气井导气装置的制作方法

本实用新型涉及天然气开采设备制造技术，尤其涉及一种气井导气装置。

背景技术：

天然气储层位于地下，在探测到天然气储层位置后，需由地面向地下钻设气井，气井的底端与天然气储层连通；因此如何将气井内的天然气输送至地面的储存装置中，成为研究的热点。

现有技术中，常在气井内穿设导气管，导气管的底端与天然气储层连通，导气管的顶端与水平导管的一端连通，水平导管另一端与储存装置连通；为了保证导气管与气井之间的密封性，常在导气管外壁与气井内壁之间设置封隔器。由于地下的天然气气压高于大气压，因此在气压的作用下，地下天然气储层内的天然气会沿导气管向地面流动，进而由水平管进入天然气储存设备中，以实现对天然气的开采。

然而，天然气储层往往半生边水或底水，在天然气开采一段时间后，随着天然气储层气体的减少，气压也就随之降低，使得该天然气储层内产生负压将地下水层中的地下水抽吸到天然气储层内，然后和天然气一起进入导气管内，导致气井的流动阻力增大，产气量降低。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种气井导气装置以解决，地下水和天然气一起进入导气管内，导致导气管内的天然气流速下降，气井的产量降低的技术问题。

本实用新型实施例提供一种气井导气装置，包括：第一导管、第二导管、第三导管以及抽吸装置；所述抽吸装置包括高压腔、低压腔以及加速通道；所述高压腔用于与流体源通过所述第一导管连通，所述流体源用于使气体或液体流入所述高压腔；所述低压腔用于与储存装置通过所述第二导管连通；所述加速通道的前端与所述高压腔连通，所述加速通道的后端与所述低压腔连通；所述加速通道后端的截面面积小于所述高压腔的截面面积，所述加速通道后端的截面面积小于所述低压腔的截面面积；所述加速通道用于在气体或液体流入所述低压腔时，在所述低压腔朝向所述加速通道的一端形成负压；所述第三导管的一端用于与气井的导气管连通，第三导管的另一端与所述低压腔朝向所述加速通道的一端连通。

如上所述的气井导气装置，优选地，所述抽吸装置还包括抽吸腔，所述抽吸腔的一端与所述低压腔朝向所述加速通道的一端连通，所述抽吸腔的另一端与所述第三导管连通。

如上所述的气井导气装置，优选地，所述第一导管上设置有调压装置；所述调压装置用于调节所述高压腔内气体或液体的压力。

如上所述的气井导气装置，优选地，所述调压装置包括调压阀，所述调压阀设置在所述第一导管上。

如上所述的气井导气装置，优选地，所述调压阀为多个，多个所述调压阀间隔的设置在所述第一导管上。

如上所述的气井导气装置，优选地，所述调压装置还包括控制器、驱动装置以及压力检测器；所述压力检测器用于检测所述低压腔内的压力；所述压力检测器与所述控制器电连接；所述驱动装置与所述控制器电连接，所述驱动装置与所述调压阀的阀芯传动连接；所述控制器用于控制所述驱动装置驱动所述调压阀的阀芯运动，以调节所述调压阀的出口压力。

如上所述的气井导气装置，优选地，所述第一导管上还设置有第一阀门；所述第一阀门用于设置在所述调压装置与所述流体源之间。

如上所述的气井导气装置，优选地，还包括第四导管、第二阀门以及第三阀门；所述第四导管的前端用于与所述导气管连通，所述第四导管的后端用于与所述储存装置连通；所述第二阀门设置在所述第四导管上；所述第三阀门设置在所述第三导管上。

如上所述的气井导气装置，优选地，所述第二导管上设置有单向阀，所述单向阀用于阻止所述第二导管内的气体或液体向所述抽吸装置流动；所述第四导管的后端与所述单向阀和所述抽吸装置之间的所述第二导管连通。

