【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及采气工艺，具体涉及一种恒速气举流动装置及其设备。
技术介绍
1、气举工艺就是通过高压气源向油管内注入高压气，降低注气点以上的流动压力梯度，减少举升过程中的滑脱损失，排出井底积液，增大生产压差，恢复或提高气井生产能力的一种人工举升工艺，与其他工艺相比气举工艺具有较大的优势，它适用范围广、故障率低、免修期长。
2、目前国外使用的各种类型的气举阀多达数十种。国内常用的非平衡式波纹管套管压力操作阀。目前主要应用的气举阀为注气压操作阀。气举阀工作筒是阀的载体。目前具有适合各种情况(常规气举、高压气举、酸化排液工艺联作工艺、适合高含硫气井)，适合于各种油管尺寸(1.5in、2in、2.5in、3.0in)、各种扣型，适合不同腐蚀介质的不同型号气举阀工作筒(普通材质、不锈钢、35crmo、718)。能够制作整体式气举阀工作筒强度高于相连接的同类型的油管，使用寿命高于油管，以确保不因为工作筒的原因而导致工艺失效，目前整体式工作筒完全代替焊接式工作筒。
3、采用气举阀是目前气举中排水采气的主体工艺，但是目前工艺上存在如下问题：
4、1)天然气和水是从井底流向井口向上流动的，而常规气举注入气从环空通过气举阀进入工作筒内部时，注入气的喷射方向向下，见图3中工作筒气举喷出方向。向下流动的注入气在造成能量大量损失的同时，气举效率及气举稳定性会大大降低。
5、2)气举阀工作筒是高压气与井液的混合通道，在没实施气举时，工作筒内中心流动速度最快，沿管壁流速最低，由于气举阀工作筒出口与油管内流体流动方
6、3)常规气举装置在工艺参数设计中应尽可能避免多点注气，因为这会降低气举效率，同时注气压力、注气量和排水量剧烈波动，甚至当地层压力下降到一定程度时，形成“短路”，导致注入气在井筒内循环，导致气举无效。
7、综上，目前亟需一种能提高气举效率及气举稳定性的气举流动装置。
技术实现思路
1、本专利技术为解决现有技术的不足，目的在于提供一种恒速气举流动装置及其设备，采用本方案，高压气流动方向与井筒内流体流动方向近乎一致，高压气将动能传递给沿管壁低速流动的液体，从而减少液体滑脱，提高气举效率，且使注入气能达到临界流动，流动处于恒速状态，便于排液均匀，更加有利于提高排液效率。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、一种恒速气举流动装置，包括：
4、串联在油管中部的筒体，所述筒体两端敞口，并均和所述油管连通；
5、所述筒体的环向侧壁上均开有若干气举注气通道，所述气举注气通道的两端分别贯通所述筒体的内壁和外壁；
6、所述气举注气通道的外端到内端方向，所述气举注气通道朝井液流动的方向倾斜；
7、沿自身长度方向，所述气举注气通道包括有拉法尔管段。
8、现有技术中，气举工艺就是通过高压气源向油管内注入高压气，降低注气点以上的流动压力梯度，减少举升过程中的滑脱损失，排出井底积液，增大生产压差，恢复或提高气井生产能力的一种人工举升工艺，与其他工艺相比气举工艺具有较大的优势，它适用范围广、故障率低、免修期长。如图1和图2所示，设a-a是气井水淹后的静液面位置，当从套管注入高压气时，高压气促使套管液面下降而油管液面上升。当套管液面降低到第一只气举阀入口b-b时，气举阀被高压气的压力打开，高压气经气举阀进入油管，在气体膨胀力作用下，b-b界面以上的液体被举升到地面。同时，由于高压气大量进入油管，套管压力降低，当套管压力降到气举阀的关闭压力时，第一只气举阀关闭。接着，高压气又迫使套管液面下降，油管液面上升，当套管液面降低到第二只气举阀入口c-c时，第二只气举阀被高压气打开，把c-c～b-b界面以上的液体举升到地面，如此连续不断地降低油管内的液面，直到气井恢复生产。在工艺参数设计过程中是从上面第一只气举阀开始设计深度、打开压力等参数，然后是第二只气举阀，依次往下进行。因此，通过上述气举阀采气原理，导致会出现：1)向下流动的注入气在造成能量大量损失的同时，气举效率及气举稳定性会大大降低；2)气举注气通过工作筒由环空进入工作筒内部时，将依次穿过低速区、中心高速区、再到对面管壁低速区，高压气在局部形成紊流，气举效率较低；3)当地层压力下降到一定程度时，形成“短路”，导致注入气在井筒内循环，导致气举无效等问题，因此，本专利技术提供了一种恒速气举流动装置及其设备，采用本方案，高压气流动方向与井筒内流体流动方向近乎一致，高压气将动能传递给沿管壁低速流动的液体，从而减少液体滑脱，提高气举效率，且使注入气能达到临界流动，流动处于恒速状态，便于排液均匀，更加有利于提高排液效率。另外，本专利技术还在抗冲蚀上做了改进，通常流动中心速度快，沿管壁流速低，而本专利技术使管壁流速高，对于高温易结垢的井能显著降低垢物沉积，同时流速快也能使部分垢物从管壁上脱离，拉法尔喷管设计能明显改善流态，使气液混合更均匀，排水效率更高。
