一种永久封隔器及采用永久封隔器的延伸气举方法
技术领域
本发明涉及一种封隔器及采用封隔器的延伸气举方法,更具体的说,本发明主要涉及一种永久封隔器及采用永久封隔器的延伸气举方法。
背景技术
开发油气过程中,通常利用气井对地下产层中的油气进行开采,然而当气井开发到中后期时,气井井筒及井底附近地层容易发生积液,当积液过多或产水过于严重后,积液的压力将气井的压力抵消,会阻碍油气的开采,此时需要对气井进行排水,使气井恢复正常生产。
现有的排水采气工艺分为机械工艺和物理化学工艺,其中机械工艺又包括管柱排水采气工艺、气举排水采气工艺、电潜泵排水采气工艺、机抽排水采气工艺;而物理化学工艺多为泡沫排水采气工艺。以气举排水采气工艺举例来说,其通过气举管柱,从地面将高压天然气注入停喷的气井中,利用气体的能量举升井筒中的液体,从而将井底积液举升至地面,达到排水采气的目的,进而使气井恢复正常生产。
然而,对于高温、高压、高含硫的“三高”气井,由于其地下储层的上述特殊性,以及基于对套管保护的目的,通常采用永久封隔器进行完井作业,并使用带有该永久封隔器的生产管柱进行天然气开采。现有技术中的气举排水采气工艺,采用封隔器之上射孔,建立油套连通通道,通过环空注气可以将射孔以上位置的油管积液举升到地面,实现了排水采气,但是前提是分封隔器靠近产层段。对于封隔器位置距离产层较远(如龙岗001-3井),积液的液面低于封隔器位置,在封隔器之上射孔无法满足排水采气要求。
发明内容
本发明的目的之一在于针对上述不足,提供一种永久封隔器及采用永久封隔器的延伸气举方法,以期望解决现有技术中无法满足排水采气要求等技术问题。
为解决上述的技术问题,本发明采用以下技术方案:
本发明所提供的一种永久封隔器,所述封隔器本体包括丢手接箍,所述丢手接箍下接中心管,所述中心管下端连接下接头;所述中心管外由上而下顺序安设锁套、锁簧、上卡瓦、上锥体、封隔器胶筒、下锥体、下卡瓦和固定环。
优选地:所述封隔器胶筒内设置有环形空腔,所述环形空腔内填充有第一可固化组分;所述封隔器胶筒与所述上锥体或所述下锥体之间还设有存液腔,所述存液腔内填充有第二可固化组分,所述存液腔通过注液管与所述环形空腔连通,所述注液管内设有分隔膜,所述延伸气举预埋管穿过所述环形空腔。
优选地:还包括封隔器本体,其特征在于:所述封隔器胶筒内嵌有支撑条,所述支撑条位于所述环形空腔与所述中心管之间;所述支撑条有若干,所有支撑条沿封隔器胶筒的周向均匀分布。
优选地:所述封隔器本体包括丢手接箍,所述丢手接箍下接中心管,所述中心管下端连接下接头;在中心管外由上而下顺序安设锁套、锁簧、上卡瓦、上锥体、封隔器胶筒、下锥体、下卡瓦和固定环。
优选地:所述上卡瓦和所述下卡瓦为开设轴向开口的C型卡瓦;所述上卡瓦和所述下卡瓦的内孔设置有阻尼内螺纹,在所述中心管外周设置有与所述阻尼内螺纹适配的外螺纹。
优选地:所述永久封隔器还包括液压坐封装置,所述液压坐封装置包括上接头和上外套,上接头下端与上中心管相接,构成上液压腔,所述上中心管开设侧向上进液孔与所述上液压腔相连通,所述上外套下端连接上胶筒座,所述上胶筒座下接活塞支撑套,所述上中心管下端连接下中心管,在所述活塞支撑套和所述下中心管之间的环形空腔上端紧接所述上胶筒座下端安设有活塞,构成下液压腔,所述下中心管侧向开设下进液孔与所述下液压腔导通;所述下中心管下端连接与所述丢手接箍配合的丢手接头;在所述活塞的内孔上端安设有弹性防撞环,所述弹性防撞环内圈与所述下中心管的环形槽配合,所述活塞的外周通过所述活塞支撑套配置启动剪钉。
本发明所提供的一种采用永久封隔器的延伸气举方法:所述方法包括:
S1.坐封永久封隔器时埋入延伸气举预埋管,所述延伸气举预埋管上端封闭,下端开口,内设置有流体能够从上向下通过的单向阀,所述延伸气举预埋管位于生产油管与生产套管之间,上下贯穿永久封隔器的封隔结构,所述延伸气举预埋管与所述封隔结构密封连接;
S2.延伸气举时,从生产套管下入破坏装置,将所述延伸气举预埋管的上端破坏,使所述延伸气举预埋管的上下两端导通;
S3.向生产套管内注气,将井底积液举升至地面,完成延伸气举;
S4.完成延伸气举后,从所述延伸气举预埋管的上端注入可固化流体,加固并封死所述延伸气举预埋管。
更进一步的技术方案是:所述延伸气举预埋管的上端向远离永久封隔器的方向弯折;所述单向阀包括固定座、钢球和支撑架,所述固定座开设有贯通其上下表面的通孔,所述通孔的直径小于所述钢球的直径,所述通孔的下端开设有与所述钢球适配的弧形槽,所述钢球与所述支撑架之间设置压缩弹簧,所述压缩弹簧将所述钢球压在所述固定座的所述弧形槽中;所述支撑架位于所述固定座的下方,所述支撑架与所述固定座分别与所述延伸气举预埋管的内壁固定连接;所述钢球能够在所述支撑架与所述固定座之间移动。
更进一步的技术方案是:所述延伸气举预埋管内设置有多个所述单向阀。
