CN109441395A - 一种防喷器及油气井 - Google Patents

Abstract

本发明涉及天然气石油开采技术领域，公开了一种防喷器及油气井。本发明实施例提供的防喷器结构紧凑，可以直接安装在采油树或采气树上，无需现场开孔，降低了油气井改造难度和改造成本，并且杜绝了开孔密封困难的问题。另外，本发明实施例提供的防喷器能够实现无焊接装配，避免了现有的油气井中回流管路与生产管路或/和回流管路与井口管路之间焊缝极易被腐蚀，进而造成泄漏的问题。

Description

一种防喷器及油气井

技术领域

本发明涉及天然气石油开采技术领域，尤其涉及一种防喷器及油气井。

背景技术

部分石油井或天然气井(统称为油气井)在工作过程中，有井下工具在其中运行。井下工具从井口下行至井底，然后从井底上下至井口。

图1为现有技术中油气井010的结构示意图。油气井010的生产管路011旁接于油气井010的井口管路012。井口管路012的顶部设置有防喷器015，防喷器015用于对上行至井口管路012顶端的井下工具013起缓冲作用。当井下工具013上行至生产管路011与井口管路012的连接位置时，井下工具013会对生产管路011的入口截流，使得井下工具013下方的井口管路012中的气体或液体难以进入生产管路011。另外，生产管路011的入口上方的井口管路012的内周面被井下工具013至少部分密封，使得井下工具013上方的液体或气体难以排出，这进一步使得井下工具013无法继续上行，最终导致油气井010产量小甚至生产停滞。

图2示出了针对图1中记载的油气井010的改进结构。该改进结构在图1的基础上增加了回流管路014。回流管路014的一端与生产管路011连接，回流管路014的另一端位于生产管路011的上方并与井口管路012连接。这样，当井下工具013会对生产管路011的入口截流时，井下工具013上方的液体或气体能够通过回流管路014排至生产管路011中，进而使得井下工具013能够继续上行，生产管路011的入口被打开，油气井010能够正常生产。

在油气井010上增设回流管路014，存在以下问题：

1.增设回流管路014，需要在生产管路011和井口管路012上开孔，现场改造时操作难度大、成本高且存在开孔密封困难的问题。

2.为了将回流管路014分别与生产管路011和井口管路012连接，不可避免的需要进行焊接作业，其操作难度大、成本高并且现场焊接作业存在安全隐患。

3.针对硫化氢含量高的油气井，回流管路014与生产管路011或/和回流管路014与井口管路012之间焊缝极易被腐蚀，进而造成泄漏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防喷器，其集成了现有的油气井中防喷器和回流管路的功能，能够方便的进行安装并且无需焊接作业。

本发明的另一个目的在于提供一种油气井，其包括上述的防喷器。

本发明的实施例通过以下技术方案实现：

一种防喷器，包括：开设有贯穿孔和生产孔的基体，所述贯穿孔贯穿所述基体，所述生产孔旁接于所述贯穿孔；一端开放且另一端封闭的外管，所述外管的开放端连接于所述基体且与所述贯穿孔连通；至少部分可轴向移动的布置在所述外管内且可选择性的被支撑在待机位置的内管，所述内管和所述外管之间的径向空间构成一端连通所述生产孔另一端连通所述内管的泄压流道；设置于所述内管内被构造为与井下工具抵靠的抵靠部；以及至少部分位于所述泄压流道内的第一缓冲件；其中，所述第一缓冲件被构造为在所述内管由所述待机位置向所述外管的封闭端移动的过程中对所述内管施加指向所述外管的开放端的第一缓冲力。

进一步的，所述第一缓冲件为弹性部件，并被构造为在所述内管由所述待机位置向所述外管的封闭端移动的过程中被压缩。

进一步的，所述外管的内周面固定设置有第二受力部，所述内管的外周面固定设置有第一受力部；所述第一缓冲件位于所述第一受力部和所述第二受力部之间。

进一步的，所述第一缓冲件的一端被支撑在所述第一受力部上；当所述内管位于所述待机位置时，所述第一缓冲件的另一端与所述第二受力部之间具有浮动间隙。

进一步的，所述防喷器还包括至少部分位于所述泄压流道内的第二缓冲件；所述第二缓冲件可选择性的将所述内管支撑在所述待机位置；所述第二缓冲件被构造为在所述内管由所述待机位置远离所述外管的封闭端的过程中对所述内管施加指向所述外管的封闭端的第二缓冲力。

