一种自激型脉冲式涡流井下排采工具

摘要

本发明涉及一种自激型脉冲式涡流井下排采工具，包括打捞组件、螺旋导流器、自激脉冲装置和安装组件；所述打捞组件由打捞头和打捞颈组成，打捞颈下端与螺旋导流器上端连接；所述螺旋导流器内部设有涡流导流道；所述的螺旋导流器下端与自激脉冲装置连接；所述自激脉冲装置上端部为自激振荡腔室，下端部为射流聚流器；所述自激振荡腔室内部设有振荡频率调节件；所述射流聚流器由喇叭口结构和圆柱段结构组成；所述安装组件由上卡瓦、上卡瓦座、弹簧胶筒、下卡瓦、悬挂套、橡胶偏转套、承压套、销钉等组成。本发明提供了一种仅依靠流体在特殊的振荡腔室中产生自激振荡,将连续射流变为脉冲射流，通过脉冲发生装置对涡流排水采气技术进行能量补偿，提高涡流工具的排水采气效率。

说明书

技术领域

本发明属于天然气开采领域，尤其涉及一种自激型脉冲式涡流井下排采工具，适用于天然气开采过程中低产积水气井。

背景技术

井底积液对天然气开采有很大危害，随着气井开采的进行，地层能量逐渐降低导致产气量降低，气流产生的向上托举力不足，使得气井积液无法随着气流一起带出并在井底逐渐积聚，能量损失变大，产气量进一步减少。在气井出水初期，能量供给充足，气量能够携带积液至地面；随着地层能量的衰竭和出水量的增大，产出的气量不足以将产出的水携带至地面，最终造成井底积液，严重时造成气井停产。

涡流排水采气工艺是近几年使用较高用于低产井排水采气的工艺方法，工作时，井下流体进入涡流工具后，强制产生螺旋流动，积水在离心力的作用下被甩到壁面上，气体携带液体螺旋上升，实现排水采气的目的。常规的涡流工具虽然能够实现井下排水采气的目的，但当井下压力过于较低时，经过涡流工具产生旋流强度变低，导致气液两相经过涡流工具后旋流距离变短，造成携液能力变弱，无法将液相无法从井内完全排出，进而造成生产效率低。而本发明在原有的涡流工具基础上添加了自激振动装置，井下气液两相经过自激振荡腔室进行能量补偿后，通过涡流工具产生的旋流强度变强，更有利于将井底的积水携带出井外，提高生产效率。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种不需要外加激励系统和装置,仅依靠流体在特殊的振荡腔室中产生自激振荡,将连续射流变为脉冲射流。通过自激脉冲发生装置对涡流排水采气技术进行能量补偿，提高涡流工具的排水采气效率。

本发明目的是通过以下技术方案来实现的：

一种自激型脉冲式涡流井下排采工具，该工具主要有打捞组件、螺旋导流器、自激脉冲装置和安装组件组成，所述打捞组件由打捞头和打捞颈组成，打捞头端部设有打捞颈，打捞颈下端与螺旋导流器上端连接；所述螺旋导流器内部设有涡流导流道；所述螺旋导流器下端与自激脉冲装置连接；所述自激脉冲装置上端部为自激振荡腔室，下端部为射流聚流器，自激振荡腔室下端与射流聚流器通过加重法兰盘连接；所述自激振荡腔室内部设有振荡频率调节件；所述振荡频率调节件由两个半椭球形状的振动调节球、位置调节杆和悬挂支架构成，振荡频率调节件悬挂在自激振荡腔进气口圆形管道的中心，位置调节杆轴向连接在椭圆振荡频率调节球的下端，位置调节杆的下端固定在悬挂支架的中心，悬挂支架固定在射流聚流器的上端，通过振荡频率调节件可对脉冲频率进行控制；所述射流聚流器由喇叭口结构和圆柱段结构组成，射流聚流器上端外装有遇水膨胀止水条。

所述安装组件由上卡瓦、上卡瓦座、弹簧胶筒、弹簧、下卡瓦、橡胶偏转套、承压套、悬挂套、芯筒、销钉等组成；所述芯筒与射流聚流器喇叭口相连通，所述芯筒与悬挂套分别设有两段错位马牙扣，且悬挂套通过马牙扣与芯筒配合固定连接；所述上卡瓦、上卡瓦座、弹簧胶筒、橡胶偏转套、承压套、销钉等套在悬挂套周围，且下卡瓦与悬挂套相连；所述弹簧胶筒上端与上卡瓦座相连，下端与悬挂套相连；所述芯筒下端通过销钉与承压套相连，芯筒下端装有滤罩；所述承压套与橡胶偏转套之间通过销钉连接。

进一步，上卡瓦与上卡瓦座通过扭转弹簧连接且上卡瓦向外偏转，下卡瓦与悬挂套通过扭转弹簧连接连接且下卡瓦向内偏转。

进一步，射流聚流器的喇叭口结构和圆柱段结构有助于井下气液混相流体进入射流聚流器后快速进入自激振荡腔室。

进一步，井下气液混相流体进入进入到自激振荡腔室后形成脉冲射流，在通过涡流导流道经过降压节流后进入螺旋导流器，可有效降低流体压力和提高流体流速。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

