CN105134138A - 一种用于井下涡流工具的密封机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于井下涡流工具的密封机构，包括涡流发生器，涡流发生器的表面设置有螺旋槽，螺旋槽之间的部位形成螺旋凸台，螺旋凸台上设置有螺旋状的密封槽，密封槽内安装有液相膨胀条，液相膨胀条在没有被油或水长时间浸泡时，液相膨胀条完全镶嵌在密封槽内，使涡流发生器和天然气井的井管之间存在足够大的间隙，便于井下安装，安装到位后，液相膨胀条在井管受到油或水的长时间浸泡膨胀后体积增大数倍，将涡流发生器和井管的间隙完全密封，解决了涡流发生器和井管内壁之间的安装间隙和工作密封问题，可以大大提高单位体积天然气所携带的液体含量，从而提高天然气井排液效率，减少或者避免天然气井由于积液所造成的减产或者停喷。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油天然气开采行业中的井下涡流工具，特别是一种天然气排液采气中的井下涡流工具密封机构。
背景技术
在天然气开发中一般分为三个阶段。首先是初期开采阶段，此时地层的能量巨大，井管内可以直接自喷出天然气而且很少含有液态成分；其次是稳定开采阶段，此时井管内主要以天然气为主且含有少量的液态成分，通过雾化等物理作用，地层内渗出的少量液体和天然气一起被排出井外，地层内和井管内不易积液；最后是晚期开采阶段，此时由于气井地层能量的下降和天然气的储量也下降，在自喷开采中采出的天然气无法将井底的积液和井管内的积液完全排除，在井管内逐步形成积液，积液的液位上升使得井口压力下降，进一步造成产气量的下降直至井管被液体填充满而无法连续开采。因此，在天然气井的开采后期，排液采气工艺是延长气井开采寿命、提高开采率的重要方法之一。
排液采气的技术之一是采用井下涡流工具，其主要原理是通过涡流效应使得井管内的气液两相流的流态得到改变。涡流效应使得气体在井管内部形成向上的、自旋转的流态，液体在井管内壁上形成向上的、沿管壁旋转的流态，从而使得在相同的流速下气体可以携带更多的液体。
由于井下涡流工具要安装到很深的井下，安装位置从几百米到六千米不等，所以要将井下涡流工具投放到井下预定的深度，是一项很有风险的作业。从井下涡流工具的工作原理上讲，涡流发生器的外径和井管的间隙越小涡流发生效果越好，可以大大减少气体的非涡流损失量，另一方面，涡流体的外径和井管内径间隙太小会造成无法投放而导致井下涡流工具安装作业失败。为了解决这个矛盾，现有技术中的做法是涡流发生器外径和井管内径间留有一定的间隙，该间隙一般为2-5mm，间隙的存在极大地影响了涡流发生的效果，造成井下涡流工具的实际应用效果大打折扣。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种能够解决涡流发生器和井管之间的安装间隙和工作密封问题的用于井下涡流工具的密封机构。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于井下涡流工具的密封机构，包括涡流发生器，所述涡流发生器的表面设置有螺旋槽，所述螺旋槽之间的部位形成螺旋凸台，所述螺旋凸台上设置有螺旋状的密封槽，所述密封槽内安装有液相膨胀条。
所述螺旋凸台的直径比井管的内径小4-10mm。
所述螺旋槽和密封槽的螺旋方向和螺旋升角一致。
所述密封槽位于所述螺旋凸台的对称位置。
所述液相膨胀条的截面为矩形。
所述液相膨胀条可以由遇油膨胀的材料制成，也可以由遇水膨胀的材料制成，还可以由遇水或遇油均膨胀的材料制成。
所述液相膨胀条通过环氧粘接剂粘结在所述密封槽内。
本发明的有益效果是：本发明的涡流发生器的螺旋凸台上设置有螺旋状的密封槽，密封槽内安装有液相膨胀条，液相膨胀条在没有被油或水长时间浸泡时，液相膨胀条的体积小，完全镶嵌在密封槽内，使涡流发生器和天然气井的井管之间存在足够大的间隙，井下的涡流工具可以顺利地通过钢丝打捞作业安装到井管内的指定深度，安装到位后，液相膨胀条在井管受到油或水的长时间浸泡开始逐步膨胀，膨胀后体积增大数倍，将涡流发生器和井管的间隙完全密封，解决了涡流发生器和井管内壁之间的安装间隙和工作密封问题，可以大大提高单位体积天然气所携带的液体含量，从而提高天然气井排液效率，减少或者避免天然气井由于积液所造成的减产或者停喷。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是液相膨胀条未膨胀时的井下涡流工具的结构示意图；
