一种用于气水混合物管流的防壁流-稳流一体化管柱

本发明涉及油气田开发，尤其是涉及一种用于气水混合物管流的防壁流-稳流一体化管柱。

背景技术：

1、天然气开发领域，气水混合物从井底沿油管上升至地面的管流过程是决定气井产能与运维成本的核心环节。传统管柱主要依赖重力实现自然排液，积聚的液体容易沉积于管柱下部形成液柱回压，致使井底压力升高、气层供气能力受阻，生产过程中需频繁开展泡排、气举等辅助排液作业，且排液效率随含水率升高而明显下降；常规管柱采用法兰或简单螺纹连接方式，存在密封失效的风险；而且，单根管柱长度固定，无法根据不同井深条件进行灵活组合，适配不同井眼尺寸时往往需要重新加工，通用性较差。另一方面，现有技术中针对管流调控，由于气液破碎多依赖单一螺旋齿结构，破碎效果有限，无法彻底消除流体偏流与壁流现象，而且，积液排出多采用简单排液孔设计，容易被水中杂质堵塞而失效，管柱连接则缺乏专用的密封结构，密封可靠性不足。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于气水混合物管流的防壁流-稳流一体化管柱，通过管柱本体导流、气液破碎单元分散、积液排出单元控排、配合接头适配的结构，实现气水混合物流态稳定控制与积液主动排出，解决了现有技术中气液破碎效果较差、易被杂质堵塞且排液效率低、易导致密封失效风险高、易导致井底压力升高、气层被压死以及通用性较差的问题。

2、本发明的技术方案：

3、本发明提供一种用于气水混合物管流的防壁流-稳流一体化管柱，包括：

4、管柱本体，所述管柱本体的内壁沿轴向均匀开设有多个导流槽，所述管柱本体外壁的上端连接有上接头、下端连接有下接头，所述上接头和所述下接头均具有外螺纹；

5、气液破碎单元，所述气液破碎单元位于所述管柱本体内部且位于靠近所述下接头的一侧，所述气液破碎单元具有螺旋破碎齿和静态混合腔，所述螺旋破碎齿呈螺旋状且连接于所述管柱本体内，所述静态混合腔同轴固定于所述螺旋破碎齿上方；

6、积液排出单元，所述积液排出单元位于所述管柱本体内部的中部，所述积液排出单元内具有积液收集腔、单向阀、进液通道、排液通道以及连接通道；

7、配合接头，所述配合接头内部中空且为圆柱体，所述配合接头两端的内壁均具有内螺纹并形成上配合接头和下配合接头，一个所述上配合接头与所述上接头连接，一个所述下配合接头与所述下接头连接。

8、进一步地，所述管柱本体的长度为9-12m、外径为53.19-120.65mm、壁厚为6.42-8.47mm；所述导流槽的横截面为等腰梯形，且该梯形的上底宽度为2-3mm、下底宽度为4-5mm、深度为1-2mm。

9、进一步地，所述螺旋破碎齿呈三棱柱状并以矩形面为底面与所述管柱本体的内壁连接，所述螺旋破碎齿的高度沿所述管柱本体的轴向递减且靠近所述上接头一端的齿高为3mm、靠近所述下接头一侧的齿高为0mm，所述螺旋破碎齿的齿厚为1.5mm且相邻两个所述螺旋破碎齿的间距不超过1mm，所述螺旋破碎齿的螺旋升角为30-45°。

10、进一步地，所述静态混合腔为内部中空的圆台状且其上端口直径小于下端口直径，所述静态混合腔的壁厚为3-5mm；所述静态混合腔内连接有叶片塔，所述叶片塔包括一体成型的混合叶片、支撑架和塔体，所述塔体与所述静态混合腔同轴连接，多个所述支撑架沿所述塔体的周向均匀排布，所述支撑架的两端分别与所述塔体外壁和所述静态混合腔内壁连接。

11、进一步地，所述积液收集腔为圆柱形腔室，所述积液收集腔开设于所述管柱本体的内壁面与外壁面之间且与所述管柱本体延伸方向相同；所述积液收集腔靠近所述管柱本体中心轴线的一侧与所述管柱本体内壁面之间的距离，小于所述导流槽的深度；所述积液收集腔的腔室宽度为1-2mm。

12、进一步地，所述单向阀一体成型且厚度为1-1.5mm，所述单向阀的入口连通所述积液收集腔的底部、出口连通所述进液通道的顶部，所述单向阀用于供液体从所述积液收集腔流向所述进液通道。

13、进一步地，所述进液通道为内部中空的圆柱形通道，所述进液通道开设于所述管柱本体的内壁面与外壁面之间且与所述管柱本体延伸方向相同；所述进液通道的直径与所述积液收集腔的腔室宽度相等；所述进液通道靠近所述管柱本体中心轴线一侧与所述管柱本体内壁面的距离，与所述积液收集腔对应侧的距离相同。

14、进一步地，所述排液通道为内部中空的圆柱形腔室，所述排液通道开设于所述管柱本体的内壁面与外壁面之间且与所述管柱本体延伸方向相同；所述排液通道的直径为0.8-1.2mm，所述排液通道和所述进液通道分别位于所述管柱本体轴线的两侧；所述排液通道远离所述管柱本体中心轴线一侧与管柱本体外壁面之间的距离不小于2mm；所述排液通道靠近管柱本体中心轴线一侧与所述管柱本体内壁面质检的距离，大于所述积液收集腔远离该轴线一侧与内壁面之间的距离。

15、进一步地，所述连接通道为半圆形条状通道，所述连接通道开设于所述管柱本体的内壁面与外壁面之间且沿所述管柱本体的径向开设，所述连接通道的厚度为1.5-2mm，所述连接通道的两端分别连通所述进液通道底部和所述排液通道侧面；所述连接通道入口的宽度与所述进液通道的直径相等、出口的宽度与所述排液通道直径相等。

16、进一步地，所述配合接头的内圆直径、壁厚均与所述管柱本体相同；所述配合接头的两端均开设优密封槽，所述密封槽位于所述上配合接头、所述下配合接头的外侧，所述密封槽内嵌设有耐温耐压密封圈；所述配合接头还开设有过渡通道，所述过渡通道为圆柱形腔室，所述过渡通道开设于所述配合接头的内壁面与外壁面之间且与所述配合接头延伸方向相同，所述过渡通道直径与所述排液通道直径相等。

17、根据以上技术特征，本发明的有益效果为：

18、（1）本发明提供的一种用于气水混合物管流的防壁流-稳流一体化管柱，通过设置的螺旋破碎齿和静态混合腔，实现气液混合物的多级破碎与充分混合，能够有效消除流体偏流与壁流。

19、（2）本发明提供的一种用于气水混合物管流的防壁流-稳流一体化管柱，通过设置的叶片塔，能够进一步强化流体扰动，改善气液分布，提高流态均匀性。

20、（3）本发明提供的一种用于气水混合物管流的防壁流-稳流一体化管柱，通过设置特斯拉式单向排液通路，能够实现自动积液排放，避免流体滞积与堵塞。

1.一种用于气水混合物管流的防壁流-稳流一体化管柱，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的防壁流-稳流一体化管柱，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的防壁流-稳流一体化管柱，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的防壁流-稳流一体化管柱，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的防壁流-稳流一体化管柱，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的防壁流-稳流一体化管柱，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的防壁流-稳流一体化管柱，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的防壁流-稳流一体化管柱，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的防壁流-稳流一体化管柱，其特征在于，

10.根据权利要求1所述的防壁流-稳流一体化管柱，其特征在于，