CN107542433B - 一种压力滑套控制式气井连续排水采气柱塞 - Google Patents

Abstract

一种压力滑套控制式气井连续排水采气柱塞，空心结构的柱塞本体外壁设有均匀分布凹槽，外壁还设有周向均布的四个柱塞本体通孔，柱塞本体内壁设有凹槽；柱塞本体空心内腔依次套装有滑套和弹簧；滑套上部为空心结构且周向均布的四个滑套径向通孔，滑套底部设有弹性卡爪，滑套上端通过螺纹与打捞头连接；打捞头上部连接捕捉器本体内部；弹簧一端抵住滑套下端，另一端抵住弹簧座上端压缩于柱塞本体内腔；柱塞内通道的打开可实现柱塞在积液中快速下行，实现柱塞排水采气的不关井连续生产；可针对不同井井况条件的不同，更换不同的柱塞内弹簧，控制每口径不同的单次工作周期举液量，实现针对不同井况条件柱塞的专用化，达到工作效率的最优值。

Description

一种压力滑套控制式气井连续排水采气柱塞

技术领域

本发明涉及石油天然气开采领域的井下排水采气工具。特别涉及一种压力滑套控制式气井连续排水采气柱塞。

技术背景

气井在生产时或多或少都会产出一些液体，当井筒内气体的流速大于携液临界流速时，液体以液滴的形式被气体携带到地面，气体呈连续相而液体呈非连续相；当气体流速较低，不能提供足够的能量使井筒中的液体流出井口时，液体将与气体呈反方向流动并积存于井底，最后会导致井底积液。目前我国产水气藏所占比重较大，且近年来气水同产井所占比例逐年上升。气井产水的危害是非常严重的，只需少量积液就会使低压气井停喷。针对气藏产水的问题，目前现场广泛采用各种排水采气措施，柱塞举升排水采气方法是一种广泛应用的排水采气措施。

使用柱塞气举方法可以增大生产压差，延长气井的生产时间。对常规连续气举或间歇气举效率不高的井，采用柱塞气举可以提高生产效率，避免气体的无效消耗。柱塞气举还可以用于易结蜡、结垢的油气井，沿油管上下来回的柱塞可以干扰破坏结蜡结垢的过程。这样就省下了清洗蜡、垢的工序，节省了生产时间和生产费用。但也存在一些问题，如工艺流程较复杂、生产不连续、关井时间长等。

目前常用排水采气柱塞有实心棒式柱塞、衬垫式柱塞、旁通式柱塞及分体式柱塞，其共同存在的不足是无法控制柱塞单次工作周期的举升液量，且针对不同井井况条件的不同无法做出有针对性调整。当井底积液过多时，柱塞上行阻力较大，柱塞可能出现无法到达井口工艺失败的现象，增加多余的修井打捞作业；当井底积液较少时，地层压力恢复较低，柱塞上行过程液体漏失严重，举液效率较低。故而需要一种新型可控制单次举升液量的柱塞排水采气工具。

发明内容

为克服上述现有柱塞工具中存在的问题，本发明的目的在于提供一种压力滑套控制式气井连续排水采气柱塞，通过设置柱塞工具压力滑套开启-闭合条件来控制柱塞单次举升液量，实现柱塞工具最佳排液效率，提高气井生产效率。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种压力滑套控制式气井连续排水采气柱塞，包括空心结构的柱塞本体3，柱塞本体3外壁设有均匀分布凹槽A，柱塞本体3外壁还设有周向均布的四个柱塞本体通孔5，柱塞本体3内壁设有凹槽7；柱塞本体3空心内腔依次套装有滑套2和弹簧8，弹簧8通过螺纹链接安装弹簧座9；所述滑套2上部为空心结构且周向均布的四个滑套径向通孔10，滑套2底部设有弹性卡爪6，滑套上端通过螺纹与打捞头1连接；打捞头1上部连接捕捉器本体18内部；所述弹簧8一端抵住滑套2下端，另一端抵住弹簧座9上端压缩于柱塞本体3内腔。

