一种采气系统

专利摘要:
本实用新型涉及一种采气系统。采气系统，包括：竖直管柱；采气树，连接在竖直管柱的上端；还包括：电加热器，电加热器设置在竖直管柱的外周面上，用于对竖直管柱加热；电源，具有电源线，电源线与电加热器连接，以向电加热器提供电能。与现有技术相比，通过电源向电加热器供电，使电加热器给竖直管柱内的流体加热，提高竖直管柱内流体的温度，避免了直井段内天然气水合物的生成，进而避免气井发生堵塞。
公开号:CN214330601U
申请号:CN202022472805.XU
申请日:2020-10-30
公开日:2021-10-01
发明作者:罗曦；陈旭；杨芾汕；王锦昌；周瑞立；周舰；刘玉祥；王萍；李璇；袁本福
申请人:China Petroleum and Chemical Corp；Sinopec North China Oil and Gas Co；
IPC主号:E21B43-00

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及一种采气系统。
[n0002] 采气技术是油田生产过程中的一种常见技术，其作用主要包括两方面：一是及时排出井筒内积液，防止回压过大造成气井水淹停喷；二是预防井筒生成天然气水合物带来的井筒堵塞问题，确保流体通道顺畅。
[n0003] 授权公告号为CN210264638U的中国实用新型专利公开了一种水平井用排水采气管柱及采气系统，该采气系统包括水平井用排水采气管柱和采气树，采气树连接在水平井用排水采气管柱上，水平井用排水采气管柱包括竖直管柱和斜管柱，斜管柱的内径小于竖直管柱的内径，竖直管柱和斜管柱焊接连接。其中，竖直管柱包括下方的导热管段和上方的保温管段，用以保证井筒流体温度，降低天然气水合物生成的可能性。
[n0004] 但是在实际应用过程中，由于斜管柱的内径小于竖直管柱的内径，竖直管柱和斜管柱焊接连接后，管路内径存在突变。气液混相流体流经管径突变的“台阶”位置时，临界携液流量突然变大，造成液滴回落滑脱效应明显，大量的积液会聚集在变径位置，之后回流至井底引起积液减产，加大气井水淹风险。此外，在冬季气温较低时，井下采用保温管段的方法不足以杜绝水合物生成，仍然存在堵塞井筒的风险。
[n0005] 本实用新型的目的在于提供一种采气系统，以解决现有技术中在气温较低时采气系统的竖直管柱内仍会有水合物生成，从而会堵塞井筒的技术问题。
[n0006] 为实现上述目的，本实用新型采气系统的技术方案是：
[n0007] 采气系统，包括：
[n0008] 竖直管柱；
[n0009] 采气树，连接在竖直管柱的上端；
[n0010] 还包括：
[n0011] 电加热器，电加热器设置在竖直管柱的外周面上，用于对竖直管柱加热；
[n0012] 电源，具有电源线，电源线与电加热器连接，以向电加热器提供电能。
[n0013] 有益效果是：与现有技术相比，通过电源向电加热器供电，使电加热器给竖直管柱内的流体加热，提高竖直管柱内流体的温度，避免了直井段内天然气水合物的生成，进而避免气井发生堵塞。
[n0014] 进一步的，所述电加热器为电加热带，电加热带缠绕在所述竖直管柱的外周面上。
[n0015] 有益效果是：这样便于电加热带在竖直管柱上的布置，方便现场作业。
[n0016] 进一步的，所述电加热带包括输送带和加热丝，加热丝呈U型布置在输送带内。
[n0017] 有益效果是：这样可以简化电加热带在竖直管柱上的缠绕，方便现场作业。
[n0018] 进一步的，所述电加热带粘接固定在所述竖直管柱的外周面上。
[n0019] 有益效果是：保证电加热带在竖直管柱上缠绕的稳定性。
[n0020] 进一步的，所述电加热带螺旋缠绕在所述竖直管柱的外周面上，且电加热带在竖直管柱的轴向上间隔设置。
[n0021] 有益效果是：这样在保证加热效果的情况下，可以减少电加热带的使用量，进而降低成本。
[n0022] 进一步的，所述采气系统还包括斜管柱，斜管柱通过变径短节连接在竖直管柱的下端。
[n0023] 有益效果是：这样设计，可以保证全井筒携液能力协调一致。
[n0024] 进一步的，所述电源为蓄电池，所述蓄电池连接有风力发电机和/或太阳能电池板。
[n0025] 有益效果是：这样设计，可以充分利用自然界的可再生资源，节省电路铺设费用。
[n0026] 进一步的，所述电加热带设置在竖直管柱的上部。
[n0027] 有益效果是：这样设置有效的提高了靠近地面部分的竖直管柱中气液两相流的温度，避免天然气水合物的生成。
[n0028] 进一步的，所述电源线穿过采气树与电加热器连接。
[n0029] 有益效果是：便于电源线的布置。
[n0030] 进一步的，所述采气树上螺纹连接有堵塞器，堵塞器上留有穿孔，穿孔供所述电源线穿过，以使电源线进入到采气树内。
[n0031] 有益效果是：通过堵塞器螺纹连接在采气树上，不仅便于将电源线引入采气树，而且能够保证采气树的密封性。
