CN108397161B - 一种油田用投球式无泵开采装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种油田用投球式无泵开采装置。其技术方案是：反应器底座、密封缸体和排气阀载体形成电石的容纳腔体，所述排气阀载体设有多个单向排气阀，排气阀载体的外侧活动连接密封承压套，密封承压套内安装反应开启阀，通过反应开启阀下移到排气阀载体中部的空腔内，实现上侧的采油管柱的液体流入缓冲管的进水口，密封缸体内电石与流入的液体反应，生成的气体通过单向排气阀向上喷出，对采油管柱内的液体实现了加压。有益效果是：一是安全可靠，反应开启阀具有自锁功能；二是操作便捷，向采油管柱内投入钢球，实现开关功能，控制液体进入密封缸体内与电石发生化学反应；三是可控性强，电石与可控的水进行反应，生成的气体也是可控的。
Description
技术领域
本发明涉及一种油井无泵开采装置，特别涉及一种油田用投球式无泵开采装置。
背景技术
在油气开采中，常常遇到这样一种情况：由于地藏中地层的能量不足，无法自喷形成天然的自喷井，但是，有些油气井在作业过程中，又常常发生溢流的情况，在这种情况下，就需要对该油气井进行压井作业，如果压井采用的压井液密度过大，在油气井下泵之前还需要进行诱喷作业，如果诱喷作业的操作过程中出现不规范操作，就会经常发生诱喷不当的情况，这就会地面人员或者设备及周围的环境造成一定的破坏，甚至发生更大的安全事故。
中国专利申请号为2018100317024，专利名称为《一种油气井无泵开采装置及方法》，其技术方案是：中心管的上部内腔设有降流挡环，降流挡环上方设有固定有自封，在中心管底部外壁套有压力支撑环，压力支撑环的上侧套有遇水膨胀橡胶筒，在遇水膨胀橡胶筒的上方设有透水控制环，且所述透水控制环的外壁连接有密封钢套，密封钢套与中心管之间形成控水空腔，控水空腔由下向上依次设有透水控制环、能量补充器和单向阀，能量补充器内装有碳化钙。该发明通过将地层能量补充装置与无泵开采装置结合为一体的结构，可以消除诱喷不当造成的生产事故，也避免了对人员或设备造成的各种危害，也减少了对周边环境的污染，也大幅节省了开采成本，提高了经济效益。但是其存在的问题是：在需要尽快实现开采操作的时候，遇水膨胀橡胶需要一定的时间才能形成膨胀，这样，不能即时实现开采操作，不能适用于作业时间有要求的井场。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种油田用投球式无泵开采装置，可以投入钢球，快速实现水与碳化钙的反应，进而在短时间内即可实现液体能量的补充，实现快速开采石油液体。
本发明提到的一种油田用投球式无泵开采装置，其技术方案是：包括反应器底座（2）、密封缸体（3）、电石（4）、缓冲管（5）、排气阀载体（7）、单向排气阀、反应开启阀（11）、密封承压套（12）、密封短节（13），所述反应器底座（2）、密封缸体（3）和排气阀载体（7）形成电石的容纳腔体，所述密封缸体（3）的中部设有缓冲管（5），缓冲管（5）上设有多个进水口（6）；所述排气阀载体（7）设有多个单向排气阀，所述单向排气阀由密封钢球（8）、钢球压簧（9）、弹簧压帽（10）组成，密封钢球（8）通过钢球压簧（9）连接弹簧压帽（10），弹簧压帽（10）与排气阀载体（7）活动连接；所述排气阀载体（7）的外侧活动连接密封承压套（12），密封承压套（12）的上侧通过密封短节（13）连接采油管柱（14），所述密封承压套（12）内安装反应开启阀（11），通过反应开启阀（11）下移到排气阀载体（7）中部的空腔内，实现上侧的采油管柱（14）的液体流入缓冲管（5）的进水口（6），密封缸体（3）内电石（4）与流入的液体反应，生成的气体通过单向排气阀向上喷出，对采油管柱（14）内的液体实现了加压。
