CN110593818B - 一种采油井机械分段加药管柱 - Google Patents
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Abstract
一种采油井机械分段加药管柱。本发明涉及油气田开采技术领域内一种井下防腐、防垢处理中采油井机械分段加药管柱，包括设置采油泵下方的密封药管，密封药管下部设有溶药筛管，密封药管内从上向下依次分隔设置有若干段加药段，各加药段内封装有固体药剂，最上层的加药段上侧设有配重塞，各相邻加药段之间通过可溶密封件密封分隔，最底层的加药段位于溶药筛管内。本发明的加药管柱在下部的溶药筛管内的药剂溶解释放过程中，最下层的可溶密封件与井下液接触逐渐降解直至密封失效，使溶药筛管上侧的加药段继续落入溶药筛管内开始溶解，通过上述从下向上的依次逐段溶药的过程，实现加药管柱内药剂分段有序的溶解释放，避免了砂子沉积在密封药管柱上部而导致药剂不能够充分溶解。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开采技术领域，特别涉及一种采油井机械分段加药管柱，用于油气井防腐、防垢处理中。
背景技术
油田进入开发中后期以后，油井含水率逐渐上升，井下管、杆的结垢与腐蚀状况愈加严重；同时，一些油井因油稠、结蜡等原因，作业频繁。解决这些问题的方法是通过加药装置加入化学药剂，达到防腐、防垢、缓蚀、防蜡、降粘的目的。
目前，井口加药方法主要两种，一是定期一次性加药；二是连续加药。一次性加药，人工定期向套管内灌注的方法，加药不均匀、造成药剂浪费，不能连续发挥药效，尤其动液面低的油井，药很快被采出，造成药剂浪费。连续加药方法，效果好。尤其有套压油井，需要外接动力，成本高，受野外风吹、日晒、雨淋、霜冻等影响，电动加药泵连续运行易损坏，维修频繁，运行费用高，使用寿命短等。
另外，地面加药流入动液面后，很快进入筛管，从而进入采油泵，进入不到筛管以下，从而导致筛管以下套管加不进药，引起筛管以下套管腐蚀、结垢严重。
井下常规加药方法，将化学药品注塑成圆环型，放入油管中，结合检泵，接在筛管以上泵以下，通过油流冲刷缓慢释放药性。这种方法存在问题：一是不同区块药品溶解温度控制难度大，管柱所有药剂的同时参与溶解，井温较高，溶解快时，有的半个月固化药剂能够全部溶解，满足不了现场油井加药连续要求；二是固化化学药剂在尾管中溶解后，溶解快时，易出现块状结构，堵塞油流通道，导致油井不能正常生产。
井下智能点滴加药技术可以按照程序设置加药过程，但是电池寿命短，储药管的长度受到智能加药原理以及泵与井底的距离所限制，不能实现几年连续加药，而且费用昂贵。
发明内容
本发明针对现有技术中采油井加药方法存在的问题，提供一种采油井机械分段加药管柱，通过机械结构从下向上有序控制药剂溶解释放顺序，实现低成本连续加药。
本发明的目的是这样实现的，一种采油井机械分段加药管柱，包括设置于套管内采油泵下方的密封药管，所述密封药管下部设有溶药筛管，所述密封药管内从上向下依次分隔设置有若干段加药段，各加药段内封装有固体药剂，最上层的加药段上侧设有配重塞，各相邻加药段之间通过可溶密封件密封分隔，最底层的加药段位于溶药筛管内。
本发明的采油井机械分段加药管柱，与井下液接触的溶药筛管位于下侧，上部的密封药管将上部各加药段的药剂密封隔离。在下部的溶药筛管内的药溶解释放过程中，最下层的可溶密封件与井下液接触逐渐降解，通过合理设置可溶密封件的尺寸可以控制可溶密封件的降解速度与下层药剂的溶解速度相匹配，当下层的药液全部溶解后，最下层先与井下液直接接触的可溶密封件也相应的降解至密封失效，使油井内的液体与该层可溶密封件上侧的药剂接触，该加药段的药剂开始溶解，同时上部加药段及药剂在顶部配重塞的作用下移，使最下层的加药段移至溶药筛管内实现药剂与井液的充分接触。通过上述从下向上的依次逐段溶药的过程，实现密封药管柱内药剂分段有序的溶解释放，该加药过程从下向上溶解的方式，避免了砂子沉积在密封药管柱上部而导致药剂不能够充分溶解。
