CN110107230B - 双层管柱的分层采气装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双层管柱的分层采气装置。其技术方案是：一层生产下部管柱与二层生产下部管柱的顶部通过诱喷阀连接，在二层生产下部管柱的中部设有分层管柱单向阀；所述诱喷阀的上部连接内层悬挂管柱和悬挂管柱，且内层悬挂管柱位于悬挂管柱的内腔；所述内层悬挂管柱的上端连接一层生产管道，且设有一层生产阀，悬挂管柱的上端通过井口上方连接的悬挂器固定，且悬挂管柱与内层悬挂管柱之间形成的空腔为二层生产用的空腔，并通过井口上连接的小四通生产，在小四通上设有二层生产阀。有益效果是：利用双层管柱将气井两个层位进行分采，利用封隔器进行分段，利用诱喷阀作为诱喷，使诱喷通道与生产通道是各向独立的且互不干扰，实现分层采气。

Description

双层管柱的分层采气装置

技术领域

本发明涉及一种天然气井分层开采装置及方法，特别涉及一种双层管柱的分层采气装置。

背景技术

在石油天然气的开采过程中，天然气井占有很高的地位，而天然气因为地层能量高，地质条件复杂，而造成的开采难度大，危险系数高，一直是存在的难题，而在这些众多的难题当中，层间干扰是一个很重要和关键的问题。假如在天然气井中有两层间，生产层（

）和生产层（

），如果生产层（

）中含气，且地层能量较小的情况下，有可能因为气体的“水缩现象”，在生产层（

）产水且有气的情况下，生产层（

）的产能就会无法得到充分发挥，甚至有可能得不到发挥，同理，生产层（

）是气时，生产层（

）为水或水气同层时也一样，问题更为严重的是地质设计提供的资料，也仅仅是理论数据，有时还会受到外界趋动力的影响（如油田开采中的注水、注气、诱喷等），因此，解决该问题，对于含有多个生产层的天然气井来说，刻不容缓，而且也非常有意义。

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，提供一种双层管柱的分层采气装置，通过分层诱喷和分层采气，并实现和排除各个生产层之间的干扰。

本发明提到的一种双层管柱的分层采气装置，其技术方案是：包括一层生产下部管柱（12）、内部自封（13）、分层封隔器（14）、分层管柱单向阀（15）、诱喷封隔器（16）、诱喷阀（17）、悬挂管柱（18）、二层生产下部管柱（19）、内层悬挂管柱（20）、二层生产阀（21）、一层生产管道（22）、一层生产阀（23）、悬挂器（24）、补偿器（25），所述一层生产下部管柱（12）与二层生产下部管柱（19）的顶部通过诱喷阀（17）连接，底部通过内部自封（13）连接，所述的二层生产下部管柱（19）的外壁与井深套管（2）之间设有分层封隔器（14）和诱喷封隔器（16），分层封隔器（14）的下方为第一生产层，分层封隔器（14）和诱喷封隔器（16）之间隔离出第二生产层；在所述二层生产下部管柱（19）的中部设有分层管柱单向阀（15）；所述诱喷阀（17）的上部连接内层悬挂管柱（20）和悬挂管柱（18），且内层悬挂管柱（20）位于悬挂管柱（18）的内腔；所述内层悬挂管柱（20）的上端连接一层生产管道（22），一层生产管道（22）上设有一层生产阀（23），所述悬挂管柱（18）的上端通过井口上方连接的悬挂器（24）固定，且悬挂管柱（18）与内层悬挂管柱（20）之间形成的空腔为二层生产用的空腔，并通过井口上连接的小四通（10）生产，在小四通（10）上设有二层生产阀（21）。

