CN107939361B - 一种抽油机井泡沫排液采油管柱及方法 - Google Patents

一种抽油机井泡沫排液采油管柱及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种抽油机井泡沫排液采油管柱，包括往复式活塞泵、同心双管、套管、泡沫发生装置和油管；所述的往复式活塞泵的液压腔下端与同心双管的内管连通，同心双管的内管下端与油管连通；同心双管的外管下端与泡沫发生装置连通，泡沫发生装置位于油管内；往复式活塞泵、同心双管、和油管均位于套管内。本发明在不改变抽油机有杆泵采油系统主要举升装置前提条件下，通过井筒配套相应工具及装置，同时借鉴泡排剂在油气田上的应用原理、技术特点，实现了抽油机井无杆采油的目的，消除了现有抽油机有杆泵采油工艺应用过程中存在管杆偏磨固有症结，简化了结构、克服了一次性投资成本高等技术局限性，具有较好的应用潜力与前景。

Description

一种抽油机井泡沫排液采油管柱及方法
技术领域
本发明涉及一种抽油机井泡沫排液采油管柱及方法。
背景技术
目前国内外油田，由于单井液量较低，90%的油井主要采用游梁式抽油机有杆泵采油方式生产，主要优点是抽油机有杆泵采油系统抽油机、抽油泵、抽油杆等配套技术成熟、结构简单、稳定性高；但由于采用抽油杆往复运动作为能量传输的方式，该采油系统在定向井、尤其是大斜度井上应用时，存在的突出问题是管杆偏磨导致油管漏失、抽油杆断脱等故障日益突出；据统计仅长庆油田每年有1万多井次修井作业均由于管杆偏磨造成的，仅油井维护性作业费用每年支出上亿元，大幅度增加了油井开发成本。
近年来，针对斜井抽油机有杆泵采油工艺存在的管杆偏磨矛盾，研发了不同类型无杆采油工艺，具有代表性的有潜油直驱螺杆泵无杆采油工艺、潜油直线电机无杆采油工艺以及液力驱动无杆采油工艺，以上工艺实现了斜井无杆采油，从根本上消除了抽油机有杆泵采油工艺应用过程中存在的管杆偏磨问题，一定程度上延长了油井检泵周期、降低了油井作业成本，但也存在系统结构复杂、技术成熟度低、一次性投资成本高、现场实施操作复杂等局限性，例如潜油直线电机需要配套下入动力电缆，起下钻作业工艺复杂、电缆成本较高。
根据文献调研，目前泡排剂在油气田上的应用主要有两种方式：一种是在出水气井上，采用泡排剂进行排水采气；另外一种在油井排液工艺上应用，利用泡排剂降低井筒内液体密度、提高携砂性，达到油井强排、冲砂洗井的目的。在油井上采用泡排剂进行泡沫排液采油的工艺方法尚未见到文献报道。
发明内容
为了克服现有成本高、现场实施操作复杂的问题，本发明提供一种抽油机井泡沫排液采油管柱及方法。本发明在不改变抽油机有杆泵采油系统主要举升装置前提条件下，通过井筒配套相应工具及装置，同时借鉴泡排剂在油气田上的应用原理、技术特点，实现了抽油机井无杆采油的目的，消除了现有抽油机有杆泵采油工艺应用过程中存在管杆偏磨固有症结，简化了目前现有潜油直驱螺杆泵、潜油直线电机无杆采油以及液力无杆采油工艺存在系统结构复杂、一次性投资成本高等技术局限性，具有较好的应用潜力与前景。
本发明采用的技术方案是：
一种抽油机井泡沫排液采油管柱，包括往复式活塞泵、同心双管、套管、泡沫发生装置和油管；所述的往复式活塞泵的液压腔下端与同心双管的内管连通，同心双管的内管下端与油管连通；同心双管的外管下端与泡沫发生装置连通，泡沫发生装置位于油管内；往复式活塞泵、同心双管、和油管均位于套管内。
所述的往复式活塞泵包括活塞连杆、活塞、液压腔和往复式活塞泵本体；所述的活塞位于往复式活塞泵本体内，活塞连杆连接在活塞上，活塞下端与往复式活塞泵本体之间形成液压腔。
所述的泡沫发生装置下端设有泡排剂注入嘴。
所述的油管下部设有筛管。
所述的同心双管包括环空流道和中心流道，环空流道下端与泡沫发生装置连通，泡沫发生装置下端与油管连通；中心流道上端与往复式活塞泵的液压腔连通，中心流道下端与油管连通。
所述中心流道的下部设有单流阀。
所述的往复式活塞泵的口径大于同心双管的最大口径。
所述的往复式活塞泵内设有加药管线，加药管线的下端与往复式活塞泵的液压腔连通。
一种抽油机井泡沫排液采油方法，具体步骤为：
抽油机上冲程时：抽油机光杆拉动往复式活塞泵的活塞连杆向上运动，在单流阀阻流作用下，往复式活塞泵的液压腔压力降低，加药管线自动向液压腔补注泡排药剂；同时地层流体通过套管内的筛管进入到油管内；
抽油机下冲程时：抽油机光杆带动往复式活塞泵的活塞连杆向下运动，液压腔压力升高，驱动泡排剂由同心双管的中心流道经单流阀到泡排剂注入嘴，泡排剂由泡排剂注入嘴注入井底油管内，并与地层油水混合液充分混合，混合液在泡排剂发生装置腔室内泡沫化，形成泡沫段塞流，携带井筒液体由同心双管、往复式活塞泵的环空流道举升至地面，完成抽油机井泡沫排液采油的工艺。
本发明的有益效果：
本发明在不改变抽油机有杆泵采油系统主要举升装置前提条件下，通过井筒配套相应工具及装置，同时借鉴泡排剂在油气田上的应用原理、技术特点，实现了抽油机井无杆采油的目的，消除了现有抽油机有杆泵采油工艺应用过程中存在管杆偏磨固有症结，简化了目前现有潜油直驱螺杆泵、潜油直线电机无杆采油以及液力无杆采油工艺存在系统结构复杂、一次性投资成本高等技术局限性，具有较好的应用潜力与前景。
