本技术涉及石油与天然气开采领域，具体涉及一种气井排水采气装置。
背景技术：
1、在气井生产的中后期，由于地层压力的逐渐降低、产气量的下降以及气井产水，气井携液能力将逐步减弱，当气井产量低于临界携液流量后，气体无法将井筒内的液体完全带出，此时气井将会不同程度出现积液现象，发生积液时，由于管道内液体的增加，导致流体重力压降和摩阻压降增大，气井积液将明显降低气井的产量，严重时甚至导致停产，这给气井的生产造成不利影响。对此，在气井生产的中后期都会采取相应的排水采气工艺配合生产，其中柱塞气举作为一种间歇性排水采气工艺技术，是促使低产低压气井排水采气的常用有效方式之一，但是传统的柱塞气举工艺在实际运用中存在着以下的不足之处。
2、现有的，国内外各大气田，柱塞气举排水工艺使用的柱塞大多适用于直井，且要求直井的直径尺寸不能发生变化，油管管壁干净，不存在缩径和扩径的问题，若在直径变化的直井中使用会存在柱塞卡井，发生停井、停压等情况；柱塞气举排水工艺应用于非直井时要求气井井斜不能过大，对于管道弯曲过渡部分，虽然现有的柱塞可以通过，但是此时柱塞密封防漏失性不强，存在漏液的风险，这会导致气井举液效率降低；柱塞在上行过程中，由于柱塞自身具有一定的重量，气井需具备一定的能量才能够推动柱塞和柱塞上部的液体上行；柱塞在下行过程中，柱塞受到的阻力较大，这导致其下行速度较慢，气井关井时间较长；柱塞在油管中上下运动的过程中会与油管壁有较紧密的摩擦接触，这导致柱塞和密封气垫的摩擦程度较大，柱塞和密封气垫存在使用寿命低、损坏和更换频繁等问题。
3、因此，针对上述传统柱塞气举工艺存在的问题和局限，提出了一种新的气井排水采气装置，即在气井生产的中后期，通过向井筒中投入特殊膨胀材料，膨胀材料遇到积液膨胀数十倍甚至百倍，最终在油管底部的单向阀上方管内区域内聚集并形成一段类似柱塞的柱状聚集体，该段聚集体具有一定的强度以及变形能力，可以在举液上行过程中随着油管内径和管壁的变化而变形，可以时刻紧贴油管管壁，因此该装置可以解决油管变管径和大斜度井弯斜处易阻塞以及密封防漏失性差的问题，同时也具有一定的清洁油管管壁的作用；最重要的是该装置无需考虑油管管径大小和井斜参数，而传统的柱塞气举工艺使用柱塞前需要根据不同的油管和井斜参数进行柱塞的试验和优选，因此该装置可以减少优选柱塞试验的工作量以及柱塞实际运用过程中遇卡的风险；该装置使用的膨胀材料颗粒在投放时由于自身体积较小，下落过程中受到的阻力较小，材料颗粒下落速度较快，因此该装置可以大大缩短气井关井时间，并且膨胀材料颗粒可以通过地面材料分离和回收装置处理后加以回收利用，因此该装置可以节约一定的经济成本；随着材料学行业理论和实践的不断发展，满足适用于井下高温高压、遇水膨胀、常温可脱水压缩、可循环使用和价格便宜等条件的特殊膨胀材料已成为现实，因此该装置具备一定的理论基础和可行性。
技术实现思路
1、本实用新型的目的是为了改善和解决传统柱塞气举工艺中普遍存在的问题，传统柱塞气举工艺极易受到气井井斜和油管内径的影响而导致其适用范围受到限制，同时柱塞在油管弯曲管道过渡部分易发生漏液的情况，在上行过程中由于柱塞自身具有一定的重量则需要气井具备一定的能量才能够推动柱塞和柱塞上部的液体上行，而在下行过程中由于柱塞受到的阻力较大，下行速度较慢导致关井时间较长，同时柱塞在管道中上下移动存在遇卡以及自身摩擦损坏等问题。
2、为了解决以上问题，本实用新型提出的一种气井排水采气装置，通过以下技术方案给予实现：
3、一种气井排水采气装置，其特征在于包括压缩机、储气罐、自动加料装置、采油树、压力计、套管、油管、固体和流体分离装置、材料回收罐、开关阀、单向阀、封隔器、气举阀和膨胀材料等装置和构件，所述压缩机、所述储气罐、所述自动加料装置、所述采气树、所述固体和流体分离装置与所述材料回收罐按顺序通过管道相继连接，且各个装置之间的连接管道设置有开关阀，所述油管内底部设置有单向阀和气举阀，且所述油管外底部与所述套管之间设置有封隔器。
