本发明涉及气井开采装置,具体是一种油气井井下增压开采及数据监测装置。
背景技术:
1、石油天然气能源行业,针对低压天然气井的开采,现在国内还没有成熟的配套工艺进行研究,但目前国内各大气田均存在大量低压气井。针对低压气井能量不足、携液能力差的排采难题,现提出井底增压工艺进行提高气井的产能。该工艺中涉及到的井底压气机作为整个工艺的核心部件之一,目前国内外均没有制造先例,其气动性能的好坏直接影响整机的性能,目前压气机的应用于航空航天领域、油田领域等地面场景。
2、国内相关行业在航空发动机和地面燃气轮机方面具有一定的技术研究,压气机作为其核心部件之一,技术尚未成熟。尚未针对井下的压气机进行研究,由于井下的环境条件限制,在设计难度上远比地面设备要大的多,目前国内尚属空白,2019年前美国upwing公司成功实现了4口井的井下压气机原型机应用评价,现场结果表明天然气井平均增产40%以上;2019年后产品实现了商业化应用,天然气产量增加62%以上,排液量增加50%以上,由于受井筒摩阻和流体重力等影响,井口增压采气降低井底流压有限,此时地层压力仍有挖潜空间。
3、针对目前技术的空白,故发明一种油气井井下增压开采及数据监测装置,本发明主要针对井下工况来进行设计,目的是为实现井底负压采气,有效解除井筒管柱摩阻损失,最大程度降低储层废弃压力,提高气藏最终采收率。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种油气井井下增压开采及数据监测装置,通过压缩机入口的叶轮,将井底气体吸入进行模拟设计的流道内,可实现进出口的压力比为1:1.5,提高生产管柱内的气体压力,减少了油管内摩擦损失,提高了油管输送能力,因此本装置能够提供比使用常规地面压缩更高的生产率,靠近储层的井下压气机更有效地降低气田废弃压力,提高最终采收率,井下高速增压泵尽可能靠近储层位置,从底部吸入气体降低井底流动压力,从而提高天然气从储层到井底的流动速度,加速天然气开采,井下压缩通过降低井底流动压力,降低储层废弃压力,从而最大限度地提高气井储层的可采量,实现井下气体压缩,提高井底的压力,为提高气井产量或最终复产提供了一个很好地解决方案。
2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
3、一种油气井井下增压开采及数据监测装置,包括底架,所述底架上固定有电机主体,所述电机主体内转动安装有转子轴,所述转子轴上固定有叶轮,所述电机主体的靠近叶轮的一端固定有进气口,所述进气口上安装有过滤网,所述过滤网上设置有多个用于对过滤网表面灰尘进行刮除的刮板;
4、所述刮板与转子轴之间通过联动结构配合连接,所述转子轴转动的同时会带动多个刮板在过滤网表面水平移动;
5、所述电机主体的内侧固定有气道外壳,所述气道外壳上设置有流线型流道;
6、所述流线型流道包括气道外壳一端开设的八个进气通道和另一端开设的四个出气通道,每两个进气通道在气道外壳的另一端合并为出气通道,气体经过进气通道最终从四个出气通道排出;
7、所述底架上固定安装有气压监测传感器,所述气压监测传感器用于对井下气压进行监测。
8、如上所述的一种油气井井下增压开采及数据监测装置:所述气道外壳的一端固定有外套管,所述外套管内开孔,开孔内部固定有穿线导管,所述穿线导管的外周套设有o形密封圈,所述o形密封圈用于穿线导管与外套管开孔的间隙处进行密封。
9、如上所述的一种油气井井下增压开采及数据监测装置:所述外套管的内侧固定有内套管,所述内套管的内部固定安装有高速轴承,所述转子轴配合安装在高速轴承上。
10、如上所述的一种油气井井下增压开采及数据监测装置:八个进气通道等角度圆周分布在气道外壳上,四个出气通道等角度圆周分布在气道外壳上,合并后的出气通道是进气通道横截面积的两倍,所述进气通道的通道由螺旋的方式过渡到直线。
11、如上所述的一种油气井井下增压开采及数据监测装置:所述出气通道的一端固定有四个生产管柱,所述出气通道与生产管柱连通。
12、如上所述的一种油气井井下增压开采及数据监测装置:所述气道外壳内侧预留有空腔,所述穿线导管一端与所述空腔连通,另一端贯穿外套管设置。
13、如上所述的一种油气井井下增压开采及数据监测装置:所述联动结构包括固定在转子轴上的活动环和固定在过滤网上的固定环,所述活动环活动卡接在固定环内,所述活动环的外周壁固定有多个第一凸起,所述固定环上贯穿插接有多个等角度分布的滑板,所述滑板靠近第一凸起的一端固定有第二凸起,远离第一凸起的一端与刮板固定,所述滑板上套设有弹簧,所述弹簧一端与刮板固定,另一端与固定环固定。
