CN104500007A - 气能强制举升水或油的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了气能强制举升水或油的方法及设备，它包括以下步骤完成：先在井套管内设置储油管和排油管，储油管和排油管的下端都设有单向阀，排油管下端的单向阀的进口与储油管的内腔底部相连通；通过压缩机为高压储气罐提供高压气能并存储；高压储气罐与控制阀进气口相连通，控制阀出气口与储油管相连通，当进气口与出气口连通时，高压气能进入储油管把液体压入排油管内，最后举升到地面；使控制阀的出气口与排气口相连通，井套管内的液体进入储油管腔内；如此往复循环即可。本发明由于井下无运动部件，故障率低，大大降低了维修作业成本。

Description

气能强制举升水或油的方法及设备
技术领域
本发明涉及一种抽取地下水或采油的方法及设备，具体地说是一种以高压气能为动力采油或取水的气能强制举升水或油的方法及设备。
背景技术
目前，对于抽水设备一般都是用水泵，采油的方法主要为有杆采油及传统无杆采油技术，其设备主要为传统的井下杆柱及抽油泵、电潜泵、螺杆泵等设备，在抽油的过程中，抽油泵都存在着需克服抽油杆自重做功的弊端，而且易产生杆管偏磨现象；电潜泵下到井底的电缆和泵易受磨损，并且一旦受损就须作业重新下泵才可启动，作业难度大，费用高；螺杆泵也存在与电潜泵相似的缺点和不足，都存在着运输和安装都不方便，维修成本高问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种使用方便，以高压气能为动力强制举升油或水等液体的气能强制举升水或油的方法。
为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：该气能强制举升水或油的方法，其特征在于：它包括以下步骤完成：（1）、先在井套管内设置储油管和排油管，储油管和排油管的下端都设有单向阀，排油管下端的单向阀的进口与储油管的内腔底部相连通；（2）、通过压缩机为高压储气罐提供高压气能并存储；（3）、高压储气罐与控制阀进气口相连通，控制阀出气口通过气体输送管与储油管内腔相连通，当控制阀的进气口与出气口连通时，高压储气罐内的高压气能进入储油管内腔，把储油管腔内的液体压入排油管内，最后举升到地面；（4）、调节控制阀，使控制阀的出气口与排气口相连通，排出储油管腔内的高压气能，井套管内的液体进入储油管腔内；（5）、重新调节控制阀，再次使控制阀的进气口与出气口连通，如此往复循环，井套管内的液体不断被举升到地面。
本发明的另一个目的在于提供一种结构简单，使用方便、适合井况广的气能强制举升水或油的设备。在石油开采领域中，高压气能压缩机组从外界或反排储能罐吸进气体压缩成高压气体，使高压储气罐维持一定的气能压力，同时根据需要快速提供高压气能，控制柜接收到转换信号后，操作控制阀进行充、放气转换工作，来达到油、水举升的目的，可彻底杜绝有杆采油系统和其他无杆采油设备的结构复杂、控制困难、成本高及井下作业频繁的问题。
为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：该气能强制举升水或油的设备，包括储油管、油管和排油管，储油管和排油管设置在油井的套管内，其特征在于：储油管的下端固定设有进油阀，排油管的下端固定设有出油阀，出油阀的进油口与进油阀上方的储油管的内腔底部相连通，排油管的上端与油管相连通，储油管的上端通过气体输送管与控制阀的出气口相连通，控制阀的进气口与高压储气罐相连通，高压储气罐通过导管与高压气能压缩机组的出气口相连通，所述的控制阀上设有排气口。
