CN110552669A - 压差注入工具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压差注入工具,属于石油工业采气工程领域。该压差注入工具包括:油管短节和至少一个堵头。本发明通过将连接有该压差注入工具的生产管柱下入气井的套管内,由于堵头的第一端面的面积大于第二端面的面积,且在气井在正常开采过程中,生产管柱内气体的压力大于生产管柱与套管之间的环空内气体的压力,因此,可以避免堵头从对应的通孔内脱落,从而保证气井的正常生产。在气井发生水淹停喷现象后,可以在生产管柱与套管之间的环空进行打压,以促使至少一个堵头沿油管短节的外壁至内壁的方向从对应的通孔内脱落,从而实现生产管柱与套管之间的环空与生产管柱内空间的连通,以便于对气井采取气举或泡沫排水采气工艺措施。
Description
技术领域
本发明涉及石油工业采气工程领域,特别涉及一种压差注入工具。
背景技术
在对“三高”气田进行开采时,由于“三高”气田具有压力高、埋藏深、腐蚀性严重等特点,因此,为了避免对气井内井筒和套管造成损害,通常将带有井下安全阀和永久式封隔器的生产管柱下入气井内。其中,“三高”气田是指温度高、压力高、含硫量高的气田。在“三高”气田的开采过程中,气井可能会发生水淹停喷的现象,此时,可以采取气举或泡沫排水采气工艺措施,以实现气井的持续开采。
目前,在气井发生水淹停喷现象后,会在生产管柱内下入射孔枪,以射穿油管,从而建立油管和套管的循环通道,进而采取气举或泡沫排水采气工艺措施,实现气井的持续开采。然而,在通过射孔枪射穿油管时,很容易对套管和地层造成伤害,从而破坏套管的完整性,以及地层结构。因此,亟需一种与生产管柱连接的压差注入工具,以便于气举或泡沫排水采气工艺措施的实施,同时避免对套管和地层的破坏。
发明内容
本发明提供了一种压差注入工具,可以在气井发生水淹停喷现象后,基于该压差注入工具实施气举或泡沫排水采气工艺措施,同时避免对套管和地层的破坏。所述技术方案如下:
第一方面,提供了一种压差注入工具,所述压差注入工具包括:油管短节和至少一个堵头;
所述油管短节上设置有与所述至少一个堵头一一对应且匹配的至少一个通孔,每个堵头位于对应的通孔内,以对对应的通孔进行密封;
其中,每个堵头的第一端位于靠近所述油管短节的内壁的一侧,每个堵头的第二端位于靠近所述油管短节的外壁的一侧,每个堵头的第一端面的面积大于第二端面的面积,且每个堵头在外力作用下能够沿所述油管短节的外壁至内壁的方向从对应的通孔内脱落。
可选地,每个通孔的中心线所在的方向与所述油管短节的轴向向下的方向之间的夹角位于角度阈值范围内。
可选地,所述压差注入工具还包括密封圈,每个堵头的侧面与对应的通孔的孔壁之间均设置有所述密封圈,且所述密封圈所在的平面与对应的堵头的中心线垂直。
可选地,每个堵头的侧面设置有第一圆周凹槽,所述密封圈位于所述第一圆周凹槽内,所述第一圆周凹槽的深度小于所述密封圈的外径与内径之间的差值的一半。
可选地,每个通孔的孔壁设置有第二圆周凹槽,所述密封圈位于所述第二圆周凹槽内,所述第二圆周凹槽的深度小于所述密封圈的外径与内径之间的差值的一半。
可选地,每个堵头呈圆台状结构,每个通孔呈圆台状结构。
可选地,每个堵头呈台阶状的圆柱结构,每个通孔呈台阶状的圆柱结构。
可选地,所述压差注入工具还包括密封垫,每个堵头的台阶面与对应的通孔的台阶面之间均设置有所述密封垫。
本发明提供的技术方案带来的有益效果至少可以包括:
本发明通过将连接有该压差注入工具的生产管柱下入气井的套管内,由于堵头的第一端面的面积大于第二端面的面积,且在气井在正常开采过程中,生产管柱内气体的压力大于生产管柱与套管之间的环空内气体的压力,因此,堵头的第一端的作用力远大于第二端的作用力,这样,可以避免堵头从对应的通孔内脱落,从而保证气井的正常生产。在气井发生水淹停喷现象后,可以在生产管柱与套管之间的环空进行打压,以在堵头的第二端的压力与第一端的压力之间的比值大于堵头的第一端面的面积与第二端面的面积之间的比值,也即是,堵头的第二端的作用力大于第一端的作用力时,促使至少一个堵头沿油管短节的外壁至内壁的方向从对应的通孔内脱落,从而实现生产管柱与套管之间的环空与生产管柱内空间的连通,以便于对气井采取气举或泡沫排水采气工艺措施,同时避免对套管和地层的破坏。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种压差注入工具的结构示意图;
图2是本发明实施例提供的一种压差注入工具的结构示意图;
图3是本发明实施例提供的一种压差注入工具的结构示意图;
图4是本发明实施例提供的一种压差注入工具的结构示意图;
图5是本发明实施例提供的一种压差注入工具的结构示意图。
附图标记:
1:油管短节;2:堵头;21:第一圆周凹槽;3:通孔;31:第二圆周凹槽;4:密封圈;5:密封垫。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1是本发明实施例提供的一种压差注入工具的结构示意图。参见图1,该压差注入工具包括:油管短节1和至少一个堵头2,油管短节1上设置有与至少一个堵头2一一对应且匹配的至少一个通孔3,每个堵头2位于对应的通孔3内,以对对应的通孔3进行密封。其中,每个堵头2的第一端位于靠近油管短节1的内壁的一侧,每个堵头2的第二端位于靠近油管短节1的外壁的一侧,每个堵头2的第一端面的面积大于第二端面的面积,且每个堵头2在外力作用下能够沿油管短节1的外壁至内壁的方向从对应的通孔3内脱落。
其中,至少一个通孔3可以沿油管短节1的圆周方向均匀分布,也可以沿油管短节1的轴向方向均匀分布,当然,至少一个通孔3也可以随机分布在油管短节1上,本发明实施例对此不做限定。
其中,在一种可能的实现方式中,堵头2的第一端面和第二端面均可以为圆形,且第一端面的直径可以为16毫米,第二端面的直径可以为10毫米,当然,第一端面的直径也可以为16厘米,第二端面的直径可以为10厘米。由于只有在堵头2的第二端面的作用力大于第一端面的作用力时,堵头2才能从对应的通孔3内脱落,而作用在第一端面的作用力为第一端面积的面积与生产管柱内气体的压力的乘积,作用在第二端面的作用力为第而端面积的面积与生产管柱与套管的环空内气体的压力的乘积,因此,为了保证堵头2可以脱落,生产管柱与套管的环空内气体的压力与生产管柱内气体的压力的比值需要大于第一端面面积与第二端面面积的比值,也即是生产管柱与套管的环空内气体的压力与生产管柱内气体的压力的比值需要大于1.6。
将连接有该压差注入工具的生产管柱下入气井的套管内,由于堵头2的第一端面的面积大于第二端面的面积,且在气井在正常开采过程中,生产管柱内气体的压力大于生产管柱与套管之间的环空内气体的压力,因此,堵头2的第一端的作用力远大于第二端的作用力,这样,可以避免堵头2从对应的通孔3内脱落,从而保证气井的正常生产。在气井发生水淹停喷现象后,可以在生产管柱与套管之间的环空进行打压,以在堵头2的第二端的压力与第一端的压力之间的比值大于堵头2的第一端面的面积与第二端面的面积之间的比值,也即是,堵头2的第二端的作用力大于第一端的作用力时,促使至少一个堵头2沿油管短节1的外壁至内壁的方向从对应的通孔3内脱落,从而实现生产管柱与套管之间的环空与生产管柱内空间的连通,以便于对气井采取气举或泡沫排水采气工艺措施,同时避免对套管和地层的破坏。其中,在气井内下入连接有该压差注入工具的生产管柱时,该生产管柱可以满足一趟式管柱作业,且满足封隔器坐封、验封和酸化作业的要求。
在通过堵头2对对应的通孔3进行密封时,参见图1,每个堵头2可以呈圆台状结构,每个通孔3呈圆台状结构。参见图2,每个堵头2可以呈台阶状的圆柱结构,每个通孔3呈台阶状的圆柱结构。当然,每个堵头2也可以呈其它形状,比如,阶梯状的圆柱结构等,只要每个通孔3与对应的堵头2的形状相匹配,以实现堵头2对对应通孔3的密封,且堵头2的第一端面的面积大于第二端面的面积即可,本发明实施例对此不做限定。
