插入式自举混流排水采气工具及其排水采气方法与流程

本发明涉及气井排水采气，尤其是一种用于气井排水采气的工具。

背景技术：

1、气井内部产生的水可以通过多种方法进行排出，气井排水方法有：气井自喷携液、柱塞气举、泡沫排水、组合排水采气等方式，不同参数的气井可采用的排水方式有限，因此需要设计一种能广泛适应不同参数气井，具有良好排水性能，维护工作也少的排水采气工具，从而为气井排水采气领域提供一种新的排水选择。公告号为cn201671603u的气井自举排水采气装置，是一种利用气井井下变径节流后改变天然气流速，形成节流前后压差的排水采气装置，但该装置对于可形成的压差不足的死井，应用效果不佳。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种插入式自举混流排水采气工具，该种排水工具能广泛适应不同参数的气井，该排水采气工具可长期投放于气井中，能自动将气井中产生的液体排出气井，必要时应结合相应的排水工艺。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：插入式自举混流排水采气工具，包括设置有腔室的腔体，腔体的一端与排出管连接，所述腔体通过扩散管与排出管连接，扩散管的进口端为位于腔室内的缩径进口，扩散管的出口端为与排出管连接的扩径出口，缩径进口与扩径出口之间设有直径最小的喉部，腔体的另一端与气管相连接，气管的出口安装有与气管连通的直径小于气管的喷嘴，喷嘴位于腔室内并指向扩散管的进口。

3、本说明书中未予特别说明的，所说的“直径”均指相应管状结构的“内径”。

4、当气管中通入一定压力的气体时，气体通过喷嘴的细小通道后会导致流速提高，压力下降，而腔体上布置有流道，液体经过流道进入腔室，通过喷嘴的高速气体会携带腔室内的液体通过扩散管，扩散管喉部通径小，两端通径大，高速气体携带液体通过扩散管喉部后就能被混合并雾化，形成的雾状气液混合物向排出管流动，从而实现气井排水。

5、所述腔体的两端分别设置有管接头，一端的管接头用于连接扩散管和排出管，另一端的管接头用于连接气管和喷嘴，以方便工具的组装和调节，两个位置的管接头的规格可以不相同。

6、所述扩散管和腔体通过螺纹结构连接，以基本实现密封连接，同时能够很方便地调节扩散管的入口处与喷嘴的出口处间距，从而调整气液混合物的雾化效果。

7、为方便根据气管与排出管的压力差，使排出管的气液混合物具有适宜的混合比，除改变气管、喷嘴的尺寸以外，更方便的办法是调节进入腔室的积液实时流量，因此，宜在所述流道上安装有流量调节阀。

8、常规条件下，本发明插入式自举混流排水采气工具的应用场景是具有积液的油管，应用时应将所述腔体置于具有积液的油管内，并调节插入深度，使流道的入口位于油管积液的液面以下，同时，使气管的进口位于油管积液的液面以上，腔体外的积液通过流量调节阀后经过流道进入腔室，并依靠由气管喷嘴喷出的气流与积液混合雾化排水，其排水能量来自于油管内部的压力能。

9、所述工具还包括用于测量腔室内压力的第一压力传感器，测量腔室外界的第二压力传感器，排出管出口端为输气管网，电源与电控模块根据各个压力传感器测得压力，并预设排出管出口端压力值为略高于输气管网压力的值，根据本说明书后续部分详细说明的计算方法，进行计算和逻辑判断，从而输出调节流量调节阀的开度的信号，即电源与电控模块收集压力传感器数据并进行计算，从而控制流量调节阀的开启程度，并由此控制进入腔室的液体流量，使气液混合物形成适宜的混合比。

10、由上，本发明的本质是通过测量压差调节适宜的携液量，达到兼顾排水效率与避免排水故障的效果。依据以上描述可知，也可以设计所述流道有两条以上，并沿腔体轴线方向分层布置，通过调节工具浸入液面以下的深度，调节能够用于积液流入腔室的流道的条数，调节携液量。

11、此外，通过给油管增压的方式可提高通过插入式自举混流排水采气工具气液流体的动能，从而提高插入式自举混流排水采气工具的排水能力，此种情况下，所述气管的进口端通过油管与增压气源相连通。

12、增压气源的压力来源可以是油管的套管，因为通常套管内压力大于油管内压力，增压气源的压力来源也可以是为其他气体空间或外部制气设备，其他气体空间可以是邻近的气压更大的气井等。