与现有技术相比,本发明的有益效果之一是:本发明采用永久封隔器的延伸气举方法,在永久封隔器坐封时预埋入延伸气举预埋管,既不影响永久封隔器的密封性,能够完全适应气井开发中前期的需求;又能够在气井开发中后期不进行修井的基础上实现延伸气举;而且实施成本低,安全性好。
本发明提供的能够完成延伸气举的永久封隔器,结构巧妙,在不改变现有座封操作方式的基础上,实现永久封隔和延伸气举的两项功能。
附图说明
图1是本发明永久封隔器的结构示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是图2的A-A剖视图。
图4是图2的B-B剖视图。
图5是封隔器本体的结构示意图。
图6是图3的C部放大视图。
图7是图5的局部放大视图。
图中:100为液压坐封装置、101为上接头、102为上外套、103为上中心管、104为上胶筒座、105为弹性防撞环、106为活塞、107为启动剪钉、108为活塞支撑套、109为丢手接头、110为上进液口、111为下进液口、112为下中心管、200为封隔器本体、201为丢手接箍、202为中心管、203为锁套、204为锁簧、205为上卡瓦、206为上锥体、207为存液腔、208为注液管、209为下锥体、210为下卡瓦、211为固定环、212为下接头、213为坐封剪钉、214为上锥体剪钉、215为存液腔剪钉、216为封隔器胶筒、217为环形空腔、218为支撑条、219为下锥体剪钉、220为延伸气举预埋管、221为单向阀、222为固定座、223为钢球、224为支撑架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步阐述。
本发明一种实施方式提供一种采用永久封隔器的延伸气举方法,所述方法包括:步骤a.坐封永久封隔器时埋入延伸气举预埋管220,所述延伸气举预埋管220上端封闭,下端开口,内设置有流体能够从上向下通过的单向阀221;延伸气举预埋管220位于生产油管与生产套管之间,延伸气举预埋管220穿过永久封隔器的封隔结构,延伸气举预埋管220与所述封隔结构密封连接,延伸气举预埋管220的上端从所述封隔结构上端伸出,延伸气举预埋管220的下端从所述封隔结构下端伸出;步骤b.需要延伸气举时,从生产套管下入破坏装置(该破坏装置可以是现有的射孔器、剪切器等能够打穿延伸气举预埋管220管壁的装置),将延伸气举预埋管220的上端破坏,使延伸气举预埋管220的上下两端能够导通;步骤c.向生产套管内注气,注入的气体经过延伸气举预埋管220进入所述封隔结构下方,进而将井底积液举升至地面,完成延伸气举。
借由以上技术方案,实施方式提供的延伸气举方法,在永久封隔器坐封时预埋入延伸气举预埋管220,该延伸气举预埋管220在进行破坏性开口之前是不导通的,不会影响永久封隔器的密封性,其性能与现有的永久封隔器性能无疑,能够完全适应气井开发中前期的需求。当将气井开发到中后期时,气井井筒及井底附近地层积液过多或产水严重,此时需要对气井进行排水采气。将延伸气举预埋管220的上端破坏,这样延伸气举预埋管220的上下两端即可导通,单向阀221的设置能够避免封隔结构以下的高压向上进入封隔结构上方,一方面能够保证步骤b.操作的安全性;另一方面,在结束延伸气举排水操作之后,无需对生产套管进行持续高保压,不仅能够降低生产成本,还能降低设备负荷提高安全性。对生产套管进行增压,当压力大于封隔结构以下的压力时,气体经过单向阀221进入封隔结构以下,将积液从生产层举至地面,实现延伸气举。
需要强调的是,延伸气举预埋管220的预埋方式除了下面介绍的从如封隔器胶筒216这样的封隔结构上贯穿以外,再不影响封隔器本身力学性能的基础上还可以将延伸气举预埋管220嵌入封隔器的中心管202管壁中,或者说是在中心管202管壁中开设这样一个延伸气举通道,只要将延伸气举通道上端打通即可实现延伸气举。具体的实施方式多种多样,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。
在本实施方式中,为了在完成延伸气举之后,对封隔器进行密封加固,所述方法在完成延伸气举后,从延伸气举预埋管220的上端注入可固化流体,加固并封死延伸气举预埋管220。可固化流体进入延伸气举预埋管220,对单向阀221及其以上的管道进行填充,固化之后即可再次将延伸气举预埋管220封死,避免因为单向阀221的失效导致密封失效发生。具体操作时,可以采用至少以下两种方式注入可固化流体:一种方式为,下入装有可固化流体的容器,在延伸气举预埋管220上方刺破,使得可固化流体侵入;另一种方式,采用慢速固化流体,直接从生产套管上端灌入,依靠重力下流至封隔结构集聚,进而侵入延伸气举预埋管220。为了帮助可固化流体进入延伸气举预埋管220,可以向生产套管注入高压,然后减压,能够使得可固化流体全面包覆单向阀221,对单向阀221进行封闭固化。