作为本发明的第一种优选方案，所述密封药管位于采油泵和单流阀之间，所述密封药管和溶药筛管的外周环空设有外管，所述外管的上部和下部分别与油管连接，所述外管与套管环空套设，所述密封药管通过固定组架与外管固定并同心设置。本发明的加药管柱设置在油管通道内，与油管通道组成内外管结构，避免药剂溶解过快，药块未完全溶解时呈多孔块漂浮在液流通道内而易堵塞油流通道的问题。
作为本发明的第二种优选方案，所述密封药管位于单流阀和筛管下部的套管内，并与筛管下端连接。将加药管柱设置于筛管以下，加药管柱的溶药段与筛管之间分隔开来，当筛管内有砂沉积时不会影响溶药段的正常溶解。
为确保溶药筛管上部各加药段可靠密装于密封药管内，所述可溶密封件包括与密封药管的管壁密封配合的可溶隔板，所述可溶隔板周部与密封药管内壁之间配合设有可溶密封圈，各加药段的中心分别支撑设有可溶支杆。加药管柱内，因药剂的比重一般重于油井内液体的比重，通过可溶支杆支撑可溶隔板，使上部各加药段的药剂通过各相互作用的可溶支杆支撑封装在各加药段的密封空间内，当溶药筛管内的可溶支杆及最下层的可溶隔板溶解后，上部的各加药段在加重密封圈和上部液压的作用下沉一段，使最下部的加药段进入溶药筛管内充分溶药。
作为本发明的可溶密封件的另一种优选方式，所述可溶密封件包括与密封药管的管壁密封配合的可溶隔板，各可溶隔板的周部对应的密封药管的内周配合设有凹槽，所述可溶隔板的周部与凹槽之间设有可溶密封圈。本发明的可溶密封件结构中，各加药段通过与密封药管配合的可溶隔板密封配合，实现各加药段的密封，只有最低层与井液接触的可溶隔板在井液的腐蚀下会逐渐溶解直至密封部位解封，可溶隔板和可溶密封圈继续降解，同时该可溶隔板和上层的加药段内的药剂在重力作用下掉入溶药筛管内开始溶解释放，此过程中上一层的密封隔板也开始遇水降解，直至密封解封。
为便于加药管柱内各段的安装连接和加药封装，所述密封药管包括与各加药段对应的支管，各支管之间通过外管接箍密封连接。
作为本发明第一种优选方案中固定组架的改进，所述固定组架包括溶药筛管底部设置的支撑架和密封药管顶部设置的居中架，所述支撑架和居中架分别通过径向连杆与外管内壁固定。
便于加药柱管外周药流的顺利流通，所述外管管径大于油管的管径。
为适应井下不同地段的溶药需求，各所述加药段轴向的长度相等或不等。
作为本发明的优选，所述可溶隔板为可降解的铝镁合金材料，所述可溶密封圈为可降解的橡胶材料。
附图说明
图1为本发明的采油井机械加药管柱的第一种实施例的结构示意图。
图2为本发的采油井机械加药管柱的第二种实施例的结构示意图。
其中，图1中，1丝堵；2筛管；3单流阀；4油管；5外管；6溶药筛管；7固体药剂；8外管接箍；9密封药管；10配重塞；11密封圈；12居中架；13采油泵；14油管；15抽油杆；16支撑架；17可溶支杆；18可溶隔板；19可溶密封圈；20套管；21溶药筛管；22固体药剂；23外管接箍；24可溶密封圈；25可溶隔板；26密封药管；27密封圈；28配重塞；29筛管；30单流阀；31油管；32采油泵；33油管；34抽油杆；35套管。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施方式，但本发明并不限于下述实施方式。
实施例1