13、本发明的排水采气方法，控制气管与排出管的压差或控制进入腔室的液体流量，使排出管内的气液混合物的混合比在设定范围内。可利用上述的带流量控制阀的插入式自举混流排水采气工具，控制流量调节阀的开度来控制进入腔室的液体流量，或利用油管增压工艺来调节气管与排出管的压差，择一或同时运用上述的手段，使排出管内的气液混合物的混合比在设定范围内，具体的，混合比不大于后文所述的最大混合比mmax。

14、本发明的有益效果是：气井压力足够情况下，利用气井自身能量即可实现排水，必要时可结合油管增压工艺实现排水，故能适用于包括水淹死井在内所有气井的排水。

技术特征：

1.插入式自举混流排水采气工具，包括设置有腔室(741)的腔体(74)，腔体(74)的一端与排出管(71)连接，其特征是：所述腔体(74)通过扩散管(73)与排出管(71)连接，扩散管(73)的进口端为位于腔室(741)内的缩径进口，扩散管(73)的出口端为与排出管(71)连接的扩径出口，缩径进口与扩径出口之间设有直径最小的喉部(731)，腔体(74)的另一端与气管(76)相连接，气管(76)的出口安装有与气管(76)连通的直径小于气管(76)的喷嘴(75)，喷嘴(75)位于腔室(741)内并指向扩散管(73)的进口，腔室(741)的腔壁上设置有连通腔室(741)与外界的流道(742)。

2.如权利要求1所述的插入式自举混流排水采气工具，其特征是：所述腔体(74)的两端分别设置有管接头(72)，一端的管接头(72)用于连接扩散管(73)和排出管(71)，另一端的管接头(72)用于连接气管(76)和喷嘴(75)。

3.如权利要求1所述的插入式自举混流排水采气工具，其特征是：所述扩散管(73)和腔体(74)通过螺纹结构连接。

4.如权利要求1所述的插入式自举混流排水采气工具，其特征是：所述流道(742)上安装有流量调节阀(702)。

5.如权利要求4所述的插入式自举混流排水采气工具，其特征是：所述工具还包括用于测量腔室(741)内压力的第一压力传感器(703)，测量腔室(741)外界压力的第二压力传感器(704)，以及电源与电控模块(701)，电源与电控模块(701)根据各压力传感器所测得的压力调节流量调节阀(702)的开度。

6.如权利要求1所述的插入式自举混流排水采气工具，其特征是：所述流道(742)有两条以上，并沿腔体轴线方向分层布置。

7.如权利要求1～6中任意一项权利要求所述的插入式自举混流排水采气工具，其特征是：所述腔体(74)位于具有积液(8)的油管(5)内，流道(742)的入口位于所述油管(5)的积液液面以下，所述气管(76)的进口端位于所述油管(5)的积液液面以上。

8.如权利要求7所述的插入式自举混流排水采气工具，其特征是：所述气管(76)的进口端通过油管(5)与增压气源相连通，增压气源的压力来源为油管(5)的套管(4)。

9.如权利要求7所述的插入式自举混流排水采气工具，其特征是：所述气管(76)的进口端与增压气源相连通，增压气源的压力来源为其他气体空间或外部制气设备。

10.利用权利要求1所述插入式自举混流排水采气工具的排水采气方法，其特征是：控制气管(76)与排出管(71)的压差或控制进入腔室(741)的液体流量，使排出管(71)内的气液混合物的混合比在设定范围内。

技术总结
本发明涉及一种用于气井排水采气的工具，该插入式自举混流排水采气工具包括设置有腔室的腔体，腔体的一端与排出管连接，所述腔体通过扩散管与排出管连接，扩散管的进口端为位于腔室内的缩径进口，扩散管的出口端为与排出管连接的扩径出口，缩径进口与扩径出口之间设有直径最小的喉部，腔体的另一端与气管相连接，气管的出口安装有与气管连通的直径小于气管的喷嘴，喷嘴位于腔室内并指向扩散管的进口，腔室的腔壁上设置有连通腔室与外界的流道。其排水采气方法关键在于控制排出管的气液混合比。该种排水工具能广泛适应不同参数的气井，可长期投放于气井中，能自动将气井中产生的液体排出气井，必要时应结合相应的油管增压工艺。

技术研发人员：补正伟,陈涛
受保护的技术使用者：成都万基石油机械制造有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13