本实用新型涉及石油及天然气开采技术领域，尤其涉及一种排水采气装置。
背景技术：
国内外大多数的天然气藏，在其边界的局部或全部区域，都被地层水(边水、底水，或边、底水共存)所包围；开采过程中，随着压力的降低，地层水不断侵入到气层中；近井地带高含水以后，便限制了气体向生产井的流动；生产井出水也是不可避免。因此，如何将井筒内的存水及时排出，是气井能够维持正常生产的关键。
在现有技术中，根据井深、出水量、井况、储层等因素，研究发展了多种排水工艺方法，依据其排水原理，大致可归分为两类：借助外力排水类型和借助地层能量举升存水类型。
借助外力排水类型主要包括：(1)机械排水技术(泵抽)，例如抽油泵排水、电潜泵排水、涡轮泵排水等、(2)气举排水技术、(3)连续循环注天然气排水技术和(4)井下回注排水技术等。
借助地层能量举升存水类型主要包括：(1)优化管柱、(2)连续油管排水技术(与优化管柱类似)、(3)泡沫排水技术(简称泡排)、(4)超声波雾化排水技术和(5)柱塞气举排水技术等。
然而，由于借助外力排水类型的排水工艺方法，需要沉没度，因此会造成井底存水，导致井底存水向近井地带反渗吸，使气体的渗流通道被慢慢水淹，因而气体在近井地带的渗流阻力增大，同时，也降低了井底生产压差。
借助地层能量举升存水类型的排水工艺方法，一方面会造成井底存有积液，因此不可避免地要发生反渗吸，使得气体在近井地带的渗流阻力增大，另一方面采气管柱内，气体的流动必须克服水的阻力，会导致气流不畅、生产压差降低，使得采气速度慢，另外，在该类工艺下，依靠气体带水，则井底压力增大，再加上反渗吸，会使得生产压差减小，造成气体流动不畅，使气体产能降低，这样，整个系统的排水能力也会降低，排水能力降低以后，又导致井底存水增加，从而形成了恶性循环。综上所述，采用现有技术中的排水采气装置，都存在着一定的局限性，从而导致气体的采出率较低。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型实施例提供一种排水采气装置，以提高气体的采收率。
为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案：
本实用新型实施例提供了一种排水采气装置，包括：采气管柱、套管、气液分流装置、引液管、连续油管、泡沫添加装置和注气装置；其中：
所述采气管柱、所述气液分流装置和所述引液管位于所述套管的内部；所述套管在位于气层部位的井段上设置有射孔；
所述气液分流装置与套管之间通过封隔器形成密封，将套管分隔为第一部分空间和第二部分空间；所述第一部分空间用于暂存水液；所述第二部分空间用于气液的分离和暂存水液；
所述气液分流装置的上部与所述采气管柱的下部连接，形成气体产出通道；所述气液分流装置的下部与所述引液管的上部连接，所述引液管的下部与所述单向阀连接，用于将积液区内的液体导流到所述套管的第一部分空间内；
所述连续油管由所述套管的套管口下入到套管环空内；所述连续油管的底部位于封隔器上方的预设高度处；所述连续油管的上部分别与所述泡沫添加装置和所述注气装置连接。
可选地，所述泡沫添加装置包括：泡沫罐和注入泵；其中，所述泡沫罐的一端与所述注入泵的一端连接，所述注入泵的另一端与所述连续油管连接。
可选地，所述注气装置包括压缩机；其中，所述压缩机的一端与所述采气管柱的上部输气管线连接，所述压缩机的另一端与所述连续油管连接。
可选地，所述封隔器位于气层顶部以上的预设高度处。
可选地，还包括：补距短管；其中，所述补距短管的一端与所述气液分流装置的下部连接，所述补距短管的另一端与所述引液管的上部连接。
可选地，所述补距短管的一端通过接头与所述气液分流装置的下部连接，所述补距短管的另一端通过接头与所述引液管的上部连接。
可选地，所述采气管柱的上部通过阀门与所述注气装置的一端连接；所述采气管柱的下部通过接头与所述气液分流装置的上部连接。
可选地，所述注入泵的另一端通过阀门与所述连续油管连接。
可选地，所述压缩机的另一端通过阀门与所述连续油管连接。
借由上述技术方案，本实用新型排水采气装置至少具有以下有益效果：