4、优选地，所述自动加料装置由材料储存仓和材料投放仓通过管道上下连接组成，所述材料投放仓进口端、所述储气罐出口端和所述采气树套管进口端通过三通管道连接，所述材料投放仓出口端与所述采气树油管进口端通过管道连接，且所述采气树套管和油管进口端都设置有压力计，各连接管道都设置有开关阀。
5、优选地，所述固体和流体分离装置采用过滤网将其划分为材料分离仓和流体分离仓两个部分，且所述材料分离仓进口端与所述采气树油管出口端通过管道连接，所述材料分离仓出口端与所述材料回收罐通过管道连接，所述流体分离仓出口端与流体集中处理站管道连接，各连接管道都设置有开关阀。
6、优选地，所述膨胀材料是一种遇到积液会膨胀数十倍甚至百倍的耐高温高压可回收利用的材料颗粒，可推荐使用聚丙烯酸钠(paas)等丙烯酸系高吸水性树脂(sap)、亲水性聚氨酯高吸水性树脂(wspu)和耐高温高吸水性膨胀橡胶等材料。
7、有益效果
8、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
9、(1)特殊的膨胀材料颗粒到达油管底部遇积液膨胀后聚集会形成一段类似柱塞的柱状聚集体，该段聚集体具有一定的强度以及变形能力，可以在举液上行过程中随着油管内径和管壁的变化而变形，可以时刻紧贴油管管壁，因此该装置可以解决油管变管径和大斜度井弯斜处易阻塞以及密封防漏失性差的问题；
10、(2)膨胀材料聚集体紧贴油管管壁运动，具有一定的清洁油管管壁的作用；
11、(3)膨胀材料聚集体可以随着管壁形状、管径大小和管道曲率而变化，该装置无需考虑油管和井斜参数对柱塞选择和使用的影响，而传统的柱塞气举工艺使用柱塞前需要根据不同的油管和井斜参数进行柱塞的试验和优选，因此该装置可以减少优选柱塞试验的工作量以及柱塞实际运用过程中遇卡的风险；
12、(4)膨胀材料颗粒在投放时由于自身体积较小，下落过程中受到的阻力较小，材料颗粒下落速度较快，因此该装置可以大大缩短气井关井时间；
13、(5)膨胀材料颗粒可以通过地面材料分离和回收装置处理后加以回收利用，因此该装置可以节约一定的经济成本；
14、(6)气井排水采气装置在每个连接管道中设置有开关阀，可以根据不同生产过程需要调节各开关阀状态，使物体沿着预定的管线方向流动和循环。
15、本实用新型可以改善和解决传统柱塞气举工艺中普遍存在的问题，拥有良好的应用前景与效果。
1.一种气井排水采气装置，其特征在于包括压缩机、储气罐、自动加料装置、采气树、压力计、套管、油管、固体和流体分离装置、材料回收罐、开关阀、单向阀、封隔器、气举阀和膨胀材料，所述压缩机、所述储气罐、所述自动加料装置、所述采气树、所述固体和流体分离装置与所述材料回收罐按顺序通过管道相继连接，且各个装置之间的连接管道设置有开关阀，所述油管内底部设置有单向阀和气举阀，且所述油管外底部与所述套管之间设置有封隔器。
2.如权利要求1所述的一种气井排水采气装置，其特征在于，所述自动加料装置由材料储存仓和材料投放仓通过管道上下连接组成，所述材料投放仓进口端、所述储气罐出口端和所述采气树套管进口端通过三通管道连接，所述材料投放仓出口端与所述采气树油管进口端通过管道连接，且所述采气树套管和油管进口端都设置有压力计，各连接管道都设置有开关阀。
3.如权利要求1所述的一种气井排水采气装置，其特征在于，所述固体和流体分离装置采用过滤网将其划分为材料分离仓和流体分离仓两个部分，且所述材料分离仓进口端与所述采气树油管出口端通过管道连接，所述材料分离仓出口端与所述材料回收罐通过管道连接，所述流体分离仓出口端与流体集中处理站管道连接，各连接管道都设置有开关阀。
4.如权利要求1所述的一种气井排水采气装置，其特征在于，所述膨胀材料是一种遇到积液会膨胀数十倍甚至百倍的耐高温高压可回收利用的材料颗粒。