所述的气体输送管上设有气体流量计，气体流量计、控制阀和高压气能压缩机组分别通过导线与控制柜相连接。
所述的储油管和排油管并排设置在套管腔内。
作为一种改进，所述的排油管套设在储油管腔内。
所述的套管内设有转换接头，储油管和排油管的上端分别与转换接头下端的两个开口相连通，气体输送管和油管的下端分别与转换接头上端的两个开口相连通。
所述的进油阀和出油阀都为单向阀。
作为一种改进，气体流量计替换为气体压力计或时间继电器。
作为一种改进，所述的控制阀的反排口与反排储能罐相连通，反排储能罐的出口通过导管与高压气能压缩机组的进气口相连通。
所述的反排储能罐与高压气能压缩机组之间的导管上设有过滤装置。
该气能强制举升水或油的设备，包括储油管、油管和排油管，在一号井和二号井的套管内都设有储油管和排油管，油井的井口都为密封井口，其特征在于：每个油井的储油管的下端固定设有进油阀，每个油井的排油管的下端固定设有出油阀，同一个油井内的出油阀的进油口与相应的进油阀上方的储油管的内腔底部相连通，排油管的上端与油管相连通，一号井的储油管的上端通过一号井的气体输送管与控制阀的出气口相连通，二号井的储油管的上端通过二号井的气体输送管与控制阀的反排口相连通，控制阀的进气口与高压储气罐相连通，高压储气罐通过导管与高压气能压缩机组的出气口相连通。
所述的同一个油井内的储油管和排油管并排设置在套管腔内，或者同一个油井内的排油管套设在相对应的储油管腔内。
所述的一号井和二号井的气体输送管上都设有气体流量计，控制柜分别通过导线与控制阀、高压气能压缩机组、一号井的气体流量计和二号井的气体流量计相连接。
本发明的有益效果在于：省略掉了抽油杆，不存在抽油杆自重做功的弊端，提高了效率并且彻底杜绝了杆管偏磨问题；井下无运动部件，井下故障率低，大大降低了维修作业成本；井口设备简单，不存在井口泄露问题，免维护。
附图说明
图1为本发明的排油管和储油管并排式的结构示意图。
图2为本发明的排油管和储油管并排式的带反排储能罐的结构示意图。
图3为本发明的排油管和储油管套设式的结构示意图。
图4为本发明的排油管和储油管套设式的带反排储能罐的结构示意图。
图5为本发明的排油管和储油管并排式的在多井状态下使用的结构示意图。
图6为本发明的排油管和储油管套设式的在多井状态下使用的结构示意图。
图中：1、高压气能压缩机组；2、高压储气罐；3、控制柜；4、控制阀；5、密封井口；6、套管；7、油管；8、进油阀；9、气体输送管；10、出油阀；11、储油管；12、排油管；13、转换接头；14、气体流量计；15、反排储能罐；16、过滤装置；A、出气口；B、反排口；T、排气口；P、进气口。
具体实施方式
为更好的阐述本发明的内容，设置了地功线L1、上转换控制线L2、下转换控制线L3。所述的地功线L1为长时间（>1小时）停机后，套管内油液所能达到的高度线，相当于静液位；所述的上转换控制线L2为油液在储油管内快速上升后所到达高度位置线，相当于动液位，也就是液面到达此位置后进行加气反向操作的控制临界点；所述的下转换控制线L3为液面下降后所到达的最低位置线，也是液面到达此位置后进行排气反向操作的控制临界点。
该气能强制举升水或油的方法，其特征在于：它包括以下步骤完成：（1）、先在井套管内设置储油管和排油管，储油管和排油管的下端都设有单向阀，排油管下端的单向阀的进口与储油管的内腔底部相连通；（2）、通过压缩机为高压储气罐提供高压气能并存储；（3）、高压储气罐与控制阀进气口相连通，控制阀出气口通过气体输送管与储油管内腔相连通，当控制阀的进气口与出气口连通时，高压储气罐内的高压气能进入储油管内腔，把储油管腔内的液体压入排油管内，最后举升到地面；（4）、调节控制阀，使控制阀的出气口与排气口相连通，排出储油管腔内的高压气能，井套管内的液体进入储油管腔内；（5）、重新调节控制阀，再次使控制阀的进气口与出气口连通，如此往复循环，井套管内的液体不断被举升到地面。
