CN107304664B - 一种毛细管束采油气装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种毛细管束采油气装置及方法，所述装置包括油管，油管内设有至少两根毛细管，所述毛细管与油管之间、毛细管与毛细管之间的空隙填充有密封结构，并且每根毛细管的上端均安装有阀门。本发明还提供一种毛细管束采油气方法，包括如下步骤：(1)在井筒内壁贴合套管，向井内下入直径小于套管的油管，使油管悬挂于井口，再向油管内下入至少两根毛细管，使毛细管也悬挂于井口，毛细管与套管之间、相邻毛细管之间填充有密封结构，并且每根毛细管的上端均安装有阀门；(2)打开毛细管上方的阀门，控制井内的油气流出。本发明通过这种简单的毛细管束结构，缩小生产管柱直径，达到油气井持续自喷的目的。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开采技术领域，更为具体来说，涉及一种依靠地层压力的毛细管束采油气装置及方法。
背景技术
对于国内外绝大多数油气田中的油气井而言，在生产初期，地层压力较高，井底及井筒内油气的流动速度超过临界携液流速(临界携液流速是指井底内油气刚好满足流至地面指定地点时的油气流动速度)，此时液体将完全被气流携带至地面，油、气产量高。而在生产中后期，随着开采时间的延长，地层压力逐渐降低，在原生产管柱不变的条件下，油气流速也随之降低，使得气体携液能力越来越差，最终导致无法有效将井底液体及时带至地面，导致井筒积液逐渐增多而不能靠地层能量自喷生产。另外，由于积液的存在，将会增大对地层的回压，并限制其生产能力，有时甚至会将油气井完全压死以致关井。
为解决油气生产中后期存在的无法靠地层能量进行自喷生产的问题，有人提出使用泵抽或者增加地层压力的方法生产。这些方法虽然能够继续开采油气，但是，泵抽或者增加地层压力的方法增加了操作成本，降低了油气井开采效率，因而最终会影响整个油气田开发的经济效益。
因此，如何在油气生产的中后期保证高开采效率、低操作成本成为了油气田开发工程技术人员一直深入研究的课题。
发明内容
为解决现有油气生产的中后期以牺牲操作成本、降低开采效率的方式以维持油气开采的问题，本发明的目的是提供一种毛细管束采油气装置及方法，其仍然依靠地层能量进行油气开采，保障开采效率的同时，降低了油气开采的操作成本。
为达上述目的，本发明提供一种毛细管束采油气装置，包括油管，油管内设有至少两根毛细管，所述毛细管与油管之间、毛细管与毛细管之间的空隙填充有密封结构，并且每根毛细管的上端均安装有阀门。
所述的毛细管束采油气装置，其中，井筒内壁贴合有套管，所述油管直径小于套管内径，油管悬挂于井口，并且毛细管也悬挂于井口。
所述的毛细管束采油气装置，其中，在直井底部或水平井水平段起始位置处设置有用于封堵套管的桥塞，并且桥塞具有能够脱离的桥塞内芯，桥塞内芯与桥塞之间密封，而油管及毛细管下入到套管内部、桥塞的上部。
所述的毛细管束采油气装置，其中，在直井变径处或者水平井垂直段变径处上方设置有用于封堵套管的插入式桥塞，油管能够穿过插入式桥塞，并且油管与插入式桥塞之间滑动密封。
所述的毛细管束采油气装置，其中，所述油管穿过插入式桥塞的部分均为无节箍油管，无节箍油管下端带有封堵器，封堵器具有能够脱离的封堵器内芯，并且封堵器内芯与封堵器之间密封。
本发明还提供一种毛细管束采油气方法，包括如下步骤：
(1)在井筒内壁贴合套管，向井内下入直径小于套管的油管，使油管悬挂于井口，再向油管内下入至少两根毛细管，使毛细管也悬挂于井口，毛细管与套管之间、相邻毛细管之间填充有密封结构，并且每根毛细管的上端均安装有阀门；
(2)打开毛细管上方的阀门，控制井内的油气流出。