[n0032] 图1为本实用新型采气系统的实施例1的结构示意图；
[n0033] 图2为图1中竖直管柱和斜管柱连接的结构示意图；
[n0034] 图3为图1中电加热带缠绕在竖直管柱上的结构示意图；
[n0035] 图4为图3中电加热带的结构示意图；
[n0036] 图5为图1中堵塞器的结构示意图；
[n0037] 图中：11-采气树；12-竖直管柱；13-变径短节；14-斜管柱；15-电加热带；151-输送带；152-加热丝；16-堵塞器；161-穿孔；17-电源线；18-杆体；19-蓄电池；20-太阳能电池板；21-风力发电机。
[n0038] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[n0039] 因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[n0040] 需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。此外，术语“上”、“下”是基于附图所示的方位和位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示所指的装置或部件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[n0041] 以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。
[n0042] 本实用新型采气系统的实施例1：
[n0043] 以水平井为例，如图1所示，采气系统包括采气管柱和采气树11，采气管柱包括竖直管柱12和斜管柱14，采气树11连接在竖直管柱12的上端；其中，竖直管柱12设置在水平井的直井段，斜管柱14设置在水平井的造斜段。在其他实施例中，采气系统也可以应用在竖直井上。
[n0044] 本实施例中，竖直管柱12的外周面上设置有电加热带15，电加热带15用于对竖直管柱12加热，有效提高竖直管柱12内的流体温度，降低天然气水合物生成的可能性。其中，电加热带15构成电加热器。
[n0045] 如图3所示，电加热带15为柔性带，电加热带15螺旋缠绕在竖直管柱12的外周面上，且电加热带15在竖直管柱12的轴向上间隔设置，这样在保证加热效果的情况下，可以减少电加热带15的使用量，进而降低成本。
[n0046] 为了保证电加热带15在竖直管柱12上缠绕的稳定性，本实施例中，电加热带15通过耐高温黏合剂粘接固定在竖直管柱12的外周面上，同时，在竖直管柱12的接箍处，通过卡扣将电加热带15固定在接箍上。
[n0047] 如图4所示，电加热带15包括输送带151和加热丝152，加热丝152设置在输送带151内；本实施例中，加热丝152在输送带151内呈U型布置，即加热丝152的两端均设置在输送带151的同一端，这样可以简化电加热带在竖直管柱上的缠绕，方便现场作业。
[n0048] 本实施例中，加热丝152的材质为镍铬电热合金，具备不易变形、无磁性、耐腐蚀性强、使用寿命长等优点；输送带151由耐高温、耐热柔性材料制成，可适应井下220℃的高温环境。
[n0049] 如图1所示，采气系统还包括蓄电池19，蓄电池19具有电源线17，电源线17与电加热带15连接，以向电加热带15提供电能。其中，蓄电池19构成电源。在其他实施例中，电源线可以连接市电。
[n0050] 为了使蓄电池19持续带电，从而保证电加热带15持续对竖直管柱12加热，本实施例中，蓄电池19连接有风力发电机21和太阳能电池板20，这样设计，可以充分利用自然界的可再生资源，节省电路铺设费用。其中，风力发电机21和太阳能电池板20共同构成风光互补供电装置，风光互补供电装置固定在地面的杆体18上。
[n0051] 本实施例中，从蓄电池19连接过来的电源线17穿过采气树11与电加热带15连接。具体的，如图1和图5所示，采气树11上螺纹连接有堵塞器16，堵塞器16上留有穿孔161，穿孔161设置有两个，穿孔161供电源线17穿过，以使电源线17进入到采气树11内，从而实现与电加热带15的连接。
[n0052] 由于竖直管柱12靠近地面的部分容易产生水合物，因此，电加热带15设置在竖直管柱12的上部，如距地面0-100m范围内，这样设置有效的提高了靠近地面部分的竖直管柱中气液两相流的温度，避免天然气水合物的生成。
[n0053] 如图2所示，斜管柱14的内径小于竖直管柱12的内径，斜管柱14通过变径短节13连接在竖直管柱12的下端，由于斜管柱14的内径较小，对应的临界携液流量较低，可提高水平井造斜段的携液效果，降低积液风险，竖直管柱12的内径较大，对应的临界携液流量与造斜段相近，保证全井筒携液能力协调一致。其中，变径短节13与斜管柱14和竖直管柱12均通过螺纹连接，连接较为方便。