如上所述的气井导气装置，优选地，所述第二导管上还设置有第四阀门，所述第四阀门位于所述第四导管与所述抽吸装置之间。

本实用新型提供的气井导气装置，通过使高压腔与流体源通过第一导管连通，低压腔与储存装置通过第二导管内连通，加速通道的前端与高压腔连通，加速通道的后端与低压腔连通，而且加速通道后端的截面面积小于高压腔和低压腔的截面面积，低压腔朝向加速通道的一端通过第三导管与导气管连通；使得在流体源向第一导管内输入具有一定压力和流速的气体或液体时，气体或液体经高压腔流入加速通道，气体或液体流入加速通道后流速加快；当气体或液体由加速通道的后端喷出时，会使低压腔朝向加速通道一端的气压降低，进而形成负压；低压腔会抽吸第三导管内和导气管内的天然气，进而增大了导气管内天然气的流速，降低气井流出阻力，提高了气井的产量。

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气井导气装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的气井导气装置中抽吸装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的气井导气装置中调压装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、气井；

2、第一导管；

3、第二导管；

4、第三导管；

5、抽吸装置；

6、调压装置；

7、第一阀门；

8、第四导管；

9、第二阀门；

10、第三阀门；

11、单向阀；

12、第四阀门；

501、高压腔；

502、加速通道；

503、低压腔；

504、抽吸腔；

601、调压阀；

602、控制器；

603、压力检测器；

604、减压阀。

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做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。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型中，除非另有明确的规定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸的连接，或一体成型，可以是机械连接，也可以是电连接或者彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒体间接连接，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的互相作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

天然气为存在于地下岩石储层中的可燃气体，天然气的主要成分为烷烃，其中甲烷含量较高，因此天然气的主要用途是作为燃料；另外，天然气还可以用于制造炭黑、化学药品、液化石油气以及其他的工业原料等。天然气在地下一般以游离态、溶解态、吸附态以及固态水合物的状态存在，只有处于游离态的天然气经聚集后形成天然气储层后才可以开发利用。

在探测到天然气储层的具体位置后，需在地面向地下开设气井，气井的底端向地下延伸，直至与天然气储层连通。之后在气井内穿设导气管，导气管一般为铸铁管或者钢管，导气管的底端与天然气储层连通，导气管的顶端位于地面之上，导气管的顶端与水平导管的一端连通，水平导管的另一端与储存装置连通；以便将天然气输送至储存装置内，方便天然气的储存和运输。储存装置一般与气井之间的距离较远，因此水平导管的长度往往较长。为了防止天然气通过气井内壁与导气管外壁之间的间隙逸出，常在导气管外套设封隔器；封隔器主要由橡胶材质构成，封隔器呈环状，导气管穿设在封隔器上的通孔内，封隔器与导气管和气井之间均过盈配合，以保证导气管与气井之间的气密性。

由于地下的气体压力高于大气压，因此导气管下端的天然气在气压的作用下沿导气管向上运动，进而通过水平导管进入储存装置内。随着天然气开采时间的加长，地下水会渗入天然气储层、或者通过人工的方式向天然气储层内注水，以维持天然气储层内的气压；因此天然气储层内的水会与天然气一起进入到导气管内，使得导气管内的天然气流速下降，使得气井的产量降低。

图1为本实用新型实施例提供的气井导气装置的结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的气井导气装置中抽吸装置的结构示意图，请参照图1和图2。本实施例提供一种气井导气装置，包括：第一导管2、第二导管3、第三导管4以及抽吸装置5；抽吸装置5包括高压腔501、低压腔503以及加速通道502；高压腔501用于与流体源通过第一导管2连通，流体源用于使气体或液体流入高压腔501；低压腔503用于与储存装置通过第二导管3连通；加速通道502的前端与高压腔501连通，加速通道502的后端与低压腔503连通；加速通道502后端的截面面积小于高压腔501的截面面积，加速通道502后端的截面面积小于低压腔503的截面面积；加速通道502用于在气体或液体流入低压腔503时，在低压腔503朝向加速通道502的一端形成负压；第三导管4的一端用于与气井1的导气管连通，第三导管4的另一端与低压腔503朝向加速通道502的一端连通。

具体地，第一导管2、第二导管3以及第三导管4可为任意能够使天然气流过、并且天然气不会由管壁逸出的装置，本实施例对第一导管2、第二导管3以及第三导管4均不做限制，例如：第一导管2、第二导管3以及第三导管4可以为金属管、橡胶管或者塑料管等；另外第一导管2、第二导管3以及第三导管4的截面形状可以为圆形、矩形等规则形状，或者其他的不规则形状。

