CN101858330A - 气井排水采气柱塞 - Google Patents

Abstract

气井排水采气柱塞，应用于天然气井排水采气生产的连续高效柱塞排水采气。在主筒外壁上只少套有一个密封环，在主筒的下端外螺纹连接有下底座，下底座壁上有连通孔；在下底座下端环形台阶上有一个开关阀杆，开关阀杆的下端圆柱杆穿过下底座下端圆形台阶的中心孔，开关阀杆上端面嵌有密封圈；在主筒下端环形台阶的下端面上有向下的环形凸起；主筒下端环形凸起与开关阀杆上端的密封圈相对。效果是：在井下气体的推动下，在油管内上下往复游动，实现气井能连续排水采气生产。另外具有结构新颖，不需要增加井口控制装置，能适应生产中后期产量低、携液能力差的气井排水采气工艺要求。

Description

气井排水采气柱塞

技术领域

本发明涉及油气田采气技术领域，特别涉及一种天然气井排水采气生产的连续高效排水采气柱塞。

背景技术

随着气田的开发，许多天然气井已进入低压、低产生产阶段。单井产量低、携液能力差，部分气井投产时就不能满足最小携液流量的要求，携带到地面的水量较少，井底及井筒逐步产生积液，最终导致气井无法正常生产。到了气井生产中后期，这种情况更加突出。柱塞气举是利用柱塞在举升气体与采出液体之间形成一个固体界面，依靠气井自身能量推动油管内的柱塞举水。由于柱塞的存在，能够有效地防止气体上窜和液体回落，从而减少了滑脱损失、提高了举升效率。

传统柱塞气举需要一定的关井时间才能使活塞回落到井底并使井底压力恢复。较长的关井时间会导致一定的产量损失，并迫使井液返回到地层中去。且井口的自动开、关，由地面控制器根据到位传感器收到的柱塞运行信号自动控制。另外，有一种气井连续柱塞为分体式柱塞，该种柱塞均可以实现关井时间减小或不关井，但该种柱塞需要在防喷管内带有一个撞击铜棒，铜棒撞击小球，使小球与圆柱体分离，小球就会下落，然后空心圆柱回落，这样就完成了一次循环。天然气流量超过4248m³/d，柱塞系统的工作状态达到最佳。

中国专利公开号CN2156310Y，提供了一种多组软密封抽油泵柱塞，主要由上、下阀球，阀座，阀罩及软密封件、支撑压环和柱塞芯杆组成。采用塑料或橡胶等材料制成密封件，并采用多个密封件构成软柱塞。在密封件之间用钢性支撑压环隔开，通过拧紧预紧压帽将钢性支撑压环压紧并成为一钢性体；在预紧压帽和支撑压环上设有径向孔道，液力通过给定的孔道同时作用在密封件的内侧；在下支撑环内设有内密封，通过改变下支撑环位置或增加其数量实现二级或多级密封。

发明内容

本发明的目的是：提供一种气井排水采气柱塞，安装在采气井内，在油管内上下往复游动，实现排水采气。适合气田生产中后期产量低、携液能力差的气井排水采气。不需要增加井口控制装置或防喷管里安装撞击棒，并且不需关井，就能实现气井生产。

本发明采用的技术方案是：气井排水采气柱塞，主要由主筒、下底座、开关阀杆、密封环组成。在主筒外壁上只少套有一个密封环，密封环的外径与井下油管内径相同，密封环能有效密封主筒外壁与油管之间的环形空间，依靠底部气体压力推动密封环与主筒向上运动；在主筒的下端外螺纹连接有下底座，下底座为圆筒状，下底座壁上有连通孔，连通孔用于连通油管与主筒中心通道；下底座下端有向内凸起的环形台阶，在下底座下端环形台阶上有一个开关阀杆，开关阀杆为阶梯圆柱状，开关阀杆的下端圆柱杆穿过下底座下端圆形台阶的中心孔，开关阀杆的下端圆柱杆能在下底座下端中心孔内滑动，开关阀杆是控制下底座的连通孔与主筒的中心通道的开关。开关阀杆上端面有环形凹槽，在环形凹槽内嵌有密封圈；在主筒的下端内壁有向内的环形台阶，在主筒下端环形台阶的下端面有向下的环形凸起；主筒下端环形凸起与开关阀杆上端的密封圈相对，能起到平面密封作用。

所述的密封环有2～20个，在两个密封环之间并在主筒外壁上套有中间隔环。中间隔环起到固定密封环的作用。

为了使密封环更牢固，密封环的横截面为T字形。在中间隔环的两端内壁上有环形密封槽。密封槽能将密封环的两端固定在主筒的外壁上。所述的密封圈的横截面为矩形。

简述气井排水采气柱塞工作原理，有利于理解本发明。

参阅图7。一口气井由套管14、油管13、采出管线15组成，在套管14内有油管13，在井口安装有井口防喷管10，在井口有采出管线15，在井下油管13内安装有井下座落器12或堵塞器。把气井排水采气柱塞11从井口放入油管13内。打开井口采气开关，既可开始排水采气运行。气井排水采气柱塞11排水采气分为向上运行和向下运行两个过程。本领域技术人员能理解井下座落器12、堵塞器和井口防喷管10，也能完成气井井口的安装。