所述的毛细管束采油气方法，其中，自喷一段时间后，若油气的流动速度降低且低于临界携液流速，则还包括步骤(3)，步骤(3)包括：通过关闭至少一个阀门，以维持自喷。
所述的毛细管束采油气方法，其中，在步骤(1)之前还包括步骤(1’)，步骤(1’)包括：在直井底部或水平井水平段起始位置处设置有用于封堵套管的桥塞，所述桥塞具有桥塞内芯；并且在步骤(2)之后还包括步骤(3’),步骤(3’)包括：通过向油管内加压的方式打掉桥塞内芯，连通毛细管和井底，使油气从毛细管的出口喷出。
所述的毛细管束采油气方法，其中，步骤(3’)还包括：若没有自喷，通过向毛细管与套管之间的空间内通入压缩气体，以实现诱喷。
所述的毛细管束采油气方法，其中，在步骤(1)之前还包括步骤(1”)，步骤(1”)包括：在直井变径处或者水平井垂直段变径处上方，使用插入式桥塞封堵油气井内的套管，所述油管能够穿过所述插入桥塞并与所述插入式桥塞滑动密封；并且在步骤(2)中，所述油管为下部带有封堵器的无接箍油管，所述封堵器具有封堵器内芯；在步骤(2)之后还包括步骤(3”),步骤(3”)包括：通过向无节箍油管内加压的方式打掉封堵器内芯，连通毛细管和井底，油气从毛细管出口喷出。
本发明的有益效果为：本发明通过这种简单的毛细管束结构，缩小生产管柱直径，达到油气井持续自喷的目的，其有效地利用了地层剩余能量维持自喷生产，始终依靠天然能量开采油气，在不压井、不带压的前提下改变生产管柱，提高了油气流速，延长油气井的自喷时间、保持自喷生产，实现油气井的连续开采；毛细管束中的一根毛细管自井口向井底注入发泡剂或者补充气体，可以延长自喷生产周期。同时，本发明极大地节约了操作成本、提高了经济效益。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1为毛细管束采油气装置中的桥塞位于直井底部的结构示意图；
图2为毛细管束采油气装置中的桥塞位于水平井水平段起始位置的结构示意图；
图3为毛细管束采油气装置中的插入式桥塞位于直井变径处上方的结构示意图；
图4为毛细管束采油气装置中的插入式桥塞位于水平井垂直段变径处上方的结构示意图；
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的毛细管束采油气装置的结构以及毛细管束采油气方法进行详细的解释和说明。
油气井的自喷是依靠混合液中气体的降压膨胀、油气混合降低油气柱压力实现的。Q＝S*V*T，其中Q为流量，S为管柱横截面积，V为最小临界携液流速，T为时间。本发明的工作原理在于流量Q降低的情况下，通过减小管柱横截面积S，以保持流速V的目的。本发明的创新点主要在于插入毛细管的方法及使用该方法的装置，在复产初期使用全部毛细管生产，随着地层能量的降低，产量逐渐减小，此时可逐次关闭部分毛细管，保持油气混合柱高速度流动，维持自喷生产；随着油气比的降低，产气量逐渐减少，积液增加，可利用毛细管束中的一根毛细管自井口向井底注入发泡剂或者补充气体，可以延长自喷生产周期。其中，本发明的毛细管可理解为直径较普通油管小很多的油管，例如本发明的毛细管的直径可以是普通油管的直径的1％～10％，但不限于此。
此外，本发明的所有毛细管必须插入液体内若干米，需到达直井的目的层中部，或水平井的水平段靠近起始位置，以保持足够的沉没度。
具体请如图1所示，其为根据本发明的毛细管束采油气装置的结构示意图。本发明所提供的毛细管束采油气装置，其包括一根油管1，油管1内设有至少两根毛细管4。
井筒内壁贴合有套管2，所述油管1直径小于套管2内径，油管1悬挂于井口，并且毛细管4也悬挂于井口。并且，毛细管4的外壁与油管1的内壁之间、毛细管4与毛细管4之间的空隙填充有密封结构3，确保油气只从毛细管4上端的出口喷出，而不会从毛细管4与油管1之间以及毛细管4之间喷出，并且能够有效地将毛细管4固定在油管1内。