具体地，流体源可以为任意能够提供具有一定压力和流量的液体或气体的装置，例如：流体源可以包括相邻的气井或者储存装置，相邻的气井或储存装置将具有一定压力的天然气通过第一导管2引入高压腔501；当然相邻的气井或储存装置还可以对开采出来的天然气进行气液分离，并将分离后产生的气田水输入高压腔501；另外，流体源还可以包括气泵或水泵。由于气体和液体分离的操作较为简单，因此，本实施例优选的使流体源向第一导管2内输入气田水或水；而且，相同流速的液体和气体相比，液体流过加速通道502后在低压腔503内产生的负压值较高，保证抽吸装置5具有较高的抽吸力。

具体地，本实施例对抽吸装置5不做限制，例如：当高压腔501以及低压腔503呈柱状时，抽吸装置5可以包括抽吸管，抽吸管的中部向内凹陷形成加速通道502，此时抽吸管的前端形成高压腔501，抽吸管的后端形成低压腔503；或者，抽吸装置5包括高压管、低压管以及加速管，高压腔501位于高压管中，加速通道502位于加速管中，低压腔503位于低压管中；加速管的前端与高压管的一端连通，加速管的后端与低压腔503的一端连通，进而组成抽吸装置5；加速管可以通过焊接的方式分别与高压管和低压管连接、也可以通过铸造的方式分别与高压管和低压管一体成型。另外高压腔501和低压腔503还可以呈其他的不规则形状，相应的抽吸装置5也具有不同的形状。优选地，加速通道502前端的截面面积等于高压腔501的截面面积，而且加速通道502由前端向后端延伸，截面面积逐渐减小；使得气体或液体在由加速通道502的前端向加速通道502的后端流动时，气体或液体的流速逐渐升高；减小了高压腔501内的气体或液体因撞击高压腔501朝向加速通道502的一端，造成的能量损失。

本实施例对高压腔501、低压腔503以及加速通道502的截面面积的大小不做限制，只要保证加速通道502后端的截面面积小于高压腔501的截面面积、同时也小于低压腔503的截面面积即可；以保证当由流体源提供的气体或液体经第一导管2流入高压腔501，进而进入加速通道502后，气体或液体的流速加快，在气体或液体由加速通道502喷射入低压腔503时，会使低压腔503朝向加速通道502一端的压力减小、形成负压，进而通过第三导管4将导气管内的天然气吸入低压腔503内。

具体地，储存装置可以为任意能够储存由第二导管3排出的天然气的装置，本实施例对储存装置不做限制；例如：储存装置可以包括储气罐或者储气瓶等。优选地，储存装置还可以包括气液分离罐，第二导管3与气液分离罐的中部连通，气液分离罐的顶部与储气罐连通，当气体和液体的混合物由第二导气管流出时，液体由气液分离罐的侧壁流入到气液分离罐的底部，气体由气液分离罐的顶部流出，进而进入储气罐内。

本实施例提供的气井导气装置的工作过程为：流体源向第一导管2内的输入具有一定压力和流速的气体或液体，气体或液体进入高压腔501，进而进入加速通道502；由于加速通道502后端的截面面积小于高压腔501的截面面积，使得气体或液体经加速通道502流出时的流速大于在高压腔501内的流速；由于低压腔503的截面面积也大于加速通道502后端的截面面积，气体或液体进入低压腔503后，会使低压腔503朝向加速通道502的一端气压降低，进而形成负压；此时第三导管4和导气管内的天然气的压力高于低压腔503朝向加速通道502一端的气压，因此导气管内的天然气会在负压的作用下，经第三导管4流入低压腔503，即低压腔503会抽吸第三导管4和导气管内的天然气；在此之后，低压腔503内的气体和液体经第三导管4流入储存装置内。