向上运行：当气井排水采气柱塞11在重力作用下，向下运动到井下座落器12上方时，开关阀杆5受到井下座落器12的阻挡向上移动，开关阀杆5顶部密封圈6与主筒1下端的圆环形凸起7接触，开关主筒1下端口；气井排水采气柱塞11的密封环8密封油管空间，这时气井排水采气柱塞11在油管内形成一个封隔面，气井排水采气柱塞11下方气体无法通过，气体在气井排水采气柱塞11下方聚集，能量增加到一定程度，气体推动气井排水采气柱塞11和其上方的液体向上运动。在气井排水采气柱塞11上部的气体和液体被推动向上运动，通过采出管线15排出井口。当气井排水采气柱塞11上行到井口后，由于油管13通径变大，气井排水采气柱塞11开关阀杆5在重力作用下自动下落，气井排水采气柱塞11主筒1下端口自动打开，气井排水采气柱塞11下方气体得以释放，完成一次举升。

向下运行：气井排水采气柱塞11开关阀杆5自动下落，气井排水采气柱塞11主筒1下端口自动打开后，气井排水采气柱塞11在重力作用下向下运动，气体从连通孔3进入经过主筒1中心通道进入油管13中，气井排水采气柱塞11下落速度较快。当气井排水采气柱塞11下行到达井下座落器12时，开始下一个周期循环。气井排水采气柱塞11上下往复运动，实现气井连续高效柱塞排水采气。

本发明的有益效果：本发明气井排水采气柱塞，安装在气井油管中，在井下气体的推动下，能在油管内上下往复游动，实现气井能连续排水采气生产。适合气田生产中后期产量低、携液能力差的气井排水采气。该气井排水采气柱塞具有结构新颖、安装简单、效率高的特点。为气井排水采气提供了一种新颖独特的工具。不需要增加井口控制装置，保证气井连续生产。

附图说明

图1是发明气井排水采气柱塞结构剖面示意图。

图2是主筒1结构示意图。

图3是密封环8结构示意图。

图4是中间隔环2结构示意图。

图5是下底座4结构示意图。

图6是开关阀杆5结构示意图。

图7是连续高效柱塞排水总流程图。

图中，1.主筒，2.中间隔环，3.连通孔，4.下底座，5.开关阀杆，6.密封圈，7.圆环形凸起，8.密封环，9.密封槽，10.井口防喷管，11.气井排水采气柱塞，12.井下座落器，13.油管，14.套管，15.采出管线。

具体实施方式

实施例1：以一口气井排水采气柱塞为例，对本发明作进一步详细说明。

参阅图1。气井排水采气柱塞，主要由主筒1、中间隔环2、下底座4、开关阀杆5、密封环8组成。在主筒1外壁上有五个橡胶制成的密封环8，在两个密封环8之间并在主筒1外壁上套有中间隔环2。参阅图3。密封环8的横截面为T字形。参阅图4。在中间隔环2的两端内壁上分别有一个环形密封槽9。参阅图1。中间隔环2的密封槽9将密封环8的两端固定在主筒1的外壁上。密封环8的外径与井下油管内径相同。在主筒1的下端外螺纹连接有一个下底座4。下底座4与主筒1螺纹连接后，使五个密封环8和四个中间隔环2固定在主筒1外壁上。参阅图5。下底座4为圆筒状，下底座4壁上均布有六个矩形连通孔3。下底座4下端有向内凸起的环形台阶。参阅图1。在下底座4下端环形台阶上有一个开关阀杆5。参阅图6。开关阀杆5为阶梯圆柱状；开关阀杆5上端面有环形凹槽，在环形凹槽内嵌有一个横截面为矩形的橡胶密封圈6。参阅图1。开关阀杆5的下端圆柱杆穿过下底座4下端圆形台阶的中心孔，开关阀杆5的下端圆柱杆能在下底座4下端中心孔内滑动。在主筒1的下端内壁有向内的环形台阶，在主筒1下端环形台阶的下端面有向下的圆环形凸起7；主筒1下端圆环形凸起7与开关阀杆5上端的密封圈6相对。

Claims (4)

1.一种气井排水采气柱塞，主要由主筒(1)、下底座(4)、开关阀杆(5)、密封环(8)组成；其特征在于：在主筒(1)外壁上只少套有一个密封环(8)，密封环(8)的外径与井下油管内径相同；在主筒(1)的下端外螺纹连接有下底座(4)，下底座(4)为圆筒状，下底座(4)壁上有连通孔(3)；下底座(4)下端有向内凸起的环形台阶，在下底座(4)下端环形台阶上有一个开关阀杆(5)，开关阀杆(5)为阶梯圆柱状，开关阀杆(5)的下端圆柱杆穿过下底座(4)下端圆形台阶的中心孔，开关阀杆(5)的下端圆柱杆能在下底座(4)下端中心孔内滑动，开关阀杆(5)上端面有环形凹槽，在环形凹槽内嵌有密封圈(6)；在主筒(1)的下端内壁有向内的环形台阶，在主筒(1)下端环形台阶的下端面有向下的圆环形凸起(7)；主筒(1)下端圆环形凸起(7)与开关阀杆(5)上端的密封圈(6)相对。

2.根据权利要求1所述的气井排水采气柱塞，其特征是：所述的密封环(8)有2～20个，在两个密封环(8)之间并在主筒(1)外壁上套有中间隔环(2)。

3.根据权利要求1所述的气井排水采气柱塞，其特征是：密封环(8)的横截面为T字形；在中间隔环(2)的两端内壁上有环形密封槽(9)。

4.根据权利要求1所述的气井排水采气柱塞，其特征是：所述的密封圈(6)的横截面为矩形。

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