CN104929595A - 脉动压力驱动自平衡活塞泵排液装置及其工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脉动压力驱动自平衡活塞泵排液装置及其工艺方法，装置包括地面组合装置和井下管柱组合装置，地面组合装置包括脉动反相双缸活塞泵、采油树、井口出液控制阀以及计量装置，井下管柱组合装置包括筛管、封隔器和平衡式活塞泵。工艺方法为：1)将井下管柱组合装置下入井筒内并座封；2)灌满井筒打压验封封隔器；3)安装井口采油树；4)分别从补液口和清蜡闸阀灌满油套环空和油管；5)启动脉动反相双缸活塞泵进行排液。本发明中平衡式活塞泵排液动力来源于通过油套环空传导的脉动压力，使试油测试诱喷求产及油水井酸化压裂后实现快速连续排液，避免地层伤害，效果好且效率高。

Description

脉动压力驱动自平衡活塞泵排液装置及其工艺方法

技术领域

本发明涉及石油天然气开发技术领域，尤其是一种脉动压力驱动自平衡活塞泵排液装置及其工艺方法。

背景技术

试油测试过程中排液是落实地层产液液性、求取产能的重要手段；在油水井酸化、压裂等措施改造后，为防止入井液对地层产生伤害，也需要及时排液。所以说，排液是油气田井下作业的项重要工序。目前，用于井下作业中排液的工艺方法主要有水力抽子抽汲、油管泵、气举及螺杆泵、水力活塞泵、射流泵等几项工艺技术。存在的主要问题有：抽汲排液污染严重，人为因素影响较多周期长，不能满足及时返排的要求，；油管泵排液存在转抽工序多能耗大；水力活塞泵、射流泵排液由于动力液和地层产液混合排出，在较短时间内不易判断地层是否产水，极不适于探井落实液性的要求。因此，需要开发适用于稠油、高凝油、低产、深层及斜井、水平井的排液技术，以更好地对储层进行针对性评价。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种脉动压力驱动自平衡活塞泵排液装置及其工艺方法，其克服了现有工艺技术存在的问题和不足之处，平衡式活塞泵排液动力来源于通过油套环空传导的脉动压力，使试油测试诱喷求产及油水井酸化压裂后实现快速连续排液，避免地层伤害，效果好且效率高。

为了解决上述技术问题，本发明的脉动压力驱动自平衡活塞泵排液装置包括用于提供脉动压力和出液控制的地面组合装置和用于将地面提供的脉动能量转化为举升液体压能的井下管柱组合装置，所述地面组合装置包括脉动反相双缸活塞泵、采油树、井口出液控制阀以及计量装置，所述井下管柱组合装置包括筛管、封隔器和平衡式活塞泵；所述脉动反相双缸活塞泵包括上下行方向相反的动力液活塞和产液活塞以及动力液活塞缸和产液活塞缸，所述产液活塞缸一侧与出油口连通，且该出油口处设有限压阀，所述动力液活塞缸一侧与补液口连通；所述平衡式活塞泵处于套管内部且该平衡式活塞泵包括缸室，所述缸室内部中间位置设有一隔板且该隔板将缸室分为上腔室和下腔室，所述上腔室内设有一上活塞，所述下腔室内设有一下活塞，在所述上腔室中上活塞与隔板之间的空间为上缸室，在所述下腔室中下活塞与隔板之间的空间为下缸室，所述上活塞和下活塞之间还连接有一活塞连杆，所述活塞连杆内部中空形成有一用于连通上腔室上部空间和下腔室下部空间的上下腔通道，该活塞连杆上端设有一活塞单流凡尔，所述上腔室上端设有一出油单流凡尔，所述下腔室下端设有一进油单流凡尔；所述产液活塞缸底部通过油管与上腔室上部连接，所述下缸室通过导压旁通管与油管内部连通，所述动力液活塞缸底部与油管和套管之间的油套环空连通，所述上缸室底部一侧通过泵进口通道与油套环空连通。

