CN110374532B - 一种水平井柱塞井下定位装置及其定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水平井柱塞井下定位装置及其定位方法，包括投放头、打捞颈、锁紧机构、导向头和控制杆；所述的投放头连接端连接有中心管，中心管与控制杆连接；投放头连接端外侧套设打捞颈，打捞颈另一端外侧连接锁紧机构，锁紧机构通过连接套与导向头连接，导向头套设在控制杆外壁上；所述的打捞颈的端部设置有伸缩爪；所述的锁紧机构包括锁帽、锁块体和锁块，锁帽设置在打捞颈上，锁块体与锁帽连接，锁块嵌入锁块体且锁块的外部伸出锁块体；锁块能够压缩伸缩爪，锁块的外径自然状态时大于油管的内径。本发明易投放，易打捞，且坐封位置灵活，特别适合于水平气井大斜度井段的应用。

Description

一种水平井柱塞井下定位装置及其定位方法

技术领域

本发明属于天然气井排水采气领域，涉及一种水平井柱塞井下定位装置及其定位方法，特别涉及一种适用于天然气水平井柱塞气举排液生产的井下定位装置。

背景技术

鄂尔多斯盆地长庆气区目前有水平气井1300余口，预计10年后达到2700口，产气量在20000m³/d以下气井将占76.7％，积液问题也逐渐显现。

柱塞气举排水采气技术是长庆气区低产低效井提高采收率的最经济合理技术。柱塞气举是一种简单高效的排液采气方法，是间歇气举的一种特殊形式，柱塞作为一种固体的密封界面，将举升气体和被举升的液体分开，减少气体窜流和液体回落，提高举升气体的效率。柱塞气举的能量主要来源于地层，但是当地层气能量不足时，也向井内注入一定的高压气。这些气体将柱塞及其上部的液体从井底推向井口，排除井底积液，增大生产压差，延长气井的生产时间。对常规连续气举或间歇气举效率不高的井，采用柱塞气举可以提高生产效率，避免气体的无效消耗。

现有柱塞装置在井底投放井下工具，主要实现柱塞下落定位的功能，防止柱塞穿出油管。由于水平井从造斜点开始到达井底入窗点井斜逐渐增大，而现有井下工具既难以进入大斜度井段，也不能在大斜度井段卡定，只能应用于直井段。无法实现水平井全井筒积液举升，严重影响了柱塞气举排液效率。因此现有的柱塞气举技术应用于水平井排液效果有限。研制适用水平气井柱塞气举排液技术井下定位装置，对于提高排液效率具有重要的现实意义。

发明内容

为了在水平井应用柱塞气举技术，本发明提供了一种水平井柱塞井下定位装置及其定位方法，该定位装置实现了在水平气井大斜度井段卡定的目的，可大幅增加柱塞下入深度，降低了井筒液柱高度，增加了产气量，解决水平气井排液采气的难题。

为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。

一种水平气井的柱塞井下定位装置，包括投放头、打捞颈、锁紧机构、导向头和控制杆；

所述的投放头连接端连接有中心管，中心管与控制杆连接；投放头连接端外侧套设打捞颈，打捞颈另一端外侧连接锁紧机构，锁紧机构通过连接套与导向头连接，导向头套设在控制杆外壁上；

所述的打捞颈的端部设置有伸缩爪；

所述的锁紧机构包括锁帽、锁块体和锁块，锁帽设置在打捞颈上，锁块体与锁帽连接，锁块嵌入锁块体且锁块的外部伸出锁块体；锁块能够压缩伸缩爪，锁块的外径自然状态时大于油管的内径。

