一種用于井下渦流工具的密封機構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種石油天然氣開采行業(yè)中的井下渦流工具，特別是一種天然氣排液采氣中的井下渦流工具密封機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在天然氣開發(fā)中一般分為三個階段。首先是初期開采階段，此時地層的能量巨大，井管內(nèi)可以直接自噴出天然氣而且很少含有液態(tài)成分；其次是穩(wěn)定開采階段，此時井管內(nèi)主要以天然氣為主且含有少量的液態(tài)成分，通過霧化等物理作用，地層內(nèi)滲出的少量液體和天然氣一起被排出井外，地層內(nèi)和井管內(nèi)不易積液；最后是晚期開采階段，此時由于氣井地層能量的下降和天然氣的儲量也下降，在自噴開采中采出的天然氣無法將井底的積液和井管內(nèi)的積液完全排除，在井管內(nèi)逐步形成積液，積液的液位上升使得井口壓力下降，進一步造成產(chǎn)氣量的下降直至井管被液體填充滿而無法連續(xù)開采。因此，在天然氣井的開采后期，排液采氣工藝是延長氣井開采壽命、提高開采率的重要方法之一。
[0003]排液采氣的技術(shù)之一是采用井下渦流工具，其主要原理是通過渦流效應(yīng)使得井管內(nèi)的氣液兩相流的流態(tài)得到改變。渦流效應(yīng)使得氣體在井管內(nèi)部形成向上的、自旋轉(zhuǎn)的流態(tài)，液體在井管內(nèi)壁上形成向上的、沿管壁旋轉(zhuǎn)的流態(tài)，從而使得在相同的流速下氣體可以攜帶更多的液體。
[0004]由于井下渦流工具要安裝到很深的井下，安裝位置從幾百米到六千米不等，所以要將井下渦流工具投放到井下預(yù)定的深度，是一項很有風(fēng)險的作業(yè)。從井下渦流工具的工作原理上講，渦流發(fā)生器的外徑和井管的間隙越小渦流發(fā)生效果越好，可以大大減少氣體的非渦流損失量，另一方面，渦流體的外徑和井管內(nèi)徑間隙太小會造成無法投放而導(dǎo)致井下渦流工具安裝作業(yè)失敗。為了解決這個矛盾，現(xiàn)有技術(shù)中的做法是渦流發(fā)生器外徑和井管內(nèi)徑間留有一定的間隙，該間隙一般為2-5mm，間隙的存在極大地影響了渦流發(fā)生的效果，造成井下渦流工具的實際應(yīng)用效果大打折扣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種能夠解決渦流發(fā)生器和井管之間的安裝間隙和工作密封問題的用于井下渦流工具的密封機構(gòu)。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種用于井下渦流工具的密封機構(gòu)，包括渦流發(fā)生器，所述渦流發(fā)生器的表面設(shè)置有螺旋槽，所述螺旋槽之間的部位形成螺旋凸臺，所述螺旋凸臺上設(shè)置有螺旋狀的密封槽，所述密封槽內(nèi)安裝有液相膨脹條。
[0007]所述螺旋凸臺的直徑比井管的內(nèi)徑小4-10mm。
[0008]所述螺旋槽和密封槽的螺旋方向和螺旋升角一致。
[0009]所述密封槽位于所述螺旋凸臺的對稱位置。
[0010]所述液相膨脹條的截面為矩形。
[0011]所述液相膨脹條可以由遇油膨脹的材料制成，也可以由遇水膨脹的材料制成，還可以由遇水或遇油均膨脹的材料制成。
[0012]所述液相膨脹條通過環(huán)氧粘接劑粘結(jié)在所述密封槽內(nèi)。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的渦流發(fā)生器的螺旋凸臺上設(shè)置有螺旋狀的密封槽，密封槽內(nèi)安裝有液相膨脹條，液相膨脹條在沒有被油或水長時間浸泡時，液相膨脹條的體積小，完全鑲嵌在密封槽內(nèi)，使渦流發(fā)生器和天然氣井的井管之間存在足夠大的間隙，井下的渦流工具可以順利地通過鋼絲打撈作業(yè)安裝到井管內(nèi)的指定深度，安裝到位后，液相膨脹條在井管受到油或水的長時間浸泡開始逐步膨脹，膨脹后體積增大數(shù)倍，將渦流發(fā)生器和井管的間隙完全密封，解決了渦流發(fā)生器和井管內(nèi)壁之間的安裝間隙和工作密封問題，可以大大提高單位體積天然氣所攜帶的液體含量，從而提高天然氣井排液效率，減少或者避免天然氣井由于積液所造成的減產(chǎn)或者停噴。
【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0015]圖1是液相膨脹條未膨脹時的井下渦流工具的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是液相膨脹條膨脹時的井下渦流工具的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是液相膨脹條未膨脹時形成間隙狀態(tài)示意圖；
圖4是液相膨脹條膨脹后形成密封狀態(tài)示意圖。
【具體實施方式】
[0016]參照圖1至圖4，一種用于井下渦流工具的密封機構(gòu)，包括自上而下依次連接的打撈魚頭2、渦流發(fā)生器3、導(dǎo)流器5和坐封6。所述打撈魚頭2作用是通過鋼絲繩作業(yè)，用打撈工具實現(xiàn)對魚頭以及整個井下渦流工具的投放和捕捉。所述渦流發(fā)生器3的作用是改變井下氣液兩相流的流態(tài)，實現(xiàn)龍卷風(fēng)效應(yīng)。所述導(dǎo)流器5的作用是將井下的混合氣流從坐封6的中心位置過渡到靠近井管I的管壁的位置。所述坐封6的作用是用來固定整個井下渦流工具在井下的位置，并具有一定的軸向坐封力。