此外，每根毛细管4的上端均安装有阀门5，阀门5用于控制其所在的毛细管4是否流出油气。
毛细管4的数量可根据油管1的直径、毛细管4的直径来确定。
此外，为了不带压地下入油管1及毛细管4，可以在套筒4内设置桥塞6，所述桥塞6可位于直井底部或水平井水平段起始位置，桥塞6的作用是封堵套管2，并且桥塞具有可拆卸、可打压击碎的桥塞内芯61，桥塞内芯61与桥塞6之间密封，而油管1下入到套管2内部、桥塞6的上部。
而为了解决套管变径而无法下入大直径桥塞的问题，本发明还公开了与上述装置具有相同构思的毛细管束采油气装置，包括设于直井变径处或者水平井垂直段变径处上方的桥塞，该桥塞为插入式桥塞7，油管1穿过插入式桥塞7，油管1与插入式桥塞7之间滑动密封；油管1中，插入式桥塞1以下的部分均为无节箍油管，无节箍油管下端带有封堵器8，封堵器8具有封堵器内芯81。
本发明在使用时，开始时往往打开所有毛细管4上端的阀门5，但是自喷一段时间后，地层能量逐渐降低，若油气的流动速度降低且低于临界携液流速，此时需人为关闭至少一个阀门5。这种操作的方式进一步减小了整个油气柱的横截面积，提高了流速，实现持续自喷生产的目的。毛细管束中的一根毛细管自井口向井底注入发泡剂或者补充气体，可以延长自喷生产周期。本发明通过这种简单的毛细管束结构，缩小生产管柱直径，达到油气井持续自喷的目的。
此外，本发明还提供一种毛细管束采油气方法，包括如下步骤：
(1)在直井底部或水平井水平段起始位置，使用桥塞6封堵油气井内的套管2；
(2)向井内下入直径小于套管2的油管1，使油管1悬挂于井口，再向油管1内下入数根毛细管4，使毛细管4也悬挂于井口，毛细管4与套管1之间、相邻毛细管4之间填充有密封结构3；其中，所述套管2也可以是油管；
(3)通过向油管1内加压的方式打掉桥塞61内芯，连通毛细管4和井底，油气从毛细管4的出口喷出；若没有自喷，通过向毛细管4与套管2之间的空间内通入压缩气体的方式诱喷。
进一步地，通过毛细管4上方安装的阀门5控制油气流出。
再进一步地，自喷一段时间后，若油气的流动速度降低且低于临界携液流速，则还包括步骤(4)：通过关闭至少一个阀门5的方式维持自喷。
而为了解决套管变径而无法下入大直径桥塞的问题，本发明还公开了一种与上述方法具有相同构思的毛细管束采油气方法，包括如下步骤，
(1)在直井变径处或者水平井垂直段变径处上方，使用插入式桥塞7封堵油气井内的套管2；
(2)下入下部带有封堵器8的无节箍油管1，无节箍油管与井筒之间密封，穿过插入式桥塞8后下入到油气井底部，无节箍油管与插入式桥塞8之间滑动密封，再向无节箍油管内下入数根毛细管4，毛细管4与套管2之间、相邻毛细管4之间密封；
(3)通过向无节箍油管内加压的方式打掉封堵器内芯，连通毛细管和井底，油气从毛细管出口喷出；若没有自喷，通过向毛细管与套管之间的空间内通入压缩气体的方式诱喷。
进一步地，通过毛细管上方安装的阀门控制油气流出。
进一步地，自喷一段时间后，若油气的流动速度降低且低于临界携液流速，则还包括步骤(4)：通过关闭至少一个毛细管阀门的方式维持自喷。
本发明使用时，开始时往往打开所有毛细管4上端的阀门5，但是自喷一段时间后，地层能量逐渐降低，若油气的流动速度降低且低于临界携液流速，此时需要关闭至少一个阀门5。这种操作的方式进一步减小了整个油气柱的横截面积，提高了流速，实现持续自喷生产的目的。毛细管束中的一根毛细管自井口向井底注入发泡剂或者补充气体，可以延长自喷生产周期。
封堵器8使用钢丝下入，桥塞6、7使用连续油管车或电缆送入；本发明中所有油管1均悬挂于井口，且在只有直径较小的毛细管束出口作为油气出口；油管1为标准API油管，油管1之间螺纹连接。