如图5所示,为了方便破坏装置将延伸气举预埋管220的上端破坏,所述延伸气举预埋管220的上端向远离永久封隔器的方向弯折,不仅方便操作破坏装置,而且能够降低破坏装置损伤永久封隔器的几率。
如图7所示,具体的,为了让单向阀221能够承受高压,所述单向阀221可以包括固定座222、钢球223和支撑架224,所述固定座222开设有贯通其上下表面的通孔,所述通孔的直径小于钢球223的直径,能够保证钢球223卡在通孔口将通孔堵住;所述支撑架224位于固定座222的下方,支撑架224与固定座222分别与延伸气举预埋管220的内壁固定连接;所述钢球223能够在支撑架224与固定座222之间移动。为了保证单向阀221的灵敏度,钢球223位于支撑架224上时,其与固定座222的通孔距离在不影响气流下行的基础上应该尽量小。
在本实施方式中,为了增加单向阀221的气密性,所述通孔的下端开设有与钢球223适配的弧形槽,与钢球223为面接触,气密性更好,同时能够减小固定座222通孔口变形失效的几率。
在本实施方式中,为了避免因为压差太小,无法举起钢球223,导致单向阀221无法启动,所述钢球223与支撑架224可以之间设置压缩弹簧,所述压缩弹簧将钢球223压在固定座222的弧形槽中,即使单向阀221两端的压差为零,单向阀221也处在封闭状态,能够完全避免下方气体上行。
在本实施方式中,所述延伸气举预埋管220内可以设置有多个单向阀221,能够进行多重保护,提高延伸气举预埋管220的可靠性。
参照图5,本发明还提供一种永久封隔器,包括封隔器本体200,所述封隔器本体200包括能够与液压坐封装置100相连的丢手接箍201,所述丢手接箍201下接中心管202,所述中心管202下端连接下接头212;在中心管202外由上而下顺序安设锁套203、锁簧204、上卡瓦205、上锥体206、封隔器胶筒216、下锥体209、下卡瓦210和固定环211,还包括上述方案中采用的延伸气举预埋管220,所述延伸气举预埋管220上端封闭,下端开口,内设置有流体能够从上向下通过的单向阀221;所述延伸气举预埋管220贯穿封隔器胶筒216,延伸气举预埋管220与封隔器胶筒216固定连接。
借由以上技术方案,本实施方式所提供的永久封隔器工作原理如下:采用丢手接箍201上接液压坐封装置100,下接头212连接油管和专用坐封球座,下入到预定位置后,从井口生产油管内投入钢球到专用坐封球座上,从油管内打压,液压坐封装置100在外来压力的作用下,将下推力传到封隔器本体200的锁套203,锁套203向下移动,剪断锁套203上的坐封剪钉213,推动上卡瓦205剪断上锥体206上的上锥体剪钉214和下锥体209上的下锥体剪钉219,使上、下卡瓦205、210锚定,封隔器坐封坐卡。缓慢地继续憋压,使上、下卡瓦205、210锚实,封隔器胶筒216坐实。(此技术方案未图示,参照图1、3和4,将上锥体206与存液腔207视为整体,即为上述方案。)锁套203、锁簧204、中心管202将牢固锁紧各动运部件,本永久封隔器将不能移动。增大压力,将坐封球座上的钢球打入井底,调整管柱到坐封工具处于应力中和点位置,保证钻杆内已经卸压,使液压坐封装置位置向右旋转,带动丢手接头109方扣螺纹旋转,释放液压坐封装置100,使液压坐封装置100与封隔器本体200脱离,然后上提管柱,实现丢手。继续完成生产油管的安装后可以开始生产。需要延伸气举排水时,从生产套管下入破坏装置,将延伸气举预埋管220的上端破坏,使延伸气举预埋管220的上下两端能够导通;然后向生产套管内注气,注入的气体经过延伸气举预埋管220进入所述封隔结构下方,进而将井底积液举升至地面。
具体的,如图1、图2和图4所示,所述锁套203、上锥体206、下锥体209和固定环211的侧面分别开设有避让延伸气举预埋管220的避让槽,使得延伸气举预埋管220不突出于封隔器本体200的外轮廓,避免在安装下井过程中因为碰撞遭到损坏。
在本实施方式中,如图6所示,为了避免因为封隔器胶筒216受压变形过程中影响封隔器胶筒216与延伸气举预埋管220的密封性,所述封隔器胶筒216内设置有环形空腔217,所述环形空腔217内填充有第一可固化组分;所述封隔器胶筒216与上锥体206或下锥体209之间还设有存液腔207,所述存液腔207通过注液管208与环形空腔217连通,存液腔207内填充有第二可固化组分;所述延伸气举预埋管220穿过环形空腔217。存液腔剪钉215受压剪断后,上锥体206可以压入存液腔207内,将第二可固化组分压入环形空腔217内与第一可固化组分混合,环形空腔217接收到压入的第二可固化组分,体积增大,使得封隔器胶筒216向外鼓起进而坐封。待第一可固化组分和第二可固化组分混合固化后,封隔器胶筒216不能变形进而形成永久坐封,稳定性更高。另一方面延伸气举预埋管220穿过环形空腔217,通过固化密封,能够保证封隔器胶筒216与延伸气举预埋管220的密封性。