14、如上所述的一种油气井井下增压开采及数据监测装置:所述第一凸起、第二凸起的边角处均做圆弧过渡处理。
15、与现有技术相比,本发明的有益效果是:
16、本发明气道外壳上设置有流线型流道,所述流线型流道包括气道外壳一端开设的八个进气通道和另一端开设的四个出气通道,每两个进气通道在气道外壳的另一端合并为出气通道,气体经过进气通道最终从四个出气通道排出,合并后的出气通道是进气通道横截面积的两倍,所述进气通道的通道由螺旋的方式过渡到直线,气道流线通过数值模拟进行设计,进气口数据模拟井下实际工况,形成目前采用的流线型流道,数据模拟已到达最低的流体摩阻,出气通道与生产管柱相连接,可实现井底增压生产,该设计可以给气道出口预留出接线的位置,保证该装置井下使用正常。
17、本发明外套管内开孔,开孔内部固定有穿线导管,所述穿线导管的外周套设有o形密封圈用于穿线导管与外套管开孔的间隙处进行密封,气道外壳内侧预留有空腔,所述穿线导管一端与所述空腔连通,另一端贯穿外套管设置,气体接线区域采用穿线导管的方式,穿线导管的外侧采用o形密封圈进行密封,内部通道可使动力线穿过,气道外壳内侧预留有空腔,满足接线需求,整体设计新颖,满足实际工况。
18、本发明在进气口上安装有过滤网可用于对进入电机主体内侧流线型流道内的气体进行过滤灰尘杂质,进而避免灰尘杂质进入电机主体内部影响电机主体正常使用,对电机主体的寿命造成影响,通过在过滤网上设置有多个用于对过滤网表面灰尘进行刮除的刮板,所述刮板与转子轴之间通过联动结构配合连接,所述转子轴转动的同时会带动多个刮板在过滤网表面水平移动,进而在通过转子轴转动带动叶轮转动进行进气时,通过同步带动刮板在过滤网表面水平移动能对过滤网表面进行清扫,能及时刮除粘附在过滤网表面的灰尘与杂质,避免灰尘与杂质堵塞过滤网的滤孔,从而通过过滤网对空气过滤的同时能有效提高进气通量,提高采气效率。
1.一种油气井井下增压开采及数据监测装置,包括底架(1),其特征在于,所述底架(1)上固定有电机主体(2),所述电机主体(2)内转动安装有转子轴(4),所述转子轴(4)上固定有叶轮(5),所述电机主体(2)的靠近叶轮(5)的一端固定有进气口(6),所述进气口(6)上安装有过滤网(17),所述过滤网(17)上设置有多个用于对过滤网(17)表面灰尘进行刮除的刮板(18);
2.根据权利要求1所述的一种油气井井下增压开采及数据监测装置,其特征在于,所述气道外壳(7)的一端固定有外套管(11),所述外套管(11)内开孔,开孔内部固定有穿线导管(13),所述穿线导管(13)的外周套设有o形密封圈(14),所述o形密封圈(14)用于穿线导管(13)与外套管(11)开孔的间隙处进行密封。
3.根据权利要求2所述的一种油气井井下增压开采及数据监测装置,其特征在于,所述外套管(11)的内侧固定有内套管(12),所述内套管(12)的内部固定安装有高速轴承(15),所述转子轴(4)配合安装在高速轴承(15)上。
4.根据权利要求1所述的一种油气井井下增压开采及数据监测装置,其特征在于,八个进气通道(8)等角度圆周分布在气道外壳(7)上,四个出气通道(9)等角度圆周分布在气道外壳(7)上,合并后的出气通道(9)是进气通道(8)通道横截面积的两倍,所述进气通道(8)的通道由螺旋的方式过渡到直线。
5.根据权利要求1所述的一种油气井井下增压开采及数据监测装置,其特征在于,所述出气通道(9)的一端固定有四个生产管柱(10),所述出气通道(9)与生产管柱(10)连通。
6.根据权利要求2所述的一种油气井井下增压开采及数据监测装置,其特征在于,所述气道外壳(7)内侧预留有空腔,所述穿线导管(13)一端与所述空腔连通,另一端贯穿外套管(11)设置。
7.根据权利要求1所述的一种油气井井下增压开采及数据监测装置,其特征在于,所述联动结构包括固定在转子轴(4)上的活动环(20)和固定在过滤网(17)上的固定环(19),所述活动环(20)活动卡接在固定环(19)内,所述活动环(20)的外周壁固定有多个第一凸起(21),所述固定环(19)上贯穿插接有多个等角度分布的滑板(22),所述滑板(22)靠近第一凸起(21)的一端固定有第二凸起(23),远离第一凸起(21)的一端与刮板(18)固定,所述滑板(22)上套设有弹簧(24),所述弹簧(24)一端与刮板(18)固定,另一端与固定环(19)固定。
8.根据权利要求7所述的一种油气井井下增压开采及数据监测装置,其特征在于,所述第一凸起(21)、第二凸起(23)的边角处均做圆弧过渡处理。