优选的，上述的密封承压套（12）的外壁为圆筒形结构，内壁的中部设有内凸台，且内凸台的上侧的内壁设有内螺纹。
优选的，上述的密封短节（13）与密封承压套（12）的内螺纹连接，且密封短节（13）的底部与内凸台的上边沿接触，形成第二级台阶，内凸台的下边沿为第一级台阶。
优选的，上述的反应开启阀（11）包括上阀体（11.1）、中间体（11.2）、下阀体（11.3）和进液腔（11.4），上阀体（11.1）、中间体（11.2）和下阀体（11.3）均为圆筒形结构，其中，中间体（11.2）的外径大于上阀体（11.1）的外径，且中间体（11.2）的外径小于密封承压套（12）的内凸台的内径，上阀体（11.1）的外径小于密封短节（13）的内径；所述下阀体（11.3）的外径小于单向排气阀的中心孔的内径；所述的进液腔（11.4）的底部封闭，顶部敞口。
优选的，上述的上阀体（11.1）的上表面为锥形结构。
优选的，上述的中间体（11.2）的下表面为椎形结构。
优选的，上述的下阀体（11.3）的外壁的中部设有出水口（11.5），通过出水口（11.5）将进液腔（11.4）的内外连通，进液腔（11.4）的顶部通过钢球实现开关。
所述的电石采用棒状的碳化钙制成。
优选的，上述的反应器底座（2）为圆形结构；所述密封缸体（3）为圆筒形结构，且中间安装有缓冲管（5）；所述排气阀载体（7）上分布有3-8个单向排气阀。
本发明的有益效果是：一是安全可靠，在装置不生产时，反应开启阀具有自锁功能，因为反应开启阀的中心孔敞口，采油管柱内的液体穿过出水口进入到反应开启阀与采油管柱之间的环空，从而使内外的压力平衡，而且下表面与液体的接触面积大于上表面的接触面积，保证了反应开启阀的位置稳定，实现自锁功能；二是操作便捷，本发明操作时，只需要向采油管柱内投入钢球，通过钢球坐在反应开启阀的中心孔敞口处，将液体阻隔，从而使反应开启阀的自锁功能被打破，进而向下移动，实现开关功能，控制液体进入密封缸体内与电石发生化学反应；三是可控性强，由于反应开启阀与采油管柱之间的环空，还有反应开启阀与排气阀载体的中心孔之间的环空，形成的过流通道可以根据需要的气体量来设定进液量，所以，电石与可控的水进行反应，生成的气体也是可控的，因此，实现了采油管柱的压力增加也是可控的，而且，生成的气体通过单向排气阀排出，也不会出现安全隐患；四是产生的气体无污染，生成的乙炔气体燃烧后为水和二氧化碳，五是对油井无污染，修井时，可以将反应的所剩产物一起取出。
附图说明
附图1是本发明下入井下的结构示意图；
附图2是本发明在井下投入钢球后的结构示意图；
附图3是反应开启阀的结构示意图；
附图4是排气阀载体的俯视图；
上图中：套管1、反应器底座2、密封缸体3、电石4、缓冲管5、进水口6、排气阀载体7、密封钢球8、钢球压簧9、弹簧压帽10、反应开启阀11、密封承压套12、密封短节13、采油管柱14、下封隔器15、裸眼筛管16、上封隔器17、井口装置18；上阀体11.1、中间体11.2、下阀体11.3，进液腔11.4，出水口11.5、密封槽11.6。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
参照附图1，本发明提到的一种油田用投球式无泵开采装置，其技术方案是：包括反应器底座2、密封缸体3、电石4、缓冲管5、排气阀载体7、单向排气阀、反应开启阀11、密封承压套12、密封短节13，所述反应器底座2、密封缸体3和排气阀载体7形成电石的容纳腔体，所述密封缸体3的中部设有缓冲管5，缓冲管5上设有多个进水口6；所述排气阀载体7设有多个单向排气阀，所述单向排气阀由密封钢球8、钢球压簧9、弹簧压帽10组成，密封钢球8通过钢球压簧9连接弹簧压帽10，弹簧压帽10与排气阀载体7活动连接；所述排气阀载体7的外侧活动连接密封承压套12，密封承压套12的上侧通过密封短节13连接采油管柱14，所述密封承压套12内安装反应开启阀11，通过反应开启阀11下移到排气阀载体7中部的空腔内，实现上侧的采油管柱14的液体流入缓冲管5的进水口6，密封缸体3内电石4与流入的液体反应，生成的气体通过单向排气阀向上喷出，对采油管柱14内的液体实现了加压。