所述的高压气能就是指经过压缩后产生的高压气体，压缩气体的压强与井的深度相匹配，以能使油或水顺利举升到地面为原则，比如1000米的油井，根据井况可以选择气压在10MPa-15MPa范围内。
本发明不但适用于油井的采油作业，也适用于水井的抽水作业，只要把油管改成水管即可。
实施例1：一种排油管和储油管并排式的气能强制举升水或油的设备。如图1。
在采油领域中，该气能强制举升水或油的设备，包括储油管11、油管7和排油管12，储油管11和排油管12设置在油井的套管6内，油井的井口为密封井口5，其特征在于：储油管11的下端固定设有进油阀8，排油管12的下端固定设有出油阀10，出油阀10的进油口与进油阀8上方的储油管11的内腔底部相连通，排油管12的上端与油管7相连通，储油管11的上端通过气体输送管9与控制阀4的出气口A相连通，控制阀4的进气口P与高压储气罐2相连通，高压储气罐2通过导管与高压气能压缩机组1的出气口相连通，所述的控制阀4上设有排气口T。
所述的气体输送管9上设有气体流量计14，气体流量计14、控制阀4和高压气能压缩机组1分别通过导线与控制柜3相连接，以便将气体流量计14检测到的气体流量数据传递到控制柜3，再由控制柜3根据数据要求分别调整控制阀4和高压气能压缩机组1的工作状态，实现充、放气操作。
所述的储油管11和排油管12并排设置在套管6腔内。
所述的套管6内设有转换接头13，储油管11的管径大于气体输送管9的管径，排油管12的管径小于油管7的管径，储油管11和排油管12的上端分别与转换接头13下端的两个开口相连通，气体输送管9和油管7的下端分别与转换接头13上端的两个开口相连通，通过转换接头13实现变径连接。
所述的进油阀8和出油阀10都为单向阀。
使用本发明进行正常采油时，高压气能压缩机组1产生的高压气体通过管道进入高压储气罐2，控制阀4根据控制柜3发来信号动作，仅使进气口P与出气口A相连通，高压气能通过气体输送管9进入储油管11内，气能将储油管11的油液穿过出油阀10强制压入排油管12，再经过转换接头13压到油管7内，通过油管7举升到地面，液面从上转换控制线L2开始下降至下转换控制线L3，此时，气体流量计14得到进气量值V1，然后将此信号传递给控制柜3；控制柜3根据气体流量计14的信号，操作控制阀4动作，仅使出气口A与排气口T相通，将气体排出，套管6内的油液穿过进油阀8进入储油管11内，储油管11内液面从下转换控制线L3上升直到上转换控制线L2，气体流量计14得到排气量V2，并传输信号给控制柜3，控制柜3根据此信号启动高压气能压缩机组1工作为高压储气罐2送气，同时操作控制阀4动作，再仅使进气口P与出气口A连通，进入下一个循环。
作为一种改进，气体流量计可以用气体压力计替换，用压力信号进行控制；也可以用时间继电器替换，用时间信号进行控制；工作模式是相同的。
作为一种改进，如图2，所述的控制阀4的反排口B与反排储能罐15相连通，反排储能罐15的出口通过导管与高压气能压缩机组1的进气口相连通，以对回收的气体进行重复利用。
所述的反排储能罐15与高压气能压缩机组1之间的导管上设有过滤装置16，以便清除反排储能罐15内气体的杂质。