优选的，上述的诱喷阀（17）包括诱喷阀主体（17.1）、诱喷阀内管（17.2）、生产通气孔（17.3）、内层诱喷进气孔（17.4）和外层诱喷进气孔（17.5），所述诱喷阀主体（17.1）的下侧设有诱喷阀内管（17.2），且诱喷阀主体（17.1）与诱喷阀内管（17.2）之间设有多个生产通气孔（17.3），在诱喷阀内管（17.2）的顶部设有母扣，通过与内层悬挂管柱（20）连接形成内层生产通道；在诱喷阀主体（17.1）的顶部设有母扣，通过与悬挂管柱（18）连接，形成外层生产通道；在所述的诱喷阀主体（17.1）和诱喷阀内管（17.2）的径向设有多个内层诱喷进气孔（17.4）和外层诱喷进气孔（17.5），所述内层诱喷进气孔（17.4）通过单向阀将内外管连通，所述外层诱喷进气孔（17.5）穿过生产通气孔（17.3），通过单向阀将生产通气孔（17.3）与诱喷阀主体（17.1）外壁连通。

优选的，在井口（1）上方连接大四通（6），大四通（6）外侧设有井口高压阀（7），并通过安全管线连接泵车；在所述大四通（6）的上部活动连接井口连接短节（8），井口连接短节（8）的上方连接小四通（10），小四通（10）的上方设有密封法兰（11），通过内层悬挂管柱（20）将悬挂管柱（18）固定连接，在密封法兰（11）上方设有小法兰（26），通过小法兰（26）将一层生产管道（22）固定连接。

优选的，上述的井口连接短节（8）为缩径短节，下部直径大于上部直径，并且上部内壁安装悬挂器（24），通过悬挂器（24）连接悬挂管柱（18）。

优选的，内层悬挂管柱（20）中连接有补偿器（25）。

优选的，在内层诱喷进气孔（17.4）和外层诱喷进气孔（17.5）内安设有单向阀，所述单向阀包括单向弹簧、单向球和阀座，在阀座内安装单向弹簧、单向球，通过单向弹簧将单向球压缩在阀座。

本发明的有益效果是：（1）利用双层管柱将气井两个层位进行分采，利用封隔器进行分段，利用诱喷阀作为诱喷的进液阀，将诱喷阀、二层生产阀、一层生产管道及诱喷阀与一层生产阀之间的管柱作为控制体，进行生产控制，就可实现分层诱喷和采气；（2）由于诱喷阀设有两组通道，即诱喷通道与生产通道是各向独立的且互不干扰，因此诱喷安全可靠；（3）由于各生产层的通道是互相独立的，诱喷阀上设有内层诱喷进气孔和外层诱喷进气孔，即一层生产层与二层生产层的诱喷与生产是独立的，一层通过内层诱喷进气孔，二层通过外层诱喷进气孔，其采用机械结构分开，工作更加可靠；（4）由于整个管柱设计明确清晰，且功能集中，即功能专区化，实现集中化，这样便于安装；（5）由于工具加简单，使用方便，因此经济效益较好。

附图说明

附图1是本发明的结构示意图；

附图2是诱喷阀的结构示意图；

附图3是诱喷阀的A-A截面示意图；

上图中：人工井底1、井深套管2、井口3、法兰螺栓4、密封钢圈5、大四通6、井口高压阀7、井口连接短节8、卡箍皮9、小四通10、密封法兰11、一层生产下部管柱12、内部自封13、分层封隔器14、分层管柱单向阀15、诱喷封隔器16、诱喷阀17、悬挂管柱18、二层生产下部管柱19、内层悬挂管柱20、二层生产阀21、一层生产管道22、一层生产阀23、悬挂器24、补偿器25、小法兰26；