本实用新型实施例提供的排水采气装置，包括采气管柱、套管、气液分流装置、引液管、连续油管、泡沫添加装置和注气装置；其中，采气管柱、气液分流装置和引液管位于套管的内部；套管在位于气层部位的井段上设置有射孔；气液分流装置与套管之间通过封隔器形成密封，将套管分隔为第一部分空间和第二部分空间；第一部分空间用于暂存水液；第二部分空间用于气液的分离和暂存水液；气液分流装置的上部与采气管柱的下部连接，形成气体产出通道；气液分流装置的下部与引液管的上部连接，引液管的下部与单向阀连接，用于将积液区内的液体导流到套管的第一部分空间内；连续油管由套管的套管口下入到套管环空内；连续油管的底部位于封隔器上方的预设高度处；连续油管的上部分别与泡沫添加装置和注气装置连接。由于套管在位于气层部位的井段上实施了射孔，且气液分流装置的下部与引液管的上部连接，气液分流装置与套管之间通过封隔器形成密封，使得气层中的水液进入第二部分空间(封隔器以下)以后，水液借助井底压力，从积液区导流到封隔器以上的套管环形空间内；再分别通过泡沫添加装置和注气装置经由连续油管向封隔器上部的套管环空内注入发泡剂和天然气，在井筒内发泡剂与水液经过天然气搅动、混合以后，形成了泡沫液流；再借助注入的天然气的能量举升至套管口流出到地面。该排水采气模式，首先不仅可以避免射孔井段淹没于水中、遏制井底存水向近井地带气层反渗吸现象的发生，进而确保了气体在近井地带渗流通畅；而且由于在气液分开流动以后，气体在采气管柱内单相流动，从而无需克服水的阻力，使得井底回压(仅为气柱压力)降低以后，生产压差的调控幅度大大增加，由此可以延长气井的生产时间、提高气田的采气速度和采收率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种排水采气装置的结构示意图。
附图标记：
1-阀门； 2-采气管柱； 3-套管；
4-接头； 5-封隔器； 6-气液分流装置；
7-补距短管； 8-引液管； 9-积液区；
10-单向阀； 11-射孔； 12-连续油管；
13-注入泵； 14-泡沫罐； 15-压缩机；
16-泡沫添加装置； 17-注气装置。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型申请的排水采气装置的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
在对本实用新型的具体实施方式进行说明之前，先就天然气开采领域的一些概念进行解释：
水驱气藏
国内外大多数的天然气藏，在其边界的局部或全部区域，都被地层水(边水、底水，或边、底水共存)所包围；该类气藏在依靠天然能量开发过程中，随着气层压力的下降，导致外围地层水不断侵入气藏，气井也将不可避免地出水。将该类气藏称为水驱气藏。
图1为本实用新型实施例提供的一种排水采气装置的结构示意图，如图1所示，本实用新型实施例提供了一种排水采气装置，包括采气管柱2、套管3、气液分流装置6、引液管8、连续油管12、泡沫添加装置16和注气装置17；其中，采气管柱2、气液分流装置6和引液管8位于套管3的内部，套管3在位于气层部位的井段上设置有射孔11；气液分流装置6与套管3之间通过封隔器5形成密封，将套管3分隔为第一部分空间(封隔器5以上的空间)和第二部分空间(封隔器5以下的空间)，第一部分空间用于暂存水液，第二部分空间用于气液的分离和暂存水液；气液分流装置6的上部与采气管柱2的下部连接，形成气体产出通道；气液分流装置6的下部与引液管8的上部连接，引液管8的下部与单向阀10连接，用于将积液区内的液体导流到套管3的第一部分空间内；连续油管12由套管3的套管口下入到套管环空内；连续油管12的底部位于封隔器5上方的预设高度处；连续油管12的上部分别与泡沫添加装置16和注气装置17连接。
具体地，传统的水驱气藏的生产过程通常会被划分为三个阶段，包括：1)无水采气阶段，该阶段的特点是气体依靠天然能量，自喷到地面。2)携水自喷阶段，该阶段的特点是随着气体的产出，水体开始侵入气藏，天然气、少量的地层水同时渗流到井底以后，依靠自喷气体的举升作用，气体携带者地层水一起自喷到地面，该阶段生产时间相对较短。很显然，气体必须克服管柱内水的阻力，才能流动到地面；不可避免地降低了生产压差，采气速度也同步下降。3)排水采气阶段，该阶段的特点是随着出水量的不断增加，气体渗流的阻力越来越大，气井产量也开始急剧下降；产出的气体已经无法将井底存水举升到地面了，只有借助外力，将井筒内的积水排出地面，才能维持正常生产。该阶段如果不能及时地将井筒内的存水排出，气井将很难能够维持正常生产，甚至水淹停产。因此，如何有效的将井筒内的存水排出是非常重要的。
下面通过排水采气装置的原理及工作过程对本实施例进行具体说明。
