1.水龙卷涡旋排水采气装置,其特征在于,包括加速部(10)和入流部(11),加速部(10)为横截面逐渐增大的回转体,入流部(11)为空心圆柱,入流部(11)的一端与加速部(10)的大端连接,入流部(11)沿其周向在侧壁均匀开设有若干个流体入口(7),流体入口(7)与入流部(11)的内腔连通,入流部(11)的内壁在每个流体入口(7)的两侧均设置有导向叶片(8),入流部(11)在导向叶片(8)与入流部(11)连接部的外切线与导向叶片(8)的夹角为锐角;所有导向叶片(8)在入流部(11)内腔中的倾斜方向相同;入流部(11)的另一端中心开设有流体出口(13);
所有导向叶片(8)在入流部(11)内腔中的倾斜角度相同、导向叶片(8)的高度与入流部(11)内腔的高度相同;
流体出口(13)的半径a与入流部(11)内腔高度H满足以下条件:
;
每个流体入口(7)两侧的导向叶片中,靠近入流部(11)轴线的导向叶片与流体出口(13)所在圆柱面恰好相交,长度为L1,另一导向叶片的长度为L2,则L1与L2满足如下关系:;
入流部(11)在导向叶片(8)与入流部(11)连接部的外切线与导向叶片(8)的夹角为
45°;导向叶片(8)的厚度为2mm,每个流体入口(7)两侧的导向叶片(8)之间的距离为2.5cm;
加速部(10)的大端面直径为20cm,高度为40cm;
加速部(10)的形状为圆台形或圆锥形,所述圆台形的母线为直线或者光滑曲线。
2.根据权利要求1所述的水龙卷涡旋排水采气装置,其特征在于,入流部(11)的端部在流体出口(13)同轴连接有连接管(14)。
3.水龙卷涡旋排水采气方法,其特征在于,采用权利要求1所述的水龙卷涡旋排水采气装置进行,包括如下步骤:S1,将水龙卷涡旋排水采气装置安装固定在生产管柱(3)的末端,生产管柱(3)的末端与流体出口(13)相连;
S2,将安装有水龙卷涡旋排水采气装置的生产管柱(3)下入井底,将套管(1)与生产管柱(1)之间的环形空间封堵,入流部(11)与套管(1)之间形成环形空间;
S3,开井投产。
4.根据权利要求3所述的水龙卷涡旋排水采气方法,其特征在于,开井投产后,气液混合物沿套管(1)上升过程中,气液混合物流动到加速部(10)与套管(1)之间的部位时,气液混合物的流速得到增强并进入入流部(11)与套管(1)之间形成环形空间,之后从流体入口(7)进入,接着经导向叶片(8)导流,气液混合物旋转形成涡旋,接着以生产管柱(3)为流动通道,气液混合物在入流部(11)内腔经诱导旋射,最终流入生产管柱(3),在生产管柱(3)中形成水龙卷,生产井井底附近的液体能够始终旋射辐聚在水龙卷风场外圈,气体靠近管柱中心旋射上升,此时气液混合物中的气液两相处于分离状态。
5.根据权利要求3所述的水龙卷涡旋排水采气方法,其特征在于,将安装有水龙卷涡旋排水采气装置的生产管柱(3)下入井底后,加速部(10)距离生产井射孔孔眼或者裸眼段的高度为1.5m‑2m。