本实施例提供的气井导气装置，通过使高压腔501与流体源通过第一导管2连通，低压腔503与储存装置通过第二导管3内连通，加速通道502的前端与高压腔501连通，加速通道502的后端与低压腔503连通，而且加速通道502后端的截面面积小于高压腔501和低压腔503的截面面积，低压腔503朝向加速通道502的一端通过第三导管4与导气管连通；使得在流体源向第一导管2内输入具有一定压力和流速的气体或液体时，气体或液体经高压腔501流入加速通道502，气体或液体流入加速通道502后流速加快；当气体或液体由加速通道502的后端喷出时，会使低压腔503朝向加速通道502一端的气压降低，进而形成负压；低压腔503会抽吸第三导管4内和导气管内的天然气，进而增大了导气管内天然气的流速，降低气井流出阻力，提高了气井1的产量。

继续参照图2。具体地，抽吸装置5还包括抽吸腔504，抽吸腔504的一端与低压腔503朝向加速通道502的一端连通，抽吸腔504的另一端与第三导管4连通。第三导管4通过抽吸腔504与低压腔503连通，当低压腔503内朝向加速通道502的一端产生的负压值较低，进而使导气管内天然气向导气管的下部流动时，低压腔503内的液体会进入到抽吸腔504内，以免低压腔503内的液体进入第三导管4内。

继续参照图1。具体地，第一导管2上设置有调压装置6；调压装置6用于调节高压腔501内气体或液体的压力。用以保证在低压腔503朝向加速通道502的一端产生的负压值不会过高或过低，进而使导气管内天然气的流速处在合理的区间。

优选地，调压装置6可以包括一加压泵，加压泵的进口与第一导管2连通加压泵的出口与高压腔501连通，以便在第一导管2内的气体或液体的压力不足时，启动加压泵，使高压腔501内的气体或液体的压力升高。进一步优选地，在第一导管2上设置有溢流阀，溢流阀的进口与第一导管2连通，溢流阀的出口与流体源连通，当第一导管2内的气体或液体的压力过高时，溢流阀开启，使第一导管2内的气体或液体流回至流体源，进而降低第一导管2内气体或液体的压力。加压泵与溢流阀配合使用，可以使第一导管2内的气体或液体的压力值保持在合理的区间内。

图3为本实用新型实施例提供的气井导气装置中调压装置的结构示意图，请参照图3。具体地，调压装置6包括调压阀601，调压阀601设置在第一导管2上。调压阀601的进口与第一导管2连通，调压阀601的出口与高压腔501连通；调压阀601能够在进口压力一定时，改变出口的压力，调节高压腔501内气体或液体的压力，进而改变加速通道502的后端流出的气体或液体的流速，以实现对低压腔503朝向加速通道502的一端负压值的调节；实现对导气管和第三导管4内天然气流速的调节。

优选地，调压阀601包括阀体、阀芯以及调节螺杆，阀芯设置在阀体内部，阀体上开设有调节螺纹孔，调节螺杆与调节螺纹孔配合，而且调节螺杆的底端与阀芯连接，调节螺杆的顶端位于阀体的外部；通过扭转调节螺杆，可以使调节螺杆沿调节螺纹孔的轴线移动，进而带动阀芯移动；改变调压阀601节流口的大小，进而调节气体或液体流过阀芯使时产生的阻力大小，以改变调压阀601的出口压力。

优选地，调压阀601为多个，多个调压阀601间隔的设置在第一导管2上。以实现逐级调压，避免设置一个调压阀601使得调压阀601的进、出口压力差过大。

继续参照图3。具体地，调压装置6还包括控制器602、驱动装置以及压力检测器603；压力检测器603用于检测低压腔503内的压力；压力检测器603与控制器602电连接；驱动装置与控制器602电连接，驱动装置与调压阀601的阀芯传动连接；控制器602用于控制驱动装置驱动调压阀601的阀芯运动，以调节调压阀601的出口压力。通过控制器602可以自动控制调压阀601的出口压力，避免了人工操作导致的操作困难、且调节精度差。具体的控制过程为：当压力检测器603检测到低压腔503的负压值不足时，控制器602控制驱动装置工作，以驱动调压阀601的阀芯向预设方向运动，进而增大调压阀601的出口压力，由加速通道502后端流出的气体或液体的流速增大，进而增大低压腔503的负压值。当压力检测器603检测到低压腔503的负压值过高时，控制器602控制驱动装置工作，以驱动调压阀601的阀芯向与预设方向相反的方向运动，进而降低调压阀601的出口压力，由加速通道502后端流出的气体或液体的流速减小，进而降低低压腔503的负压值。