所述的打捞颈的外壁上设置有环形槽，环形槽内设置有半圆环，锁帽通过半圆环限位。

所述的环形槽的轴向长度大于锁块的轴向长度；控制杆靠近伸缩爪一侧端部外径小于伸缩爪的内径。

所述的锁块体内壁设置有限制伸缩爪和控制杆轴向位置的限位环。

所述的投放头、中心管与控制杆均通过销依次连接。

所述的打捞颈的外壁上设置有定位环。

所述的锁块的端部设置倒角。

所述的控制杆外壁设置有与连接套与导向头配合的马牙扣与锁环。

所述的锁块体上设置有操作口。

一种水平气井的柱塞井下定位装置的定位方法，包括以下步骤：

定位装置在下放时，锁块压缩伸缩爪，从而定位装置进入油管；而在上提时，定位装置整体被油管接箍槽卡死；打捞时伸缩爪上移，锁块失去控制，自动回缩，回缩后外径小于油管内径，投放头和中心杆与主体脱离，实现打捞。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的水平井柱塞井下定位装置，打捞颈外侧连接锁紧机构，锁紧机构通过连接套与导向头连接，导向头套设在控制杆外壁上；所述的打捞颈的端部设置有伸缩爪；锁块嵌入锁块体且锁块的外部伸出锁块体，锁块能够压缩伸缩爪，锁块的外径自然状态时大于油管的内径。依靠锁块定位于油管接箍槽间隙，钢丝作业投放时上击丢手、打捞时上击解卡，特别适合于水平气井大斜度井段的应用。本发明打捞时打捞工具与其对接上提锁块径向收回解卡，钢丝作业一趟完成打捞。整个结构简单，定位准确可靠，实现井下工具进入大斜度井段，并在大斜度井段卡定的问题。能够实现水平井全井筒积液举升，提供柱塞气举排液效率。本发明适用水平气井柱塞气举排液技术井下定位装置，对于提高排液效率具有重要的现实意义。本发明易投放，易打捞，且坐封位置灵活，特别适合于水平气井大斜度井段的应用。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。在附图中：

图1为本发明井下定位装置结构示意图一；

图2为本发明井下定位装置结构示意图二；

其中，1、投放头；2、打捞颈；3、锁帽；4、半圆环；5、锥端紧定螺钉；6、定位环；7、锁块体；8、锁块；9、投放销；10、连接套；11、锁环；12、控制杆；13、导向头；14、中心管；15、伸缩爪；16、操作口；17、限位环。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1和图2所示，本发明的一种用于水平气井柱塞气举排液生产的井下定位装置：包括投放头1、打捞颈2、锁紧机构、导向头13和控制杆12；

所述的投放头1连接端连接有中心管14，中心管14与控制杆12连接；投放头1连接端外侧套设打捞颈2，打捞颈2另一端外侧连接锁紧机构，锁紧机构通过连接套10与导向头13连接，导向头13套设在控制杆12外壁上；

所述的打捞颈2的端部设置有伸缩爪15；

所述的锁紧机构包括锁帽3、锁块体7和锁块8，锁帽3设置在打捞颈2上，锁块体7与锁帽3连接，锁块8嵌入锁块体7且锁块8的外部伸出锁块体7；锁块8能够压缩伸缩爪15，锁块8的外径自然状态时大于油管的内径。

打捞颈2的外壁上设置有环形槽，环形槽内设置有半圆环4，锁帽3通过半圆环4限位。环形槽的轴向长度大于锁块8的轴向长度；控制杆12靠近伸缩爪15一侧端部外径小于伸缩爪15的内径。锁块体7内壁设置有限制伸缩爪15和控制杆12轴向位置的限位环17。

打捞颈2的外壁上设置有定位环6。锁块8的端部设置倒角，便于进入油管。

控制杆12外壁设置有与连接套10与导向头13配合的马牙扣与锁环11。投放头1、中心管14与控制杆12均通过销依次连接。锁块体7上设置有操作口16，用于中心管14与控制杆12连接时投放销9安装，

如图1所示，投放头1上部外侧设有打捞颈2，下部连接有中心管14，中心管通过投放销9与控制杆12连接；控制杆12的尾部丝扣连接有连接套10和导向头13，单向锁环11的内壁设有若干与控制杆12的单向扣配合的卡口。(这里的上下是指使用状态时的实际位置)

如图2所示，打捞颈2的外侧设有锁帽3，两者之间设有能够对打捞颈尾部进行限位的半圆环4，打捞颈2本体上嵌入有锁块8；锁块8的外径自然状态时大于油管的内径，且锁块8的下部设置倒角；打捞颈2的下部为能够沿径向伸缩的伸缩爪，在下放时便于使锁块8压缩伸缩爪15，从而进入油管，而在上提时，工具整体被油管接箍槽卡死；打捞时伸缩爪15上移，锁块8失去控制，自动回缩，回缩后外径与工具外径相同，小于油管内径。打捞颈2上设置有定位环6，在打捞颈上下伸缩移动时对其进行定位。

投放头1上部外侧设有打捞颈2，打捞颈2的下部为能够沿径向伸缩的伸缩爪，在下放时便于使锁块8压缩伸缩爪，从而进入油管，而在上提时，工具整体被油管接箍槽卡死。

投放头下部连接有中心管，中心管14通过投放销9与控制杆连接，上提时控制杆12上移，防止锁块8缩回；继续上提剪断投放销9，投放头1和中心杆与主体脱离，提出，控制杆12有马牙扣与锁环11组合防止倒退。