1.本发明采用自激脉冲装置对涡流排水采气技术进行能量补偿，解决低压井的携液问题，实现涡流工具的排水采气高效率。

2.本发明通过调节振荡频率调节件可以对振荡腔室的自激振动频率进行调节，可在不同井况下实现自适应调节。

3.本发明结构简单，成本低，适用低产积水气井范围更广。

附图说明

图1为本发明一种自激型脉冲式涡流井下排采工具的半剖结构示意图；

图2为本发明振荡频率调节件的半剖结构示意图；

图3为图2中的A-A剖面示意图；

其中，1、打捞头；2、螺旋导流器；3、涡流导流道；4、遇水膨胀止水条；5、自激振荡腔室；6、振荡频率调节件；601、椭圆振荡频率调节球；602、位置调节杆；603、悬挂支架；7、加重法兰盘；8、射流聚流器；9、芯筒；10、悬挂套；11、上卡瓦；12、上卡瓦座；13、弹簧胶筒；14、下卡瓦；15、销钉一；16、橡胶偏转套；17、承压套；18、销钉二；19、滤罩。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细阐述，但本发明不限于该实施例。

如图1所示，本发明一种自激型脉冲式涡流井下排采工具。该工具主要由打捞组件、螺旋导流器、自激脉冲装置、安装组件组成，主要有，打捞头1、螺旋导流器2、涡流导流道3、遇水膨胀止水条4、自激振荡腔室5、振荡频率调节件6、椭圆振荡频率调节球601、位置调节杆602、悬挂支架603、加重法兰盘7、射流聚流器8、芯筒9、悬挂套10、上卡瓦11、上卡瓦座12、弹簧胶筒13、下卡瓦14、销钉一15、橡胶偏转套16、承压套17、销钉二18、滤罩19。

如图1所示，打捞头1端部设有打捞颈，打捞颈下端与螺旋导流器2连接，螺旋导流器2内部设有涡流导流道3,涡流导流道3与自激脉冲装置上部连通。

如图1、图2和图3所示，自激脉冲装置上端部为自激振荡腔室5，下端部为射流聚流器8；自激振荡腔室5内部设有振荡频率调节件6，振荡频率调节件6由两个半椭球形状的振荡频率调节球601、位置调节杆602和悬挂支架603构成，振荡频率调节件6悬挂在自激振荡室5进气口圆形管道的中心，位置调节杆602轴向连接在椭圆振荡频率调节球601的下端，位置调节杆602的下端固定在悬挂支架603中心，悬挂支架603固定在射流聚流器8的上端，通过振荡频率调节件6可对脉冲频率进行控制。射流聚流器8由喇叭口结构和圆柱段结构组成，喇叭口结构与自激振荡腔室5下端连接，圆柱段结构与芯筒9连接；射流聚流器8上端外装有遇水膨胀止水条4。

如图1所示，安装组件由芯筒9、悬挂套10、上卡瓦11、上卡瓦座12、弹簧胶筒13、下卡瓦14、销钉一15、橡胶偏转套16、承压套17、销钉二18等组成；芯筒9与射流聚流器8喇叭口相连通，芯筒9与悬挂套10分别设有两段错位马牙扣，且芯筒9与悬挂套10通过马牙扣配合固定连接；上卡瓦11、上卡瓦座12、弹簧胶筒13、橡胶偏转套16、承压套17等套装在悬挂套10周围，下卡瓦14与悬挂套相连；上卡瓦11与上卡瓦座12通过扭转弹簧连接且上卡瓦11向外偏转，下卡瓦14与悬挂套10通过扭转弹簧连接连接且下卡瓦向内偏转；弹簧胶筒13上端与上卡瓦座12相连，下端与悬挂套10相连；芯筒9下端通过销钉二18与承压套17相连，芯筒9下端装有滤罩20；承压套17与橡胶偏转套16之间通过销钉一15连接。

工作原理如下：

投放工作过程：

工具下放前，将芯筒9与悬挂套10通过第二段马牙扣配合固定，工具下放过程中，通过将自激型脉冲式涡流工具下放到指定位置，上卡瓦11与外管壁上卡瓦相互配合卡住，将工具继续下行，悬挂套10外的弹簧胶筒13开始被拉伸，当拉伸到一定位置时，下卡瓦14在橡胶偏转套16的作用下与外管壁下卡瓦14相互配合卡住，实现固定。

打捞工作过程：

打捞时，将打捞工具套在打捞头1上，向上震击，将销钉二18剪断，芯筒9和悬挂套10第一对马牙扣分开，继续上行，向上震击，将销钉一15剪断，芯筒9和悬挂套10第二对马牙扣配合，橡胶偏转套16和承压套17下行，下卡瓦14与外筒壁卡瓦分离，继续上行实现打捞。

井下工作原理：

井下气液两相通过芯筒9后通过射流聚流器8进入到自激振荡腔室5，通过自激振荡腔室5自激振荡对气液混相进行能量补偿后，从自激振荡腔室5上端喷出，进入到涡流导流道3进行降压提速，通过涡流导流道3进行降压提速的气液混相再通过螺旋导流器2的螺旋叶片进行分离，气相沿涡流排水腔中心通道流动，液相在离心力的作用下被甩到管壁上，气体带着气相螺旋上升排除井外，将井底积液带出井外。通过调节振荡频率调节件6可以对振荡腔室5的自激振动频率进行调节，可以对不同压力井做出相应的配合。采用的自激振荡设计可以对井下气液相进行能量，解决低压井的携液问题。

本发明实现了将脉冲装置与涡流装置相结合提供了一种不需要外加激励系统和装置,仅依靠流体在特殊的振荡腔室中产生自激振荡,将连续射流变为脉冲射流。通过脉冲发生装置对涡流排水采气技术进行能量补偿，提高涡流工具的排水采其效率。