一种纽带式气井开井缓堵装置及其应用方法与流程

本发明属于天然气开采技术领域，具体涉及一种纽带式气井开井缓堵装置及其应用方法。

背景技术

中低压集气模式的气井在关井时间较久的情况下，气井开井时，井口采气树压力会高于地面管线承受压力，不能直径全开阀门接入地面管线，而是需要人工操作井口针阀进行节流降压，使针阀下游压力低于井口地面管线设计压力。由于开井过程中井口针阀的节流降温现象，开井形成的部分水合物颗粒会随气流下行，堵塞井口地面管线下游的旋进漩涡流量计，引起管线冻堵。

目前开井过程中，若开井过程中出现冻堵情况，只能在冻堵出现后进行井口注醇或人工在井口等待一段时间后，待水合物融化后，反复多次重新进行开井尝试以解决，这增大了气井管理维护难度及人力物力消耗。

技术实现要素：

本发明的目的一是克服气井在开井出现冻堵情况时，采取的井口注醇或人工开井方式，导致的气井管理维护难度大的问题；目的二是减少人力和物力的消耗；目的三是及时清理水合物，疏通管道。

为此，本发明提供了一种纽带式气井开井缓堵装置，包括油管，所述油管内腔安装有多个纽带式涡流发生器，所述多个纽带式涡流发生器沿油管的轴向呈一字形固定在油管内壁，油管的两个端部分别连接法兰一和法兰二。

进一步的，所述油管内腔还设有水合物过滤盘，所述水合物过滤盘垂直于油管中心轴线置于油管下游内腔，且位于纽带式涡流发生器的下游。

进一步的，所述纽带式涡流发生器呈波浪形的纽带状结构，所述波浪形的纽带状结构具有多个涡波形周期，每一个涡波形周期的波形呈扭转状。

进一步的，所述纽带式涡流发生器的纽带外缘切线与油管中心轴线夹角为50度。

进一步的，所述纽带式涡流发生器具有两个涡波形周期。

进一步的，所述水合物过滤盘为圆盘形结构，圆盘上布满了若干个小孔。

进一步的，所述小孔的直径与井口管线上安装的旋进旋涡流量计的最小通道的直径相同。

进一步的，所述水合物过滤盘的小孔直径为5mm。

一种纽带式气井开井缓堵装置的应用方法，所述油管的一端通过法兰一连接于气井针阀，另一端通过法兰二连接于气井流量计；气井开井，针阀下游井口管线生成水合物，水合物生长，纽带式涡流发生器诱导管道内气流产生涡流，涡流增强气流携液将已生长的水合物从管道内壁剥离吹向下游，到达下游的水合物过滤盘，外径超过5mm的水合物颗粒被阻挡，外径小于5mm的水合物颗粒通过水合物过滤盘接着再通过旋进旋涡流量计进入气井井筒，25～35分钟后，气井针阀上游的天然气压力在气井井筒内井下节流器的作用下，降低到地面管线系统压力4mpa以内，针阀下游的温度升高，升高的天然气破坏水合物生成条件，融化水合物过滤盘上所阻挡的水合物颗粒，气井井口针阀全开，开井过程完成。

本发明的有益效果：本发明提供的这种纽带式气井开井缓堵装置及其应用方法，可通过前端的纽带式涡流发生器对开井过程中井口针阀节流降温产生的水合物颗粒进行吹扫，并通过后端的水合物过滤盘，对大于井口流量计流道内径的水合物颗粒进行过滤，解决开井过程中井口冻堵的难题，减少气井管理维护难度，节约人力物力消耗，在气田开采领域具有广阔的应用前景。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是纽带式气井开井缓堵装置的结构示意图。