[0017]為了保證井下渦流工具在井管中的安裝成功率，所述螺旋凸臺的直徑比井管I的內(nèi)徑小4-10mm，使渦流發(fā)生器的外壁與井管之間形成一個間隙，這樣井下渦流工具向井下投放時和井管I的內(nèi)壁沒有任何接觸，可以順利地將井下渦流工具投放至井下指定位置，保證井下渦流工具投放的成功率和可靠性。
[0018]所述渦流發(fā)生器3的表面設(shè)置有螺旋槽，所述螺旋槽之間的部位形成螺旋凸臺，所述螺旋凸臺上設(shè)置有螺旋狀的密封槽，所述密封槽內(nèi)安裝有液相膨脹條4，液相膨脹條4的作用是通過井下的液相(油水混合物)長時間(48H)浸泡使其體積膨脹，來密封渦流發(fā)生器3外壁與井管I內(nèi)壁之間形成的間隙。
[0019]為了提高密封性能，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臺的對稱位置，即在軸向上，密封槽到螺旋凸臺的兩側(cè)等距離。
[0020]所述密封槽的截面可以為圓弧形、矩形或者其它形狀，液相膨脹條4的截面也可以為圓弧形、矩形或者其它形狀，在本實施例中，密封槽的截面優(yōu)先選用矩形，液相膨脹條4的截面也優(yōu)先選用矩形，液相膨脹條4的截面可以與密封槽的截面相同，也可以略小于密封槽的截面，為了提高安全性，所述液相膨脹條4通過環(huán)氧粘接劑粘結(jié)在所述密封槽內(nèi)。
[0021]由于井下的液相為油水混合物，在液相膨脹條4的材料上，可以選用遇油膨脹的材料如天然橡膠或者人造橡膠和親油樹脂的混煉物，也可以選用遇水膨脹的材料如天然橡膠或人造橡膠和高吸水樹脂的混煉物，還可以選用遇油或遇水均膨脹材料如天然橡膠或人造橡膠和親油樹脂以及高吸水樹脂的混煉物等。
[0022]本發(fā)明的液相膨脹條在沒有被油或水長時間浸泡時，液相膨脹條的體積小，完全鑲嵌在密封槽內(nèi)，使渦流發(fā)生器和天然氣井的井管之間存在足夠大的間隙，井下的渦流工具可以順利地通過鋼絲打撈作業(yè)安裝到井管內(nèi)的指定深度，安裝到位后，液相膨脹條在井管受到油或水的長時間浸泡開始逐步膨脹，膨脹后體積增大4倍以上，將渦流發(fā)生器和井管的間隙完全密封，截斷了井下氣體從間隙流動的通道，使得井下的氣體近乎于100%通過渦流發(fā)生器來形成渦流，解決了渦流發(fā)生器和井管內(nèi)壁之間的安裝間隙和工作密封問題，可以大大提高單位體積天然氣所攜帶的液體含量，從而提高天然氣井排液效率，減少或者避免天然氣井由于積液所造成的減產(chǎn)或者停噴。
【主權(quán)項】
1.一種用于井下渦流工具的密封機構(gòu)，包括渦流發(fā)生器(3)，所述渦流發(fā)生器(3)的表面設(shè)置有螺旋槽，所述螺旋槽之間的部位形成螺旋凸臺，其特征在于所述螺旋凸臺上設(shè)置有螺旋狀的密封槽，所述密封槽內(nèi)安裝有液相膨脹條(4 )。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封機構(gòu)，其特征在于所述螺旋凸臺的直徑比井管(I)的內(nèi)徑小4-10_。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封機構(gòu)，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.根據(jù)權(quán)利要求3所述的密封機構(gòu)，其特征在于所述密封槽位于所述螺旋凸臺的對稱位置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封機構(gòu)，其特征在于所述液相膨脹條(4)的截面為矩形。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封機構(gòu)，其特征在于所述液相膨脹條(4)由遇油膨脹的材料制成。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封機構(gòu)，其特征在于所述液相膨脹條(4)由遇水膨脹的材料制成。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封機構(gòu)，其特征在于所述液相膨脹條(4)由遇水或遇油均膨脹的材料制成。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封機構(gòu)，其特征在于所述液相膨脹條(4)通過環(huán)氧粘接劑粘結(jié)在所述密封槽內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于井下渦流工具的密封機構(gòu)，包括渦流發(fā)生器，渦流發(fā)生器的表面設(shè)置有螺旋槽，螺旋槽之間的部位形成螺旋凸臺，螺旋凸臺上設(shè)置有螺旋狀的密封槽，密封槽內(nèi)安裝有液相膨脹條，液相膨脹條在沒有被油或水長時間浸泡時，液相膨脹條完全鑲嵌在密封槽內(nèi)，使渦流發(fā)生器和天然氣井的井管之間存在足夠大的間隙，便于井下安裝，安裝到位后，液相膨脹條在井管受到油或水的長時間浸泡膨脹后體積增大數(shù)倍，將渦流發(fā)生器和井管的間隙完全密封，解決了渦流發(fā)生器和井管內(nèi)壁之間的安裝間隙和工作密封問題，可以大大提高單位體積天然氣所攜帶的液體含量，從而提高天然氣井排液效率，減少或者避免天然氣井由于積液所造成的減產(chǎn)或者停噴。
【IPC分類】E21B43/00, E21B33/10
【公開號】CN105134138
【申請?zhí)枴緾N201510560504
【發(fā)明人】張西躍, 劉恒, 李志飛, 胡洪銘
【申請人】中山樂滿石油設(shè)備有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月7日