本发明涉及一种基于射流与涡流一体的气井井下排水采气工具，适用于天然气开采过程中采取井下节流工艺的弱喷产水气井排水采气。
背景技术：
产水天然气井开发生产一般分为三个阶段。初期调产阶段，地层水侵轻微，气井能量较高，产水量较少，生产平稳，产水对气井生产的影响不明显，可依靠自身能力携液生产；稳定生产阶段，一般气井产量大于临界携液流量，在合理的配产下，可自主稳定携液生产，近井地带和井筒内不易积液；弱喷产水阶段，随着开发生产时间的延长，地层能量不断降低，边底水水侵加剧，气井产水量增大，依靠自身能量无法将近井地带和井筒内积液完全排除，积液的聚积使得气井井口压力、产气量不断下降，直至被“淹死”无法连续生产。因此，天然气井弱喷产水阶段排水采气是延长气井开采寿命、提高采收率的重要措施之一。
井下涡流工具是降低气井临界携液流量、提升气井携液能力的排水采气技术之一，其原理是无规则的气液两相紊流流体轴向进入涡流工具后，密度较大的游离水受惯性离心力作用被抛甩至管壁处以液膜形式上升，气体以气柱形式沿管柱轴向上升，流体变成规则二相层流，降低了井筒压降损失，同时管壁上的毛细效应对于井筒液体举升也具有一定辅助作用。
鄂尔多斯盆地苏里格气田采用井下节流生产工艺，大幅降低地面管线运行压力，能有效防止水合物形成、地层激动及井间干扰，简化地面流程，降低开发成本。但在开发后期，随着气井产量的下降，井下节流器气嘴上部射流低流速区域易积液，将严重影响气井携液能力、产能发挥。
技术实现要素：
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种安全系数高、集井下节流与排水采气性能于一体的井下工具，该工具能够满足气井井下节流生产及中后期排水采气需求。
本发明目的是通过以下技术方案来实现的：
基于射流与涡流一体的气井井下排水采气工具，包括射流发生器、涡流发生器和打捞组件；所述的射流发生器与涡流发生器连接，打捞组件与涡流发生器连接；所述的涡流发生器内部形成涡流排水腔，涡流排水腔内壁设置有螺旋叶片；射流发生器的射流嘴与涡流排水腔连通。
所述的涡流排水腔底部为下凹的圆弧结构，圆弧结构底部还设置有积液腔；积液腔与射流嘴出口连接。
所述的积液腔的直径大于射流嘴出口直径、小于涡流排水腔的直径。
螺旋叶片沿涡流排水腔内壁等间距分布，螺旋叶片的螺旋角为30°～45°。
所述的射流发生器包括射流导流筒、联动机构、卡瓦和下卡瓦座，联动机构设置在射流导流筒外周，联动机构上由下到上依次设置有卡定器、密封胶圈、下卡瓦座、卡瓦和加重环；射流导流筒下端部连接有防砂罩；射流导流筒上部与射流嘴连通。
所述的射流嘴由喇叭口结构和圆柱段结构组成，喇叭口结构与射流导流筒连接，圆柱段结构与涡流排水腔连接。
所述的涡流发生器还包括壳体，射流嘴伸入壳体内部与涡流排水腔连接。
所述的打捞组件由打捞头和打捞颈组成，打捞头与所述的壳体连接，打捞头端部设置有打捞颈。
相对于现有技术，本发明具有以下优点：
本发明包括射流发生器、涡流发生器，与涡流工具排液性能相匹配，能够满足不同产能气井携液生产需求。该工具结合了涡流排水采气技术和节流生产技术，常用的技术不能同时具备该工具射流与涡流于一体的排水采气效果，适用气井范围更广；常用技术功能单一，措施效果相对较差。通过螺旋叶片，使得通过射流发生器射流嘴的气液混相进行分离，主要是喷出的气液混相通过螺旋叶片将气液混相流体进行分离，其中，气相沿涡流排水腔中心通道流动，液相沿管壁螺旋叶片流动。采用的内涡流设计能够解决射流低流速区域携液问题，有效防止射流发生器上部积液造成射流嘴出口回压升高、影响气井正常生产的问题。本发明实现了将射流与涡流一体化设计、井下节流生产与排水采气工艺相结合，达到解决苏里格气田井下节流气井开发中后期节流器上部易积液问题的目的，同时可有效降低投捞作业工作量与井筒运行管理风险。因此，射流与涡流于一体的气井井下排水采气工具具有一定的应用前景和推广价值。
