CN105201817B - 无底座分体式柱塞及排液采气工艺 - Google Patents
无底座分体式柱塞及排液采气工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了无底座分体式柱塞及排液采气工艺，柱塞由柱塞套和柱塞体组成，柱塞体在井内的下行速度大于柱塞套，两者在油管内的下行速度均大于整体柱塞下行速度的十多倍，当柱塞下行到管柱底部或预定的液面位置时，两者自动组合为一个整体柱塞，当在井口释放油管内压力时，井内气液将油管内自动组合的柱塞推动上移，达到将油管内的气液排出井外的要求。本分明针对低压气井柱塞式排水采气遇到的问题，研发了分体式柱塞排液工艺技术，对于采气井可以在不关井的状态下，实现连续排水采气生产，对于压后排液井，可以提高排液效率，加快低产气井的排液速度，缩短完井周期，降低生产成本，加快天然气井的有效开发。
Description
技术领域
本发明属于低压气井压后排液及排水采气工艺技术领域，具体涉及无底座分体式柱塞及排液采气工艺。
背景技术
长庆气田是典型的“三低”气藏。随着国内天然气需求的增大，开发规模越来越大，排液速度及效果严重制约着气井的产量及完井周期。
除气层的“三低”因素外，诱喷不通的主要因素，为油管内径大，气液滑脱效应显著。
对于低压低产气井，主要采用气举凡尔排液，连续油管气举，速度管排水采气等工艺，成本费用大，浪费的机械能量及消耗的天然气很大，消耗掉的气体对大气也造成了一定的污染。针对以上存在的问题，各大油气田已开展了油气井的柱塞采油及排水采气工艺的研发试制与试验。
柱塞采油或排液采气工艺可以有效地利用地层能量进行排采，因柱塞的外径接近于油管的内径，柱塞体与油管内壁面之间的间隙只有1-1.5mm，致使柱塞要在关井后，天然气不流动的情况下，以很小的速度才能下行到油管底部，所需关井时间长，开井后，气井的产量又低，不能进行连续采气，致使气井的产量受到限制。
天然气井柱塞排液时，要在井内下入柱塞座，以此来实现对柱塞行程及运行时间的控制，对于压后排液井，因增加这道工序后，又要增加额外的排液费用，因此，推广应用受到很大的制约。
发明内容
本发明的目的是克服现有柱塞排液采气工艺中关井时间长、需要下入柱塞底座，导致的排液费用大、排液效率低和完井周期长的问题。
为此，本发明提供了无底座分体式柱塞排液采气工艺，包括如下步骤：
步骤一：分别将柱塞套和柱塞体夹持在井口捕捉器内，先关井，然后向井内投入柱塞套；
步骤二：Δt时间后，向井内投入柱塞体；
步骤三：柱塞体和柱塞套在井内液面下结合形成一个整体柱塞，在井内气流的向上推动下，整体柱塞将井内的积液排出井外，实现排液；
步骤四：开井，采集油压、套压、井深和压力系数，判断油压是否等于套压，同时判断套压和井深的比值是否等于压力系数，如果同时满足油压等于套压，且套压和井深的比值等于压力系数，则结束排液采气工艺，否则，循环步骤一至步骤三，直到满足油压等于套压，且套压和井深的比值等于压力系数；
所述步骤二中的Δt，通过如下公式进行：
其中，v1表示柱塞体在液体中的运行速度，v2表示柱塞套在液体中的运行速度，v3表示柱塞体在气体中的运行速度，v4表示柱塞套在气体中的运行速度，h1表示油管内气柱高度，h2表示油管内液柱高度；
v1的表示公式如下，
v1＝0.2084×(D0 2-D2)/D3×sqrt(G1)
v2的表示公式如下，
v2＝0.2084×(D0 2-D2+D1 2)×sqrt(G2)/(D2-D1 2)1.5
v3的表示公式如下，
v3＝1.1546×(D0 2-D2)×sqrt(G1/P)/D3
v4的表示公式如下，
v4＝1.1546×(D0 2-D2+D1 2)×sqrt(G2/P)/(D2-D1 2)1.5
其中，D0表示油管内径，D表示柱塞体外径，D1表示柱塞套外径，G1表示柱塞套重量，G2表示柱塞体重量，P表示油管内气体的压力；