所述捕捉器本体18上端通过螺纹连接捕捉器上盖17，捕捉器上盖17抵住捕捉器复位弹簧11一端，捕捉器复位弹簧11另一端抵住捕捉爪13，捕捉爪13上部台阶面与液压滑套15端面配合，实现液压力到捕捉爪的传递，液压滑套15与捕捉器本体18内腔配合形成环形液压腔16，液压腔16与旁通口12连通，所述捕捉爪12受捕捉器本体18内腔直径限制处于收缩状态，捕捉器本体18内径设有大径处14，捕捉爪13上行进入大径处14时能够靠自身弹力张开。

本发明的有益效果

本发明提供一种排水采气柱塞工具具有以下优点：

1、柱塞内通道的打开可实现柱塞在积液中快速下行，实现柱塞排水采气的不关井连续生产；

2、传统柱塞工具存在无法控制每个工作周期举升液量的缺陷。当积液过多时，会导致柱塞工具无法顺利到达井口，工艺失败；当积液较少时，地层压力恢复时间短，柱塞上行速度较慢，液体漏失明显，柱塞排液效果较差。本发明提供柱塞可以很好解决该问题，通过压力滑套的坐卡控制每个工作周期举升液量，使柱塞处于最佳工作效率状态；

3、可针对不同井井况条件的不同，更换不同的柱塞内弹簧，控制每口径不同的单次工作周期举液量，实现针对不同井况条件柱塞的专用化，达到工作效率的最优值。

附图说明

图1为本发明结构示意图，其中图1a为内部剖视图，图1b为外部示意图。

图2为柱塞上行过程及将积液排出井外被捕捉器捕捉后滑套通道关闭示意图。

图3为与本发明配合使用的捕捉器结构示意图，其中图3a为内部剖视图，图3b为外部示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细叙述。

参照图1，一种压力滑套控制式气井连续排水采气柱塞，包括空心结构的柱塞本体3，柱塞本体3外壁设有均匀分布凹槽A，柱塞本体3外壁还设有周向均布的四个柱塞本体通孔5，柱塞本体3内壁设有凹槽7；柱塞本体3空心内腔依次套装有滑套2和弹簧8，弹簧8通过螺纹链接安装弹簧座9；所述滑套2上部为空心结构且周向均布的四个滑套径向通孔10，滑套2底部设有弹性卡爪6，滑套上端通过螺纹与打捞头1连接；打捞头1上部连接捕捉器本体18内部；参照图3，所述捕捉器本体18上端通过螺纹连接捕捉器上盖17，捕捉器上盖17抵住捕捉器复位弹簧11一端，捕捉器复位弹簧11另一端抵住捕捉爪13，实现对捕捉爪的复位，捕捉爪13上部台阶面与液压滑套15端面配合，实现液压力到捕捉爪的传递，液压滑套15与捕捉器本体18内腔配合形成环形液压腔16，液压腔16与旁通口12连通，实现液压油由旁通口12进入液压腔16，所述捕捉爪12受捕捉器本体18内腔直径限制处于收缩状态，捕捉器本体18内径设有大径处14，捕捉爪13上行进入大径处14时能够靠自身弹力张开。所述弹簧8一端抵住滑套2下端，另一端抵住弹簧座9上端压缩于柱塞本体3内腔。

本发明的工作原理为：

参照图2，柱塞下行阶段，柱塞内滑套2位于上止点，滑套内通道4由径向均布的四个通孔10与柱塞本体径向均布的四个通孔5连通，井内积液经通孔5进入滑套内通道4流入柱塞上部，实现柱塞在积液中的快速下行。