进一步，积液腔的设计有助于沿螺旋叶片流下的液体先进行大面积的腔体缓冲后进行下排，防止堵塞射流嘴。
进一步，螺旋叶片的螺旋角为30°～45°，分离效率最高，可以达到几乎完全排水的效果。
进一步，射流嘴由喇叭口结构和圆柱段结构组成，井下气液混相流体进入射流发生器后进入射流导流筒，到射流嘴经过降压节流后进入涡流发生器。可有效降低流体压力和提高流体流速。
【附图说明】
图1本发明工具的结构示意图(全剖图)；
其中，1、打捞头；2、涡流排水腔；3、外壳；4、射流嘴；5、加重环；6、卡瓦；7、下卡瓦座；8、密封胶圈；9、卡定器；10、射流导流筒；11、联动机构；12、防砂罩；13、积液腔；14、螺旋叶片。
【具体实施方式】
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细阐述，但本发明不限于该实施例。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选施例中详细说明具体的细节。
如附图1所示，本发明一种基于射流与涡流一体的气井井下排水采气工具。该工具由射流发生器和涡流发生器两部分组成，主要有打捞头1、涡流排水腔2、外壳3、射流嘴4、加重环5、卡瓦6、下卡瓦座7、密封胶圈8、卡定器9、射流导流筒10、联动机构11及防砂罩12。
射流发生器包括射流导流筒10、联动机构11、卡瓦6和下卡瓦座7，联动机构11设置在射流导流筒10外周，联动机构11上由下到上依次设置有卡定器9、密封胶圈8、下卡瓦座7、卡瓦6和加重环5；射流导流筒10下端部连接有防砂罩12。射流导流筒10上部设置有射流嘴4。
涡流发生器包括壳体3，壳体3内部形成涡流排水腔2，腔体内壁设置等间距分布的螺旋叶片14。射流嘴4与涡流排水腔2连通。涡流排水腔2底部为下凹的圆弧结构，圆弧结构底部还设置有积液腔13。积液腔13的直径大于射流嘴4出口直径，小于涡流排水腔2直径。
打捞头1设置在涡流发生器端部。
具体部件结构及工作原理如下：
1、打捞组件组成：由打捞头1和打捞颈组成，主要用于作业时与通井工具串连接，以及工具意外落井后的打捞。
2、射流发生器组成：由射流嘴4、射流导流筒10、密封胶筒、座落器卡瓦6组成。井下气液混相流体进入射流发生器后进入射流导流筒10，到射流嘴4经过降压节流后进入涡流发生器。可有效降低流体压力和提高流体流速。
3、涡流发生器组成：由螺旋叶片14和壳体3组成，壳体3的涡流排水腔2内壁分布等间距的螺旋叶片14，主要用于将气液混相流体进行分离，气相沿中心通道流动，液相沿管壁流动。
本发明的特点如下：
1、通过将射流与涡流发生器进行一体化设计，降低了井下投放作业工作量及井筒运行管理风险。
2、喷射器基于专业流体仿真模拟软件进行优化设计，与涡流工具排液性能相匹配，能够满足不同产能气井携液生产需求。
3、相比常规外涡流工具，采用的内涡流设计能够解决射流低流速区域携液问题，有效防止射流发生器上部积液造成射流嘴出口回压升高、影响气井正常生产的问题。
本发明实现了将射流与涡流一体化设计、井下节流生产与排水采气工艺相结合，达到解决苏里格气田井下节流气井开发中后期节流器上部易积液问题的目的，同时可有效降低投捞作业工作量与井筒运行管理风险。因此，射流与涡流于一体的气井井下排水采气工具具有一定的应用前景和推广价值。