如图2所示，利用反排储能罐15来减轻高压气能压缩机组1的负荷。当给储油管11供气的进气量达到设定值V1时，气体流量计14传输信号给控制柜3，液位从上转换控制线L2下降到下转换控制线L3；控制柜3根据气体流量计14的信号，操作控制阀4动作，仅使出气口A与反排口B相通，储油管11内的大部分气能通过管道进入反排储能罐15内，当通气量达到一定值，或者经过一定时间后，既可以使用气体流量计来控制，也可以用时间继电器来控制，将此信号传输给控制柜3，控制柜3操作控制阀4动作，使出气口A与反排口B断开，同时仅使出气口A与排气口T相通，开始排气，最终使液面从下转换控制线L3上升到上转换控制线L2；当排气总量达到V2时，气体流量计14传输信号给控制柜3，控制柜3操作控制阀4动作，再仅使出气口A与进气口P接通，高压气能压缩机组1启动工作，然后重复下一个循环，此时的反排储能罐15内的气能经过滤装置16，进入高压气能压缩机组1重复使用。
同理，对于抽取地下水的作业，也可以使用本发明。
实施例2：一种排油管和储油管套设式的气能强制举升水或油的设备。如图3。
在采油领域中，该气能强制举升水或油的设备，包括储油管11、油管7和排油管12，储油管11和排油管12设置在油井的套管6内，油井的井口为密封井口5，其特征在于：储油管11的下端固定设有进油阀8，排油管12的下端固定设有出油阀10，所述的排油管12套设在储油管11腔内，出油阀10的进油口位于储油管11的内腔底部，排油管12的上端与油管7相连通，储油管11的上端通过气体输送管9与控制阀4的出气口A相连通，控制阀4的进气口P与高压储气罐2相连通，高压储气罐2通过导管与高压气能压缩机组1的出气口相连通。
所述的气体输送管9上设有气体流量计14，气体流量计14、控制阀4和高压气能压缩机组1通过导线与控制柜3相连接，以便将气体流量计14检测到的气体流量数据传递到控制柜3，再由控制柜3根据数据要求分别调整控制阀4和高压气能压缩机组1的工作状态。
所述的进油阀8和出油阀10都为单向阀。
作为一种改进，气体流量计可以用气体压力计替换，用压力信号进行控制；也可以用时间继电器替换，用时间信号进行控制；工作模式是相同的。
使用本发明进行正常采油时，高压气能压缩机组1产生的高压气体通过管道进入高压储气罐2，控制阀4根据控制柜3发来信号动作，仅使进气口P与出气口A相连通，高压气体通过气体输送管9进入储油管11内，气能将储油管11的油液穿过出油阀10强制压入排油管12，然后通过油管7举升到地面，液面从上转换控制线L2下降直到下转换控制线L3，气体流量计14检测通气量信号；当进气量达到设定值V1时，气体流量计14将此信号传输给控制柜3，此时储油管11内液面到达下转换控制线L3位置，控制阀4接收到控制柜3信号后动作，仅使出气口A与排气口T相通，将气体排出，套管6内的油液穿过进油阀8进入储油管11内，液面从下转换控制线L3上升直到上转换控制线L2，当气体排出体积V2时，液面上升到上转换控制线L2位置，气体流量计14将此信号传输给控制柜3，控制柜3操作控制阀4动作，仅使进气口P与出气口A连通，然后进入下一个循环。
本实施例是为适应小直径套管及套管轻微变形的低产井所设计，由于排油管12套设在输油管11内，缩小了井下装置所需空间，达到了强制举升目的。
作为一种改进，如图4，所述的控制阀4的反排口B与反排储能罐15相连通，反排储能罐15的出口通过导管与高压气能压缩机组1的进气口相连通，以对回收的气体进行重复利用。
所述的反排储能罐15与高压气能压缩机组1之间的导管上设有过滤装置16，以便清除反排储能罐15内气体的杂质。
实施例3：排油管和储油管并排式的在多井状态下使用，如图5。