进一步的，所述第二缓冲件为弹性部件，并被构造为在所述内管由所述待机位置远离所述外管的封闭端的过程中被压缩。

进一步的，所述防喷器还包括固定设置于所述外管的内周面的第三受力部，所述内管的外周面固定设置有第一受力部；所述第二缓冲件被支撑在所述第三受力部上；所述第一受力部可选择性的被支撑在所述第二缓冲件上。

进一步的，所述内管靠近所述外管的封闭端的一端开设有连通口，所述连通口连通所述泄压流道和所述内管。

进一步的，当所述内管位于所述待机位置时，所述内管远离所述外管的封闭端的一端位于所述生产孔和所述外管的封闭端之间。

一种油气井，包括：上述任意一种防喷器；采油树或采气树；以及与所述采油树或采气树连接的井下管柱；其中，所述基体与所述采油树或所述采气树连接，所述贯通孔与所述采油树或所述采气树连通。

本发明的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

本发明实施例提供的防喷器，在井下工具上行经过生产孔所处的位置时，井下工具上方的气体或液体能够通过内管和外管之间的泄压流道进入生产孔，使得井下工具能够顺利上行至生产孔的入口上方，确保了油气井的正常生产。同时，在井下工具进入内管后，井下工具上端与抵靠部抵靠，带动内管由待机位置向上运动，在这个过程中第一缓冲件对内管施加向下的第一缓冲力，实现对井下工具的缓冲。本发明实施例提供的防喷器结构紧凑，可以直接安装在采油树或采气树上，无需现场开孔，降低了油气井改造难度和改造成本，并且杜绝了开孔密封困难的问题。另外，本发明实施例提供的防喷器能够实现无焊接装配，避免了现有的油气井中回流管路与生产管路或/和回流管路与井口管路之间焊缝极易被腐蚀，进而造成泄漏的问题。

本发明实施例提供的油气井由于具有上述的防喷器，因此避免了装配时现场开孔带来的施工困难和密封困难的问题。另外，本发明实施例提供的油气井中的防喷器集成了现有的油气井中防喷器和回流管路的功能，且能够实现无焊接装配，避免了现有的油气井中回流管路与生产管路或/和回流管路与井口管路之间焊缝极易被腐蚀，进而造成泄漏的问题，适用于硫化氢含量高的环境。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面对实施例中需要使用的附图作简单介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施方式，不应被看作是对本发明范围的限制。对于本领域技术人员而言，在不付出创造性劳动的情况下，能够根据这些附图获得其他附图。

图1为现有技术中采用柱塞举升的油气井的结构示意图；

图2为图1中的油气井经过改造后的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的防喷器的剖面结构示意图；

图4为本发明实施例提供的防喷器的工作状态图；

图5为本发明实施例提供的防喷器中，基体的剖面结构示意图；

图6为本发明实施例提供的防喷器中，基体的仰视图。

图中：010-油气井；011-生产管路；012-井口管路；013-柱塞；014-回流管路；015-防喷器；020-防喷器；021-泄压流道；022-浮动间隙；100-基体；110-贯通孔；110a-第一台阶面；111-第一段；112-第二段；113-第三段；114-第四段；115-第五段；116-第六段；120-生产孔；130-法兰连接部；200-外管；300-内管；301-连通口；310-抵靠部；400-第一缓冲件；510-第一受力部；520-第二受力部；530-第三受力部；600-第二缓冲件；030-井下工具。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，这类术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，“天然气井”可以是用于采集常规天然气的天然气井，也可以是用于采集非常规天然气(页岩气、煤层气等)的天然气井。

实施例1：

图3为本实施例提供的防喷器020的剖面结构示意图。图4为本实施例提供的防喷器020的工作状态图。图5为本实施例提供的防喷器020中，基体100的剖面结构示意图。

请结合参照图3-图5，在本实施例中，防喷器020包括基体100。基体100上开设有沿上下方向贯通基体100的贯通孔110。在基体100的侧面还开设有生产孔120，生产孔120旁接于贯通孔110。基体100用于与采油树或采气树连接(当用于石油井时，基体100用于与采油树连接；当用于天然气井时，基体100用于与采气树连接)。在基体100连接至采油树或采气树后，贯通孔110与采油树或采气树连通。生产孔120用于生产管路连通。井内的气体或液体通过采油树或采气树进入贯通孔110，然后通过生产孔120进入生产管路。进一步的，在本实施例中，贯通孔110从上至下依次包括第一段111、第二段112、第三段113、第四段114、第五段115和第六段116。第一段111、第二段112、第三段113、第四段114、第五段115和第六段116的内径依次减小。在第一段111的内壁设置有内螺纹。沿从上至下的方向，第三段113的内径逐渐减小，使第三段113的内壁形成倒锥形。生产孔120旁接于第四段114。在第一段111与第二段112之间形成第一台阶面110a。

