CN110608018B - 一种隔离式气举排水采气管串 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种一种隔离式气举排水采气管串，包括依次连接的隔离式气举封隔器（100）、坐封工具（200）、延时起爆装置（300）、冲孔枪（400）和安全点火头（500），隔离式气举封隔器（100）包括中心管（101），中心管（101）的外侧套接有至少两个密封胶筒（102）；中心管（101）的侧壁开设有导通其内外侧的通道，通道位于两个相邻的密封胶筒（102）之间，通道安装有单向阀（103），单向阀（103）被布置成允许流体从中心管外流到中心管内。本发明下入气井能够一次性进行冲孔并且实施座封，无需多次下入操作，不仅缩减了安装步骤，而且能够避免因多次下入引起的距离误差。安装隔离式气举封隔器后不仅不影响采气工作的进行，而且能够非常方便地排出井内的积水。

Description

一种隔离式气举排水采气管串

技术领域

本发明涉及排水采气工艺技术领域，特别是一种隔离式气举排水采集管串。

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，在一些老井中并未设置工作筒，所以无法下入气举阀，而起出管串重新下入气举阀成本又非常高。目前对于这样的老井还没有一种及经济又方便操作的方式进行二次开发。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种一种隔离式气举排水采气管串，能够方便快捷的将隔离式气举封隔器安装到位，并利用隔离式气举封隔器排出井内积水。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种隔离式气举排水采集管串，包括隔离式气举封隔器，所述隔离式气举封隔器包括中心管，所述中心管的外侧套接有至少两个密封胶筒；所述中心管的侧壁开设有导通其内外侧的通道，所述通道位于两个相邻的所述密封胶筒之间，所述通道安装有单向阀，所述单向阀被布置成允许流体从中心管外流到中心管内；坐封工具，所述坐封工具的下端通过丢手结构与隔离式气举封隔器的上端可拆卸连接；延时起爆装置，所述延时起爆装置的下端与坐封工具的上端连接；冲孔枪，所述冲孔枪的下端与延时起爆装置的上端连接；安全点火头，所述安全点火头的下端与冲孔枪的上端连接。

作为一种优选的实施方式，所述安全点火头包括外壳筒a，所述的外壳筒a上端安装有弹簧触点，所述弹簧触点与外壳筒a绝缘连接；所述外壳筒a的下端安装有引爆雷管，所述引爆雷管的两极分别与弹簧触点和外壳筒a连接；所述外壳筒a为导电材质。

作为一种优选的实施方式，所述冲孔枪包括外壳筒b，所述外壳筒b的上端与外壳筒a的下端连接；所述外壳筒b的中部安装有冲孔弹；所述外壳筒b的两端分别安装有传爆管，两个所述传爆管通过导爆索连接，上端的所述传爆管连接引爆雷管；所述冲孔弹与导爆索连接。

作为一种优选的实施方式，所述冲孔弹的发射端垂直于与外壳筒b的筒壁，所述外壳筒b开设有与冲孔弹适配的冲孔壁。

作为一种优选的实施方式，所述冲孔弹有两个，两个所述冲孔弹的相位角为180°，两个所述冲孔弹在外壳筒b的轴向上有间距。

作为一种优选的实施方式，所述延时起爆装置包括外壳筒c，所述外壳筒c的上端与外壳筒b的下端连接；所述外壳筒c的上端安装有与所述外壳筒b下端的传爆管连接的隔板起爆装置，所述外壳筒c的下端安装有传爆管；所述外壳筒c内安装有燃烧传递装置，所述隔板起爆装置与所述外壳筒c下端的传爆管通过燃烧传递装置连接。

作为一种优选的实施方式，所述燃烧传递装置包括基筒，所述基筒与外壳筒c之间有间隙，所述基筒的表面螺旋缠绕有引火线，所述引火线的一端与隔板起爆装置连接，引火线的另一端与所述外壳筒c下端的传爆管连接。