在本实施例中，如图1所示，图1中虚线为天然气的流动方向，实线为水液的流动方向，双点划线为泡沫添加装置中添加的发泡剂的流动方向。其中，积液区9用于暂存液体，例如暂存水液。另外，气液分流装置6的下部与引液管8的上部连接，气液分流装置6与套管3之间通过封隔器5形成密封，以将套管3分隔成第一部分空间(封隔器以上)和第二部分空间(封隔器以下)；其中，引液管8位于积液区9内。
在生产过程中，由于套管3在位于气层部位的井段上实施了射孔11，储层内的天然气和水液会经过射孔11连续流入到封隔器5以下的套管3的环形空间内，即套管的第二部分空间内；由于受到了重力的分异作用，此时天然气将向上超覆在顶部，水液将向下沉降于积液区9内。由于采气管柱2的下部与气液分流装置6的上部连接，会构成天然气的流通通道，因此，天然气会通过气液分流装置6上的三通管柱进入采气管柱2中，并通过采气管柱2流出到地面。由于气液分流装置6的下部与引液管8的上部连接，气液分流装置6与套管3之间通过封隔器5形成了密封，且引液管8的下部与单向阀10连接，因此，积液区9内的水液在井底压力作用下，通过单向阀10、引液管8和气液分流装置6，再上返到封隔器5以上的套管3的环形空间内，即套管3的第一部分空间内。另外，由于气体和液体是分开流动的，气体在采气管柱2内无需克服水的阻力，而保持单相流动，使得流动通畅、流速快，而且由于气层射孔井段无积液，可以避免和遏制反渗吸(水阻气)等现象的发生。
另外，也可以使用回声仪(移动式)(图中未示出)探测封隔器5以上的套管3环空内的液面高度，当探测到液面达到预设高度时，由泡沫添加装置16经由连续油管12向封隔器5上部的套管环空内注入发泡剂，同时，从采气管柱2流出到地面的天然气，其中一部分经过注气装置17注入到封隔器5以上的套管3环空内。井筒内的发泡剂经天然气搅动与水液混合后、形成了泡沫液流，密度大大降低，另外，再借助注入的天然气的能量从套管口流出到地面。由于通过泡沫添加装置16和注气装置17分别注入发泡剂和天然气，可以确保套管3的第一部分环形空间内，即封隔器5以上的水液及时排出到地面，以确保井底无积水。
本实用新型实施例提供的排水采气装置，包括采气管柱、套管、气液分流装置、引液管、连续油管、泡沫添加装置和注气装置；其中，采气管柱、气液分流装置和引液管位于套管的内部；套管在位于气层部位的井段上设置有射孔；气液分流装置与套管之间通过封隔器形成密封，将套管分隔为第一部分空间和第二部分空间；第一部分空间用于暂存水液；第二部分空间用于气液的分离和暂存水液；气液分流装置的上部与采气管柱的下部连接，形成气体产出通道；气液分流装置的下部与引液管的上部连接，引液管的下部与单向阀连接，用于将积液区内的液体导流到套管的第一部分空间内；连续油管由套管的套管口下入到套管环空内；连续油管的底部位于封隔器上方的预设高度处；连续油管的上部分别与泡沫添加装置和注气装置连接。由于套管在位于气层部位的井段上实施了射孔，且气液分流装置的下部与引液管的上部连接，气液分流装置与套管之间通过封隔器形成了密封，当气层内的水液进入到第二部分空间(封隔器以下)以后，水液便可以借助井底压力，从积液区导流到封隔器以上的套管环形空间内；再分别通过泡沫添加装置和注气装置经由连续油管向封隔器上部的套管环空内注入发泡剂和天然气，在井筒内发泡剂与水液经过天然气搅动、混合以后，形成了泡沫液流；再借助注入的天然气的能量举升至套管口流出到地面。该排水采气模式不仅可以避免射孔井段淹没于水中、遏制井底存水向近井地带气层反渗吸现象的发生，进而确保了气体在近井地带渗流通畅；而且由于在气液分开流动以后，气体在采气管柱内单相流动，从而无需克服水的阻力，使得井底回压(仅为气柱压力)降低以后，生产压差的调控幅度大大增加，由此可以延长气井的生产时间、提高气田的采气速度和气藏的最终的采收率。
进一步地，如图1所示，该泡沫添加装置16包括泡沫罐14和注入泵13；其中，泡沫罐14的一端与注入泵13的一端连接，注入泵13的另一端与连续油管12连接。
具体地，在生产过程中，可以通过使用回声仪(移动式)(图中未示出)探测封隔器5以上的套管3环空内的液面高度，当液面达到预设高度时，由注入泵13将泡沫罐14内的发泡剂经由连续油管12注入到封隔器5上部的套管环空内；同时，从采气管柱2流出到地面的天然气，其中一部分用于外输，另一部分可以通过注气装置注入到封隔器5以上的套管3环空内。井筒内的发泡剂经天然气搅动与水液混合后、形成了泡沫液流，密度大大降低；再借助注入的天然气的能量从套管口流出到地面，此过程称为二级排水。另外，预设高度可以根据实际情况或者经验进行设置，例如可以为0.5m或1m等，对于预设高度的具体取值，本实施例在此不作限制。