诱喷阀主体17.1、诱喷阀内管17.2、生产通气孔17.3、内层诱喷进气孔17.4和外层诱喷进气孔17.5、单向弹簧17.6、单向球17.7和阀座17.8。

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。

实施例1，参照附图1，本发明提到的一种双层管柱的分层采气装置，包括一层生产下部管柱12、内部自封13、分层封隔器14、分层管柱单向阀15、诱喷封隔器16、诱喷阀17、悬挂管柱18、二层生产下部管柱19、内层悬挂管柱20、二层生产阀21、一层生产管道22、一层生产阀23、悬挂器24、补偿器25，所述一层生产下部管柱12与二层生产下部管柱19的顶部通过诱喷阀17连接，底部通过内部自封13连接，所述的二层生产下部管柱19的外壁与井深套管2之间设有分层封隔器14和诱喷封隔器16，分层封隔器14的下方为第一生产层，分层封隔器14和诱喷封隔器16之间隔离出第二生产层；在所述二层生产下部管柱19的中部设有分层管柱单向阀15；所述诱喷阀17的上部连接内层悬挂管柱20和悬挂管柱18，且内层悬挂管柱20位于悬挂管柱18的内腔；所述内层悬挂管柱20的上端连接一层生产管道22，一层生产管道22上设有一层生产阀23，所述悬挂管柱18的上端通过井口上方连接的悬挂器24固定，且悬挂管柱18与内层悬挂管柱20之间形成的空腔为二层生产用的空腔，并通过井口上连接的小四通10生产，在小四通10上设有二层生产阀21。

参照附图2和3，本发明的诱喷阀17包括诱喷阀主体17.1、诱喷阀内管17.2、生产通气孔17.3、内层诱喷进气孔17.4和外层诱喷进气孔17.5，所述诱喷阀主体17.1的下侧设有诱喷阀内管17.2，且诱喷阀主体17.1与诱喷阀内管17.2之间设有多个生产通气孔17.3，在诱喷阀内管17.2的顶部设有母扣，通过与内层悬挂管柱20连接形成内层生产通道；在诱喷阀主体17.1的顶部设有母扣，通过与悬挂管柱18连接，形成外层生产通道；在所述的诱喷阀主体17.1和诱喷阀内管17.2的径向设有四个内层诱喷进气孔17.4和四个外层诱喷进气孔17.5，所述内层诱喷进气孔17.4通过单向阀将内外管连通，所述外层诱喷进气孔17.5穿过生产通气孔17.3，通过单向阀将生产通气孔17.3与诱喷阀主体17.1外壁连通。

参照附图1，在井口1上方连接大四通6，大四通6外侧设有井口高压阀7，并通过安全管线连接泵车；在所述大四通6的上部活动连接井口连接短节8，井口连接短节8的上方连接小四通10，小四通10的上方设有密封法兰11，通过内层悬挂管柱20将悬挂管柱18固定连接，在密封法兰11上方设有小法兰26，通过小法兰26将一层生产管道22固定连接。

其中，井口连接短节8为缩径短节，下部直径大于上部直径，并且上部内壁安装悬挂器24，通过悬挂器24连接悬挂管柱18。

内层悬挂管柱20中连接有补偿器25，便于现场施工和装配方便。

另外，在内层诱喷进气孔17.4和外层诱喷进气孔17.5内安设有单向阀，所述单向阀包括单向弹簧、单向球和阀座，在阀座内安装单向弹簧、单向球，通过单向弹簧将单向球压缩在阀座，其中，内层诱喷进气孔17.4设置在没有生产通气孔17.3的位置，且孔道贯穿诱喷阀主体17.1和诱喷阀内管17.2，使内外连通；但是外层诱喷进气孔17.5则设置在有生产通气孔17.3的位置，且将诱喷阀主体17.1外壁与生产通气孔17.3之间连通，在单向阀开启时，生产通气孔17.3与诱喷阀主体17.1外壁连通。

本发明提到的双层管柱的分层采气装置，其施工方法包括以下步骤：

a、首先，将分层采气装置下入井下，具体步骤如下：

第一步，将施工井的井口安装好，将大四通6连接在井口3上，并将井口高压阀7打开，并接连安全管线，通过安全管线接入泵车；

第二步，再将分层封隔器14、诱喷封隔器16下入井下，将一层生产层和二层生产层封隔开，然后，将内部自封13安设在一层生产下部管柱12和二层生产下部管柱19的下端，上端连接诱喷阀17，然后下入井下，使一层生产下部管柱12的底部位于一层生产层中，二层生产下部管柱19的中部安装分层管柱单向阀15，分层管柱单向阀15位于分层封隔器14、诱喷封隔器16之间的二层生产层中；

