一种储气库注采井井口节流防砂装置的制作方法

1.本实用新型涉及储气库领域，属于储气库注采井天然气单井管线注采气过程中，压力的控制及气量调节的油气田开发机械装置技术领域。


背景技术：

2.储气库一般采取“强采强注、周期生产”的运行模式，注采井压力、气量变化范围、速度、幅度大于常规气田，在供气周期内(120天)采气井口压力由21.5mpa变化到9mpa，稳产气量由60
×
104nm3/d变化到25
×
104nm3/d，研究与应用采气井气量控制技术对于储气库平稳安全、运行至关重要。
3.采气期生产过程中，单井产量过大会导致地面管线冻堵，地层出砂，边水锥进过快，管柱冲蚀，油压下降过快影响周期采气能力。储气库冬季大气量应急调峰生产过程中，如果天然气单井管线压力流量的控制不当，会给站内生产安全运行造成灾害。因此，对注采井单井气体流量进行精确控制，对于保障系统的安全、高效、平稳运行具有重要意义。
4.本实用新型提供了一种储气库注采井井口节流防砂装置,可以在较大压力变化范围内对注采井单井井口流量和压力进行控制，防止设备冻堵，同时能够防止出砂对地面管线损坏，且本使用新型操作维护简便，有效保障了注采站站内对气量及压力控制，控制精度高、可靠性强，提高了注采站内工艺的安全。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是克服上述现有技术中的缺陷:即如防止因节流、降压导致管线冰堵，以及在地层出砂时如何实现管道防砂。因此，本申请提供了一种避免储气库注采井天然气单井气管线节流防砂装置，在生产过程中克服出现水合物冰堵、同时可以较为简单控制注采井单井气量及压力的井口节流防砂装置。该装置尺寸较传统装置节流气嘴尺寸小，且制造简单、便于加工及现场应用，操作维护简便，实用性强。
6.本实用新型装置解决其技术问题所采用的技术方案是：一种储气库注采井井口节流防砂装置，主要由气嘴套及气嘴构成。
7.气嘴套主要包括对焊法兰、三通、收集管桶、盲板。
8.气嘴主要包括依次连接的圆通段、收缩段、喉部、扩散段。
9.圆通段为直径一定的管状体,收缩段为沿气流方向直径逐渐减小的圆锥管状,收缩段的内表面为旋转表面,喉部为直径一定的管状体,扩散段为沿气流方向直径逐渐增大的圆锥管状，圆通段内表面与收缩段内表面曲面连接，喉部内表面与扩散段的内表面曲面连接。
10.气嘴设置在气嘴套进气方向，气嘴圆通段所在的端部固定在对焊法兰之间，对焊法兰与气嘴通过密封垫环实现密封，三通下部管道与进气方向一致，下部管道连接至收集管桶，气体所携带的固体杂质颗粒直接进入收集管桶内，三通旁通管道连接至出气管线。
11.气嘴由气嘴丝扣一端与注采单井管线气管套内的丝扣连结后，采气过程中依次经
过由圆通段、收缩段、喉部、扩散段，以达到防止产出地层水进入腔体内对气流进行因节流、降压导致管线冰堵的目的；所述入口管与出口管线垂直布置，气体所携带的固体杂质颗粒直接进入收集管桶内，而不会进入下游管道，达到管道防砂目的。一定时间间隔可以打开盲板，排除沉积物。
12.本实用新型的应用效果是：控制单井产能，避免产能过大导致管柱冲蚀；节流降压，降低注采站站内系统压力，保证外输安全；可以储气库单井注采管线中天然气在采气过程中在节流处在生产过程中频繁出现水合物冰堵的现象，减少非正常维护保养的目的；这种装置为储气库的高效运行提供了保障，具有控制单井注采气管线限流性能强、控压性能稳定、防冰堵效果强、结构简单、使用方便等优点。
附图说明
13.附图1是本实用新型节流防砂装置结构示意图。
14.附图2是本实用新型气嘴结构示意图。
15.图中：1、对焊法兰；2、螺栓；3、螺母；4、密封垫环；5、气嘴；6、三通；7、密封垫环；8、盲板；9、橡胶垫；10、收集管桶；11、出口管线；12、丝扣。
16.51、圆通段；52、收缩段；53、喉部；54、扩散段；55、丝扣。
具体实施方式
17.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
18.如图1所示，节流防砂装置包括对焊法兰1、螺栓2、螺母3、密封垫环4、气嘴5、三通6、密封垫环7、盲板8、橡胶垫9、收集管桶10、出口管线11、丝扣12。其中，气嘴套主要包括对焊法兰1、三通6、收集管桶10、盲板8。气嘴5主要包括依次连接的圆通段51、收缩段52、喉部53、扩散段54。
19.气嘴套通过对焊法兰1与注采井单井井口管线焊接，气嘴5通过丝扣55与气嘴套连接，方便更换。考虑到储气库强采强注运行模式、生产压差控制不当可能导致采气井出砂，通过进气管线与出口管线11垂直布置，气体所携带的固体杂质颗粒直接进入收集管桶10内，而不会进入下游出口管线11。一定时间间隔可以打开盲板8，排除沉积物。盲板8采用螺栓与气嘴套连接，并通过密封垫环7保证在采气初期高压下避免天然气泄漏。为实现采气周期内井口油压从22.5mpa到9mpa的压力波动范围内对单井气体流量的稳定和精确控制，根据模拟优化结果，改变喉部53尺寸，设计了12mm、10mm、8mm、6mm四种不同尺寸的气嘴5，可更换不同尺寸气嘴5，操作简单，便于现场更换。气嘴5及气嘴套采用耐磨蚀材料，有效避免固体颗粒磨蚀喷嘴，造成流量控制误差。
20.由图2所示，一种适用于储气库的注采井井口节流防砂装置，气嘴5沿气体流动方向包括依次相连的圆通段51、收缩段52、喉部53、扩散段54，扩散段54在气嘴5出口侧中心处，且与气嘴5同心，使节流后管线内天然气迅速喷出雾化，避免产出地层水与天然气在气嘴后形成水合物析出、聚集，防止水合物生成；扩散段54和圆通段51之间有收缩段52、喉部53 依次相通，起到对管线内的天然气限流后减压的目的；当注采井井口气嘴丝扣54一端与单井气井注采管线上的气嘴套内的丝扣12联结后，天然气在圆通段51、收缩段52、喉部53、
扩散段54流动，最终在注采井单井管线内形成一个限流、降压的畅通通道，达到对单井气量控压、减压、稳压、限流的目的。
21.本实用新型装置结构简单，无运动部件，基本无需维护，流动损失小，性能稳定，工作可靠，可实现较宽范围内流量精确控制。
22.本实用新型装置有效提高了集气工艺的安全性。为了防止采气速度超过气蚀流量，方便气井气量调节控制，通过注采井井口单井管线安装限流音速喷嘴对气量进行控制，以减少下游压力对控制气量的影响。单井气量全部由气嘴5控制，降低了注采站内集气压力，方便了注采站及井场安全管理，提高了注采站内工艺的安全性。
23.本实用新型装置能够简化注采站内控制工艺，在一个采气期内压力注采井井口压力从 21.5mpa变化到9mpa，本实用新型装置通过对节流前后压力比的控制，使通过气嘴5节流后速度达到音速，通过气嘴5后气量由气嘴上游滞止压力和滞止温度决定，与气嘴下游压力的变化无关，当温度变化幅度、速度较小时，控制变量流量值仅与上游滞止压力一个参数有关，且近似成线性关系，所以使用本实用新型气嘴能够简化流量控制工艺，实现准确的流量测量和控制。