9、具体方案中，包括串联在油管中部的筒体，筒体和油管同轴设置，且两端均和油管连通；在筒体的侧壁上设置有倾斜的气举注气通道，气举注气通道朝井液流动的方向倾斜，这样，外部高压气源可通过气举注气通道向内部注入高压气体，其高压气体的注入方向和井液流动基本方向相同，这样，高压气体能将动能传递给沿管壁低速流动的液体，从而减少液体滑脱，提高气举效率。其次，由于气举注气通道包括有拉法尔管段，利用拉法尔喷管原理，其出口压力仅与外输压力相关；通过控制外输压力，使注入的气体达到临界流速，由于恒速气举流动装置内最高速度达到临界流速，其流量为临界流量，不可能再继续增加，因此其它天然气(总注气量减去总临界流量)自然就进入下一级流动装置，从而继续增加气举深度，形成接力式举升，反而提高了气举效率。一句话：常规气举管柱上面气举阀阀孔直径比恒速气举装置喷嘴尺寸大得多，其流动非临界流速，阀处压力受到井口回压的影响，随井口压力波动而波动，第一只气举阀的通过气量也是变化的；而设计的恒速气举装置，其喷嘴内高压气流动是临界流动，不随井口压力的变化而变化，其流速是恒定的，因此，通过临界恒速流动，且速度不随井口压力变化，进一步提高了气举效率。如图7所示，恒速气举流动装置的一个高压气注入流动通道示意图，其原理是高压气通过大涵道的通道①后，然后进入极具缩小的通道②时，其部分势能转变为动能，使高压气的速度达到或接近音速，其速度恒定，不会随下游压力变化而变化，从③流出后与井液混合；通常对于相对密度0.6的天然气而言，图示p③/p①<0.546时，即下游压力与上流压力之比小于0.546时，气体达到临界流速。该流道的形状通过临界流速和拉法尔喷管理论，结合实验装置得出。
10、另外，本专利技术还在抗冲蚀上做了改进，常规气举过程中，通常流动中心速度快，沿管壁流速低，而本专利技术中高压气体能将动能传递给沿管壁低速流动的液体，使管壁流速高，对于高温本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种恒速气举流动装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种恒速气举流动装置，其特征在于，若干所述气举注气通道(2)在所述筒体(1)的轴向方向上呈螺旋分布。
3.根据权利要求1所述的一种恒速气举流动装置，其特征在于，所述筒体(1)包括若干套环(101)，若干套环(101)依次同轴拼接。
4.根据权利要求3所述的一种恒速气举流动装置，其特征在于，所述套环(101)内侧包括有相连接的大径段和小径段，所述大径段和小径段之间的端面为沿所述套环(101)轴向方向设置的螺旋端面，该套环(101)上的每个所述气举注气通道(2)的内端均贯通所述螺旋端面。
5.根据权利要求4所述的一种恒速气举流动装置，其特征在于，所述螺旋端面从大径段一侧到小径段一侧倾斜设置，且和所述气举注气通道(2)的轴线垂直。
6.根据权利要求4所述的一种恒速气举流动装置，其特征在于，相邻所述套环(101)之间可拆卸连接。
7.根据权利要求6所述的一种恒速气举流动装置，其特征在于，所述大径段和小径段分别位于所述套环(101)的出口端和进口端，
8.根据权利要求7所述的一种恒速气举流动装置，其特征在于，相邻所述套环(101)之间、套环和所述油管之间均通过所述缩径段与出口端进行承插连接或螺纹连接。
9.一种恒速气举设备，其特征在于，包括深入井下的油管，沿所述油管的长度方向，所述油管上依次间隔串联有若干恒速气举流动装置，所述恒速气举流动装置为权利要求1～8任意一项所述的恒速气举流动装置。
10.根据权利要求9所述的一种恒速气举设备，其特征在于，还包括注气装置，所述注气装置用于为每个所述气举注气通道(2)提供高压气体。
...【技术特征摘要】
1.一种恒速气举流动装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种恒速气举流动装置，其特征在于，若干所述气举注气通道(2)在所述筒体(1)的轴向方向上呈螺旋分布。
3.根据权利要求1所述的一种恒速气举流动装置，其特征在于，所述筒体(1)包括若干套环(101)，若干套环(101)依次同轴拼接。
4.根据权利要求3所述的一种恒速气举流动装置，其特征在于，所述套环(101)内侧包括有相连接的大径段和小径段，所述大径段和小径段之间的端面为沿所述套环(101)轴向方向设置的螺旋端面，该套环(101)上的每个所述气举注气通道(2)的内端均贯通所述螺旋端面。
5.根据权利要求4所述的一种恒速气举流动装置，其特征在于，所述螺旋端面从大径段一侧到小径段一侧倾斜设置，且和所述气举注气通道(2)的轴线垂直。
6.根据权利要求4所述的一种恒速...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢佳君，黎雪松，邓斌，王若莱，
申请(专利权)人：四川皓运同兴油气工程技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：
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