所述井下管柱组合装置还包括压力计托筒、MFE地层测试工具和锁紧接头，所述封隔器为PT封隔器。

一种通过脉动压力驱动自平衡活塞泵排液装置实现的工艺方法，包括如下步骤：

1)首先将所述的井下管柱组合装置下入已射孔或酸化压裂后的井筒内并座封；

2)灌满井筒打压验封封隔器，必须使封隔器密封，此时，封隔器将地层与上部油套环空分成两部分；

3)安装井口采油树，将一侧的生产闸阀口端和套管闸阀口端分别与脉动反相双缸活塞泵端口连接，另一侧的生产闸阀口端接井口出液控制阀并通连至计量装置中的计量管汇和计量罐；

4)分别从补液口和清蜡闸阀灌满油套环空和油管；

5)启动地面液压动力泵，带动脉动反相双缸活塞泵运行，进行排液。

另一种通过脉动压力驱动自平衡活塞泵排液装置实现的工艺方法，包括如下步骤：

1)MFE地层测试工具开井；

2)坐油管挂安装井口采油树，或将井口做相应控制(关闭防喷器使油套隔离)；

3)将一侧的生产闸阀口端和套管闸阀口端分别与脉动反相双缸活塞泵端口连接，另一侧的生产闸阀口端接井口出液控制阀并通连至计量装置中的计量管汇和计量罐(或将井口做相应类似连接与控制)；

4)分别灌满油套环空和油管；

5)启动地面液压动力泵，带动脉动反相双缸活塞泵运行，进行排液。

本发明的有益效果是：

1.由于采用环空打压，可以采用液压式封隔器，适用范围可以扩大至斜井、水平井；

2.平衡式活塞泵设计用产液液柱平衡工作液液柱使活塞复位，能量消耗小；平衡式活塞泵排液动力来源于通过环空传导的脉动压力，打压用工作液用量较小，损失小；

3.工作管柱可控，密封性有保证；动力液和产液各自独立，不会产生混合现象，适用低产井、稠油井；

4.从井底油层到地面系统设置有连通机构，保证管柱生产通道，诱喷后可实现放喷；

5.可单独排液使用，也可与MFE地层测试工具组合测试排液联作使用。

附图说明

图1为本发明中脉动反相双缸活塞泵和平衡式活塞泵间出油状态下的连接结构示意图；

图2为本发明中脉动反相双缸活塞泵和平衡式活塞泵间动力液打压状态下的连接结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

参见图1和图2，本发明的脉动压力驱动自平衡活塞泵排液装置包括用于提供脉动压力和出液控制的地面组合装置和用于将地面提供的脉动能量转化为举升液体压能的井下管柱组合装置，所述地面组合装置包括脉动反相双缸活塞泵、采油树、井口出液控制阀以及计量装置，所述井下管柱组合装置包括筛管、封隔器11和平衡式活塞泵；

所述脉动反相双缸活塞泵包括上下行方向相反的动力液活塞1和产液活塞2以及动力液活塞缸和产液活塞缸，所述产液活塞缸一侧与出油口连通，且该出油口处设有限压阀19，所述动力液活塞缸一侧与补液口20连通；

所述平衡式活塞泵处于套管内部且该平衡式活塞泵包括缸室，所述缸室内部中间位置设有一隔板7且该隔板7将缸室分为上腔室14和下腔室15，所述上腔室14内设有一上活塞5，所述下腔室15内设有一下活塞6，在所述上腔室14中上活塞5与隔板7之间的空间为上缸室12，在所述下腔室15中下活塞6与隔板7之间的空间为下缸室13，所述上活塞5和下活塞6之间还连接有一活塞连杆9，所述活塞连杆9内部中空形成有一用于连通上腔室14上部空间和下腔室15下部空间的上下腔通道10，该活塞连杆9上端设有一活塞单流凡尔17，所述上腔室14上端设有一出油单流凡尔18，所述下腔室15下端设有一进油单流凡尔16；

所述产液活塞缸底部通过油管4与上腔室14上部连接，所述下缸室13通过导压旁通管8与油管4内部连通，所述动力液活塞缸底部与油管4和套管之间的油套环空3连通，所述上缸室12底部一侧通过泵进口通道21与油套环空3连通。

