采气管柱、采气方法和涡流装置与流程

本发明属于油田开采技术，具体涉及一种采气管柱、一种采气方法和一种用于采气管柱的涡流装置。

背景技术：

天然气开采成为我国能源安全的重要一环，由于储层压力较高，井筒摩阻低，使得气井具有较高的自喷能力。但随着气井的开采，边底水的推进、气井的增产和凝析气反凝析形成的凝析油都易导致井底积液，轻则降低产量，重则造成停产。

目前，大多采用涡流排水采气方法降低井底积液，这种方法可把井筒中流体的紊流流态调整为呈涡旋上升的环膜流流态，利用涡旋上升的特性，提高气体的携液率，降低最小临界携液流量，减小井筒摩阻损失，可充分利用气井自身能量有效排出井底积液，提高排水采气效果。在涡旋状的流态中，向上的分速度将携液的气体向上垂直输送一定的距离，并利用动能克服流体向下的重力，将流体传送出井口；其沿着中心旋转的分速度对流体产生一定的离心力，将密度较大的流体在靠近管壁的位置传输，密度较小的流体在中心部位传输；管壁附近的液体层主要依靠轴向上升速度带动，同时也依靠管壁间的毛细力向上传输，在井筒中形成了两个通道，中间部分是气体通道，靠近管壁为液体环形通道，形成一个气态、液态各自是有相对独立通道的力学模型。将两相流的紊流输送流态，变成了在各自对应通道的单相流态，大幅度提高了携液能力。

然而，随着井底积液的增加，使得涡流排水采气方法所携带的液量不断增多，造成井筒内密度增加，质量增重，严重时可造成地层内部压力不足以把井筒内部的流体从井底举升到地面，降低产量，甚至停产。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的提供一种采气管柱及一种采气装置，其可在日产液量较少时采用涡流排水采气技术，而在日产液量较多时(即涡流排水采气技 术无法使用时)采用气举采气技术。另外，本发明提供一种用于采气管柱的涡流装置，该涡流装置能够提高采气管柱的产量。

根据本发明的第一方面，提供了一种采气管柱，该采气管柱沿着采气方向依次包括筛管、封隔器和处于地面的气举井口机构。其中，在封隔器与气举井口机构之间设有气举装置和用于促使流体产生涡流运动的涡流装置。

在一个实施例中，气举装置的数量为多个。

在一个实施例中，涡流装置的数量为多个。

在一个实施例中，多个气举装置与多个涡流装置交替分布。

在一个实施例中，气举井口机构通过安全阀与气举装置或涡流装置相连。

在一个实施例中，上述涡流装置包括筒状本体、设置在筒状本体内的涡旋导流片和设于涡旋导流片的上游的用于打散流体内的液体的孔隙板。

在一个实施例中，孔隙板包括径向地设在筒状本体内的片体和开设在片体上的多条裂缝。

根据本发明的第二方面，提供了一种采气方法，其步骤包括：获取根据本发明的第一方面的采气管柱的日产油量；以及根据日产液量判断采气方式，当日产油量大于设定值，使用采气管柱的气举装置实施气举采气，当日产油量小于设定值，使用采气管柱的涡流装置实施涡流排液采气。

在一个实施例中，在实施气举采气时，注入采气管柱内的气体为氮气或天然气。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于采气管柱的涡流装置，该涡流装置包括筒状本体、设置在筒状本体内的涡旋导流片和设于涡旋导流片的上游的用于打散流体内的液体的孔隙板。该涡流装置能够提高采气管柱的产量。

在一个实施例中，孔隙板包括径向地设在筒状本体内的片体和开设在片体上的多条裂缝。

根据本发明的采气管柱可在日产液量较少时通过涡流装置实施涡流排水采气，而在日产液量较多时通过气举装置实施气举采气。与现有的涡流排水采气技术相比，本发明的采气管柱可在日产液量较多时采用气举采气技术，从而弥补涡流排水采气技术的不足之处。与现有的气举采气技术，本发明的采气管柱可在日产液量较少时采用涡流排水采气技术，从而弥补气举采气技术的不足之处。

同时，根据本发明的采气管柱可应用于直井、斜井和水平井，并且还可通过 气举装置/涡流装置实现油井改正后的改造液的返排。

另外，根据本发明的采气管柱的结构简单，成本低廉，生产效率高，使用安全可靠，便于实施推广应用。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1为根据本发明的采气管柱的实施例的结构示意图；

图2为根据本发明的采气管柱的涡流装置的实施例的结构示意图；以及

图3为图2所示的涡流装置的孔隙板。

在附图中相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1为根据本发明的采气管柱10的实施例的结构示意图。本发明的采气管柱10沿着采气方向D依次包括筛管1、封隔器2和处于地面的气举井口机构8。在封隔器2与气举井口机构8之间设有气举装置3(另称气举阀)和用于促使流体产生涡流运动的涡流装置4。其中，气举井口机构8能够允许高压气体从管件5与套管6之间的环空进入，使得带液体的天然气可从采气管柱10的管件5内产出。本申请所述的筛管1、封隔器2、气举装置3和气举井口机构8均属于本领域技术人员熟知的，并且它们通过管件5(即油管)连成一串式结构。

气举装置3的数量可为一个或多个。在一个该实施例中，气举装置3的数量为多个，从地面注入的高压气体可通过采气管柱10的多个气举装置3进入到停喷的采气管柱10中，再利用气体动能逐级举升采气管柱10中的液体，使采气管柱10恢复生产能力。其中，注入的高压气体可选为氮气或天然气。氮气容易与天然气进行分离，以免影响后续天然气的纯净度；而天然气与采集气体的成分相同，可省略后续过程中针对注入气体的净化处理。

