一种适于泡沫排水采气工艺的起泡剂井下搅拌装置

摘要

本发明提供了一种适于泡沫排水采气工艺的起泡剂井下搅拌装置，包括：工作筒、旋转叶片、螺旋导轨、旋转导流头、轴承和轴挡。整个装置可安装在油管短接内；工作筒入口端设有45°内倒角，内壁设有4条均匀分布的螺旋导轨；旋转导流头设有3个圆周均匀分布的螺旋通道，可改变流体流动轨迹，给旋转导流头一个反作用力，使旋转导流头实现旋转；旋转叶片通过点焊与旋转轴相连，作为第二动力源；工作筒的入口端与旋转导流头出口端分别安装两个轴承和轴挡，可减少整个装置旋转摩擦力，与油管短接配套使用。本发明中旋转导流头、旋转叶片和螺旋导轨既是动力源，又起搅拌作用，大幅度增加了泡沫产生量，提高泡沫排水效率。

说明书

技术领域

本发明属于油气田采气井泡沫排水采气装置，尤其涉及一种适于泡沫排水采气工艺的起泡剂井下搅拌装置。

背景技术

在气井开采过程中，气井井筒及井底附近地层会出现积液或者产水情况，影响气井正常生产。而泡沫排水采气工艺是解决气井积液的经典物理化学方法，通过在油管或套管中加入一定量的泡排剂，泡排剂与井底积水接触后产水泡沫，随气流从井底携带到地面，达到清除井底积液的目的。但是在气井注入泡排剂后，由于气井产量、积液量、接触面积等因素的影响造成起泡效果不好，携液效果较差，排水效率低。

关于泡沫排水采气过程中泡排剂起泡装置研究较少，梁政等人发明了一种天然集输过程中泡沫排水采气集输管道用的重复发泡剂装置，该装置由入口闸阀、装置壳体、过滤器、排污阀、法兰盖、液压快速接头及搅拌叶组成，该装置仅适用于地面水平管道，通过叶片实现搅拌，该装置只适用于地面天然气集输。刘永辉、张杰等人发明了一种内聚式泡沫排水搅拌器，该装置由搅拌器支架底座、旋转叶片组成，该装置通过旋转叶片带动整个装置旋转，从而实现搅拌，但该搅拌器无法搅拌管壁上的液膜，不利于井筒携液。本发明专利设置三个搅拌点，除了采用旋转叶片作为搅拌点之外，还安装了旋转导流头作为主要搅拌点，工作筒管壁上的螺旋导轨作为第三搅拌点，可将管壁上的液膜转化为液滴，增加气井携液效果。三个搅拌点的设置，不仅可以有效的将垂直管中的泡排剂与液体充分混合，而且可以有效将管壁上的液膜转化为液滴，从而增加泡排剂起泡效果，增加井筒携液能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种适于泡沫排水采气工艺的起泡剂井下搅拌装置，旨在解决井下泡沫排水过程中泡排剂起泡效果差，泡沫携液量小、效率低等问题。

一种适于泡沫排水采气工艺的起泡剂井下搅拌装置，该装置由工作筒、旋转叶片、旋转导流头、轴承和轴挡组成，整个装置可安装在油管短接内。

所述工作筒为铝-镁轻质合金钢材料，入口设置有45°、2mm内倒角，所述工作筒内壁设有4个均匀圆周分布的螺旋导轨，螺旋导轨起始端为圆角，螺旋方向为俯视顺时针90°。工作筒入口端外表面设置轴承台及一轴挡槽，用来分别安装轴承及轴挡，工作筒出口端与旋转导流头固定连接；

所述旋转导流头内设置有三个均匀分布的旋转导流通道，螺旋方向为俯视顺时针90°，旋转导流头入口端设为一凹形弧面，中央处设有一连接头与旋转叶片轴相连。旋转导流头外表面设有一轴挡槽用以安装轴挡，固定轴承。

