低压气井双流体超音速雾化排水采气系统技术方案

本实用新型专利技术属于排水采气工艺技术领域，具体提供了一种低压气井双流体超音速雾化排水采气系统，其将井筒作为一个良好的气液分离器，将套管中的气体引入拉瓦尔管形成超音速气流；利用套管气压高于油管气压的特点，将井内积液通过油管引入到拉瓦尔管的超音速区域，形成双流体超音速雾化技术。并通过数字化采气的控制方法，使进入雾化器的进出口压力比达到雾化条件，通过定压阀开关技术及大直径超长管节流降压技术，控制了进入雾化器的最大积液流量，达到雾化排液的气液比要求，并解决了雾化器易堵塞的关键技术问题。本实用新型专利技术可以有效地利用井内能量进行雾化排液，解决井内积液问题，提高采气速度，降低采气成本。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于排水采气工艺
，具体提供了一种低压气井双流体超音速雾化排水采气系统。
技术介绍
长庆气田是典型的“三低”气藏。随着国内天然气需求的增大，开发规模越来越大，地层压力越来越低，井内积液越来越严重，甚至到了间歇性开关井采气的阶段，排水采气成为制约气井产能及开采速度的最大制约因素，中石油不得不花费大量的资金及科研力量去开发排水采气技术。自气田开采以来，排除井内积液的问题，就一直困扰着相关的采气部门，至今已进行过如下的排水采气方法，均一直不能得以有效的解决。1.注甲醇排水采气，运行成本费用高，效果差，不能满足排除积液的要求。2.泡沫排水采气，效果差，运行成本费用高，也不能充分排除井内积液。3.柱塞排水采气因开关井时间长，也严重制约了气井的产量，也不太适用。4.井内雾化排液，分别采用过旋流雾化和超音速雾化排液，均因其技术性能不过关，不能得以在气田推广应用。以上技术的共同点就是利用井内气体将积液排出井外，但当气井的产量低于5000方/天时，排液效果均不理想，甚至不起作用。当前气井的积液现象十分严重，给气井的正常生产带来了十分不利的影响，虽然釆用了各种各样的排水釆气技术，但均不能很好地解决排液问题。其中超音速雾化器在井内不能发挥作用的原因有两个。1.当雾化器在液面上部时，因井口油管釆气压力高达3MPa，气井产量低5000方/天，油管内气体流速太小，0.6米/秒，相当于二级到三级的风速，井内气体不能将液体带入拉瓦尔雾化器，不能进行雾化，积液仍停留在井内。2.当雾化器下入液面以下时，进入雾化器的气液比例太小，难以实现雾化，即使少量雾化后的液体由于没有气体及时跟进，雾化液体又回落到雾化器上部，无法再雾化。仍形成二次积液将井压住不能增产。因此，当前的超音速雾化不具备雾化功能和雾化条件，需要重新对其进行研究与试验。
技术实现思路
本技术的目的是克服上述现有技术中存在的问题，针对超音速雾化器不能在井内实现雾化的原因，对其进行优化配套，提供一种低压气井双流体超音速雾化排水采气系统。为此，本技术提供了一种低压气井双流体超音速雾化排水采气系统，其技术方案是:低压气井双流体超音速雾化排水采气系统，包括套管、油管以及雾化器，其中油管位于套管内，雾化器设于油管内，所述雾化器的进液口和雾化出口与油管内壁之间的环空通过封隔器封隔，雾化器内部设有拉瓦尔管，所述雾化出口位于拉瓦尔管上端出口处的上方，并与该出口处相通，所述拉瓦尔管上端出口处即为拉瓦尔管的超音速部位;所述进液口通过进液通道与拉瓦尔管上端的超音速部位连通;拉瓦尔管下端的入口部位通过进气通道连通开设于油管上的油管井气孔。上述拉瓦尔管设于一腔室中，该腔室的上端与雾化出口连通，同时该腔室的位于拉瓦尔管超音速部位处的侧壁上开设有积液入口，所述进液通道与该积液入口连通;所述腔室的位于拉瓦尔管下端入口部位处的侧壁上开设有通孔，所述进气通道与该通孔连通。上述油管上设有能够对进入雾化器进液流量进行控制的节流管。上述节流管盘装在油管中，节流管的孔径不小于3_。上述节流管的孔径为3mm，其长度为230m-250m。上述节流管的入口连接有定压阀;该定压阀与井外的控制设备电连接。上述定压阀的额定压力为3MPa，其耐温温度为120°C，其微开启程度达到等效通径3mm以上。上述进液通道以及进气通道上分别连接有筛管;所述筛管的孔径小于1.5mm;所述筛管的内径不小于50_ ；所述筛管的外径小于60_ ；所述筛管的长度为1-2m。上述雾化器的下入位置位于井内液面以上1-3米处;雾化器以下被称为尾管的管柱的长度满足关系式:尾管长度= 102X生产压差，其中尾管长度的单位为米，生产压差的单位为MPa。