密封承压套12的外壁为圆筒形结构，内壁的中部设有内凸台，且内凸台的上侧的内壁设有内螺纹。
密封短节13与密封承压套12的内螺纹连接，且密封短节13的底部与内凸台的上边沿接触，形成第二级台阶，内凸台的下边沿为第一级台阶。
参照附图3，本发明的反应开启阀11包括上阀体11.1、中间体11.2、下阀体11.3和进液腔11.4，上阀体11.1、中间体11.2和下阀体11.3均为圆筒形结构，其中，中间体11.2的外径大于上阀体11.1的外径，且中间体11.2的外径小于密封承压套12的内凸台的内径，上阀体11.1的外径小于密封短节13的内径；所述下阀体11.3的外径小于单向排气阀的中心孔的内径；所述的进液腔11.4的底部封闭，顶部敞口；另外，上阀体11.1、中间体11.2的外壁设有密封槽11.6，通过密封垫，将上阀体11.1与密封短节13的内腔密封，将中间体11.2与密封承压套12的内凸台密封。
其中，上阀体11.1的上表面为锥形结构；中间体11.2的下表面为椎形结构；下阀体11.3的外壁的中部设有出水口11.5，通过出水口11.5将进液腔11.4的内外连通，进液腔11.4的顶部通过钢球实现开关。
还有，本发明的电石采用棒状的碳化钙制成；反应器底座2为圆形结构；所述密封缸体3为圆筒形结构，且中间安装有缓冲管5；另外，井口装置为现有的常规井口装置，为本领域技术人员所熟悉的常规技术，不再详述。
参照附图4，本发明的排气阀载体7上分布有3-8个单向排气阀。
本发明提到的油田用投球式无泵开采装置，其使用过程如下：
1、组装油田用投球式无泵开采装置的下部分：首先将缓冲管5焊接在反应器底座2的中心，然后将反应器底座2与密封缸体3的底部活动连接，在缓冲管5、反应器底座2与密封缸体3形成的空腔中安装电石4，再将安装好单向排气阀的排气阀载体7与密封缸体3的上部活动连接；
2、组装油田用投球式无泵开采装置的上部分：将密封承压套12的下端与排气阀载体7活动连接，将反应开启阀11坐在排气阀载体7的中心孔，然后把密封短节13旋转固定在密封承压套12的顶部，同时推动反应开启阀11向下移动至静止状态，组装完成；
3、下井时，通过采油管柱14与密封短节13活动连接，然后，下入油井套管内的设定位置，地层内的液体通过套管的射孔处进入下封隔器15和上封隔器17之间油套管空腔，并经过裸眼筛管16的过滤后进入采油管柱14，充盈在采油管柱14内；
4、补充能地层能量开始采油：在地面的操作人员向采油管柱14内投入钢球，钢球沿着采油管柱内腔下落，坐在反应开启阀11的进液腔11.4的上部，液体被阻断，在液体压力的作用下，反应开启阀11向下移动，下阀体11.3进入排气阀载体7的中心孔内腔，中间体11.2离开密封承压套12的内凸台上方的第二台阶，并下移到密封承压套12的内凸台的下方的第一台阶，且形成过流通道，液体沿着密封承压套12与反应开启阀11之间的环空向下流入到缓冲管5内，并沿着进水口6进入密封缸体3内，液体中的水与密封缸体3内的电石发生化学反应，生成乙炔气体，随着密封缸体3内的乙炔气体的压力升高，使单向排气阀开启，大量乙炔气体沿着密封承压套12与反应开启阀11之间的环空向上排出，提高了采油管柱14内腔的液体压力，进一步推动了液体向上喷出，直至经过井口装置18到达地面管线。
上述步骤3中，下入井内的油田用投球式无泵开采装置，还未投入钢球之前，反应开启阀11的中心孔11.4敞口，采油管柱14内的液体穿过出水口11.5进入到反应开启阀11与采油管柱14之间的环空，从而使内外的压力平衡，而且下表面与液体的接触面积大于上表面的接触面积，保证了反应开启阀11的位置稳定。