h1的表示公式如下：
h1＝H-102×(P3-P1)
h2的表示公式如下：
h2＝H-h1
其中，H表示管柱深度，P3表示井底压力，P1表示油管压力；
所述柱塞体在井内的下行速度大于柱塞套在井内的下行速度。
无底座分体式柱塞，包括柱塞体和套接柱塞体下端的柱塞套；
所述柱塞体包括柱塞杆，柱塞杆的顶端连接有打捞头，柱塞杆的底端连接有插入头；
所述柱塞套是两端开口的圆筒形结构；
所述插入头与柱塞杆连接的一端沿插入头外壁的周向开设有定位沿；
所述柱塞套与柱塞体套接的一端沿柱塞套的内壁开设有下沉式台阶；
所述插入头的底端是圆锥形的导向头。
所述柱塞体在井内的下行速度大于柱塞套在井内的下行速度。
本发明的有益效果：本发明提供的这种无底座分体式柱塞及排液采气工艺，针对低压气井柱塞式排水采气遇到的问题，对于采气井可以在不关井的状态下，实现连续排水采气生产，对于压后排液井，可以提高排液效率，加快低产气井的排液速度，缩短完井周期，降低生产成本，加快天然气井的有效开发。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是无底座分体式柱塞排液采气工艺的流程示意图。
图2是柱塞体的示意图。
图3是柱塞套的示意图。
图4是柱塞体和柱塞套结合后的整体柱塞的示意图。
附图标记说明：1、打捞头；2、柱塞杆；3、定位沿；4、插入头；5、导向头；6、柱塞体；7、柱塞套；8、下沉式台阶。
具体实施方式
实施例1：
如图2、图3和图4所示，无底座分体式柱塞，包括柱塞体6和套接柱塞体6下端的柱塞套7；所述柱塞体6包括柱塞杆2，柱塞杆2的顶端连接有打捞头1，柱塞杆2的底端连接有插入头4；所述柱塞套7是两端开口的圆筒形结构。
在使用该无底座分体式柱塞进行排水采气时，先关井，然后将柱塞套7投入井内，柱塞套7落入井内，间隔Δt时间后，再投入柱塞体6，当柱塞套7与柱塞体6在井下合为一体后，打开井口释放井内油管天然气的压力，柱塞套7与油管壁的间隙只有1-1.5mm，在井内气、液的作用下，柱塞套7与柱塞体6会形成一个整体柱塞向上移动，将井内的积液带出井外。
实施例2：
在实施例1的基础上，所述插入头与柱塞杆2连接的一端沿插入头4外壁的周向开设有定位沿3。所述柱塞套7与柱塞体6套接的一端沿柱塞套7的内壁开设有下沉式台阶8。所述插入头的底端是圆锥形的导向头5。
在使用该无底座分体式柱塞进行排水采气时，先关井，然后将柱塞套7投入井内，柱塞套7落入井内，间隔Δt时间后，再投入柱塞体6，当柱塞套7与柱塞体6在井下合为一体后，打开井口释放井内油管天然气的压力，柱塞套7与油管壁的间隙只有1-1.5mm，在井内气、液的作用下，柱塞套7与柱塞体6会形成一个整体柱塞向上移动，将井内的积液带出井外。具体的，定位沿3与下沉式台阶8卡合，使柱塞套7与柱塞体6形成一个整体柱塞。
实施例3：
如图1所示，本发明提供了无底座分体式柱塞排液采气工艺，包括如下步骤：
步骤一：分别将柱塞套7和柱塞体6夹持在井口捕捉器内，先关井，然后向井内投入柱塞套7；
步骤二：Δt时间后，向井内投入柱塞体6；
步骤三：柱塞体6和柱塞套7在井内液面下结合形成一个整体柱塞，在井内气流的向上推动下，整体柱塞将井内的积液排出井外，实现排液；
步骤四：开井，采集油压、套压、井深和压力系数，判断油压是否等于套压，同时判断套压和井深的比值是否等于压力系数，如果同时满足油压等于套压，且套压和井深的比值等于压力系数，则结束排液采气工艺，否则，循环步骤一至步骤三，直到满足油压等于套压，且套压和井深的比值等于压力系数。
