CN103352679B - 一种井下自动加注泡排剂的装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下自动加注泡排剂的装置，内筒（2）分别连接上接头（1）和下接头（4），设置于内筒（2）内的内衬管（3）的下端设有堵头（7），泡排剂自动加注机构包括套装于内筒（2）外部的上外筒（8）及上外筒（8）内部的注气室（9）、波纹管（10）、球阀（11）和阀座（12）；坐封机构包括套装于内筒（2）外部的胶筒（18）、金属环（19）、下外筒（20）及下外筒（20）内部的环卡簧座（21）和坐封活塞（22）；还公开了加注方法。本发明的有益效果是：利用气井井筒积液造成的井筒内压力的变化实现泡排剂的自动加注及加注量的自动控制，排水采气效果明显；适用范围广，构思巧妙，稳定性强，操作简单，管理方便。

Description

一种井下自动加注泡排剂的装置与方法

技术领域

本发明涉及石油天然气开采技术领域，特别是一种井下自动加注泡排剂的装置与方法。

背景技术

气井在生产过程中不同程度的产液，在气井投产初期，可依靠自身能量将积液带出井筒，而随着气井的生产，气井能量下降，井筒便会形成积液，影响到气井的生产。通过泡沫排水采气工艺，即向气井内加注泡排剂，降低井筒积液密度，降低气井的临界携液量，将积液带出井筒，达到维护气井正常生产的目的。

常规的天然气井泡沫排水采气工艺中，泡排剂的注入方式为固体泡排剂井下投掷方式与液体泡排剂泵注方式。如中国专利201110076848.9、中国专利200910235224.X、以及中国专利200620033796.1，上述技术方案所使用的泡排剂注入方式为固体井下投掷方式。中国专利201110046730.1和中国专利201110046870.9所使用的泡排剂为液体泡排剂，注入方式为液体井下泵注方式。

泡沫排水采气工艺要求将泡排剂注入至井筒积液部位，且对泡排剂的注入量有严格的要求。泡排剂注入量过少，达不到改善井筒气水两相流流态的目的，泡排剂注入量过多，井筒压降反而回升，而且地面消泡困难，分离器也会产生较高的回压。常规泡沫排水采气工艺难以将最合理剂量的泡排剂输送至井筒积液位置，因此，需要为泡沫排水采气工艺提供新的泡排剂注入装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种实现泡排剂自动加注及加注量自动控制的井下自动加注泡排剂的装置与方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种井下自动加注泡排剂的装置，它包括上接头、内筒、内衬管、下接头、泡排剂自动加注机构和坐封机构，内筒的两端分别固定连接上接头和下接头，内衬管设置于内筒内部，且内衬管和内筒通过内衬管销钉固定连接，内衬管的下端口固设有密封内衬管下端口的堵头；

泡排剂自动加注机构包括套装于内筒外部的上外筒、设置于上外筒内部的注气室、波纹管、球阀和阀座，上外筒的上端与上接头密封连接，上外筒的下端与套装于内筒外部的密封板密封连接，阀座将上外筒内部封隔为泡排剂自动加注机构上部和泡排剂自动加注机构下部，阀座上设置有连通泡排剂自动加注机构上部和泡排剂自动加注机构下部的小孔，注气室为设置于泡排剂自动加注机构上部的密闭腔室，波纹管上端与注气室连通，波纹管的下端密闭，波纹管的下端通过连杆与球阀固定连接，球阀抵压于小孔上并密封该小孔，上外筒位于泡排剂自动加注机构上部位置处的侧壁上设置有连通气井油套环空的泡排剂注入外孔，内筒位于泡排剂自动加注机构下部位置处的侧壁上设置有连通泡排剂自动加注机构下部的泡排剂注入内孔；

坐封机构包括套装于内筒外部的胶筒、金属环、下外筒、设置于下外筒内部的环卡簧座、坐封活塞，下外筒的下端与下接头密封连接，环卡簧座设置于下外筒内的上部，环卡簧座通过解封销钉与内筒固定连接，坐封活塞设置于下外筒内的下部，且坐封活塞通过坐封销钉与下外筒固定连接，坐封活塞的内壁设置有与环卡簧座相配合的卡簧，胶筒位于密封板和金属环之间，金属环的下表面与坐封活塞的上端连接，内筒和内衬管位于坐封活塞下方的同一位置处设置有连通内衬管内部和下外筒内部的坐封注入孔。