如图1所示为本实施例的采油井机械加药管柱，包括设置于套管20内采油泵13下方的密封药管9，密封药管9下部设有溶药筛管6，密封药管9和溶药筛管6的外周环空设有外管5，该外管5与套管20环空套设，外管5的上部依次连接油管和采油泵，外管5的下部分别连接油管4、单流阀3和筛管2，筛管2的底部连接有丝堵1，为确保密封药管9外周药流的顺利流通，外管5管径大于上侧和下侧连接的油管4的管径。密封药管9通过固定组架与外管5固定并同心设置，具体的固定架组件为溶药筛管6底部设置的支撑架16和密封药管9顶部设置的居中架12，支撑架16和居中架12分别通过径向连杆与外管5内壁固定。
为便于实现按顺序分层溶药，密封药管9内从上向下依次分隔设置有若干段加药段，每个加药段内封装有固体药剂7，最上层的加药段上侧设有配重塞10，配重塞10的周向设有与密封药管9配合的密封圈11，各相邻加药段之间通过可溶密封件密封分隔，最底层的加药段位于溶药筛管6内。
为确保溶药筛管6上部各加药段可靠密装于密封药管内，本实施例的可溶密封件包括与密封药管9的管壁密封配合的可溶隔板18，可溶隔板18周部与密封药管9内壁之间配合设有可溶密封圈19，各加药段的中心分别支撑设有可溶支杆17，溶药筛管6内的可溶支杆17上端与对应的可溶隔板18抵靠，最上段的加药段内的可溶支杆17顶部与配重塞10抵靠，其它各加药段的可溶支17杆两端分别与对应段上下侧的可溶隔板18抵靠。加药管柱内，因药剂的比重一般重于油井内液体的比重，通过可溶支杆17支撑可溶隔板18，使上部各加药段的药剂通过各相互作用的可溶支杆17支撑封装在各加药段的密封空间内，当溶药筛管6内的可溶支杆17溶解后，上部的各加药段在配重塞和上部液压的作用下沉一段，使最下部的加药段进入溶药筛管6内进行充分溶药。该可溶支杆17和可溶隔板18的材料采用可降解的铝镁合金材料制成，可溶密封圈19采用可降聚的橡胶材料，可溶隔板18和可溶支杆17的尺寸根据其在钻井液中的降解速度和药剂的溶解速度匹配设定。
为适应井下不同地段的溶药需求，根据不井段需求，各加药段轴向的长度可以相等也可以不等。
为便于管柱组装时加药管柱内各段的安装连接和加药封装，密封药管6分段加工后组装，包括与各加药段对应的支管，各支管之间通过外管接箍8密封连接。
本发明的采油井机械分段加药管柱，与井下液接触的溶药筛管6位于下侧，上部的密封药管9将上部各加药段的药剂密封隔离。在下部的溶药筛管6内的药剂溶解释放过程中，最下层的可溶隔板18和可溶支杆17与井下液接触逐渐降解，当下层的药剂全部溶解后，最下层先与井下液直接接触的可溶隔板18也相应的降解至密封失效，可溶支杆17的支撑也同步失效，使油井内的液体与上一段的药剂接触，该加药段的药剂开始溶解，同时上部各加药段及药剂在顶部配重塞10的作用下移，使最下层的加药段移至溶药筛管6内实现药剂与井液的充分接触。如此反复，从下向上的各加药段依次逐段溶解，实现密封药管内药剂分段有序的溶解释放，该溶药过程从下向上溶解的方式，避免了砂子沉积在密封药管柱上部而导致药剂不能够充分溶解。同时药剂在筛管内分段有序溶解，溶解后的药流从筛管外侧与外管的环空流通，解决了溶药速度过快使药块出现蜂孔随药流随意漂流而堵塞油流通道的问题。
实施例2
如图2所示，本实施例的采油井机械加药管柱，包括套管35内的油管33，油管33内设有抽油杆34，抽油杆34下侧连接采油泵32，采油泵32下侧依次连接单流阀30和筛管29，筛管29下侧通过外管接箍23连接有密封药管26，密封药管26下部设有溶药筛管21，其中，密封药管26内从上向下依次分隔设置有若干段加药段，各加药段内装有固体药剂22，最上层的加药段上侧的密封药管26的上侧设有配重塞28，配重塞28与密封药管26之间有密封圈27，各相邻加药段之间通过可溶密封件密封分隔，最底层的加药段位于溶药筛管21内。