在本实施方式中,为了避免坐封之前第一可固化组分和第二可固化组分发生混合固化,所述注液管208内设有分隔膜(未图示),在受到存液腔207传来的强压时发生破坏,进而允许第二可固化组分进入环形空腔217。
在本实施方式中,为了避免封隔器胶筒216发生轴向的变形,所述封隔器胶筒216内嵌有支撑条218,所述支撑条218位于环形空腔217与中心管202之间,避免支撑条218影响封隔器胶筒216向外鼓起。具体的,所述支撑条218有若干,所有支撑条218沿封隔器胶筒216的周向均匀分布。
在本实施方式中,所述上卡瓦205和下卡瓦210为开设轴向开口的C型卡瓦,增大了卡瓦的弹性变形能力,使得卡瓦易于胀开坐封而不易破裂损坏,有效提高了封隔器井下安设的一次成功率,从而提高了封隔器的安装效率。
在本实施方式中,所述上卡瓦205和下卡瓦210的内孔设置有阻尼内螺纹,在中心管202外周设置有与所述阻尼内螺纹适配的外螺纹,用于防止封隔器上顶和下滑,克服了以往永久封隔器在下井过程中提前坐封的问题,避免了下入过程中中途事故,降低了施工难度,进一步提高了施工效率及成功率。
具体的,所述锁套203内孔设置内锯齿螺纹与锁簧204外设置的外锯齿螺纹相啮合,构成步进锁紧机构。所述步进锁紧机构的锁套203上安设有坐封剪钉213,坐封剪钉213的内端端头伸出锁套203与丢手接箍201对应的销孔配合。
在本实施方式中,如图1、图2、图3和图4所示,为了方便实施坐封,还可以包括与封隔器本体200配合使用的液压坐封装置100,所述液压坐封装置100可以包括上接头101和上外套102,上接头101下端与上中心管103相接,由此构成上液压腔,上中心管103开设侧向上进液孔110与上液压腔相连通,上外套102下端连接上胶筒座104,上胶筒座104下接活塞支撑套108,上中心管103下端连接下中心管112,在活塞支撑套108和下中心管112之间的环形空腔上端紧接上胶筒座104下端安设有活塞106,构成下液压腔,下中心管112侧向开设下进液孔111与下液压腔导通;下中心管112下端连接与丢手接箍201配合的丢手接头109。施加压力时,上进液孔110和下进液孔111同时灌入压力进而撑开上液压腔和下液压腔,可以增大向下的推力。
在本实施方式中,在下液压腔活塞106的内孔上端安设有弹性防撞环105,弹性防撞环105内圈与下中心管112的环形槽配合,活塞106的外周通过活塞支撑套108配置启动剪钉107,构成防坐封锁紧装置,进而提高下井的成功率。
本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值,在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说,如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90,优选从20到80,更优选从30到70,则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值,适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例,可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。
除非另有说明,所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而,“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”,至少包括指明的端点。
除上述以外,还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等,指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说,结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时,所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述,但是,应该理解,本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式,这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说,在本申请公开、附图和权利要求的范围内,可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外,对于本领域技术人员来说,其他的用途也将是明显的。