在采油领域中，该气能强制举升水或油的设备，包括储油管11、油管7和排油管12，在一号井和二号井的套管6内都设有储油管11和排油管12，油井的井口都为密封井口5，其特征在于：每个油井的储油管11的下端固定设有进油阀8，每个油井的排油管12的下端固定设有出油阀10，同一个油井内的出油阀10的进油口与相应的进油阀8上方的储油管11的内腔底部相连通，同一个油井内的储油管11和排油管12并排设置在套管6腔内，排油管12的上端与油管7相连通，一号井的储油管11的上端通过一号井的气体输送管9与控制阀4的出气口A相连通，二号井的储油管11的上端通过二号井的气体输送管9与控制阀4的反排口B相连通，控制阀4的进气口P与高压储气罐2相连通，高压储气罐2通过导管与高压气能压缩机组1的出气口相连通。
所述的一号井和二号井的气体输送管9上都设有气体流量计14，控制柜3分别通过导线与控制阀4、高压气能压缩机组1、一号井的气体流量计14和二号井的气体流量计14相连接。
所述的每个油井的套管6内都设有转换接头13，同一个油井内的储油管11和排油管12的上端分别与相对应的转换接头13下端的两个开口相连通，同一个油井的气体输送管9和油管7的下端分别与相对应的转换接头13上端的两个开口相连通。
在正常使用采油时，高压气能压缩机组1产生的高压气体通过管道进入高压储气罐2；控制柜3操作控制阀4动作，此时使进气口P与出气口A连通，同时反排口B与排气口T连通，这样，二号井处于排气阶段，一号井处于加气阶段，高压气体通过一号井的气体输送管9进入一号井的储油管11内，使油液的液面从上转换控制线L2位置向下转换控制线L3位置移动，油液强制压入一号井的排油管12，然后压到油管7内到地面，一号井开始出油；一号井的气体流量计14检测进气量，此时一号井的储油管11内液面到达L3位置，一号井完成出油，一号井的气体流量计14将此信号传输给控制柜3，控制柜3操作控制阀4动作，仅使出气口A与反排口B相通，将一号井内的部分高压气体排到二号井的气体输送管9内；经过一定时间后，控制柜3操作控制阀4动作，使进气口P与反排口B相通，同时排气口T与出气口A连通，一号井把剩余气体排放，同时高压储气罐2开始向二号井注气；二号井的气体流量计14检测进气量，并将信号传输给控制柜3，控制柜3操作控制阀4动作，此时出气口A与反排口B连通，二号井将部分高压气体排到一号井的气体输送管9内，经过一定时间后，控制柜3操作控制阀4动作，使进气口P与出气口A连通，反排口B与排气口T连通，然后进入下一个循环。
实施例4：排油管和储油管套设式的在多井状态下使用，如图6。
在正常的采油过程中，该气能强制举升水或油的设备，包括储油管11、油管7和排油管12，在一号井和二号井的套管6内都设有储油管11和排油管12，油井的井口为密封井口5，其特征在于：储油管11的下端固定设有进油阀8，排油管12的下端固定设有出油阀10，同一个油井内的排油管12套设在相对应的储油管11腔内，出油阀10的进油口位于相对应的储油管11的内腔底部，排油管12的上端与油管7相连通，一号井的储油管11上端通过相应的气体输送管9与控制阀4的出气口A相连通，二号井的储油管上端通过相应的气体输送管与控制阀4的反排口B相连通，控制阀4的进气口P与高压储气罐2相连通，高压储气罐2通过导管与高压气能压缩机组1的出气口相连通。
一号井和二号井的气体输送管9上都设有气体流量计14，控制柜3分别通过导线与控制阀4、高压气能压缩机组1、一号井的气体流量计14和二号井的气体流量计相连接。
本实施例的工作过程与实施例3的工作过程相同，故不多述。

Claims (9)

1.气能强制举升水或油的方法，其特征在于：它包括以下步骤完成：（1）、先在井套管内设置储油管和排油管，储油管和排油管的下端都设有单向阀，排油管下端的单向阀的进口与储油管的内腔底部相连通；（2）、通过压缩机为高压储气罐提供高压气能并存储；（3）、高压储气罐与控制阀进气口相连通，控制阀出气口通过气体输送管与储油管内腔相连通，当控制阀的进气口与出气口连通时，高压储气罐内的高压气能进入储油管内腔，把储油管腔内的液体压入排油管内，最后举升到地面；（4）、调节控制阀，使控制阀的出气口与排气口相连通，排出储油管腔内的高压气能，井套管内的液体进入储油管腔内；（5）、重新调节控制阀，再次使控制阀的进气口与出气口连通，如此往复循环，井套管内的液体不断被举升到地面。
