡瓦座9 一起上移，此時整個工具被上帶到井口，實現工具的起出過程。
[0043]最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的精神和范圍。
【權利要求】
1.一種復合旋流排水采氣井下工具，其特征在于它包含位于油管(I)內的打撈頭(2)，所述的打撈頭(2)的一端安裝有卡瓦(8)和開口環(10)，四片卡瓦(8)圓周均布在打撈頭(2)上，其內側面為錐面環形面，其外側面為弧形面，所述的螺旋體(3)整體為實心圓柱體結構，其外圓面設有螺旋帶，所述打撈頭(2)的內壁為與螺旋帶間隙滑動配合的光滑內壁，所述螺旋體(3)位于打撈頭(2)內的一端通過螺紋與接頭(4)連接，該接頭(4)徑向開設有(4)個與螺旋體(3)螺旋槽相連通的槽，所述接頭(4)的另一端與中空的節流器(5)相連，該節流器(5)的另一端通過接箍(6)與上中心管(7)連接，所述的上中心管(7)整體為中空的管狀結構，其中部的一側開設有徑向孔，該徑向孔內安裝有剪切銷釘(11)，所述上中心管⑵的底部附近向外延伸出一圈與內筒(17)間隙滑動配合的第一凸肩，套在上中心管(7)上的上彈簧(19)的一端頂在該第一凸肩上，其另一端頂在下中心管(21)的第二凸肩上，所述的第二凸肩位于下中心管(21)的端部并與內筒(17)間隙滑動配合，所述下中心管(21)的一端抵在上中心管(7)的端部，其另一端穿過內筒(17)和外筒底座(22)，所述的下中心管(21)上套有下彈簧(20)，該下彈簧(20)的一端頂在第二凸肩上，其另一端頂在內筒(17)的內側，所述的內筒(17)整體為中空的管狀結構，其另一端旋接固定在下推動環(16)上，所述的下推動環(16)整體套在上中心管(7)上，其另一端向外延伸出一圈與其同心的凸臺，該凸臺上套有一圈沿凸臺軸向運動的上推動環(15)，所述的下推動環(16)與下中心管(17)旋接連接，該下推動環(16)前端與卡瓦座(9)旋接連接，該卡瓦座(9)整體為與上中心管(7)套接滑動配合的中空錐形結構，其圓錐面與卡座內圓錐形擴孔套接配合，其位于錐頂處的一端向外延伸出一圈與其套接配合的套筒，該套筒的前端與安裝在徑向孔內的剪切銷釘(11)插接固定，所述內筒(17)的外面設有一圈外筒(18)，該外筒(18)的一端通過螺紋與外筒底座(22)連接，該外筒底座(22)與下中心管(21)套接配合，所述外筒(18)的另一端套接在上推動環(15)上。
2.根據權利要求1所述的一種復合旋流排水采氣井下工具，其特征在于所述外筒底座(22)外側的一端套接有與下中心管(21)旋接配合的螺母(24)，該螺母(24)與外筒底座(22)之間設有緊定螺釘(23)。
3.根據權利要求1所述的一種復合旋流排水采氣井下工具，其特征在于所述上推動環(15)的外側固定有一圈膠筒座(13)，該膠筒座(13)位于靠近外筒(18)的一側固定有一圈下密封膠筒(14)。
4.根據權利要求1所述的一種復合旋流排水采氣井下工具，其特征在于所述卡瓦座(9)的底部向外延伸出一圈底圈，該底圈位于靠近膠筒座(13)的一側固定有一圈上密封膠筒(12)。
【文檔編號】E21B43/00GK204041022SQ201420451905
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月4日 優先權日:2014年8月4日
【發明者】魏航信, 余秀麗, 韓成才, 吳偉, 職黎光 申請人:西安石油大學