柱塞到达井底后，滑套径向通孔10与柱塞本体通孔5扔保持连通状态。井内积液经柱塞本体通孔5进入滑套内通道4流入柱塞上部。随着柱塞上部积液的逐渐增多，液体载荷逐渐增大，液柱载荷直接作用于滑套内底面，支撑柱塞滑套的弹簧8被逐步压缩，滑套2相对柱塞本体3下行。当积液量达到柱塞举升的临界携液量时，滑套2下行至滑套径向通孔10与柱塞本体通孔5的关闭位置，形成密封的柱塞整体。滑套下端卡爪6卡入柱塞内壁凹槽7内，实现滑套的坐卡，保持通道的关闭。

滑套与柱塞本体径向通孔关闭后，柱塞上行，推动柱塞上部的液柱上行至井口排出。参照图3，捕捉器捕捉爪13受捕捉器内径限制处于收缩状态，柱塞上行至井口后，柱塞打捞头1推动捕捉器捕捉爪13上行，进入捕捉器内腔大径14处，捕捉爪张开，柱塞打捞头进入捕捉爪形成的内腔。在捕捉器复位弹簧11作用下，捕捉爪下行收缩，完成对柱塞的捕捉。柱塞本体外圆锥面与捕捉器内腔圆锥面接触。

待井内积液排出，柱塞下部气体产出后，经捕捉器旁通口12向捕捉器液压腔16注入液压油。液压力经由液压滑套15推动捕捉爪13上行，压缩复位弹簧11。由于捕捉器内腔圆锥面作用，柱塞本体保持静止，捕捉爪13经柱塞打捞头1拉动柱塞滑套2相对柱塞本体3上行。柱塞滑套卡爪6从柱塞内壁凹槽7中脱出，并在柱塞弹簧8作用下复位于上止点，实现柱塞滑套内通道的连通。同时，捕捉爪13进入捕捉器内腔大径14处，捕捉爪13张开，投放柱塞。液压油经由捕捉器旁通口12泄出，在捕捉器复位弹簧11的作用下，捕捉爪13下行复位，等待再次捕捉柱塞，完成一个生产周期。柱塞下行进入井筒，开始第二个生产周期。

Claims (1)

1.一种压力滑套控制式气井连续排水采气柱塞，其特征在于，包括空心结构的柱塞本体(3)，柱塞本体(3)外壁设有均匀分布凹槽(A)，柱塞本体(3)外壁还设有周向均布的四个柱塞本体通孔(5)，柱塞本体(3)内壁设有凹槽(7)；柱塞本体(3)空心内腔依次套装有滑套(2)和弹簧(8)，弹簧(8)通过螺纹链接安装弹簧座(9)；所述滑套(2)上部为空心结构且周向均布的四个滑套径向通孔(10)，滑套(2)底部设有弹性卡爪(6)，滑套上端通过螺纹与打捞头(1)连接；打捞头(1)上部连接捕捉器本体(18)内部；所述弹簧(8)一端抵住滑套(2)下端，另一端抵住弹簧座(9)上端压缩于柱塞本体(3)内腔；

所述捕捉器本体(18)上端通过螺纹连接捕捉器上盖(17)，捕捉器上盖(17)抵住捕捉器复位弹簧(11)一端，捕捉器复位弹簧(11)另一端抵住捕捉爪(13)，捕捉爪(13)上部台阶面与液压滑套(15)端面配合，液压滑套(15)与捕捉器本体(18)内腔配合形成环形液压腔(16)，液压腔(16)与旁通口(12)连通，所述捕捉爪(13)受捕捉器本体(18)内腔直径限制处于收缩状态，捕捉器本体(18)内径设有大径处(14)，捕捉爪(13)上行进入大径处(14)时能够靠自身弹力张开；

滑套下端卡爪6卡入柱塞内壁凹槽7内；

捕捉爪13经柱塞打捞头1拉动柱塞滑套2相对柱塞本体3上行；柱塞滑套卡爪6从柱塞内壁凹槽7中脱出，并在柱塞弹簧8作用下复位于上止点，实现柱塞滑套内通道的连通。

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