云南化工
Yunnan Chemical Technology
Fed.2019
doi： 10.3969/j.issn.l004-275X.2019.02.018
井下自力式强制涡流排水采气装置设计
席鹏超，秦亮，王卓
(西安石油大学机械工程学院，陕西西安710065)
摘要：利用NX8.0软件，设计了一种井下自力式强制涡流排水采气装置，简要阐述了设计思路
设计要点，重点阐述了其结构组成、工艺原理以及创新点。
关键词*气井；排水采气；装置；涡流工具；设计
中图分类号：F407.45
文献标志码：A
文章编号* 1004-275X (2019} 02-055-03
The design of downhole self-operated rotatory vortex device for water drainage
and gas production
Xi pengchao, Qin liang, Wang Zhuo
(College of Mechanical Engineering, Xi'an Shiyou University, Xi'an, Shannxi,710065)
Abstract： using NX 8.0software, a kind of underground self-operated forced eddy current drainage gas recovery device is designed, and its design idea, design essentials, and its structure composition are described briefly. Process principle and Be innovative.
Key words: gas well; drainage gas production; device; Eddy current tool; Design
涡流排水采气是迎合低压低产气井复产增产
需求的工艺技术。该项技术2011年引人国内， 在各大气田投用，取得一定的效果，但并不是很 理，要原在 流流井下涡流工具 时，流 工具结构 的响；流过该工具后，流 管段摩阻和流体自重等响。
涡流工具的 点 要
理[1-2]、 结构 [3八技术
涡流理在排水采气 流涡流[9]、 采气
流
[1°_、 ， 一
在排 机
[7-8]等 ，
人，
工
排水采气工具设计 人， 气井
、涡流理以及机械工程学 ，采用NX 8.0软件设计了一种井下自力式强
制涡流排水采气装置，简要阐述其设计思路与 要点，重点阐述其结构组成、工艺原理和创新 点等。1 设计思路
在
涡流工具，流是 的 件， 在 工具
思路，
流气液流
的用
涡流[11]等新排水
气井复产增产
排的研究
重要的用。
。 ， 工具流
水采气效果具 种响。 ，
。
排水采气效果的响， 气井工况，设计
此装置。
气井工 1 。
表1气井工况参数
产气量
/(m3/d)7000
产液量！
&m3/d)
10
油管内径&
/mm
62
井深'/m3000
井底压力（%)
/MPa
7
井口温度
/!
20
天然气相对密度0.57
2设计要点
的设计
下设计思路，
装
过此装置的压降损失[13]。3
结构组成
装置结构组成图1 。
由图1可 装置包括弹簧、销钉、定子
置
式 以下设计要点：1) [12]; 2)工作条件 井内流自力
；3) 流
55
2019年2月第46卷第2期
云南化工
Yunnan Chemical Technology
Fed.2019Vol.46，No.2
I- 弹簧o 2-销钉；3-定子；4-弹性体；5-转子；6- 行星轮〇 7-中心管；8-橡胶环；9-外机架；10-转臂；II- 推球轴承；12-旋流体；+-销孔；b-销孑L。
图1井下自力式强制涡流排水采气装置结构简图
弹性体、转子、行星齿轮、橡胶环、中心管、外 机架、转臂、推力球轴承、旋流体等组成。弹簧 与弹性体通过销钉连接。装置工作前，销钉孔+ 和销钉孔b同心，且被插装入销钉，限制弹性体 沿中心管外壁移动。弹簧约束弹性体的两臂，使 其向转子轴线 。
子和中心管
弹
性体 ， 通 连接。子具中心孔
和片特征，
插装具 片、环槽和内齿
轮特征的转子。行星轮下端插入转子环槽，与
转子齿轮啮，上端插装入转臂下端孔。弹 性体与橡胶环被套装中心管外壁，橡胶环位 弹性体上，外机架下。外机架具 孔和中心孔特征， 装推力球轴承和插装旋流体，旋流体 接转臂， 转臂的
。2 装置 体模型，图3是装置 体装
。
⑶定子；（b)转子；（c)转臂模型全剖示意图； (d)外机架模型全剖示意图。
图2
部件实体模型
4 工艺原理
此装置的工
投过、工作
过等，
4
其投工 ，
5是投捞工具连接装置
。
—7—8
—9—101-钢丝绞车；2-地滑轮；3-天 滑轮；4-密封盒；5-防喷盒；—11
6-采气树；7-钢丝绳；8-油 管；9-管；10-投捞工具；
^12
11-强制涡流装置；12-气层。
图4
投捞工艺简图
1-钢丝绳；2-绳帽；3-万向节； 4-加重杆；5-震击器；6-专用投 捞工具；7-油管；8-强制涡流装 置；9-油管接箍。图5
投捞工具串连接及装置坐落
关系简图
1) 投送过程。丝 、
轮、 轮以下投 工具 投 其接 置， 上丝绳，与弹性体连接的弹簧
，弹性体贴
油管壁。工具的震击器装置
轴向
， 工具与装置同沿油管轴线下行，
弹性体 接 ， 体下
行 。接 弹性体的 使约束弹性体
移的销被 ，弹性体和橡胶环沿中心管外
壁上行。橡胶环上行外机架下
，
轴向
，
向
，进而封堵装置与
油管间的环间隙， ，投 结束。
中，装置 运行 意见 6 。2) 工作理。 流体流入装置，对转子片 的作用， 流 子与转子 片 间 的压差满足转子工作条件时，转子开始转动，转
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子内齿轮向行星齿轮传递传动比为0.4的运动， 转臂和旋流体获得比转子更高的转速。
3)打捞过程。当此装置无法满足气井增产 要求且有必要取出井筒时，投捞工具串下部的捕 捉器抓紧装置旋流体上的打捞头，绞车上提钢丝 绳，橡胶环首先恢复变形，且滑动至初始位置，
装置与油管环形间隙被打开， 管 滑动至初始位置， ，
a与 体沿油
（^
，装置 状态被解除。至此，装置解
封解过程结束，绞车续上提钢丝绳，装置被 上提井口，打捞过程 。此过程中，装置部 件运动行为 7所示。
K .. . .V .
\\W\\
---\\
外机架油管内壁
^
'
-----------1-----------------------------1--_ _ 1 /
中心管 橡胶环
=^：--------------^ ------/?^ ///
转子叶片销钉孔b弹性体定子
. / - // / / / /! f / / J/\\ \\ \\ - A1，/ / /4
^钉孔a
^
图7
^
部件运动行为示意图（打捞过程）
[6] 陈德春，付刚，韩昊，等.气井携液用涡流工具结构参数优
5创新点
有 +)
和
比较可知[14^，此装置有下 ：
装置投 时的 向
工 时的转动
， 的
转子
转 ， 装置
，。
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2)旋 流体与转臂的结
的 与 子 工
3) 转子 向
满足
轮 动部
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6结论
此装置 为
产气井 流 。
气工具
安 西安 油大学， 2018.
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收稿日期：2019-01-25
项目来源：西安石油大学研究生创新与实践能力培养项目，编号：YCS17211007。
作者简介：席鹏超（1994-)，男，陕西宝鸡人，硕士研究生，研究方向：低压低产气井排水采气工具设计及其工作行为分析。
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