优选地，压力检测器603可以为任意能够检测低压腔503内气体压力的装置，例如：压力检测器603包括压力传感器，压力传感器设置在气压腔内，压力传感器通过导线与控制器602连接；或者压力检测器603可以包括一压力表，压力表用于检测低压腔503内的气体压力，压力表的表盘上间隔的设置有第一触点和第二触点，第一触点所在的刻度值小于第二触点所在的刻度值；也就是说当低压腔503内的气体压力低于第一触点所对应的刻度值时，压力表的指针与第一触点接触生成第一电信号，控制器602接收到第一电信号后控制驱动装置工作，以增大调调压阀601的出口压力；当低压腔503内的气体压力高于第二触点所对应的刻度值时，指针与第二触点接触生成第二电信号，控制器602接收第二信号，进而控制驱动装置工作，以驱动调压阀601的阀芯运动，进而降低调压阀601的出口压力。具体地，本领域技术人员可以根据实际情况，设计第一触点和第二触点所对应的刻度值，以保证调压阀601的出口压力处在合理的范围内。进一步优选地，驱动装置可以包括第一驱动电机，第一驱动电机的主轴与减压阀604上的调节螺杆传动连接，控制器602能够控制第一动电机的旋转方向以及旋转角度，进而实现对调压阀601出口压力的调节。

在其他实施例中，第一导管2上还设置有减压阀604，减压阀604设置在调压阀601与流体源之间，减压阀604可以降低调压阀601的进口压力，以免调压阀601的进口压力过高，使得调压阀601的进口和调压阀601的出口压力之差超出调压阀601的调节范围。优选地，减压阀604的阀芯与第二驱动电机的主轴传动连接，第二驱动电机与控制器602电连接，控制器602用于在调压阀601的调节量达到极限时，控制第二驱动电机转动，以驱动减压阀604的阀芯运动，进而降低减压阀604的出口压力；通过改变调压阀601进口压力的方式，调节低压腔503内的负压值。进而增大了调压装置6的调节范围。优选地，压力检测器603可以设置在抽吸腔504内，方便了压力检测器603的更换。

继续参照图1。具体地，第一导管2上还设置有第一阀门7；第一阀门7用于设置在调压装置6与流体源之间。以便在气井导气装置发生故障或停止生产时，将第一导管2封闭，阻止流体源的气体或液体进入气井导气装置。

继续参照图1。具体地，本实施例提供的气井导气装置，还包括第四导管8、第二阀门9以及第三阀门10；第四导管8的前端用于与导气管连通，第四导管8的后端用于与储存装置连通；第二阀门9设置在第四导管8上；第三阀门10设置在第三导管4上。以便在抽吸装置5发生故障时，使导气管内的天然气通过第四导管8流入储存装置内；以免在抽吸装置5发生故障时，导致气井1的生产停止。当气井导气装置正常工作时，第三阀门10开启、第二阀门9关闭，导气管内的天然气由第三导管4进入抽吸装置5，进而由第二导管3流入储存装置。当抽吸装置5发生故障时，需将第三阀门10关闭，并开启第二阀门9，使导气管内的天然气经第四导管8流入储存装置内，避免气井1停产。优选地，当抽吸装置5发生故障时，可将第一阀门7关闭，进而阻止流体源内的气体或液体进入第一导管2。进一步优选地，第四导管8可以直接与储存装置连通也可以间接与储存装置连通。

继续参照图1。优选地，第二导管3上设置有单向阀11，单向阀11阻止第二导管3内的气体或液体向抽吸装置5流动；第四导管8的后端与单向阀11和抽吸装置5之间的第二导管3连通。避免了第二导管3内的气体或液体向抽吸装置5回流，保证开采出来的天然气不会回流至导气管内。另外第四导管8通过第二导管3与储存装置间接连通，减少了管路的数量。

继续参照图1。进一步优选地，第二导管3上还设置有第四阀门12，第四阀门12位于第四导管8与抽吸装置5之间。当抽吸装置5发生故障时，可通过关闭第四阀门12，以免第四导管8内的天然气进入抽吸装置5内。

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。