本发明利用油井现有抽油机举升装置及油管、筛管，通过在井筒内配套往复式活塞泵、同心双管、单流阀、泡沫发生装置，借鉴气井排水采气、油井泡沫排液技术原理特点，采用泡排剂实现抽油机井无杆采油工艺，相对现有的潜油直驱螺杆泵、潜油直线电机无杆采油工艺及液力无杆采油系统，本发明所设计的无杆采油系统构成简单、适应性强、成本低。
以下将结合附图进行进一步的说明。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中，附图标记为：
1、往复式活塞泵；101、活塞连杆；102、活塞；2、套管；3、加药管线 4、同心双管 5、套管 6、环空流道 7、中心流道 8、单流阀 9、泡沫发生装置 10、泡排剂注入嘴 11、筛管12、油管；13、往复式活塞泵；14、液压腔；15、往复式活塞泵本体。
具体实施方式
实施例1：
为了克服现有管杆偏磨严重、油井作业频次高、成本高、现场实施操作复杂的问题，本发明提供一种抽油机井泡沫排液采油管柱及方法。本发明在不改变抽油机有杆泵采油系统主要举升装置前提条件下，通过井筒配套相应工具及装置，同时借鉴泡排剂在油气田上的应用原理、技术特点，实现了抽油机井无杆采油的目的，消除了现有抽油机有杆泵采油工艺应用过程中存在管杆偏磨固有症结，简化了目前现有潜油直驱螺杆泵、潜油直线电机无杆采油以及液力无杆采油工艺存在系统结构复杂、一次性投资成本高等技术局限性，具有较好的应用潜力与前景。
一种抽油机井泡沫排液采油管柱，包括往复式活塞泵13、同心双管4、套管5、泡沫发生装置9和油管12；所述的往复式活塞泵13的液压腔14下端与同心双管4的内管连通，同心双管4的内管下端与油管12连通；同心双管4的外管下端与泡沫发生装置9连通，泡沫发生装置9位于油管12内；往复式活塞泵13、同心双管4、和油管12均位于套管5内。
本发明中光杆与井下往复式活塞泵13的活塞连杆连接，带动往复式活塞泵13往复运动，往复式活塞泵13柱塞驱动泡排剂通过同心双管4中内管流道、到泡沫发生装置9的泡排剂加注喷嘴，由喷嘴注入的泡排剂与地层流入油管12内的油水混合液混合，在泡沫发生装置9中心腔室生成泡沫段塞流，通过同心双管4外管流道将井筒内液体以泡沫段塞流的形式举升至地面，完成无杆采油的过程。
实施例2：
基于上述实施例中，所述的往复式活塞泵13包括活塞连杆1、活塞 2、液压腔14和往复式活塞泵本体15；所述的活塞 2位于往复式活塞泵本体15内，活塞连杆1连接在活塞 2上，活塞 2下端与往复式活塞泵本体15之间形成液压腔14。
所述的泡沫发生装置9下端设有泡排剂注入嘴10。
所述的油管12下部设有筛管11。
所述的同心双管4包括环空流道6和中心流道7，环空流道6下端与泡沫发生装置9连通，泡沫发生装置9下端与油管12连通；中心流道7上端与往复式活塞泵13的液压腔14连通，中心流道7下端与油管12连通。
所述中心流道7的下部设有单流阀8。
所述的往复式活塞泵13的口径大于同心双管4的最大口径。往复式活塞泵13的口径大于同心双管4的最大口径，
所述的往复式活塞泵13内设有加药管线3，加药管线3的下端与往复式活塞泵13的液压腔14连通。
本发明中加药管线3主要与地面加药装置连接，依据井筒内往复式活塞泵13的活塞2运动情况，实现向液压腔14内自动补注泡排药剂的功能；设计单流阀8防止了井底流压高而引起泡排药剂返吐以及往复式活塞泵13腔室的刺漏；本发明中的泡沫发生装置9为现有装置，泡沫发生装置9实现了泡排药剂与地层油水混合液混合后，在经过泡沫发生装置9较窄的中心流道7流向较大的腔室时，由于压力突然降低、空间变大，实现泡排剂、油、水混合液由液态转变为泡沫为主的泡沫段塞流，有效降低密度，实现泡沫排液采油的工艺目的。
实施例3：
基于上述实施例的基础上，本实施例中提供一种抽油机井泡沫排液采油方法，具体步骤为：
抽油机上冲程时：抽油机光杆拉动往复式活塞泵13的活塞连杆1向上运动，在单流阀8阻流作用下，往复式活塞泵13的液压腔14压力降低，加药管线3自动向液压腔14补注泡排药剂；同时地层流体通过套管5内的筛管11进入到油管12内；
抽油机下冲程时：抽油机光杆带动往复式活塞泵13的活塞连杆1向下运动，液压腔14压力升高，驱动泡排剂由同心双管4的中心流道7经单流阀8到泡排剂注入嘴11，泡排剂由泡排剂注入嘴11注入井底油管12内，并与地层油水混合液充分混合，混合液在泡排剂发生装置9腔室内泡沫化，形成泡沫段塞流，携带井筒液体由同心双管4、往复式活塞泵13的环空流道举升至地面，完成抽油机井泡沫排液采油的工艺。
本发明在不改变抽油机有杆泵采油系统主要举升装置前提条件下，通过井筒配套相应工具及装置，同时借鉴泡排剂在油气田上的应用原理、技术特点，实现了抽油机井无杆采油的目的，消除了现有抽油机有杆泵采油工艺应用过程中存在管杆偏磨固有症结，简化了目前现有潜油直驱螺杆泵、潜油直线电机无杆采油以及液力无杆采油工艺存在系统结构复杂、一次性投资成本高等技术局限性，具有较好的应用潜力与前景。
本发明解决了目前在用常规有杆泵抽油系统在斜井上应用存在管杆偏磨严重、油井作业频次高的问题，以及针对管杆偏磨而实施的液力无杆采油、潜油直驱螺杆泵、潜油直驱直线电机无杆采油工艺存在的一次性投资成本高、现场实施操作复杂、系统稳定性不高的不足。
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。本发明中未详细说明的方法步骤及装置结构均为现有技术，本发明中将不再进行一一说明。

