CN109184624B - 一种不关井式连续举升柱塞排采装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种不关井式连续举升柱塞排采装置及施工方法，主要由打捞头、上顶杆、上弹块、下弹块、下顶杆等关键部件自上而下依次连接组成，柱塞投放至生产管柱中时，上、下弹块处于收缩状态，外径较小，在气井正产生产的情况下，依然能够顺利下入到卡定器位置，在自身重力和惯性作用下，当柱塞下行到卡定器位置时，柱塞下顶杆撞击卡定器，使上、下弹块扩张，与管柱内壁形成密封，在气井井筒上行压力的作用下向上运行，实现气井不关井投放、到位后自动开启弹块实现自动举升的排采技术，本发明可使气井连续性开采，有效提升气井生产效率。

Description

一种不关井式连续举升柱塞排采装置及施工方法

技术领域

本发明属于天然气开发的技术领域，尤其涉及一种不关井式连续举升柱塞排采装置及施工方法。

背景技术

随着气井开采时间的延长，气井产量将因地层供给能力的不足而出现下降，使井筒内气体流速降低而无法携带出井底存在的积液，最终出现水淹现象，从而使气井被迫关井，对气井效益开发产生极大的影响。气井排水采气工艺有很多种，分别适应于气井不同生产阶段，其中柱塞排采工艺可以充分利用地层能量，延长气井自喷周期，且一次性投入少及后期维护成本低，是一种被广泛使用的工艺技术。但常规柱塞在进行气举施工时，需要关井，使井筒流体处于静止状态，将柱塞投入井筒，等到柱塞落到卡定器上后，再开井，柱塞在井筒流体的作用下，向上运行从而实现排水采气作业。这种方式导致气井间歇性开采，在一定程度上影响气井生产效率。。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种不关井式连续举升柱塞排采装置及施工方法，实现不关井式连续举升柱塞。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种不关井式连续举升柱塞排采装置，其特征在于，包括从上往下依次安装的打捞头、上顶杆、上弹块、上连接体、下连接体、下弹块、下连接套和下顶杆，所述打捞头与上顶杆套设安装，打捞头下部与所述上连接体上部分别通过销钉与上弹块基体的上下两端相连，所述上弹块的中心安设上导引块，所述上导引块的内侧端穿过上弹块基体上设有的上通孔，上弹块与上弹块基体之间设有数根上弹簧，上弹块的上下两端头分别与打捞头及上连接体卡接，上连接体的底部与连接外管上部套接相连，连接外管下部与所述下连接体套接相连，下连接体下部与所述下连接套上部分别通过销钉与下弹块基体的上下两端相连，所述下弹块的中心安设下导引块，所述下导引块的内侧端穿过下弹块基体上设有的下通孔，下弹块与下弹块基体之间设有数根下弹簧，下弹块的上下两端头分别与下连接体及下连接套卡接，所述下顶杆与下连接套套设安装，上弹块基体底端与锁紧外套顶端相连，所述锁紧外套底端与锁紧内套底端相卡接，下弹块基体与下锥筒套设安装，所述下锥筒顶端与所述锁紧内套之间通过连接内管相联动，下弹块基体底端与下锁紧外套顶端相连，所述下锁紧外套底端与下顶杆中部相卡接。

按上述方案，所述上、下弹块均为中间外凸的弧形弹性环片，上、下两端头设有凸耳，上弹块上下端的凸耳分别与所述打捞头及上连接体上设有的台阶部相卡接，下弹块上下端的凸耳分别与所述下连接体及下连接套上设有的台阶部相卡接。

按上述方案，所述上、下导引块均为内侧壁为斜面的环形块体。

按上述方案，所述上顶杆底端面和下顶杆顶端面均为与所述上、下导引块内壁面相配置的斜面。

按上述方案，所述锁紧外套底端内侧设有上凸起，所述锁紧内套顶端外侧设有上凹槽，所述上凸起和上凹槽相配置卡接。

按上述方案，所述下锁紧外套底端内侧设有下凸起，所述下顶杆中部外侧设有下凹槽，所述下凸起和下凹槽相配置卡接。

一种不关井式连续举升柱塞排采施工方法，其特征在于，包括如下步骤:

撞击柱塞上顶杆，使之下行与上导引块接触，上导引块向内平移，上弹簧压缩，上弹块收缩至最小直径处，上顶杆继续下行推动锁紧内套下移，带动连接内管下移使之推动下锥筒下移，下导引块随之向内平移，下弹簧压缩，下弹块收缩至最小直径处，再将柱塞放入捕捉器内，确定生产流程倒入到位后，全开阀门，打开捕捉器开关，让柱塞自动落入井内，柱塞在生产气井中依靠自身重力下行到卡定器处，柱塞下顶杆撞击卡定器后与下锁紧外套脱离上行，下导引块随下顶杆上行向外平移，下弹簧拉伸，下弹块张开至最大直径处，下顶杆继续上行并顶升下锥筒，带动连接内管上移，使得锁紧内套上移与上导引块接触，上导引块向外平移，上弹簧拉伸，上弹块张开至最大直径处，在气井上行流体作用下，柱塞上行，实现气井不关井排采技术，当柱塞上行至捕捉器时，上行惯性使柱塞上顶杆撞击捕捉器，实现柱塞弹块收缩功能，此时，柱塞因过流面积增大，在重力的作用下下行至卡定器处，如此往复，实现不关井式连续举升柱塞。

本发明的有益效果是：1、一种不关井式连续举升柱塞排采装置及施工方法，通过上下顶杆撞击力，实现柱塞弹块的收缩和张开，从而实现气井在不关井的情况下，可以依靠柱塞进行排水采气，提高气井气体携带液体的能力，延长气井自喷周期，同时不耽误气井的连续生产；2、不需要对前期井口及井下配套工具进行改造，可以在原有基础上，直接使用本发明，实现气井在不关井的情况下连续气举。

附图说明

图1为本发明一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明进一步的描述。

本发明针对气井在生产时，不需要关井等待柱塞下行，即可将柱塞投放至生产管柱中，投入时，柱塞上、下弹块处于收缩状态，外径较小，在气井正产生产的情况下，依然能够顺利下入到卡定器位置，在自身重力和惯性作用下，当弹块收缩的柱塞下行到卡定器位置时，柱塞下顶杆撞击卡定器，使上、下弹块扩张，与管柱内壁形成密封，在气井井筒上行压力的作用下向上运行，实现气井不关井投放、到位后自动开启弹块实现自动举升的排采技术。

如图1所示，一种不关井式连续举升柱塞排采装置，包括从上往下依次安装的打捞头1、上顶杆2、上弹块5、上连接体9、下连接体12、下弹块19、下连接套17和下顶杆18，所述打捞头与上顶杆套设安装，打捞头下部与所述上连接体上部分别通过销钉3与上弹块基体4的上下两端相连，所述上弹块的中心安设上导引块6，所述上导引块的内侧端穿过上弹块基体上设有的上通孔，上弹块与上弹块基体之间设有数根上弹簧，上弹块的上下两端头分别与打捞头及上连接体卡接，上连接体的底部与连接外管10上部套接相连，连接外管下部与所述下连接体套接相连，下连接体下部与所述下连接套上部分别通过销钉与下弹块基体15的上下两端相连，所述下弹块的中心安设下导引块14，所述下导引块的内侧端穿过下弹块基体上设有的下通孔，下弹块与下弹块基体之间设有数根下弹簧，下弹块的上下两端头分别与下连接体及下连接套卡接，所述下顶杆与下连接套套设安装，上弹块基体底端与锁紧外套8顶端相连，所述锁紧外套底端与锁紧内套7底端相卡接，下弹块基体与下锥筒13套设安装，所述下锥筒顶端与所述锁紧内套之间通过连接内管11相联动，下弹块基体底端与下锁紧外套16顶端相连，所述下锁紧外套底端与下顶杆中部相卡接。

上、下弹块均为中间外凸的弧形弹性环片，上、下两端头设有凸耳，上弹块上下端的凸耳分别与所述打捞头及上连接体上设有的台阶部相卡接，下弹块上下端的凸耳分别与所述下连接体及下连接套上设有的台阶部相卡接。