图2是纽带式涡流发生器的结构示意图。

图3是水合物过滤盘的结构示意图。

附图标记说明：1、法兰一；2、油管；3、纽带式涡流发生器；4、水合物过滤盘；5、法兰二；6、小孔。

具体实施方式

实施例1：

气田气井开井时，在压力恢复较高情况下，开井时需手动平缓操作针阀进行节流降压，以免针阀下游管线压力超过设计6.3mpa承压，因该节流过程不可避免地出现降温现象，针阀下游井口管线中便会逐渐生成一定量水合物，而由于开井过程中井口针阀的节流降温现象，开井形成的部分水合物颗粒会随气流下行，堵塞井口地面管线下游的旋进漩涡流量计，引起管线冰堵。为了解决管线冰堵，疏通管道，本实施例提供了一种纽带式气井开井缓堵装置，如图1所示，包括油管2，所述油管2内腔安装有多个纽带式涡流发生器3，所述多个纽带式涡流发生器3沿油管2的轴向呈一字形固定在油管2内壁，油管2的两个端部分别连接法兰一1和法兰二5。

纽带式气井开井缓堵装置的工作过程和工作原理如下;

将纽带式气井开井缓堵装置连接于气井针阀和气井流量计之间。气井开井，针阀下游井口管线产生极端低温，管线内生成水合物，水合物逐渐生长，纽带式涡流发生器3诱导管道内气流产生相对规则的涡流流型，并利用涡流的吹扫特性，增强气流携液，减少管壁上的液相附着，缓解水合物颗粒的生成，并将已生长的水合物微粒从管壁剥离吹向下游，以免其长期附着于针阀下游管壁并持续增长堵塞管道。

需要特别说明的是，油管2通过法兰一1连接于气井针阀，另一端通过法兰二5连接于气井流量计，纽带式涡流发生器3焊接于油管2前部并靠近法兰一1。

本实施例的纽带式气井开井缓堵装置，通过纽带式涡流发生器可以缓解和防止开井过程中，因水合物颗粒对气井井口管线下游的流量计流道的堵塞，而引起的井口冻堵和开井失败现象，提高气井开井成功率，减少气井管理维护难度，节约人力物力，在气田开采领域具有广阔的应用前景。

实施例2：

在实施例1的基础上，如图1和图3所示，所述油管2内腔还设有水合物过滤盘4，所述水合物过滤盘4垂直于油管2中心轴线置于油管2下游内腔，且位于纽带式涡流发生器3的下游。

纽带式气井开井缓堵装置的工作过程和工作原理如下;

将纽带式气井开井缓堵装置连接于气井针阀和气井流量计之间。气井开井，针阀下游井口管线产生极端低温，管线内生成水合物，水合物逐渐生长，纽带式涡流发生器3诱导管道内气流产生相对规则的涡流流型，并利用涡流的吹扫特性，增强气流携液，减少管壁上的液相附着，缓解水合物颗粒的生成，并将已生长的水合物微粒从管壁剥离吹向下游，以免其长期附着于针阀下游管壁并持续增长堵塞管道；当被吹扫而剥离的水合物颗粒达到水合物过滤盘4时，部分水合物被阻挡，部分水合物通过水合物过滤盘4、再依次通过下游的旋进旋涡流量计，从而防止流量计处被大颗粒水合物堵塞导致开井失败。

实施例3：

在实施例2的基础上，如图2所示，所述纽带式涡流发生器3呈波浪形的纽带状结构，所述波浪形的纽带状结构具有多个涡波形周期，每一个涡波形周期的波形呈扭转状。所述纽带式涡流发生器3的纽带外缘切线与油管2中心轴线夹角为50度。所述纽带式涡流发生器3具有两个涡波形周期。

纽带式涡流发生器3可诱导管道内气流产生相对规则的涡流流型，并利用涡流的吹扫特性，增强气流携液，减少管壁上的液相附着，缓解水合物颗粒的生成。并将已生长的水合物微粒从管壁剥离吹向下游，以免其长期附着于针阀下游管壁并持续增长堵塞管道。

实施例4：

在实施例2的基础上，如图3所示，所述水合物过滤盘4为圆盘形结构，圆盘上布满了若干个小孔6。所述小孔6的直径与井口管线上安装的旋进旋涡流量计的最小通道的直径相同。所述水合物过滤盘4的小孔6直径为5mm。