[n0054] 本实施例中，变径短节13的内径为上大下小的锥形结构，且变径短节13的长度不小于5m，由于变径短节13的内径均匀变化，因此不会存在管径突变，避免气液混相流经该区域时造成液相回落和滑脱，从而引起积液，进一步保证水平井造斜段与直井段的临界携液流量协调一致。
[n0055] 具体安装步骤，先将斜管柱14下入井内，再在斜管柱14的上端连接变径短节13，之后将竖直管柱12连接在变径短节13上，并下入井内；在竖直管柱12还剩100m左右时，将电加热带15以缠绕的方式粘接在竖直管柱12上，其中，电加热带15在接箍处留有一定的拉伸余量，并采用卡扣的方式固定在接箍处；然后，将电源线17穿过堵塞器16，电源线17的一端与电加热带15连接，另一端与蓄电池19连接，最后通过丝扣密封的方式将堵塞器16固定在采气树11的端口处。
[n0056] 本实施例中的采气系统采用下细上粗的采气管柱+变径短节的方式实现了水平井全井筒临界携液流量相等，避免了造斜段率先积液情况的发生。而且，采用风光互补供电方式给竖直管柱上部的流体加热，解决直井段天然气水合物生成带来的气井堵塞问题。最终实现集携液和防治水合物于一体的多功能采气系统。
[n0057] 本实用新型采气系统的实施例2：
[n0058] 本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，电加热器为电加热带15，电加热带15缠绕在竖直管柱12上，以对竖直管柱12加热。本实施例中，电加热器为电加热丝，在竖直管柱的外周面上加工有螺旋槽，电加热丝设置在螺旋槽内，以对竖直管柱加热。
[n0059] 本实用新型采气系统的实施例3：
[n0060] 本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，加热丝152在输送带151内呈U型布置，即加热丝152的两端均设置在输送带151的同一端。本实施例中，加热丝在输送带内呈一字型布置，即加热丝的两端分别设置在输送带的两端。
[n0061] 本实用新型采气系统的实施例4：
[n0062] 本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，斜管柱14通过变径短节13连接在竖直管柱12的下端。本实施例中，斜管柱通过变径法兰连接在竖直管柱的下端。
[n0063] 本实用新型采气系统的实施例5：
[n0064] 本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，电源线17穿过采气树11与电加热带15连接。本实施例中，可以在井内的套管上部预留线孔，电源线穿过套管上的线孔与蓄电池连接。
[n0065] 以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

权利要求:
Claims (10)
[0001] 1.采气系统，包括：
竖直管柱；
采气树，连接在竖直管柱的上端；
其特征在于，还包括：
电加热器，电加热器设置在竖直管柱的外周面上，用于对竖直管柱加热；
电源，具有电源线，电源线与电加热器连接，以向电加热器提供电能。
[0002] 2.根据权利要求1所述的采气系统，其特征在于，所述电加热器为电加热带，电加热带缠绕在所述竖直管柱的外周面上。
[0003] 3.根据权利要求2所述的采气系统，其特征在于，所述电加热带包括输送带和加热丝，加热丝呈U型布置在输送带内。
[0004] 4.根据权利要求2或3所述的采气系统，其特征在于，所述电加热带粘接固定在所述竖直管柱的外周面上。
[0005] 5.根据权利要求2或3所述的采气系统，其特征在于，所述电加热带螺旋缠绕在所述竖直管柱的外周面上，且电加热带在竖直管柱的轴向上间隔设置。
[0006] 6.根据权利要求1或2或3所述的采气系统，其特征在于，所述采气系统还包括斜管柱，斜管柱通过变径短节连接在竖直管柱的下端。
[0007] 7.根据权利要求1或2或3所述的采气系统，其特征在于，所述电源为蓄电池，所述蓄电池连接有风力发电机和/或太阳能电池板。
[0008] 8.根据权利要求1或2或3所述的采气系统，其特征在于，所述电加热器设置在竖直管柱的上部。
[0009] 9.根据权利要求1或2或3所述的采气系统，其特征在于，所述电源线穿过采气树与电加热器连接。
[0010] 10.根据权利要求9所述的采气系统，其特征在于，所述采气树上螺纹连接有堵塞器，堵塞器上留有穿孔，穿孔供所述电源线穿过，以使电源线进入到采气树内。

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202022472805.XU|CN214330601U|2020-10-30|2020-10-30|一种采气系统|CN202022472805.XU| CN214330601U|2020-10-30|2020-10-30|一种采气系统|