本实施例中的可溶密封件采用另一种优选方案，该可溶密封件包括与密封药管26的管壁密封配合的可溶隔板25，各可溶隔板25的周部对应的密封药管26的内周配合设有凹槽，可溶隔板25的周部与凹槽之间设有可溶密封圈24。本实施例的可溶密封件结构中，各加药段通过与密封药管26配合的可溶隔板25和可溶密封圈24的密封配合，实现各加药段的密封，只有最低层与井液接触的可溶隔板25在井液的腐蚀下会逐渐溶解直至密封部位解封，可溶隔板继续降解，同时该可溶隔板25和上层的加药段内的药剂在重力作用下掉入溶药筛管22内开始溶解释放，此过程中上一层的密封隔板也开始遇水降解，直至密封解封，其密封解封的时间与溶药筛管内药剂完全溶解的时间匹配，该匹配过程可以根据可溶隔板在井下的降解速度合理设计可溶隔板的尺寸实现。
实施例1相同的是，本实施例中的密封药管26也采用分段设置，每段加药段对应一段支管，各支管内装固体药剂22后，通过可溶隔板25和可溶密封圈24密封，然后通过外管接箍连接下一段支管，直至连接至底部溶药筛管并装好固体药剂22。可溶隔板的材料与实施例也相同，采用可降解的铝镁合金材料。
本实施例中将加药管柱设置于筛管下侧，加药管柱随采油柱管一躺下井，对于筛管以下套管腐蚀、结垢严重的井，非常适用。
另外，实施例1中的可溶密封件和实施例2中的可溶密封件可以相互对换，可溶隔板与密封药管的密封结构可以适当变化。凡是在本发明的构思基础上进行改进，实现加药管柱内的药剂从下向上分层溶解的技术方案均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种采油井机械分段加药管柱，其特征在于，包括设置于套管内采油泵下方的密封药管，所述密封药管下部设有溶药筛管，所述密封药管内从上向下依次分隔设置有若干段加药段，各加药段内封装有固体药剂，最上层的加药段上侧设有配重塞，各相邻加药段之间通过可溶密封件密封分隔，最底层的加药段位于溶药筛管内。
2.根据权利要求1所述的采油井机械分段加药管柱，其特征在于，所述密封药管位于采油泵和单流阀之间，所述密封药管和溶药筛管的外周环空设有外管，所述外管的上部和下部分别与油管连接，所述外管与套管环空套设，所述密封药管通过固定组架与外管固定并同心设置。
3.根据权利要求1所述的采油井机械分段加药管柱，其特征在于，所述密封药管位于单流阀和筛管的下部的套管内，并与筛管下端连接。
4.根据权利要求2或3所述的采油井机械分段加药管柱，其特征在于，所述可溶密封件包括与密封药管的管壁密封配合的可溶隔板，所述可溶隔板周部与密封药管内壁之间配合设有可溶密封圈，各加药段的中心分别支撑设有可溶支杆。
5.根据权利要求2或3所述的采油井机械分段加药管柱，其特征在于，所述可溶密封件包括与密封药管的管壁密封配合的可溶隔板，各可溶隔板的周部对应的密封药管的内周配合设有凹槽，所述可溶隔板的周部与凹槽之间设有可溶密封圈。
6.根据权利要求2或3所述的采油井机械分段加药管柱，其特征在于，所述密封药管包括与各加药段对应的支管，各支管之间通过外管接箍密封连接。
7.根据权利要求2所述的采油井机械分段加药管柱，其特征在于，所述固定组架包括溶药筛管底部设置的支撑架和密封药管顶部设置的居中架，所述支撑架和居中架分别通过径向连杆与外管内壁固定。
8.根据权利要求2所述的采油井机械分段加药管柱，其特征在于，所述外管管径大于油管的管径。
9.根据权利要求2或3所述的采油井机械分段加药管柱，其特征在于，各所述加药段轴向的长度相等或不等。
10.根据权利要求4所述的采油井机械分段加药管柱，其特征在于，所述可溶隔板为可降解的铝镁合金材料，所述可溶密封圈为可降解的橡胶材料。
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