在本实施例中，防喷器020还包括外管200。外管200沿上下方向延伸。外管200的上端封闭，下端开放。外管200的下端与基体100连接，使得外管200的内部空间与贯通孔110连通。具体的，外管200的下端外周面设置有外螺纹。外管200的下端插入第一段111内，外管200的下端与第一段111的内壁螺纹连接。外管200的下端面与第一台阶面110a抵靠。

在本实施例中，防喷器020还包括内管300，内管300的下端开放。井下工具030能够通过内管300的下端进入内管300。内管300部分或全部位于外管200内。内管300与外管200基本同轴的设置，内管300能够相对于外管200轴向移动(即上下移动)。内管300的外径小于外管200的内径，从而使得内管300和外管200之间具备径向空间，该径向空间构成泄压流道021。泄压流道021的下端依次通过第二段112、第三段113和第四段114与生产孔120流体连通。泄压流道021的上端与内管300流体连通。在本实施例中，内管300的上端(即内管300靠近外管200的封闭端的一端)周面开设有连通口301，泄压流道021的上端通过连通口301与内管300连通。如此，内管300内的流体能够通过连通口301进入泄压流道021，然后通过泄压流道021进入生产孔120。在其他实施方式中，泄压流道021的上端也可以通过内管300开放的上端与内管300连通。井下工具030上行进入内管300后，内管300中的流体能够通过泄压流道021进入生产孔120中，使得井下工具030能够在内管300中继续上行，井下工具030能够顺利上行至生产孔120的入口上方，确保了油气井的正常生产。

在本实施例中，内管300内设置有抵靠部310。抵靠部310设置在内管300顶部内周面，抵靠部310为相对于内管300内周面径向向内凸出的环状体。抵靠部310用于与上行的井下工具030抵靠。在内管300不受其他外力的情况下，内管300被支撑在待机位置(图3所示的位置)，将在下文具体描述内管300如何被支撑在待机位置。当井下工具030上下进入内管300后，井下工具030的上端与抵靠部310抵靠，进而带动内管300与井下工具030一起上行。

在本实施例中，还设置有第一缓冲件400。第一缓冲件400至少部分位于泄压流道021内，这样可以节约防喷器020的纵向体积。在本实施例中，第一缓冲件400完全位于泄压流道021内。需要指出的是，泄压流道021内的第一缓冲件400不影响泄压流道021内的流体流通。在内管300由待机位置上行的过程中(即内管300由待机位置向外管200的封闭端移动的过程中)，第一缓冲件400对内管300施加向下的第一缓冲力(即指向外管200的开放端的第一缓冲力)，从而通过内管300对上行的井下工具030起缓冲作用。第一缓冲件400可以采用多种形式实现，例如第一缓冲件400可以是液体阻尼器、气体阻尼器或电磁阻尼器等。在本实施例中，第一缓冲件400为弹性部件，第一缓冲件400被构造为在内管300由待机位置上行的过程中被压缩。第一缓冲件400可以采用橡胶等弹性材料制成，在本实施例中，第一缓冲件400为弹簧。第一缓冲件400套设在内管300上。第一缓冲件400与外管200的内周面之间存在间隙，以确保泄压流道021的流体流通不受影响。在内管300由待机位置上行的过程中，第一缓冲件400的上端作用于外管200，第一缓冲件400的下端作用于内管300。具体的，内管300的外周面固定的设置有第一受力部510，第一受力部510相对于内管300的外周面径向向外凸出，第一受力部510为环状，第一受力部510的外径小于外管200的内径，以确保泄压流道021的流体流通不受影响。在外管200的内周面固定设置有第二受力部520，第二受力部520相对于外管200的内周面径向向内凸出，第二受力部520为环状，第二受力部520的内周面与内管300的外周面可滑动的接触，以内管300的上下移动起导向作用。在第二受力部520上开设有孔或槽，以确保泄压流道021的流体流通不受影响。第二受力部520位于第一受力部510的上方。第一缓冲件400位于第二受力部520和第一受力部510之间。在内管300由待机位置上行的过程中，第一受力部510和第二受力部520之间的距离缩小，第一缓冲件400被压缩。