在一个优选的实施例中，气举装置3选为可打捞的气举阀，由此可根据实际需要对气举装置3的数量进行增减，以便本发明的采气管柱10适应不同类型的井。

涡流装置4的数量可为一个或多个。在一个该实施例中，涡流装置4的数量为多个。在采气过程中，涡流装置4可促动采气管柱10内产生向上运动的涡流运动。在涡流运动的中，向上的分速度将携液的气体向上垂直输送一定的距离，并利用动能克服流体向下的重力，将携液的气体传送出井口；其沿着中心旋转的分速度对流体产生一定的离心力，将密度较大的流体(即液体)在靠近管壁的位置传输，密度较小的流体(气体)在中心部位传输。由于井的深度很深，单个涡流装置4的工作能力有限，因此采用多个涡流装置4可大幅度提高采气管柱10的产量。由于采气管柱10具有多级涡流装置4和气举装置3，使得采气管柱10可广泛适用各类的气井，并保证该采气管柱10可连续使用3-5年。

在一个优选的实施例中，多个气举装置3与多个涡流装置4间隔式交替分布。所谓的间隔式交替的分布是指多个气举装置3与多个涡流装置4交替分布，即相邻两个相同装置被一个与之不同的装置间隔开。若只在多个气举装置3的下游或上游设置多个涡流装置4，则导致多个涡流装置4不能完全发挥自身的优势，使得采气管柱10的产量并非最大化。同理，若只在多个涡流装置4的下游或上游设置多个气举装置3，则导致多个气举装置3不能完全发挥自身的优势，使得采气管柱10的产量并非最大化。但是，当多个气举装置3与多个涡流装置4间隔式交替分布时，采气管柱10的产量便可趋近最大化。

在一个优选的实施例中，任意两个相邻的气举装置3之间的距离为20-800m，最下游的气举装置3与封隔器之间的距离为40-90m，封隔器2与筛管1之间的距离为20-60m。通过实验验证，当满足上述条件时，采气管柱10的产量便可趋近最大化。

在一个优选的实施例中，气举井口机构8通过安全阀7与气举装置3或涡流装置4相连。当管件5内的流体压力高过安全阀7的调定压力(或称设定压力)时，安全阀7可将管件5内的流体排放到外界，以防止高压的流体损伤采气管柱10。

本发明的采气管柱10所使用的的涡流装置4可选为常规的涡流装置，例如CN201843590U或CN102587864A等中国专利所记载的涡流装置。但是在本实施例中为了提高采气管柱10的采收率，并未使用现有的涡流装置。

在本实施例中，涡流装置4包括筒状本体41、设置在筒状本体41内的涡旋导流片42和设于涡旋导流片42的上游的用于打散流体内的液体的孔隙板43，详 见图2。当采气管柱10内的流体自下而上流入到涡流装置4内时，流体在涡旋导流片42的作用下产生涡流运动，迫使流体内的气体和液体逐渐分离，其中液体在流过孔隙板43时可撞击孔隙板43并被孔隙板43打散或撞散，以使原密集的液体变成稀疏、雾状的液体，由此可大幅度地提高气、液体的上升速度，从提高采气管柱10的采收率。其中所述的涡旋导流片42用于促使流体产生涡流运动，属于本领域技术人员熟知的，在此不再详述。

孔隙板43事实上就是带有各式各样孔或裂缝的片体，当然也可呈现为其他形状。在一个实施例中，孔隙板43为筛网。在另一个实施例中，孔隙板43包括沿径向地设在筒状本体41内的片体431和开设在片体431上的多条裂缝432，详见图3。

下面叙述本发明的采气管柱10的工作过程。首先，获取该采气管柱10的日产油量。然后，根据日产液量判断采气管柱10所要实施的采气方式，当日产油量大于设定值，使用采气管柱10的气举装置3实施气举采气；当日产油量小于设定值，使用采气管柱10的涡流装置4实施涡流排液采气。通过这种方式，使得本发明的采气管柱10在日产液量较少时(即小于设定值时)可实施高效的涡流排液采气，而在日产液量多时(即大于设定值时)可实施高效的气举采气，从而保证采气管柱10无论在日产液量较少时还是在日产液量较大时都能顺利地进行高效生产。

在一个优选的实施例中，任意两个相邻的气举装置3之间的距离为20-800m，最下游的气举装置3与封隔器之间的距离为40-90m，封隔器2与筛管1之间的距离为20-60m。在本实施例中，设定值选为10m³，由此可以保证采气管柱10能够高效的生产。需要说明的是，本领域技术人员根据采气管柱的具体情况可适当改变设定值，设定值可由井口产液量及井口压力等因素确定。

在另一个优选的实施例中，在实施气举采气时，注入采气管柱10内的气体为氮气或天然气。注入采气管柱10内的气体优选为天然气，以便降低后续净化处理的难度。

根据本发明的采气管柱10可在日产液量较少时采用涡流排水采气技术，而在日产液量较多时采用气举采气技术。与现有的涡流排水采气技术相比，本发明的采气管柱10可在日产液量较多时采用气举采气技术，从而弥补涡流排水采气技术的不足之处。与现有的气举采气技术，本发明的采气管柱10在日产液量较 少时采用涡流排水采气技术，从而弥补气举采气技术的不足之处。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意工艺组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。