所述的胶筒沿从内向外的径向方向厚度逐渐减小。

采用井下自动加注泡排剂的装置的加注方法，它包括以下步骤：

S1、将本装置通过上接头与上段油管连接，通过下接头与下段油管连接，随油管下入井下；在下入井下前，向注气室充入氮气，注气室内的气体压力使波纹管通过连杆将球阀紧密抵压于阀座的小孔上；

S2、待本装置下入指定位置后，向油管注气，气体经上接头进入内衬管，堵头封隔内衬管的下端口，迫使注入气体通过内衬管和内筒的坐封注入孔进入坐封活塞下部的下外筒内，气体对坐封活塞的下表面形成向上压力，进而剪断坐封销钉，推动坐封活塞上行，坐封活塞向上推动可动金属环，可动金属环压迫压缩胶筒封隔油套环空，卡簧与环卡簧座挂住，实现坐封；

S3、上提内衬管，剪断内衬管销钉，取出内衬管，由井口向油套环空注入泡排剂，泡排剂经泡排剂注入外孔进入上外筒内部的泡排剂自动加注机构上部，井筒未积液时，井筒内压力低，泡排剂自动加注机构的球阀与阀座紧密接触，封隔内筒与油套环空连通；井筒积液时，井筒内压力升高，推动球阀上行，球阀与阀座中央小孔分开，内筒与油套环空连通，泡排剂自动加注机构上部的泡排剂流入泡排剂自动加注机构下部，并经泡排剂注入内孔进入内筒，从下接头进入井筒内，实现泡排剂的自动加注，井筒积液排出后，井筒内压力降低，球阀下行，球阀与阀座中央小孔紧密接触，再次封隔内筒与油套环空连通，停止泡排剂的加注；

S4、需要解封收回本发明装置时，上提油管管柱，剪断解封销钉，卡簧与环卡簧座一起下行，胶筒复位，实现解封。

本发明具有以下优点：本发明使用坐封机构封闭气井油套环空，将油套环空作为泡排剂的储存空间，利用气井井筒积液造成的井筒内压力的变化，使用泡排剂自动加注机构，实现泡排剂的自动加注及加注量的自动控制，排水采气效果明显；不需要地面能量输入设备或试剂注入设备，适用范围广；通过设置内衬管销钉、坐封销钉、解封销钉，实现了装置在坐封、加注泡排剂、解封的不同工况下的不同结构的变换，是泡排剂自动加注及加注装置顺利放取的基础，构思巧妙，稳定性强，操作简单，管理方便。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图

图中，1-上接头，2-内筒，3-内衬管，4-下接头，5-通孔，6-内衬管销钉，7-堵头，8-上外筒，9-注气室，10-波纹管，11-球阀，12-阀座，13-密封板，14-小孔，15-连杆，16-泡排剂注入外孔，17-泡排剂注入内孔，18-胶筒，19-金属环，20-下外筒，21-环卡簧座，22-坐封活塞，23-解封销钉，24-坐封销钉，25-卡簧，26-坐封注入孔，27-坐封注入孔A，28-坐封注入孔B，29-泡排剂自动加注机构上部，30-泡排剂自动加注机构下部。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：

如图1所示，一种井下自动加注泡排剂的装置，它包括上接头1、内筒2、内衬管3、下接头4、泡排剂自动加注机构和坐封机构，上接头1和下接头4上均设置有贯穿上接头1本体和下接头4本体的通孔5，内筒2的两端分别固定连接上接头1和下接头4，且内筒2连通上接头1本体和下接头4本体的通孔5，内衬管3设置于内筒2内部，且内衬管3外壁与内筒2内壁紧密配合，内衬管3的两端分别置于上接头1的通孔5内和下接头4的通孔5内，内衬管3和内筒2通过内衬管销钉6固定连接，内衬管3的下端口固设有密封内衬管3下端口的堵头7，泡排剂自动加注机构设置于内筒2的中上部，其包括套装于内筒2外部的上外筒8、设置于上外筒8内部的注气室9、波纹管10、球阀11和阀座12，上外筒8的上端与上接头1密封连接，上外筒8的下端与套装于内筒2外部的密封板13密封连接，密封板13与内筒2外壁密封连接，阀座12将上外筒8内部封隔为泡排剂自动加注机构上部29和泡排剂自动加注机构下部30，阀座12上设置有连通泡排剂自动加注机构上部29和泡排剂自动加注机构下部30的小孔14，注气室9为设置于泡排剂自动加注机构上部29的密闭腔室，波纹管10上端与注气室9连通，波纹管10的下端密闭，波纹管10的下端通过连杆15与球阀11固定连接，球阀11抵压于小孔14上并密封该小孔14，上外筒8位于泡排剂自动加注机构上部29位置处的侧壁上设置有连通气井油套环空的泡排剂注入外孔16，内筒2位于泡排剂自动加注机构下部30位置处的侧壁上设置有连通泡排剂自动加注机构下部30的泡排剂注入内孔17；