上述步骤4中，液体沿着密封承压套12与反应开启阀11之间的环空，再经过下阀体11.3与排气阀载体7之间的环空，再进入到缓冲管5内，使进入密封缸体3内的水量可控，因此，电石与水的反应也是可控反应，使电石持续生成气体对采油管柱内的液体加压。
上述步骤4中，投入钢球后，钢球坐在反应开启阀11的进液腔11.4的上部，使液体阻断，反应开启阀11的中间体11.2的下表面的受力消失，从而使反应开启阀11的上下受力平衡被打破，反应开启阀11向下移动。
本发明的优点是：一是安全可靠，在装置不生产时，反应开启阀具有自锁功能，因为反应开启阀的中心孔敞口，采油管柱内的液体穿过出水口进入到反应开启阀与采油管柱之间的环空，从而使内外的压力平衡，而且下表面与液体的接触面积大于上表面的接触面积，保证了反应开启阀的位置稳定，实现自锁功能；二是操作便捷，本发明操作时，只需要向采油管柱内投入钢球，通过钢球坐在反应开启阀的中心孔敞口处，将液体阻隔，从而使反应开启阀的自锁功能被打破，进而向下移动，实现开关功能，控制液体进入密封缸体内与电石发生化学反应；三是可控性强，由于反应开启阀与采油管柱之间的环空，还有反应开启阀与排气阀载体的中心孔之间的环空，形成的过流通道可以根据需要的气体量来设定进液量，所以，电石与可控的水进行反应，生成的气体也是可控的，因此，实现了采油管柱的压力增加也是可控的，而且，生成的气体通过单向排气阀排出，也不会出现安全隐患；四是产生的气体无污染，生成的乙炔气体燃烧后为水和二氧化碳，五是对油井无污染，修井时，可以将反应的所剩产物氢氧化钙一起取出。
以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (5)
1.一种油田用投球式无泵开采装置，其特征是：包括反应器底座（2）、密封缸体（3）、电石（4）、缓冲管（5）、排气阀载体（7）、单向排气阀、反应开启阀（11）、密封承压套（12）、密封短节（13），所述反应器底座（2）、密封缸体（3）和排气阀载体（7）形成电石的容纳腔体，所述密封缸体（3）的中部设有缓冲管（5），缓冲管（5）上设有多个进水口（6）；所述排气阀载体（7）设有多个单向排气阀，所述单向排气阀由密封钢球（8）、钢球压簧（9）、弹簧压帽（10）组成，密封钢球（8）通过钢球压簧（9）连接弹簧压帽（10），弹簧压帽（10）与排气阀载体（7）活动连接；所述排气阀载体（7）的外侧活动连接密封承压套（12），密封承压套（12）的上侧通过密封短节（13）连接采油管柱（14），所述密封承压套（12）内安装反应开启阀（11），通过反应开启阀（11）下移到排气阀载体（7）中部的空腔内，实现上侧的采油管柱（14）的液体流入缓冲管（5）的进水口（6），密封缸体（3）内电石（4）与流入的液体反应，生成的气体通过单向排气阀向上喷出，对采油管柱（14）内的液体实现了加压。
2.根据权利要求1所述的油田用投球式无泵开采装置，其特征是：所述的密封承压套（12）的外壁为圆筒形结构，内壁的中部设有内凸台，且内凸台的上侧的密封承压套内壁设有内螺纹。
3.根据权利要求2所述的油田用投球式无泵开采装置，其特征是：所述的密封短节（13）与密封承压套（12）的内螺纹连接，且密封短节（13）的底部与内凸台的上边沿接触，形成第二级台阶，内凸台的下边沿为第一级台阶。
4.根据权利要求1所述的油田用投球式无泵开采装置，其特征是：所述的电石采用棒状的碳化钙制成。
5.根据权利要求1所述的油田用投球式无泵开采装置，其特征是：所述的反应器底座（2）为圆形结构；所述密封缸体（3）为圆筒形结构，且中间安装有缓冲管（5）；所述排气阀载体（7）上分布有3-8个单向排气阀。
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