其中,为了增强堵头2与对应的通孔3之间的密封效果,参见图1,该压差注入工具还可以包括密封圈4,每个堵头2的侧面与对应的通孔3的孔壁之间均设置有密封圈4,且密封圈4所在的平面与对应的堵头2的中心线垂直。
其中,由于每个堵头2的侧面与对应的通孔3的孔壁之间均可以设置有密封圈4,因此,堵头2、通孔3和密封圈4一一对应。密封圈4可以为O形密封圈,密封圈4的内径可以小于堵头2的第一端的外径且大于第二端的外径。这样,在通过堵头2对对应的通孔3进行密封时,可以先将密封圈4从堵头2的第二端套在堵头2上,进而将堵头2的第二端沿油管短节1的内壁至外壁的方向插入对应的通孔3,以通过堵头2的侧面和对应的通孔3的孔壁对密封圈4产生挤压,从而增强堵头2与对应的通孔3之间的密封效果。
在堵头2的侧面与对应的通孔3的孔壁之间设置密封圈4时,为了避免密封圈4发生偏斜,从而降低堵头2与对应的通孔3之间的密封性,在第一种可能的实现方式中,参见图3,每个堵头2的侧面可以设置有第一圆周凹槽21,密封圈4可以位于第一圆周凹槽21内,第一圆周凹槽21的深度小于密封圈4的外径与内径之间的差值的一半。这样,可以通过第一圆周凹槽21对密封圈4进行限位,从而避免在堵头2相对于对应的通孔3发生滑动时,导致密封圈4偏斜。同时,由于第一圆周凹槽21的深度小于密封圈4的外径与内径之间的差值的一半,从而可以保证在堵头2与对应的通孔3接触时,可以促使密封圈4发生弹性形变,以提高堵头2与对应的通孔3之间的密封性。
在第二种可能的实现方式中,参见图4,每个通孔3的孔壁可以设置有第二圆周凹槽21,密封圈4可以位于第二圆周凹槽21内,第二圆周凹槽21的深度小于密封圈4的外径与内径之间的差值的一半。这样,可以通过第二圆周凹槽21对密封圈4进行限位,从而避免在堵头2相对于对应的通孔3发生滑动时,导致密封圈4偏斜。同时,由于第二圆周凹槽21的深度小于密封圈4的外径与内径之间的差值的一半,从而可以保证在堵头2与对应的通孔3接触时,可以促使密封圈4发生弹性形变,以提高堵头2与对应的通孔3之间的密封性。
需要说明的是,当堵头2具有台阶面时,堵头2上外径大的一端的侧面和外径小的一端的侧面均可以设置密封圈4。另外,为了进一步增强堵头2与对应的通孔3之间的密封效果时,参见图2,该压差注入工具还可以包括密封垫5,每个堵头2的台阶面与对应的通孔3的台阶面之间均设置有密封垫5。其中,密封垫5呈圆环状结构,且密封垫5的内径大于堵头2上外径小的一端的外径,由于气井正常生产时,堵头2的第一端的作用力大于第二端的作用力,这样,堵头2的台阶面和对应的通孔3的台阶面可以对密封垫5形成挤压,从而实现堵头2与对应的通孔3之间的密封。
在通过密封圈4增强堵头2与对应的通孔3之间的密封效果时,由于堵头2的侧面和对应的通孔3的孔壁可以对密封圈4产生挤压,从而促使密封圈4发生弹性形变。在密封圈4发生弹性形变后会产生一定的弹性力,从而能够将堵头2卡在对应的通孔3内。这样,在生产管柱发生晃动时,可以避免堵头2从对应的通孔3内脱落。
为了避免堵头2从对应的通孔3内脱落,在另一种可能的实现方式中,参见图5,每个通孔3的中心线所在的方向与油管短节1的轴向向下的方向之间的夹角可以位于角度阈值范围内,也即是每个通孔3是斜向下的。这样,位于每个通孔3内的堵头2的中心线所在的方向与油管短节1的轴向之间存在一定夹角,也即是,每个堵头2是斜向下的。因此,在每个堵头2受到垂直于油管短节1的轴向的作用力时,通孔3的孔壁与对应的堵头2的侧面之间的摩擦力也同时增大,从而避免每个堵头2从对应的通孔3内脱落。
其中,角度阈值范围可以为大于或等于45度且小于90度,当然,角度阈值范围还可以为其他数值,只要可以保证在将连接有该压差注入工具的生产管柱下入气井时,堵头2不会从对应的通孔3内脱落即可,本发明实施例对此不做限定