坐封机构设置于内筒2的中下部，其包括套装于内筒2外部的胶筒18、金属环19、下外筒20、设置于下外筒20内部的环卡簧座21、坐封活塞22，胶筒18、金属环19和下外筒20沿从上到下的方向依次设置，胶筒18、金属环19均滑动套装于内筒2外部，下外筒20的下端与下接头4密封连接，环卡簧座21设置于下外筒20内的上部，环卡簧座21通过解封销钉23与内筒2固定连接，坐封活塞22设置于下外筒20内的下部，坐封活塞22的外壁与下外筒20的内壁紧密配合，且坐封活塞22通过坐封销钉24与下外筒20固定连接，坐封活塞22上设置有上开口的腔体，坐封活塞22的内壁设置有与环卡簧座21相配合的卡簧25，胶筒18位于密封板13和金属环19之间，胶筒18的上表面与密封板13接触，胶筒18的下表面与金属环19接触，金属环19的下表面与坐封活塞22的上端连接，内筒2和内衬管3位于坐封活塞22下方的同一位置处设置有连通内衬管3内部和下外筒20内部的坐封注入孔26，所述的同一位置为同一高度和同一周向角度，即内筒2上的坐封注入孔A27与内衬管3上的坐封注入孔B28相互连通。

所述的胶筒18沿从内向外的径向方向厚度逐渐减小。

采用上述井下自动加注泡排剂的装置加注泡排剂的方法，它包括以下步骤：

S1、将本装置通过上接头1与上段油管连接，通过下接头4与下段油管连接，随油管下入井下；在下入井下前，向注气室9充入氮气，使注气室9压力达到1MPa，注气室9内的气体压力使波纹管10通过连杆15将球阀11紧密抵压于阀座12的小孔14上；

S2、待本装置下入指定位置后，向油管注气，气体经上接头1进入内衬管3，堵头7封隔内衬管3的下端口，迫使注入气体通过内衬管3和内筒2的坐封注入孔26进入坐封活塞22下部的下外筒20内，气体对坐封活塞22的下表面形成向上压力，进而剪断坐封销钉24，推动坐封活塞22上行，坐封活塞22向上推动可动金属环19，可动金属环19压迫压缩胶筒18封隔油套环空，卡簧25与环卡簧座21挂住，实现坐封；

S3、上提内衬管3，剪断内衬管销钉6，取出内衬管3，由井口向油套环空注入泡排剂20L，泡排剂经泡排剂注入外孔16进入上外筒8内部的泡排剂自动加注机构上部29，井筒未积液时，井筒内压力低，泡排剂自动加注机构的球阀11与阀座12紧密接触，封隔内筒2与油套环空连通；井筒积液时，井筒内压力升高，推动球阀11上行，球阀11与阀座12中央小孔14分开，内筒2与油套环空连通，泡排剂自动加注机构上部29的泡排剂流入泡排剂自动加注机构下部30，并经泡排剂注入内孔17进入内筒2，从下接头4进入井筒内，实现泡排剂的自动加注，井筒积液排出后，井筒内压力降低，球阀11下行，球阀11与阀座12中央小孔14紧密接触，再次封隔内筒2与油套环空连通，停止泡排剂的加注；

S4、需要解封收回本发明装置时，上提油管管柱，剪断解封销钉23，卡簧25与环卡簧座21一起下行，胶筒18复位，实现解封。

Claims (3)

1.一种井下自动加注泡排剂的装置，其特征在于：它包括上接头（1）、内筒（2）、内衬管（3）、下接头（4）、泡排剂自动加注机构和坐封机构，内筒（2）的两端分别固定连接上接头（1）和下接头（4），内衬管（3）设置于内筒（2）内部，且内衬管（3）和内筒（2）通过内衬管销钉（6）固定连接，内衬管（3）的下端口固设有密封内衬管（3）下端口的堵头（7）；