第三步，在井口的大四通6上连接井口连接短节8，然后在井口连接短节8的内壁上部固定悬挂器24，再将悬挂管柱18下入井下，使悬挂管柱18的底部连接到诱喷阀17的外壁母扣上，悬挂管柱18的顶部通过悬挂器24固定连接；

第四步，在井口连接短节8顶部连接小四通10，然后，再将内层悬挂管柱20沿着小四通下入井下，且内层悬挂管柱20的底部连接在诱喷阀17的内侧母扣上，内层悬挂管柱20的顶部通过密封法兰11连接固定；再将一层生产管道22连接到内层悬挂管柱20的内腔上端，并通过小法兰26固定连接；形成内外两个采气通道；

b、其次，进行封隔器坐封操作：

将泵车通过安全管线连接到二层生产阀21上，打开二层生产阀21，高压液体通过二层生产阀21进入到诱喷阀17的上部，经过诱喷阀17内的外层诱喷进气孔17.5的单向阀开启，并通过生产通气孔17.3使高压液体进入到内部自封13与分层封隔器14、分层管柱单向阀15、二层生产下部管柱19、诱喷封隔器16以及一层生产下部管柱12形成的单向密闭腔内，通过高压液体使分层封隔器14、诱喷封隔器16胀开实现坐封；

c再次，进行分层采气作业，过程如下：

在一层生产层进行采气时：首先，在井口处打开一层生产管道22上的一层生产阀23，然后，制氮泵车开始工作，制出的氮气沿着井深套管2与悬挂管柱18之间的空腔一直到诱喷封隔器16，由于一层生产管道22开启，此时，诱喷阀17的内层诱喷进气孔17.4处的单向阀打开，从而形成沿着内层悬挂管柱20内腔返出的一层采气通道，这样，由于诱喷阀17内的流体流动，使得一层生产下部管柱12内的负压增大，进而带动一层生产层实现诱喷，诱喷完成后，如果是气就会正常自喷，如果是油气或气水同时将会油气或气水同喷进行生产，如果是水层或是水浸层则关闭一层生产阀23，进而关闭一层生产层的生产；

在二层生产层进行采气时：首先，在井口处的小四通处打开二层生产阀21，然后，制氮泵车开始工作，制出的氮气沿着井深套管2与悬挂管柱18之间的空腔一直到诱喷封隔器16，由于二层生产阀21开通，此时，诱喷阀17的外层诱喷进气孔17.5的单向阀开启，高压氮气沿着悬挂管柱18与内层悬挂管柱20之间的环空向上通过二层生产阀21处喷出，从而形成二层采气通道，这样，由于诱喷阀17内的流体流动，使得二层生产下部管柱19内的负压增大，进而带动二层生产层实现诱喷，诱喷完成后，如果是气就会正常自喷，如果是油气或气水同时将会油气或气水同喷进行生产，如果是水层或是水浸层则关闭二层生产阀21，进而关闭二层生产层的生产；最终实现分层采气。

实施例2，本实施例与实施例1不同之处是：

本发明的诱喷阀17包括诱喷阀主体17.1、诱喷阀内管17.2、生产通气孔17.3、内层诱喷进气孔17.4和外层诱喷进气孔17.5，所述诱喷阀主体17.1的下侧设有诱喷阀内管17.2，且诱喷阀主体17.1与诱喷阀内管17.2之间设有多个生产通气孔17.3，在诱喷阀内管17.2的顶部设有母扣，通过与内层悬挂管柱20连接形成内层生产通道；在诱喷阀主体17.1的顶部设有母扣，通过与悬挂管柱18连接，形成外层生产通道；在所述的诱喷阀主体17.1和诱喷阀内管17.2的径向设有三个内层诱喷进气孔17.4和三个外层诱喷进气孔17.5，所述内层诱喷进气孔17.4通过单向阀将内外管连通，所述外层诱喷进气孔17.5穿过生产通气孔17.3，通过单向阀将生产通气孔17.3与诱喷阀主体17.1外壁连通。

且三个内层诱喷进气孔17.4和三个外层诱喷进气孔17.5分别间隔排列，在内层诱喷进气孔17.4和外层诱喷进气孔17.5内安装阀座17.8，再将单向弹簧17.6和单向球17.7安装在阀座上。