值得注意的是，在实际应用中，可以根据井底的出水量，排水过程可以连续进行，也可以间歇进行。
由于通过在地面向套管内注入发泡剂和天然气，将存放在套管空间内的地层水排出地面，由此可以确保井底无积水，而且排水过程中是将利用地层能量排水与借助外力排水结合在一起，使排水及时、主动，从而避免了井底积液淹没射孔井段等现象的发生。
可选地，如图1所示，注气装置17包括压缩机15；其中，压缩机15的一端与采气管柱2的上部输气管线连接，压缩机15的另一端与连续油管12连接。当监测到液面达到预设高度时，由注入泵13将泡沫罐14内的发泡剂经由连续油管12注入到封隔器5上部的套管环空内；同时，从采气管柱2流出到地面的天然气，其中一部分经过压缩机15与连续油管相连，直接注入到封隔器5以上的套管3环空内，或通过压缩机15压缩注入到封隔器5以上的套管3环空内，由此可以将存放在套管空间内的地层水排出地面，可以确保井底无积水。
可选地，如图1所示，封隔器5位于气层顶部以上的预设高度处。由于将封隔器5设置于位于气层上部的一定高度处，可以使从气层内流入的气体和液体在套管3的第二部分环形空间内，即封隔器5以下的空间内进行分离，并将从积液区9排出的液体可以暂存在套管3的第一部分环形空间，即封隔器5以上的空间内，由此可以完成一级排水，不仅使得气层射孔井段无积液，并且可以避免和遏制反渗吸(水阻气)以及形成水锥等现象的发生。
可选地，如图1所示，该排水采气装置，还包括补距短管7；其中，补距短管7的一端与气液分流装置6的下部连接，补距短管7的另一端与引液管8的上部连接。由于通过补距短管7可以调整采气管柱2的长度，由此可以提高排水采气装置使用的灵活性。
可选地，如图1所示，补距短管7的一端通过接头4与气液分流装置6的下部连接，补距短管7的另一端通过接头4与引液管8的上部连接。由于通过接头将补距短管和气液分流装置以及引液管连接，进一步保证了排水采气装置的使用可靠性。
可选地，如图1所示，采气管柱2的上部通过阀门1与注气装置17的一端连接，采气管柱2的下部通过接头4与气液分流装置6的上部连接。天然气经过气液分流装置6上的三通管柱进入采气管柱2中，打开采气管柱2上的阀门1，天然气即可流出到地面。由于通过阀门控制天然气的流向，可以对天然气的流向进行合理规划安排。
可选地，如图1所示，注入泵13的另一端通过阀门1与连续油管12连接。由于通过阀门将注入泵和连续油管连接，由此可以灵活的控制发泡剂的注入。
可选地，如图1所示，压缩机15的另一端通过阀门1与连续油管12连接。由于通过阀门将压缩机和连续油管连接，由此可以灵活的控制天然气的注入。
本实用新型实施例提供的排水采气装置，包括采气管柱、套管、气液分流装置、引液管、连续油管、泡沫添加装置和注气装置；其中，采气管柱、气液分流装置和引液管位于套管的内部；套管在位于气层部位的井段上设置有射孔；气液分流装置与套管之间通过封隔器形成密封，将套管分隔为第一部分空间和第二部分空间；第一部分空间用于暂存水液；第二部分空间用于气液的分离和暂存水液；气液分流装置的上部与采气管柱的下部连接，形成气体产出通道；气液分流装置的下部与引液管的上部连接，引液管的下部与单向阀连接，用于将积液区内的液体导流到套管的第一部分空间内；连续油管由套管的套管口下入到套管环空内；连续油管的底部位于封隔器上方的预设高度处；连续油管的上部分别与泡沫添加装置和注气装置连接。由于套管在位于气层部位的井段上实施了射孔，且气液分流装置的下部与引液管的上部连接，气液分流装置与套管之间通过封隔器形成密封，使得气层中的水液进入第二部分空间(封隔器以下)以后，水液借助井底压力，从积液区导流到封隔器以上的套管环形空间内；再分别通过泡沫添加装置和注气装置经由连续油管向封隔器上部的套管环空内注入发泡剂和天然气，在井筒内发泡剂与水液经过天然气搅动、混合以后，形成了泡沫液流；再借助注入的天然气的能量举升至套管口流出到地面。该排水采气模式，首先不仅可以避免射孔井段淹没于水中、遏制井底存水向近井地带气层反渗吸现象的发生，进而确保了气体在近井地带渗流通畅；而且由于在气液分开流动以后，气体在采气管柱内单相流动，从而无需克服水的阻力，使得井底回压(仅为气柱压力)降低以后，生产压差的调控幅度大大增加，由此可以延长气井的生产时间、提高气田的采气速度和采收率。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。