当被吹扫而剥离的水合物颗粒到达本发明后端的水合物过滤盘4时，由于盘内小孔6内径均为5mm，故外径超过5mm的水合物颗粒会被阻挡，外径小于5mm的水合物颗粒可通过；由于气田井口管线安装的旋进漩涡流量计内部流道普遍约为5mm，故可通过的直径小于5mm的微小水合物颗粒不会堵塞流量计流道，从而可防止流量计处被大颗粒水合物堵塞导致开井失败。接着，由于气田井筒内普遍安置有井下节流器，在典型情况下，约30分钟后，针阀上游的天然气压力由于井下节流器的降压作用将会逐渐降低到地面管线系统压力4mpa以内，而该过程中针阀下游的温度也将持续升高，较高温度的天然气会破坏水合物生成条件，并逐渐融化本发明过滤盘上所阻挡的水合物颗粒。随后井口针阀全开，开井过程完成。

实施例5：

一种纽带式气井开井缓堵装置的应用方法，所述油管2的一端通过法兰一1连接于气井针阀，另一端通过法兰二5连接于气井流量计；气井开井，针阀下游井口管线生成水合物，水合物生长，纽带式涡流发生器3诱导管道内气流产生涡流，涡流增强气流携液将已生长的水合物从管道内壁剥离吹向下游，到达下游的水合物过滤盘4，外径超过5mm的水合物颗粒被阻挡，外径小于5mm的水合物颗粒通过水合物过滤盘4接着再通过旋进旋涡流量计进入气井井筒，25～35分钟后，气井针阀上游的天然气压力在气井井筒内井下节流器的作用下，降低到地面管线系统压力4mpa以内，针阀下游的温度升高，升高的天然气破坏水合物生成条件，融化水合物过滤盘4上所阻挡的水合物颗粒，气井井口针阀全开，开井过程完成。

水合物生成原因和过程如下：

气田气井开井时，在压力恢复较高情况下，开井时需手动平缓操作针阀进行节流降压，以免针阀下游管线压力超过设计6.3mpa承压，因该节流过程不可避免地出现降温现象，针阀下游井口管线中便会逐渐生成一定量水合物。

具体地，纽带式气井开井缓堵装置的应用方法如下：

由于本实施例通过法兰紧贴安装于井口针阀下游，本实施例的前部为纽带式涡流发生器3，由于井口针阀节流过程中产生极端低温，水合物逐渐生长，而本实施例纽带式涡流发生器3可诱导管道内气流产生相对规则的涡流流型，并利用涡流的吹扫特性，增强气流携液，减少管壁上的液相附着，缓解水合物颗粒的生成，并将已生长的水合物微粒从管壁剥离吹向下游，以免其长期附着于针阀下游管壁并持续增长堵塞管道。

当被吹扫而剥离的水合物颗粒到达本实施例后端的水合物过滤盘4时，由于盘内小孔6内径均为5mm，故外径超过5mm的水合物颗粒会被阻挡，外径小于5mm的水合物颗粒可通过；由于气田井口管线安装的旋进漩涡流量计内部流道普遍约为5mm，故可通过的直径小于5mm的微小水合物颗粒不会堵塞流量计流道，从而可防止流量计处被大颗粒水合物堵塞导致开井失败。

接着，由于气田井筒内普遍安置有井下节流器，在典型情况下，约30分钟后，针阀上游的天然气压力由于井下节流器的降压作用将会逐渐降低到地面管线系统压力4mpa以内，而该过程中针阀下游的温度也将持续升高，较高温度的天然气会破坏水合物生成条件，并逐渐融化本发明过滤盘上所阻挡的水合物颗粒。随后井口针阀全开，开井过程完成。

综上所述，本实施例提供的纽带式气井开井缓堵装置及应用方法可通过油管前端的涡流发生器及后端的水合物过滤盘，缓解和防止开井过程中，因水合物颗粒对气井井口管线下游的流量计流道的堵塞，而引起的井口冻堵和开井失败现象，提高气井开井成功率，减少气井管理维护难度，节约人力物力，在气田开采领域具有广阔的应用前景。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。