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)

1.一种双层管柱的分层采气装置，其特征是：包括一层生产下部管柱（12）、内部自封（13）、分层封隔器（14）、分层管柱单向阀（15）、诱喷封隔器（16）、诱喷阀（17）、悬挂管柱（18）、二层生产下部管柱（19）、内层悬挂管柱（20）、二层生产阀（21）、一层生产管道（22）、一层生产阀（23）、悬挂器（24）、补偿器（25），所述一层生产下部管柱（12）与二层生产下部管柱（19）的顶部通过诱喷阀（17）连接，底部通过内部自封（13）连接，所述的二层生产下部管柱（19）的外壁与井深套管（2）之间设有分层封隔器（14）和诱喷封隔器（16），分层封隔器（14）的下方为第一生产层，分层封隔器（14）和诱喷封隔器（16）之间隔离出第二生产层；在所述二层生产下部管柱（19）的中部设有分层管柱单向阀（15）；所述诱喷阀（17）的上部连接内层悬挂管柱（20）和悬挂管柱（18），且内层悬挂管柱（20）位于悬挂管柱（18）的内腔；所述内层悬挂管柱（20）的上端连接一层生产管道（22），一层生产管道（22）上设有一层生产阀（23），所述悬挂管柱（18）的上端通过井口上方连接的悬挂器（24）固定，且悬挂管柱（18）与内层悬挂管柱（20）之间形成的空腔为二层生产用的空腔，并通过井口上连接的小四通（10）生产，在小四通（10）上设有二层生产阀（21）；

所述的诱喷阀（17）包括诱喷阀主体（17.1）、诱喷阀内管（17.2）、生产通气孔（17.3）、内层诱喷进气孔（17.4）和外层诱喷进气孔（17.5），所述诱喷阀主体（17.1）的下侧设有诱喷阀内管（17.2），且诱喷阀主体（17.1）与诱喷阀内管（17.2）之间设有多个生产通气孔（17.3），在诱喷阀内管（17.2）的顶部设有母扣，通过与内层悬挂管柱（20）连接形成内层生产通道；在诱喷阀主体（17.1）的顶部设有母扣，通过与悬挂管柱（18）连接，形成外层生产通道；在所述的诱喷阀主体（17.1）和诱喷阀内管（17.2）的径向设有多个内层诱喷进气孔（17.4）和外层诱喷进气孔（17.5），所述内层诱喷进气孔（17.4）通过单向阀将内外管连通，所述外层诱喷进气孔（17.5）穿过生产通气孔（17.3），通过单向阀将生产通气孔（17.3）与诱喷阀主体（17.1）外壁连通。

2.根据权利要求1所述的双层管柱的分层采气装置，其特征是：在井口（1）上方连接大四通（6），大四通（6）外侧设有井口高压阀（7），并通过安全管线连接泵车；在所述大四通（6）的上部活动连接井口连接短节（8），井口连接短节（8）的上方连接小四通（10），小四通（10）的上方设有密封法兰（11），通过内层悬挂管柱（20）将悬挂管柱（18）固定连接，在密封法兰（11）上方设有小法兰（26），通过小法兰（26）将一层生产管道（22）固定连接。

3.根据权利要求2所述的双层管柱的分层采气装置，其特征是：所述的井口连接短节（8）为缩径短节，下部直径大于上部直径，并且上部内壁安装悬挂器（24），通过悬挂器（24）连接悬挂管柱（18）。

4.根据权利要求1所述的双层管柱的分层采气装置，其特征是：内层悬挂管柱（20）中连接有补偿器（25）。

5.根据权利要求1所述的双层管柱的分层采气装置，其特征是：在内层诱喷进气孔（17.4）和外层诱喷进气孔（17.5）内安设有单向阀，所述单向阀包括单向弹簧（17.6）、单向球（17.7）和阀座（17.8），在阀座内安装单向弹簧、单向球，通过单向弹簧将单向球压缩在阀座。

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