所述旋转叶片是三个扇形叶片均匀焊接在旋转轴上，旋转方向与旋转导流头一致，旋转叶片为铝-镁轻质合金钢材料，表面经过钝化镀膜处理，旋转轴另一端固定于旋转导流头。

所述轴承直接安装在油管短接内，与油管短接配合使用。

本发明从新的理论出发，以采气井流体流动为动力，通过旋转导流头改变流体轨迹，对搅拌器产生反作用力，从而带动整个搅拌器旋转。从此之外，工作筒内部设置有螺旋导轨，可以顺利将管壁上的液膜搅动起来，将管壁流体液膜转化为液滴，增加携液效果。同时本发明采用旋转叶片作为第二动力源，增加搅拌器搅拌效果。旋转导流头、旋转叶片不仅是整个搅拌器的动力源，也是搅拌器的主要搅拌作用点，充分混合泡排剂与井筒积液，增加了泡排剂的起泡效果，提高了气井携液能力，有效克服了井筒积液问题。

附图说明

图1是本发明泡沫排水采气工艺的起泡剂井下搅拌装置的正剖图；

图2是本发明泡沫排水采气工艺的起泡剂井下搅拌装置工作筒示意图；

图3是本发明泡沫排水采气工艺的起泡剂井下搅拌装置旋转导流头的结构示意图；

图4是本发明泡沫排水采气工艺的起泡剂井下搅拌装置旋转叶片的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1～4所示，其中，图1是本发明泡沫排水采气工艺的起泡剂井下搅拌装置的正剖图；图2是本发明泡沫排水采气工艺的起泡剂井下搅拌装置工作筒示意图；图3是本发明泡沫排水采气工艺的起泡剂井下搅拌装置旋转导流头的结构示意图；图4是本发明泡沫排水采气工艺的起泡剂井下搅拌装置旋转叶片的结构示意图。

一种适于泡沫排水采气工艺的起泡剂井下搅拌装置，与油管短节配合使用，包括含有轴承1，工作筒2，旋转叶片3，旋转导流头4，轴挡5；

所述工作筒为铝-镁轻质合金钢材料，入口设置有45°、2mm内倒角2-4，便于管壁上的液膜流入到工作筒。所述工作筒内有4个顺时针90°螺旋导轨2-3，螺旋导轨起始端为圆角，螺旋导轨方向与旋转叶片，旋转导流头螺旋通道方向一致，螺旋导轨可将管壁上液膜转化成液滴，有利于井筒携液。工作筒入口端外表面设置一轴挡槽2-2及轴承台2-1，用以分别安装轴挡和轴承，工作筒出口端与旋转导流头固定连接；

所述旋转叶片是三个扇形叶片3-2均匀焊接在旋转轴3-1，旋转叶片为铝-镁轻质合金钢材料，表面经过钝化镀膜处理，旋转轴末端与旋转导流头连接头相连。旋转叶片不仅可作为第二动力源，同时也可均匀搅拌气液两相，增加泡排剂起泡效果。

所述旋转导流头内设置有三个均匀分布的螺旋通道4-2，螺旋方向为俯视顺时针90°，可改变流体的流动轨迹，流体从出口端排出，同时流体会给旋转导流头施加反向作用力，带动旋转导流头旋转，气液在出口端实现搅拌，同时旋转导流头带动工作筒旋转。旋转导流头入口端为一凹形弧面4-4，方便气液顺利进入螺旋通道，减少气液能量损失。中央设有一连接头4-3，与旋转叶片轴连接。旋转导流头外表面设有一轴挡槽4-1用以安装轴挡。

所述轴承内端卡定搅拌器，外端直接安装在油管短接内，与油管短接配合使用。

搅拌器工作筒、旋转导流头、旋转叶片皆采用铝-镁轻质合金材质，可有效降低整个装置的重量，降低旋转所需动力，有利于整个装置旋转。同时，整个搅拌器外表面通过抛光钝化镀膜处理，降低在井筒恶劣条件下被腐蚀现象，轴承的配合使用减小了搅拌器主体的摩擦作用。相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：

1)利用铝-镁合金钢作为装置主体材料不仅减少了装置的重量，同时保证了装置的强度；

2)旋转导流头的三个螺旋通道可改变流体流动轨道，给反向旋转导流头一个反作用力，实现整个搅拌器旋转；

3)旋转叶片作为第二动力源，同时也可均匀搅拌气液两相，增加起泡剂发泡效果；

4)螺旋导轨可将液膜转化为液滴，增加井筒携液效率；

5)轴承减少了搅拌器转动过程中的阻力；

6)搅拌器表面的防腐涂料能有效防止搅拌器被腐蚀。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。