进一步的，在本实施例中，第一缓冲件400在重力的作用下落在第一受力部510上，即第一缓冲件400的下端被第一受力部510支撑。当内管300位于待机位置时，第一缓冲件400的上端与第二受力部520不接触，第一缓冲件400与第二受力部520之间的空间构成浮动间隙022。当井下工具030带动内管300上行到极限后，生产孔120的入口被敞开，井下工具030下方的流体通过生产孔120排出，井下工具030下方的流体压力降低，井下工具030受到的流体推力降低此时井下工具030和内管300在重力的作用下下行，生产孔120的入口再次被井下工具030截流，此时井下工具030下方的气体或液体难以进入生产孔120，或者井下工具030下方的气体或液体完全无法进入生产孔120。由此，井下工具030下方的流体压力逐渐恢复增大，直至推动井下工具030上行并将生产孔120的入口敞开。如此，在生产状态下，井下工具030会在生产孔120的入口附近上下浮动。浮动间隙022的长度被配置成与井下工具030的浮动距离基本一致，这使得井下工具030在生产孔120的入口附近上下浮动的过程中，第一缓冲件400基本不被压缩，降低井下工具030在浮动过程中受到的阻力，使得推动井下工具030向上浮动的流体推力得以降低，这降低了井下工具030下方流体压力恢复的时间，提高了油气井的生产效率。

在内管300不受其他外力的情况下，内管300被支撑在待机位置。在不受其他外力的情况下，内管300可以在重力的作用下落在贯通孔110内的某个台阶面上，通过台阶面将内管300支撑在待机位置。而在本实施例中，防喷器020还包括第二缓冲件600。第二缓冲件600可选择性的将内管300支撑在待机位置。第二缓冲件600至少部分位于泄压流道021内，这样可以节约防喷器020的纵向体积。在本实施例中，第二缓冲件600完全位于泄压流道021内。需要指出的是，泄压流道021内的第二缓冲件600不影响泄压流道021内的流体流通。在内管300由待机位置下行的过程中(即内管300由待机位置远离外管200的封闭端的过程中)，第二缓冲件600对内管300施加向上的第二缓冲力(即指向外管200的封闭端的第二缓冲力)，从而对下行的内管300起缓冲作用。当井下工具030带动内管300上行至极限后，在第一缓冲件400的作用下，内管300向下回弹。在内管300下行经过待机位置后，第二缓冲件600对内管300进行缓冲，避免第二缓冲件600与基体100发生刚性碰撞。第二缓冲件600可以采用多种形式实现，例如第二缓冲件600可以是液体阻尼器、气体阻尼器或电磁阻尼器等。在本实施例中，第二缓冲件600为弹性部件，第二缓冲件600被构造为在内管300由待机位置下行的过程中被压缩。第二缓冲件600可以采用橡胶等弹性材料制成，在本实施例中，第二缓冲件600为弹簧。第二缓冲件600套设在内管300上。第二缓冲件600与外管200的内周面之间存在间隙，以确保泄压流道021的流体流通不受影响。在内管300由待机位置下行的过程中，第二缓冲件600的下端作用于外管200，第二缓冲件600的上端作用于内管300。当内管300位于待机位置时，第二缓冲进600对内管300进行支撑。在外管200的内周面固定设置有第三受力部530，第三受力部530相对于外管200的内周面径向向内凸出，第三受力部530为环状，第三受力部530的内周面与内管300的外周面可滑动的接触，以内管300的上下移动起导向作用。在第三受力部530上开设有孔或槽，以确保泄压流道021的流体流通不受影响。第三受力部530位于第一受力部510的下方。第二缓冲件600位于第三受力部530和第一受力部510之间。在内管300由待机位置下行的过程中，第一受力部510和第三受力部530之间的距离缩小，第二缓冲件600被压缩。在内管300不受除重力外的外力时，第一受力部510被第二缓冲件600支撑，从而将内管300保持在待机位置。

进一步的，在本实施例中，当内管300位于待机位置时，内管300远离外管200的封闭端的一端位于生产孔120和外管200的封闭端之间(即内管300的下端位于生产孔120的上方)，如此能够避免内管300影响生产孔120与贯通孔110的连通。在其他实施方式中，内管300的下端也可以延伸至生产孔120的下方，此时，内管300的下端需要开设连通生产孔120与贯通孔110的开口。

图6为本实施例提供的防喷器020中，基体100的仰视图。在基体100的下表面设置有法兰连接部130。法兰连接部130用于直接与采油树或采气树上的法兰连接。

本实施例提供的防喷器020，在井下工具030上行经过生产孔120所处的位置时，井下工具030上方的气体或液体能够通过内管300和外管200之间的泄压流道021进入生产孔120，使得井下工具030能够顺利上行至生产孔120的入口上方，确保了油气井的正常生产。同时，在井下工具030进入内管300后，井下工具030上端与抵靠部310抵靠，带动内管300由待机位置向上运动，在这个过程中第一缓冲件400对内管300施加向下的第一缓冲力，实现对井下工具030的缓冲。本实施例提供的防喷器020结构紧凑，可以直接安装在采油树或采气树上，无需现场开孔，降低了油气井改造难度和改造成本，并且杜绝了开孔密封困难的问题。另外，本实施例提供的防喷器020能够实现无焊接装配，避免了现有的油气井中回流管路与生产管路或/和回流管路与井口管路之间焊缝极易被腐蚀，进而造成泄漏的问题。