技术特征：
1.一种储气库注采井井口节流防砂装置，其特征是，包括气嘴套及气嘴(5)，气嘴套主要包括对焊法兰(1)、三通(6)、收集管桶(10)、盲板(8)，气嘴(5)主要包括依次连接的圆通段(51)、收缩段(52)、喉部(53)、扩散段(54)；所述圆通段(51)为直径一定的管状体，收缩段(52)为沿气流方向直径逐渐减小的圆锥管状，收缩段(52)的内表面为旋转表面，喉部(53)为直径一定的管状体，扩散段(54)为沿气流方向直径逐渐增大的圆锥管状，圆通段(51)内表面与收缩段(52)内表面曲面连接，喉部(53)内表面与扩散段(54)的内表面曲面连接；所述气嘴(5)设置在气嘴套进气方向，进气管线与出气管线垂直布置，气嘴(5)圆通段所在的端部固定在对焊法兰(1)之间，对焊法兰(1)与气嘴(5)通过密封垫环(4)实现密封，三通(6)下部管道与进气方向一致，下部管道连接至收集管桶(10)，气体所携带的固体杂质颗粒直接进入收集管桶(10)内，三通(6)旁通管道连接至出口管线(11)。2.根据权利要求1所述的一种储气库注采井井口节流防砂装置，其特征是，所述喉部(53)尺寸包括12mm、10mm、8mm、6mm四种不同尺寸。3.根据权利要求1所述的一种储气库注采井井口节流防砂装置，其特征是，所述气嘴(5)进气端外表面设置有丝扣(55)，气嘴套与气嘴(5)通过丝扣(55)连接。

技术总结
本实用新型公开了一种储气库注采井井口节流防砂装置，包括气嘴套及气嘴,气嘴套主要包括对焊法兰、三通、收集管桶、盲板，气嘴主要包括依次连接的圆通段、收缩段、喉部、扩散段，气嘴设置在气嘴套进气方向，进气管线与出气管线垂直布置，气嘴圆通段所在的端部固定在对焊法兰之间，对焊法兰与气嘴通过密封垫环实现密封，三通下部管道与进气方向一致，下部管道连接至收集管桶，气体所携带的固体杂质颗粒直接进入收集管桶内，三通旁通管道连接至出气管线。节流防砂装置与现有装置相比较结构简单、操作简单、便于现场更换，且具有限流性能强、减压明显、控压性能稳定、防冰堵效果好等特点。防冰堵效果好等特点。防冰堵效果好等特点。


技术研发人员：熊万里 腰世哲 张云福 王瑞杰 纪成学 周冰
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：2021.08.20
技术公布日：2022/9/6