图2是液相膨胀条膨胀时的井下涡流工具的结构示意图；
图3是液相膨胀条未膨胀时形成间隙状态示意图；
图4是液相膨胀条膨胀后形成密封状态示意图。
具体实施方式
参照图1至图4，一种用于井下涡流工具的密封机构，包括自上而下依次连接的打捞鱼头2、涡流发生器3、导流器5和坐封6。所述打捞鱼头2作用是通过钢丝绳作业，用打捞工具实现对鱼头以及整个井下涡流工具的投放和捕捉。所述涡流发生器3的作用是改变井下气液两相流的流态，实现龙卷风效应。所述导流器5的作用是将井下的混合气流从坐封6的中心位置过渡到靠近井管1的管壁的位置。所述坐封6的作用是用来固定整个井下涡流工具在井下的位置，并具有一定的轴向坐封力。
为了保证井下涡流工具在井管中的安装成功率，所述螺旋凸台的直径比井管1的内径小4-10mm，使涡流发生器的外壁与井管之间形成一个间隙，这样井下涡流工具向井下投放时和井管1的内壁没有任何接触，可以顺利地将井下涡流工具投放至井下指定位置，保证井下涡流工具投放的成功率和可靠性。
所述涡流发生器3的表面设置有螺旋槽，所述螺旋槽之间的部位形成螺旋凸台，所述螺旋凸台上设置有螺旋状的密封槽，所述密封槽内安装有液相膨胀条4，液相膨胀条4的作用是通过井下的液相（油水混合物）长时间（48H）浸泡使其体积膨胀，来密封涡流发生器3外壁与井管1内壁之间形成的间隙。
为了提高密封性能，所述螺旋槽和密封槽的螺旋方向和螺旋升角一致，所述密封槽位于所述螺旋凸台的对称位置，即在轴向上，密封槽到螺旋凸台的两侧等距离。
所述密封槽的截面可以为圆弧形、矩形或者其它形状，液相膨胀条4的截面也可以为圆弧形、矩形或者其它形状，在本实施例中，密封槽的截面优先选用矩形，液相膨胀条4的截面也优先选用矩形，液相膨胀条4的截面可以与密封槽的截面相同，也可以略小于密封槽的截面，为了提高安全性，所述液相膨胀条4通过环氧粘接剂粘结在所述密封槽内。
由于井下的液相为油水混合物，在液相膨胀条4的材料上，可以选用遇油膨胀的材料如天然橡胶或者人造橡胶和亲油树脂的混炼物，也可以选用遇水膨胀的材料如天然橡胶或人造橡胶和高吸水树脂的混炼物，还可以选用遇油或遇水均膨胀材料如天然橡胶或人造橡胶和亲油树脂以及高吸水树脂的混炼物等。
本发明的液相膨胀条在没有被油或水长时间浸泡时，液相膨胀条的体积小，完全镶嵌在密封槽内，使涡流发生器和天然气井的井管之间存在足够大的间隙，井下的涡流工具可以顺利地通过钢丝打捞作业安装到井管内的指定深度，安装到位后，液相膨胀条在井管受到油或水的长时间浸泡开始逐步膨胀，膨胀后体积增大4倍以上，将涡流发生器和井管的间隙完全密封，截断了井下气体从间隙流动的通道，使得井下的气体近乎于100%通过涡流发生器来形成涡流，解决了涡流发生器和井管内壁之间的安装间隙和工作密封问题，可以大大提高单位体积天然气所携带的液体含量，从而提高天然气井排液效率，减少或者避免天然气井由于积液所造成的减产或者停喷。
Claims (9)
1.一种用于井下涡流工具的密封机构，包括涡流发生器（3），所述涡流发生器（3）的表面设置有螺旋槽，所述螺旋槽之间的部位形成螺旋凸台，其特征在于所述螺旋凸台上设置有螺旋状的密封槽，所述密封槽内安装有液相膨胀条（4）。
2.根据权利要求1所述的密封机构，其特征在于所述螺旋凸台的直径比井管（1）的内径小4-10mm。
3.根据权利要求1所述的密封机构，其特征在于所述螺旋槽和密封槽的螺旋方向和螺旋升角一致。
4.根据权利要求3所述的密封机构，其特征在于所述密封槽位于所述螺旋凸台的对称位置。
5.根据权利要求1所述的密封机构，其特征在于所述液相膨胀条（4）的截面为矩形。
6.根据权利要求1所述的密封机构，其特征在于所述液相膨胀条（4）由遇油膨胀的材料制成。
7.根据权利要求1所述的密封机构，其特征在于所述液相膨胀条（4）由遇水膨胀的材料制成。
8.根据权利要求1所述的密封机构，其特征在于所述液相膨胀条（4）由遇水或遇油均膨胀的材料制成。
9.根据权利要求1所述的密封机构，其特征在于所述液相膨胀条（4）通过环氧粘接剂粘结在所述密封槽内。
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