当然,还可以在基于密封圈4发生弹性形变后产生的弹性力将堵头2卡在对应的通孔3内的同时,保证每个通孔3的中心线所在的方向与油管短节1的轴向向下的方向之间的夹角可以位于角度阈值范围内,这样可以双重避免堵头2从对应的通孔3内脱落,保证了正常生产过程中,生产管柱的完整性和密封性,本发明实施例对此不做限定。
本发明实施例中,将连接有该压差注入工具的生产管柱下入气井内,由于每个堵头的侧面与油管短节上对应的通孔的孔壁之间的密封圈发生弹性形变后,密封圈因发生弹性形变而产生的弹性力可以将堵头卡在对应的通孔内,同时,由于堵头是斜向下的,在生产管柱发生晃动等时,堵头的侧面与对应的通孔的孔壁之间的摩擦力增大,从而避免每个堵头从对应的通孔内脱落。在气井发生水淹停喷现象后,可以在生产管柱与套管之间的环空进行打压,以在堵头的第二端的压力与第一端的压力之间的比值大于堵头的第一端面的面积与第二端面的面积之间的比值,也即是,堵头的第二端的作用力大于第一端的作用力时,促使至少一个堵头沿油管短节的外壁至内壁的方向从对应的通孔内脱落,从而实现生产管柱与套管之间的环空与生产管柱内空间的连通,以便于对气井采取气举或泡沫排水采气工艺措施,同时避免对套管和地层的破坏。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,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 (8)
1.一种压差注入工具,其特征在于,所述压差注入工具包括:油管短节(1)和至少一个堵头(2);
所述油管短节(1)上设置有与所述至少一个堵头(2)一一对应且匹配的至少一个通孔(3),每个堵头(2)位于对应的通孔(3)内,以对对应的通孔(3)进行密封;
其中,每个堵头(2)的第一端位于靠近所述油管短节(1)的内壁的一侧,每个堵头(2)的第二端位于靠近所述油管短节(1)的外壁的一侧,每个堵头(2)的第一端面的面积大于第二端面的面积,且每个堵头(2)在外力作用下能够沿所述油管短节(1)的外壁至内壁的方向从对应的通孔(3)内脱落。
2.如权利要求1所述的压差注入工具,其特征在于,每个通孔(3)的中心线所在的方向与所述油管短节(1)的轴向向下的方向之间的夹角位于角度阈值范围内。
3.如权利要求1或2所述的压差注入工具,其特征在于,所述压差注入工具还包括密封圈(4),每个堵头(2)的侧面与对应的通孔(3)的孔壁之间均设置有所述密封圈(4),且所述密封圈(4)所在的平面与对应的堵头(2)的中心线垂直。
4.如权利要求3所述的压差注入工具,其特征在于,每个堵头(2)的侧面设置有第一圆周凹槽(21),所述密封圈(4)位于所述第一圆周凹槽(21)内,所述第一圆周凹槽(21)的深度小于所述密封圈(4)的外径与内径之间的差值的一半。
5.如权利要求3所述的压差注入工具,其特征在于,每个通孔(3)的孔壁设置有第二圆周凹槽(31),所述密封圈(4)位于所述第二圆周凹槽(31)内,所述第二圆周凹槽(31)的深度小于所述密封圈(4)的外径与内径之间的差值的一半。
6.如权利要求1所述的压差注入工具,其特征在于,每个堵头(2)呈圆台状结构,每个通孔(3)呈圆台状结构。
7.如权利要求1所述的压差注入工具,其特征在于,每个堵头(2)呈台阶状的圆柱结构,每个通孔(3)呈台阶状的圆柱结构。
8.如权利要求7所述的压差注入工具,其特征在于,所述压差注入工具还包括密封垫(5),每个堵头(2)的台阶面与对应的通孔(3)的台阶面之间均设置有所述密封垫(5)。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191210 |
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