上、下导引块均为内侧壁为斜面的环形块体。

上顶杆底端面和下顶杆顶端面均为与所述上、下导引块内壁面相配置的斜面。

锁紧外套底端内侧设有上凸起，所述锁紧内套顶端外侧设有上凹槽，所述上凸起和上凹槽相配置卡接。

下锁紧外套底端内侧设有下凸起，所述下顶杆中部外侧设有下凹槽，所述下凸起和下凹槽相配置卡接。

打捞头上部为凸台机构，主要用以在柱塞发生砂卡等异常情况时使用钢丝作业取出井下工具。

本发明的实施步骤如下：需要实施柱塞排采的页岩气井安装钢丝作业防喷管，并根据井下生产管柱尺寸、井口采气装置通径及柱塞的尺寸参数，采用合适的通井规，连接通井工具串并通井至柱塞下入深度处，若能正常通井至设计深度，则在井内投入适配的卡定器，并安装采气井口装置，完成地面控制装置的电气化流程改造，撞击柱塞上顶杆，使之下行与上导引块接触，上导引块向内平移，上弹簧压缩，上弹块收缩至最小直径处，上顶杆继续下行推动锁紧内套下移，带动连接内管下移使之推动下锥筒下移，下导引块随之向内平移，下弹簧压缩，下弹块收缩至最小直径处，再将柱塞放入捕捉器内，确定生产流程倒入到位后，全开阀门，打开捕捉器开关，让柱塞自动落入井内，柱塞在生产气井中依靠自身重力下行到卡定器处，柱塞下顶杆撞击卡定器后与下锁紧外套脱离上行，下导引块随下顶杆上行向外平移，下弹簧拉伸，下弹块张开至最大直径处，下顶杆继续上行并顶升下锥筒，带动连接内管上移，使得锁紧内套上移与上导引块接触，上导引块向外平移，上弹簧拉伸，上弹块张开至最大直径处，在气井上行流体作用下，柱塞上行，实现气井不关井排采技术，当柱塞上行至捕捉器时，上行惯性使柱塞上顶杆撞击捕捉器，实现柱塞弹块收缩功能，此时，柱塞因过流面积增大，在重力的作用下下行至卡定器处，如此往复，实现不关井式连续举升柱塞。

Claims (2)

1.一种不关井式连续举升柱塞排采装置，其特征在于，包括从上往下依次安装的打捞头、上顶杆、上弹块、上连接体、下连接体、下弹块、下连接套和下顶杆，所述打捞头与上顶杆套设安装，打捞头下部与所述上连接体上部分别通过销钉与上弹块基体的上下两端相连，所述上弹块的中心安设上导引块，所述上导引块的内侧端穿过上弹块基体上设有的上通孔，上弹块与上弹块基体之间设有数根上弹簧，上弹块的上、下两端头分别与打捞头及上连接体卡接，上连接体的底部与连接外管上部套接相连，连接外管下部与所述下连接体套接相连，下连接体下部与所述下连接套上部分别通过销钉与下弹块基体的上、下两端相连，所述下弹块的中心安设下导引块，所述下导引块的内侧端穿过下弹块基体上设有的下通孔，下弹块与下弹块基体之间设有数根下弹簧，下弹块的上、下两端头分别与下连接体及下连接套卡接，所述下顶杆与下连接套套设安装，上弹块基体底端与锁紧外套顶端相连，所述锁紧外套底端与锁紧内套底端相卡接，下弹块基体与下锥筒套设安装，所述下锥筒顶端与所述锁紧内套之间通过连接内管相联动，下弹块基体底端与下锁紧外套顶端相连，所述下锁紧外套底端与下顶杆中部相卡接；

所述上弹块、下弹块均为中间外凸的弧形弹性环片，上、下两端头设有凸耳，上弹块上、下端的凸耳分别与所述打捞头及上连接体上设有的台阶部相卡接，下弹块上、下端的凸耳分别与所述下连接体及下连接套上设有的台阶部相卡接；所述上导引块、下导引块均为内侧壁为斜面的环形块体；所述上顶杆底端面和下顶杆顶端面均为与所述上导引块、下导引块内壁面相配置的斜面；

所述锁紧外套底端内侧设有上凸起，所述锁紧内套顶端外侧设有上凹槽，所述上凸起和上凹槽相配置卡接；

所述下锁紧外套底端内侧设有下凸起，所述下顶杆中部外侧设有下凹槽，所述下凸起和下凹槽相配置卡接。

2.采用上述权利要求1所述的一种不关井式连续举升柱塞排采装置的施工方法，其特征在于，包括如下步骤:

撞击柱塞上顶杆，使之下行与上导引块接触，上导引块向内平移，上弹簧压缩，上弹块收缩至最小直径处，上顶杆继续下行推动锁紧内套下移，带动连接内管下移使之推动下锥筒下移，下导引块随之向内平移，下弹簧压缩，下弹块收缩至最小直径处，再将柱塞放入捕捉器内，确定生产流程倒入到位后，全开阀门，打开捕捉器开关，让柱塞自动落入井内，柱塞在生产气井中依靠自身重力下行到卡定器处，柱塞下顶杆撞击卡定器后与下锁紧外套脱离上行，下导引块随下顶杆上行向外平移，下弹簧拉伸，下弹块张开至最大直径处，下顶杆继续上行并顶升下锥筒，带动连接内管上移，使得锁紧内套上移与上导引块接触，上导引块向外平移，上弹簧拉伸，上弹块张开至最大直径处，在气井上行流体作用下，柱塞上行，实现气井不关井排采技术，当柱塞上行至捕捉器时，上行惯性使柱塞上顶杆撞击捕捉器，实现柱塞弹块收缩功能，此时，柱塞因过流面积增大，在重力的作用下下行至卡定器处，如此往复，实现不关井式连续举升柱塞。