泡排剂自动加注机构包括套装于内筒（2）外部的上外筒（8）、设置于上外筒（8）内部的注气室（9）、波纹管（10）、球阀（11）和阀座（12），上外筒（8）的上端与上接头（1）密封连接，上外筒（8）的下端与套装于内筒（2）外部的密封板（13）密封连接，阀座（12）将上外筒（8）内部封隔为泡排剂自动加注机构上部（29）和泡排剂自动加注机构下部（30），阀座（12）上设置有连通泡排剂自动加注机构上部（29）和泡排剂自动加注机构下部（30）的小孔（14），注气室（9）为设置于泡排剂自动加注机构上部（29）的密闭腔室，波纹管（10）上端与注气室（9）连通，波纹管（10）的下端密闭，波纹管（10）的下端通过连杆（15）与球阀（11）固定连接，球阀（11）抵压于小孔（14）上并密封该小孔（14），上外筒（8）位于泡排剂自动加注机构上部（29）位置处的侧壁上设置有连通气井油套环空的泡排剂注入外孔（16），内筒（2）位于泡排剂自动加注机构下部（30）位置处的侧壁上设置有连通泡排剂自动加注机构下部（30）的泡排剂注入内孔（17）；

坐封机构包括套装于内筒（2）外部的胶筒（18）、金属环（19）、下外筒（20）、设置于下外筒（20）内部的环卡簧座（21）、坐封活塞（22），下外筒（20）的下端与下接头（4）密封连接，环卡簧座（21）设置于下外筒（20）内的上部，环卡簧座（21）通过解封销钉（23）与内筒（2）固定连接，坐封活塞（22）设置于下外筒（20）内的下部，且坐封活塞（22）通过坐封销钉（24）与下外筒（20）固定连接，坐封活塞（22）的内壁设置有与环卡簧座（21）相配合的卡簧（25），胶筒（18）位于密封板（13）和金属环（19）之间，金属环（19）的下表面与坐封活塞（22）的上端连接，内筒（2）和内衬管（3）位于坐封活塞（22）下方的同一位置处设置有连通内衬管（3）内部和下外筒（20）内部的坐封注入孔（26）。

2.根据权利要求1所述的一种井下自动加注泡排剂的装置，其特征在于：所述的胶筒（18）沿从内向外的径向方向厚度逐渐减小。

3.采用如权利要求1所述的一种井下自动加注泡排剂的装置的加注方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、将本装置通过上接头（1）与上段油管连接，通过下接头（4）与下段油管连接，随油管下入井下；在下入井下前，向注气室（9）充入氮气，注气室（9）内的气体压力使波纹管（10）通过连杆（15）将球阀（11）紧密抵压于阀座（12）的小孔（14）上；

S2、待本装置下入指定位置后，向油管注气，气体经上接头（1）进入内衬管（3），堵头（7）封隔内衬管（3）的下端口，迫使注入气体通过内衬管（3）和内筒（2）的坐封注入孔（26）进入坐封活塞（22）下部的下外筒（20）内，气体对坐封活塞（22）的下表面形成向上压力，进而剪断坐封销钉（24），推动坐封活塞（22）上行，坐封活塞（22）向上推动可动金属环（19），可动金属环（19）压迫压缩胶筒（18）封隔油套环空，卡簧（25）与环卡簧座（21）挂住，实现坐封；

S3、上提内衬管（3），剪断内衬管销钉（6），取出内衬管（3），由井口向油套环空注入泡排剂，泡排剂经泡排剂注入外孔（16）进入上外筒（8）内部的泡排剂自动加注机构上部（29），井筒未积液时，井筒内压力低，泡排剂自动加注机构的球阀（11）与阀座（12）紧密接触，封隔内筒（2）与油套环空连通；井筒积液时，井筒内压力升高，推动球阀（11）上行，球阀（11）与阀座（12）中央小孔（14）分开，内筒（2）与油套环空连通，泡排剂自动加注机构上部（29）的泡排剂流入泡排剂自动加注机构下部（30），并经泡排剂注入内孔（17）进入内筒（2），从下接头（4）进入井筒内，实现泡排剂的自动加注，井筒积液排出后，井筒内压力降低，球阀（11）下行，球阀（11）与阀座（12）中央小孔（14）紧密接触，再次封隔内筒（2）与油套环空连通，停止泡排剂的加注；

S4、需要解封收回本发明装置时，上提油管管柱，剪断解封销钉（23），卡簧（25）与环卡簧座（21）一起下行，胶筒（18）复位，实现解封。