实施例2：

本实施例提供一种柱塞举升油气井(图未示出)，其包括实施例1中记载的防喷器020、采气树和井下管柱(本实施例提供的柱塞举升油气井为天然气井，当柱塞举升油气井为石油井时，采气树将被采油树替代)。基体100上设置的法兰连接部130与采气树上端的法兰连接，贯通孔110与采气树连通。采气树设置在地面上。井下管柱与采气树连接并延伸至地面以下。井下工具030能够从井下管柱下端上行进入采气树，然后进入防喷器020。井下工具030能够从防喷器020下行进入采气树，然后通过井下管柱下行至井底。

本实施例提供的油气井由于具有实施例1中记载的的防喷器020，因此避免了装配时现场开孔带来的施工困难和密封困难的问题。另外，本实施例提供的油气井中的防喷器020集成了现有的油气井中防喷器和回流管路的功能，且能够实现无焊接装配，避免了现有的油气井中回流管路与生产管路或/和回流管路与井口管路之间焊缝极易被腐蚀，进而造成泄漏的问题，适用于硫化氢含量高的环境。

以上所述仅为本发明的部分实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防喷器，其特征在于，包括：

开设有贯穿孔和生产孔的基体，所述贯穿孔贯穿所述基体，所述生产孔旁接于所述贯穿孔；

一端开放且另一端封闭的外管，所述外管的开放端连接于所述基体且与所述贯穿孔连通；

至少部分可轴向移动的布置在所述外管内且可选择性的被支撑在待机位置的内管，所述内管和所述外管之间的径向空间构成一端连通所述生产孔另一端连通所述内管的泄压流道；

设置于所述内管内被构造为与井下工具抵靠的抵靠部；以及

至少部分位于所述泄压流道内的第一缓冲件；

其中，所述第一缓冲件被构造为在所述内管由所述待机位置向所述外管的封闭端移动的过程中对所述内管施加指向所述外管的开放端的第一缓冲力。

2.根据权利要求1所述的防喷器，其特征在于：

所述第一缓冲件为弹性部件，并被构造为在所述内管由所述待机位置向所述外管的封闭端移动的过程中被压缩。

3.根据权利要求2所述的防喷器，其特征在于：

所述外管的内周面固定设置有第二受力部，所述内管的外周面固定设置有第一受力部；所述第一缓冲件位于所述第一受力部和所述第二受力部之间。

4.根据权利要求3所述的防喷器，其特征在于：

所述第一缓冲件的一端被支撑在所述第一受力部上；当所述内管位于所述待机位置时，所述第一缓冲件的另一端与所述第二受力部之间具有浮动间隙。

5.根据权利要求1所述的防喷器，其特征在于：

所述防喷器还包括至少部分位于所述泄压流道内的第二缓冲件；所述第二缓冲件可选择性的将所述内管支撑在所述待机位置；所述第二缓冲件被构造为在所述内管由所述待机位置远离所述外管的封闭端的过程中对所述内管施加指向所述外管的封闭端的第二缓冲力。

6.根据权利要求5所述的防喷器，其特征在于：

所述第二缓冲件为弹性部件，并被构造为在所述内管由所述待机位置远离所述外管的封闭端的过程中被压缩。

7.根据权利要求6所述的防喷器，其特征在于：

所述防喷器还包括固定设置于所述外管的内周面的第三受力部，所述内管的外周面固定设置有第一受力部；所述第二缓冲件被支撑在所述第三受力部上；所述第一受力部可选择性的被支撑在所述第二缓冲件上。

8.根据权利要求1所述的防喷器，其特征在于：

所述内管靠近所述外管的封闭端的一端开设有连通口，所述连通口连通所述泄压流道和所述内管。

9.根据权利要求1所述的防喷器，其特征在于：

当所述内管位于所述待机位置时，所述内管远离所述外管的封闭端的一端位于所述生产孔和所述外管的封闭端之间。

10.一种油气井，其特征在于，包括：

权利要求1-9中任意一项所述的防喷器；

采油树或采气树；以及

与所述采油树或采气树连接的井下管柱；

其中，所述基体与所述采油树或所述采气树连接，所述贯通孔与所述采油树或所述采气树连通。