该无底座分体式柱塞排液采气工艺由柱塞体6和柱塞套7组成，应用时，先关井，然后将柱塞套7投入井内，柱塞套7落入井内，间隔Δt时间后，再投入柱塞体6，当柱塞套7与柱塞体6在井下合为一体后，打开井口释放井内油管天然气的压力，柱塞套7与油管壁的间隙只有1-1.5mm，在井内气、液的作用下，柱塞套7与柱塞体6会形成一个整体柱塞向上移动，将井内的积液带出井外，如此，投入和返出多次，然后开井，采集油压、套压、井深和压力系数，判断油压是否等于套压，同时判断套压和井深的比值是否等于压力系数，如果同时满足油压等于套压，且套压和井深的比值等于压力系数，则结束排液采气工艺，否则，循环步骤一至步骤三。
本发明针对低压气井柱塞式排水采气遇到的问题，研发了分体式柱塞排液工艺技术，对于采气井可以在不关井的状态下，实现连续排水采气生产，对于压后排液井，可以提高排液效率，加快低产气井的排液速度，缩短完井周期，降低生产成本，加快天然气井的有效开发。
实施例4：
在实施例3的基础上，所述步骤二中的Δt，通过如下公式进行：
其中，v1表示柱塞体6在液体中的运行速度，v2表示柱塞套7在液体中的运行速度，v3表示柱塞体6在气体中的运行速度，v4表示柱塞套7在气体中的运行速度，h1表示油管内气柱高度，h2表示油管内液柱高度。
实施例5：
在实施例3的基础上，v1的表示公式如下，
v1＝0.2084×(D0 2-D2)/D3×sqrt(G1)
v2的表示公式如下，
v2＝0.2084×(D0 2-D2+D1 2)×sqrt(G2)/(D2-D1 2)1.5
v3的表示公式如下，
v3＝1.1546×(D0 2-D2)×sqrt(G1/P)/D3
v4的表示公式如下，
v4＝1.1546×(D0 2-D2+D1 2)×sqrt(G2/P)/(D2-D1 2)1.5
其中，D0表示油管内径，D表示柱塞体6外径，D1表示柱塞套7外径，G1表示柱塞套7重量，G2表示柱塞体6重量，P表示油管内气体的压力，上述数据均是通过采集可直接得到。
h1的表示公式如下：
h1＝H-102×(P3-P1)
h2的表示公式如下：
h2＝H-h1
其中，H表示管柱深度，P3表示井底压力，P1表示油管压力，上述数据均是通过采集可直接得到。
实施例6：
在实施例3的基础上所述柱塞体6在井内的下行速度大于柱塞套7在井内的下行速度。柱塞体6的结构如图2所示，柱塞套7的结构如图3所示，柱塞体6和柱塞套7结合后形成的整体柱塞如图4所示，柱塞套7和柱塞体6在油管中的节流面积均很大，节流阻力小，在井内的下行速度都很大，但柱塞套7的下行速度小于柱塞体6的下行速度。
本发明针对低压气井柱塞式排水采气遇到的问题，研发了分体式柱塞排液工艺技术，对于采气井可以在不关井的状态下，实现连续排水采气生产，对于压后排液井，可以提高排液效率，加快低产气井的排液速度，缩短完井周期，降低生产成本，加快天然气井的有效开发。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。
Claims (1)
1.无底座分体式柱塞，其特征在于，包括柱塞体（6）和套接柱塞体（6）下端的柱塞套（7）；
所述柱塞体（6）包括柱塞杆（2），柱塞杆（2）的顶端连接有打捞头（1），柱塞杆（2）的底端连接有插入头（4）；
所述柱塞套（7）是两端开口的圆筒形结构；
所述插入头与柱塞杆（2）连接的一端沿插入头（4）外壁的周向开设有定位沿（3）；
所述柱塞套（7）与柱塞体（6）套接的一端沿柱塞套（7）的内壁开设有下沉式台阶（8）；
所述插入头的底端是圆锥形的导向头（5）；
在使用该无底座分体式柱塞进行排水采气时，先关井，然后将柱塞套投入井内，柱塞套落入井内，间隔Δt时间后，再投入柱塞体，当柱塞套与柱塞体在井下合为一体后，打开井口释放井内油管天然气的压力，柱塞套与油管壁的间隙只有1-1.5mm，在井内气、液的作用下，柱塞套与柱塞体会形成一个整体柱塞向上移动，将井内的积液带出井外；具体的，定位沿与下沉式台阶卡合，使柱塞套与柱塞体形成一个整体柱塞；所述柱塞体在井内的下行速度大于柱塞套在井内的下行速度。
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