综上所述，本发明的有益效果为：有效利用地层剩余能量维持自喷生产，始终依靠天然能量开采油气，在不压井、不带压的前提下改变套管，提高了油气流速，延长油气井的自喷时间、保持自喷生产，实现油气井的连续开采；毛细管束中的一根毛细管自井口向井底注入发泡剂或者补充气体，可以延长自喷生产周期。同时，本发明极大地节约了操作成本、提高了经济效益。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (5)
1.一种毛细管束采油气装置，其特征在于，包括油管，油管内设有至少两根毛细管，所述毛细管与油管之间、毛细管与毛细管之间的空隙填充有密封结构，并且每根毛细管的上端均安装有阀门；
井筒内壁贴合有套管，所述油管直径小于套管内径，油管悬挂于井口，并且毛细管也悬挂于井口；
在直井底部或水平井水平段起始位置处设置有用于封堵套管的桥塞，并且桥塞具有能够脱离的桥塞内芯，桥塞内芯与桥塞之间密封，而油管及毛细管下入到套管内部且位于桥塞的上部；所述桥塞内芯沿着远离所述毛细管的方向的 截面为梯形，所述梯形的靠近毛细管的底边的长度小于所述梯形的远离毛细管的底边的长度。
2.一种毛细管束采油气装置，其特征在于，包括油管，油管内设有至少两根毛细管，所述毛细管与油管之间、毛细管与毛细管之间的空隙填充有密封结构，并且每根毛细管的上端均安装有阀门；
井筒内壁贴合有套管，所述油管直径小于套管内径，油管悬挂于井口，并且毛细管也悬挂于井口；
在直井变径处或者水平井垂直段变径处上方设置有用于封堵套管的插入式桥塞，油管能够穿过插入式桥塞，并且油管与插入式桥塞之间滑动密封；
所述油管穿过插入式桥塞的部分均为无节箍油管，无节箍油管下端带有封堵器，封堵器具有能够脱离的封堵器内芯，并且封堵器内芯与封堵器之间密封。
3.一种毛细管束采油气方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在井筒内壁贴合套管，在直井底部或水平井水平段起始位置处设置有用于封堵套管的桥塞，所述桥塞具有桥塞内芯；向井内下入直径小于套管的油管，使油管悬挂于井口，再向油管内下入至少两根毛细管，使毛细管也悬挂于井口，毛细管与油管之间、相邻毛细管之间填充有密封结构，并且每根毛细管的上端均安装有阀门用于控制井内的油气流出；
(2)打开毛细管上方的阀门；
(3)通过向油管内加压的方式打掉桥塞内芯，连通毛细管和井底，使油气从毛细管的出口喷出。
4.一种毛细管束采油气方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)：在井筒内壁贴合套管，在直井变径处或者水平井垂直段变径处上方，使用插入式桥塞封堵油气井内的套管，向井内下入直径小于套管的油管，所述油管能够穿过所述插入式 桥塞并与所述插入式桥塞滑动密封；所述油管为下部带有封堵器的无接箍油管，所述封堵器具有封堵器内芯；使油管悬挂于井口，再向油管内下入至少两根毛细管，使毛细管也悬挂于井口，毛细管与油管之间、相邻毛细管之间填充有密封结构，并且每根毛细管的上端均安装有阀门用于控制井内的油气流出；
(2)：打开毛细管上方的阀门；
(3)：通过向无节箍油管内加压的方式打掉封堵器内芯，连通毛细管和井底，油气从毛细管出口喷出。
5.根据权利要求3或4所述的毛细管束采油气方法，其特征在于，自喷一段时间后，若油气的流动速度降低且低于临界携液流速，则还包括步骤(3’)，步骤(3’)包括：通过关闭至少一个阀门，以维持自喷。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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