打捞工具抓打捞颈2的鱼头上击使其上移，伸缩爪上移，A处上部余出空位，锁块8失去控制，自动回缩，实现打捞。

本发明提供的水平井柱塞井下定位装置，依靠锁块定位于油管接箍槽间隙，钢丝作业投放时上击丢手、打捞时上击解卡，特别适合于水平气井大斜度井段的应用。本发明打捞时打捞工具与其对接上提锁块径向收回解卡，钢丝作业一趟完成打捞。

本发明还提供了一种水平井柱塞井下定位装置的定位方法，包括以下步骤：

定位装置在下放时，锁块8压缩伸缩爪15，从而定位装置进入油管；而在上提时，定位装置整体被油管接箍槽卡死；打捞时伸缩爪15上移，锁块8失去控制，自动回缩，回缩后外径小于油管内径，投放头1和中心杆14与主体脱离，实现打捞。

投放时，如图1所示，本体上嵌入有锁块，锁块的外径自然状态时大于油管的内径，且下放时锁块可以缩回，到设计位置上提，锁块张开卡在接箍槽内。投放头下部连接有中心管，中心管通过投放销与控制杆连接，上提时控制杆从B处上移至A处，防止锁块缩回；继续上提剪断投放销，控制杆有马牙扣与锁环组合防止倒退。打捞时，如图2所示，打捞工具抓打捞头的鱼头上击使其上移，A处上部余出空位，锁块可以缩回，实现打捞。本发明易投放，易打捞，且坐封位置灵活，特别适合于水平气井大斜度井段的应用。

以下将结合附图进一步对该水平井柱塞井下定位装置作进一步详细的说明。

实施例1

投放时，如图1所示，由于A处有锁块8可以缩回，到设计位置上提，锁块8卡在接箍槽内。投放头1带动控制杆12从B处上移直至A处限位，防止锁块8缩回；继续上提剪断投放销9，控制杆12有马牙扣与锁环11组合防止倒退。

打捞时，如图2所示，打捞工具抓打捞头2鱼头上击使其上移，A处上部余出空位，锁块8可以缩回，实现打捞。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。

Claims (5)

1.一种水平井柱塞井下定位装置，其特征在于，应用于水平气井大斜度井段；包括投放头(1)、打捞颈(2)、锁紧机构、导向头(13)和控制杆(12)；

所述的投放头(1)连接端连接有中心管(14)，中心管(14)与控制杆(12)连接；投放头(1)连接端外侧套设打捞颈(2)，打捞颈(2)另一端外侧连接锁紧机构，锁紧机构通过连接套(10)与导向头(13)连接，导向头(13)套设在控制杆(12)外壁上；

所述的打捞颈(2)的端部设置有伸缩爪(15)；

所述的锁紧机构包括锁帽(3)、锁块体(7)和锁块(8)，锁帽(3)设置在打捞颈(2)上，锁块体(7)与锁帽(3)连接，锁块(8)嵌入锁块体(7)且锁块(8)的外部伸出锁块体(7)；锁块(8)能够压缩伸缩爪(15)，锁块(8)的外径自然状态时大于油管的内径；

所述的打捞颈(2)的外壁上设置有环形槽，环形槽内设置有半圆环(4)，锁帽(3)通过半圆环(4)限位；

所述的锁块体(7)内壁设置有限制伸缩爪(15)和控制杆(12)轴向位置的限位环(17)；

所述的投放头(1)、中心管(14)与控制杆(12)均通过销依次连接；

所述的打捞颈(2)的外壁上设置有定位环(6)；中心管(14)通过投放销(9)与控制杆(12)连接；

述的控制杆(12)外壁设置有与连接套(10)与导向头(13)配合的马牙扣与锁环(11)。

2.根据权利要求1所述的水平井柱塞井下定位装置，其特征在于，所述的环形槽的轴向长度大于锁块(8)的轴向长度；控制杆(12)靠近伸缩爪(15)一侧端部外径小于伸缩爪(15)的内径。

3.根据权利要求1所述的水平井柱塞井下定位装置，其特征在于，所述的锁块(8)的端部设置倒角。

4.根据权利要求1所述的水平井柱塞井下定位装置，其特征在于，所述的锁块体(7)上设置有操作口(16)。

5.权利要求1至4任意一项所述的水平井柱塞井下定位装置的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

定位装置在下放时，锁块(8)压缩伸缩爪(15)，从而定位装置进入油管；而在上提时，定位装置整体被油管接箍槽卡死；打捞时伸缩爪(15)上移，锁块(8)失去控制，自动回缩，回缩后外径小于油管内径，投放头(1)和中心 管 (14)与主体脱离，实现打捞。

Images