所述井下管柱组合装置还包括压力计托筒、MFE地层测试工具和锁紧接头，所述封隔器11为PT封隔器。

平衡式活塞泵排液动力来源于通过油套环空传导的脉动压力，平衡式活塞泵的上缸室12与油套环空3连通，其下缸室13通过导压旁通管8与油管4内腔连通；活塞单流凡尔17、出油单流凡尔18和进油单流凡尔16均为单向阀。上活塞5和下活塞6由活塞连杆9刚性连接，活塞连杆9中间设有上下腔通道10；在井口处，油管4和油套环空3上设有脉动反相双缸活塞泵，出油口处设有限压阀19并且限制压力可以调节。

脉动反相双缸活塞泵的两个活塞(动力液活塞1和产液活塞2)上下行方向刚好相反。动力液活塞1下行，产液活塞2则上行，油套环空3内的动力液的压力开始上升；此时，平衡式活塞泵的上活塞5处于上缸室12下端。当油套环空3内的动力液压力上升到一定值时，动力液进入上缸室12内，作用在上活塞5底部环面上的作用力，克服产液作用在下活塞6上的作用力，推动活塞连杆9连接的上、下活塞5、6同时上行；活塞单流凡尔17关闭，进油单流凡尔16打开，出油单流凡尔18打开；结果，上腔室14内的产液被泵入油管4内腔，井内的产液被吸入下腔室15，同时，起平衡作用充入到下缸室13的产液在上行的下活塞6作用下也被挤回油管4。在井口的出油口产液克服限压阀19的压力被排出。上述过程一直持续到动力液活塞1开始上行，油套环空3和上缸室12内的动力液的压力开始下降；此时，平衡式活塞泵的下活塞6处于上端。油管4内腔的产液及产液活塞2作用在下活塞6上的作用力，克服作用在上活塞5底部环面上的作用力推动活塞连杆9连接的上、下活塞5、6同时下行；活塞单流凡尔17打开，进油单流凡尔16关闭，出油单流凡尔18关闭；结果，下腔室15内的产液被泵入上腔室14，同时，起平衡作用的部分产液通过导压旁通管8通道再次进入下缸室13，上缸室12内的动力液被压回油套环空3。为下一循环泵出产液作好准备。

在出油口处，针对气油比高的油气井排液(即产液伴有气体)，因为气体的可压缩性导致产液活塞2对下活塞6的作用力减少，出现气滞压缩而影响泵效，在出油口处设计了限压阀19，以保证平衡式活塞泵的正常工作。

本发明中的装置单独使用时，井下管柱组合装置为：筛管+封隔器+平衡式活塞泵+油管至井口，排液工艺方法包括如下步骤：

1)首先将所述的井下管柱组合装置下入已射孔或酸化压裂后的井筒内并座封；

2)灌满井筒打压验封封隔器，必须使封隔器密封，此时，封隔器将地层与上部油套环空分成两部分；

3)安装井口采油树，将一侧的生产闸阀口端和套管闸阀口端分别与脉动反相双缸活塞泵端口连接，另一侧的生产闸阀口端接井口出液控制阀并通连至计量装置中的计量管汇和计量罐；

4)分别从补液口和清蜡闸阀灌满油套环空和油管；

5)启动地面液压动力泵，带动脉动反相双缸活塞泵运行，进行排液。

所述柱塞往复一次，即实现一个抽排循环。

本发明中的装置与MFE测试工具组合使用时，井下管柱组合装置为：压力计托筒+筛管+PT封隔器+MFE地层测试工具+锁紧接头+平衡式活塞泵+油管至井口。排液工艺方法包括如下步骤：

1)MFE地层测试工具开井；

2)坐油管挂安装井口采油树，或将井口做相应控制(关闭防喷器使油套隔离)；

3)将一侧的生产闸阀口端和套管闸阀口端分别与脉动反相双缸活塞泵端口连接，另一侧的生产闸阀口端接井口出液控制阀并通连至计量装置中的计量管汇和计量罐(或将井口做相应类似连接与控制)；