本技术的有益效果:本技术可以有效地解决产气量低于5000方/天气井的排水采气问题。本技术将气液分离技术，双流体雾化技术，超音速雾化技术相结合，能有效控制气液的雾化比，防止井内颗粒物对雾化器的堵塞，达到良好的雾化作用，进一步解决气井的积液问题。本技术通过用流体力学的理论，得出了气井内雾化的充分和必要条件，井下的雾化器只有满足两个条件才能正常雾化，排除井内积液，即:雾化器的入口压力须大于出口压力的两倍以上;雾化粒径30-50umo本技术将井筒作为一个良好的气液分离器，让套管中的气体进入拉瓦尔管形成超音速，让井内的积液通过油管进入超音速部位，实现双流体超音速雾化。本技术在油管上设计细长的节流管来达到对进入雾化器进液流量的控制，并将细长管盘装在油管当中，作为采气管柱下入井内。最小节流孔的直径2 3mm，可以有效防止井内液体中的颗粒对其形成无法解除的堵塞。本技术在油管上通过一个定压阀自动开关，控制油、套压差达不雾化条件时，实现关闭，防止积液不雾化进入雾化器上部形成新的积液。当井内油套管压力达不到气化要求时，可以应用数字化采气技术实现自动开关井。本技术可以充分地雾化井内积液，其雾化量可以达到0.3-1方/天，产气量为5000-10000方/天。油套压差达到3-4MPa，可连续排水采气；其适用于采气过程中需频繁提产携液的采气井;可以排除井内积液对气井产能的影响，提高采气速度，进一步降低天然气井的低成本开发，具有很好的社会和经济效益。以下将结合附图对本技术做进一步详细说明。【附图说明】图1是本技术工艺原理图；图2是本技术的双流体超音速雾化原理图。附图标记说明:1、油管；2、套管；3、天然气；4、油管井气孔；5、雾化气液;6、雾化出口；7、上封隔器;8、积液入口；9、拉瓦尔管；10、下封隔器；11、进液口； 12、气井积液；13、油管内积液;14、套管内天然气流；15、油管内积液流;16、尾管；17、进液通道;18、进气通道；19、腔室。【具体实施方式】实施例1:本技术针对超音速雾化器不能在井内实现雾化的原因，进行剖析，对其进行优化配套，使之成为雾化排液的专用技术。首先通过流体力学的理论，得到气井内雾化的充分和必要条件，井下的雾化器只有满足两个条件才能正常雾化，排除井内积液，即:雾化器的入口压力须大于出口压力的两倍以上;雾化粒径30-50um。由于气体具有可压缩性能，在地面一定气体压差下，能够雾化的技术参数当其置于井内高压环境时不适用，其遵循等熵原理。拉瓦尔管能达到超音速，拉瓦尔管要达到超音速，其进、出口压力比最小要达到2:1，即，套管压力须为油管压力的2-3倍，才能达到雾化条件。只有当雾化效果，即雾化后的粒径达到30-50um后，井内低产低速的气流速度才能将微雾状的液体排出井外，实现雾化排液。本技术的双流体超音速雾化工艺技术原理:将井筒作为一个良好的气液分离器，让套管中的气体进入拉瓦尔管形成超音速，让井内的气井积液12，在套管内气压的作用下，通过油管进入拉瓦尔管的超音速部位，实现气、液双流体超音速雾化，如图1所示。将气、液分别引入拉瓦尔管入口和出口。井内积液通过节流减压，形成低压，低速的油管内液流，流入拉瓦尔管的超音速区域后，其积液中溶入的气体因突然降压后，会猛烈膨胀，超音速气流将液滴撕裂成液膜，进而变成微小的雾滴，以实现雾化作用。气、液的流速差异越大，这种雾化效果会越显著，雾化效果会越好。常用的气液两相流喷枪，就是采用这个原理。但常用本文档来自技高网...

【技术保护点】
低压气井双流体超音速雾化排水采气系统，包括套管（2）、油管（1）以及雾化器，其中油管（1）位于套管（2）内，雾化器设于油管（1）内，其特征在于：所述雾化器的进液口（11）和雾化出口（6）与油管（1）内壁之间的环空通过封隔器封隔，雾化器内部设有拉瓦尔管（9），所述雾化出口（6）位于拉瓦尔管（9）上端出口处的上方，并与该出口处相通，所述拉瓦尔管（9）上端出口处即为拉瓦尔管的超音速部位；所述进液口（11）通过进液通道（17）与拉瓦尔管（9）上端的超音速部位连通；拉瓦尔管（9）下端的入口部位通过进气通道（18）连通开设于油管上的油管井气孔（4）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓继学，孙虎，王祖文，白明伟，景志明，刘培润，刘国良，欧阳伟平，韩静静，费节高，李富强，米虎宁，韩蓉，田军，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61