Claims (2)

1.一种抽油机井泡沫排液采油方法，其特征在于：采用抽油机井泡沫排液采油管柱，抽油机井泡沫排液采油管柱包括往复式活塞泵（13）、同心双管（4）、套管（5）、泡沫发生装置（9）和油管（12）；所述的往复式活塞泵（13）的液压腔（14）下端与同心双管（4）的内管连通，同心双管（4）的内管下端与油管（12）连通；同心双管（4）的外管下端与泡沫发生装置（9）连通，泡沫发生装置（9）位于油管（12）内；往复式活塞泵（13）、同心双管（4）、和油管（12）均位于套管（5）内，所述的往复式活塞泵（13）包括活塞连杆（1）、活塞 （2）、液压腔（14）和往复式活塞泵本体（15）；所述的活塞 （2）位于往复式活塞泵本体（15）内，活塞连杆（1）连接在活塞（2）上，活塞 （2）下端与往复式活塞泵本体（15）之间形成液压腔（14）；所述的泡沫发生装置（9）下端设有泡排剂注入嘴（10），所述的油管（12）下部设有筛管（11）；所述的同心双管（4）包括环空流道（6）和中心流道（7），环空流道（6）下端与泡沫发生装置（9）连通，泡沫发生装置（9）下端与油管（12）连通；中心流道（7）上端与往复式活塞泵（13）的液压腔（14）连通，中心流道（7）下端与油管（12）连通；所述中心流道（7）的下部设有单流阀（8），所述的往复式活塞泵（13）内设有加药管线（3），加药管线（3）的下端与往复式活塞泵（13）的液压腔（14）连通；
抽油机井泡沫排液采油方法的具体步骤为：抽油机上冲程时：抽油机光杆拉动抽油机井泡沫排液采油管柱的往复式活塞泵（13）的活塞连杆（1）向上运动，在单流阀（8）阻流作用下，往复式活塞泵（13）的液压腔（14）压力降低，加药管线（3）自动向液压腔（14）补注泡排剂；同时地层流体通过套管（5）内的筛管（11）进入到油管（12）内；
抽油机下冲程时：抽油机光杆带动往复式活塞泵（13）的活塞连杆（1）向下运动，液压腔（14）压力升高，驱动泡排剂由同心双管（4）的中心流道（7）经单流阀（8）到泡排剂注入嘴（10），泡排剂由泡排剂注入嘴（11）注入井底油管（12）内，并与地层油水混合液充分混合，混合液在泡沫发生装置（9）腔室内泡沫化，形成泡沫段塞流，携带井筒液体由同心双管（4）、往复式活塞泵（13）的环空流道举升至地面，完成抽油机井泡沫排液采油的工艺。
2.根据权利要求1所述的一种抽油机井泡沫排液采油方法，其特征在于：所述的往复式活塞泵（13）的口径大于同心双管（4）的最大口径。
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