2.气能强制举升水或油的设备，包括储油管（11）、油管（7）和排油管（12），储油管（11）和排油管（12）设置在油井的套管（6）内，其特征在于：储油管（11）的下端固定设有进油阀（8），排油管（12）的下端固定设有出油阀（10），出油阀（10）的进油口与进油阀（8）上方的储油管（11）的内腔底部相连通，排油管（12）的上端与油管（7）相连通，储油管（11）的上端通过气体输送管（9）与控制阀（4）的出气口（A）相连通，控制阀（4）的进气口（P）与高压储气罐（2）相连通，高压储气罐（2）通过导管与高压气能压缩机组（1）的出气口相连通，所述的控制阀（4）上设有排气口（T）。
3.根据权利要求2所述的气能强制举升水或油的设备，其特征在于：所述的储油管（11）和排油管（12）并排设置在套管（6）腔内；或者，所述的排油管（12）套设在储油管（11）腔内。
4.根据权利要求2所述的气能强制举升水或油的设备，其特征在于：所述的气体输送管（9）上设有气体流量计（14），气体流量计（14）、控制阀（4）和高压气能压缩机组（1）分别通过导线与控制柜（3）相连接。
5.根据权利要求2所述的气能强制举升水或油的设备，其特征在于：所述的套管（6）内设有转换接头（13），储油管（11）和排油管（12）的上端分别与转换接头（13）下端的两个开口相连通，气体输送管（9）和油管（7）的下端分别与转换接头（13）上端的两个开口相连通。
6. 根据权利要求4所述的气能强制举升水或油的设备，其特征在于：所述的气体流量计替换为气体压力计或时间继电器。
7.根据权利要求2、3、4或5所述的气能强制举升水或油的设备，其特征在于：所述的控制阀（4）的反排口（B）与反排储能罐（15）相连通，反排储能罐（15）的出口通过导管与高压气能压缩机组（1）的进气口相连通；所述的反排储能罐（15）与高压气能压缩机组（1）之间的导管上设有过滤装置（16）。
8.气能强制举升水或油的设备，包括储油管（11）、油管（7）和排油管（12），在一号井和二号井的套管（6）内都设有储油管（11）和排油管（12），其特征在于：每个油井的储油管（11）的下端固定设有进油阀（8），每个油井的排油管（12）的下端固定设有出油阀（10），同一个油井内的出油阀（10）的进油口与相应的进油阀（8）上方的储油管（11）的内腔底部相连通，排油管（12）的上端与油管（7）相连通，一号井的储油管（11）的上端通过一号井的气体输送管（9）与控制阀（4）的出气口（A）相连通，二号井的储油管（11）的上端通过二号井的气体输送管（9）与控制阀（4）的反排口（B）相连通，控制阀（4）的进气口（P）与高压储气罐（2）相连通，高压储气罐（2）通过导管与高压气能压缩机组（1）的出气口相连通。
9.根据权利要求8所述的气能强制举升水或油的设备，其特征在于：所述的同一个油井内的储油管（11）和排油管（12）并排设置在相对应的套管（6）腔内，或者同一个油井内的排油管（12）套设在相对应的储油管（11）腔内；所述的一号井和二号井的气体输送管（9）上都设有气体流量计（14），控制柜（3）分别通过导线与控制阀（4）、高压气能压缩机组（1）、一号井的气体流量计（14）和二号井的气体流量计（14）相连接。
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