4)分别灌满油套环空和油管；

5)启动地面液压动力泵，带动脉动反相双缸活塞泵运行，进行排液。

所述柱塞往复一次，即实现一个抽排循环。

综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本发明的技术指导思想之内提出其他的实施例，但这些实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (4)

1.一种脉动压力驱动自平衡活塞泵排液装置，其特征在于：包括用于提供脉动压力和出液控制的地面组合装置和用于将地面提供的脉动能量转化为举升液体压能的井下管柱组合装置，所述地面组合装置包括脉动反相双缸活塞泵、采油树、井口出液控制阀以及计量装置，所述井下管柱组合装置包括筛管、封隔器(11)和平衡式活塞泵；

所述脉动反相双缸活塞泵包括上下行方向相反的动力液活塞(1)和产液活塞(2)以及动力液活塞缸和产液活塞缸，所述产液活塞缸一侧与出油口连通，且该出油口处设有限压阀(19)，所述动力液活塞缸一侧与补液口(20)连通；

所述平衡式活塞泵处于套管内部且该平衡式活塞泵包括缸室，所述缸室内部中间位置设有一隔板(7)且该隔板(7)将缸室分为上腔室(14)和下腔室(15)，所述上腔室(14)内设有一上活塞(5)，所述下腔室(15)内设有一下活塞(6)，在所述上腔室(14)中上活塞(5)与隔板(7)之间的空间为上缸室(12)，在所述下腔室(15)中下活塞(6)与隔板(7)之间的空间为下缸室(13)，所述上活塞(5)和下活塞(6)之间还连接有一活塞连杆(9)，所述活塞连杆(9)内部中空形成有一用于连通上腔室(14)上部空间和下腔室(15)下部空间的上下腔通道(10)，该活塞连杆(9)上端设有一活塞单流凡尔(17)，所述上腔室(14)上端设有一出油单流凡尔(18)，所述下腔室(15)下端设有一进油单流凡尔(16)；

所述产液活塞缸底部通过油管(4)与上腔室(14)上部连接，所述下缸室(13)通过导压旁通管(8)与油管(4)内部连通，所述动力液活塞缸底部与油管(4)和套管之间的油套环空(3)连通，所述上缸室(12)底部一侧通过泵进口通道(21)与油套环空(3)连通。

2.按照权利要求1所述的脉动压力驱动自平衡活塞泵排液装置，其特征在于：所述井下管柱组合装置还包括压力计托筒、MFE地层测试工具和锁紧接头，所述封隔器(11)为PT封隔器。

3.一种通过权利要求1所述的脉动压力驱动自平衡活塞泵排液装置实现的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)首先将所述的井下管柱组合装置下入已射孔或酸化压裂后的井筒内并座封；

2)灌满井筒打压验封封隔器，必须使封隔器密封，此时，封隔器将地层与上部油套环空分成两部分；

3)安装井口采油树，将一侧的生产闸阀口端和套管闸阀口端分别与脉动反相双缸活塞泵端口连接，另一侧的生产闸阀口端接井口出液控制阀并通连至计量装置中的计量管汇和计量罐；

4)分别从补液口和清蜡闸阀灌满油套环空和油管；

5)启动地面液压动力泵，带动脉动反相双缸活塞泵运行，进行排液。

4.一种通过权利要求2所述的脉动压力驱动自平衡活塞泵排液装置实现的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)MFE地层测试工具开井；

2)坐油管挂安装井口采油树，或将井口做相应控制(关闭防喷器使油套隔离)；

3)将一侧的生产闸阀口端和套管闸阀口端分别与脉动反相双缸活塞泵端口连接，另一侧的生产闸阀口端接井口出液控制阀并通连至计量装置中的计量管汇和计量罐(或将井口做相应类似连接与控制)；

4)分别灌满油套环空和油管；

5)启动地面液压动力泵，带动脉动反相双缸活塞泵运行，进行排液。