作为一种优选的实施方式，所述基筒的表面设置有多根引火线，所述引火线之间相互平行设置。

作为一种优选的实施方式，所述坐封工具包括外壳筒d和适配器，所述外壳筒d的上端与外壳筒c的下端连接；所述外壳筒d的上端安装与外壳筒c下端传爆管连接的隔板起爆装置，所述隔板起爆装置连接存有火工品的燃烧室，所述燃烧室连接上活塞，所述上活塞通过液压腔连接下活塞，所述下活塞与传递板件连接，所述外壳筒d的侧壁开设有轴向的通槽，所述传递板件从所述通槽中伸出；所述传递板件通过适配器的外壳与隔离式气举封隔器的坐封外壳连接，所述外壳筒d通过适配器的芯轴与隔离式气举封隔器的中心管连接，所述丢手结构设置在所述适配器的芯轴上。

作为一种优选的实施方式，所述液压腔设置有阻尼通道。

本发明具有以下优点：

本发明提供的一种隔离式气举排水采气管串，将需要在老井中安装的隔离式气举封隔器、实现封隔器座封的坐封工具以及在生产管壁上打孔的冲孔枪按照顺序连成一串。安装管串下入气井能够一次性进行冲孔并且实施座封，无需多次下入操作，不仅缩减了安装步骤，而且能够避免因多次下入引起的距离误差。安装隔离式气举封隔器后不仅不影响采气工作的进行，而且能够非常方便地排出井内的积水。

延时起爆装置能够在冲孔后与座封前提供足够的缓冲时间，方便调整隔离式气举封隔器的安装位置。因此下入管串到预定位置后，只需要在井上实施三个操作步骤即可：首先，利用电缆引发点火；然后，冲孔后上提管串；最后，等待坐封丢手后起出其余管串。整体操作非常简单，而且安装精度高。

附图说明

图1 为本发明一种隔离式气举排水采气管串实施例的的结构示意图；

图2 为本发明隔离式气举封隔器实施例的结构示意图；

图3 为本发明安全点火头实施例的结构示意图；

图4 为本发明冲孔枪实施例的结构示意图；

图5 为本发明延时起爆装置实施例的结构示意图；

图6 为本发明坐封工具实施例的结构示意图；

图7为本发明适配器实施例的安装结构示意图；

图8为图2的A部放大视图；

图中：100-隔离式气举封隔器；101-中心管；102-密封胶筒；103-单向阀；104-卡瓦；105-上推筒；106-中推筒；107-通槽；108-下推筒；109-阀体；110-复位弹簧；111-密封塞；112-第一通道；113-第二通道；200-坐封工具；201-外壳筒d；202-燃烧室；203-液压腔；204-下活塞；205-传递板件；206-通槽；207-适配器；208-外壳；209-芯轴；210-阻尼通道；300-延时起爆装置；301-外壳筒c；302-隔板起爆装置；303-燃烧传递装置；304-基筒；305-引火线；400-冲孔枪；401-外壳筒b；402-冲孔弹；403-传爆管；404-导爆索；405-冲孔壁；500-安全点火头；501-外壳筒a；502-弹簧触点；503-引爆雷管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1和图2所示，本实施例公开的一种隔离式气举排水采气管串，包括隔离式气举封隔器100，隔离式气举封隔器100包括中心管101，中心管101的外侧套接有至少两个密封胶筒102；中心管101的侧壁开设有导通其内外侧的通道，通道位于两个相邻的密封胶筒102之间，通道安装有单向阀103，单向阀103被布置成允许流体从中心管101外流到中心管101内；还包括坐封工具200，坐封工具200的下端通过丢手结构与隔离式气举封隔器100的上端可拆卸连接；还包括延时起爆装置300，延时起爆装置300的下端与坐封工具200的上端连接；还包括冲孔枪400，冲孔枪400的下端与延时起爆装置300的上端连接；还包括安全点火头500，安全点火头500的下端与冲孔枪400的上端连接。

在实际施工安装隔离式气举封隔器100时，将上述连接好的管串通过电缆下入到预定位置，该位置位于井内积水液面以下，该位置为气举排水的实施位，能够将该位置以上的水排出。到达预定位置以后，利用电缆引发安全点火头500点火，从而引发冲孔枪400在气井管壁上冲孔。然后利用电缆提升管串，使得隔离式气举封隔器100的两个密封胶筒102分别位于冲孔的上方和下方；该操作的过程中延时起爆装置300持续传递燃烧，给予提升管串足够的时间。然后待延时起爆装置300的燃烧路径结束，最终将燃烧传递给坐封工具200，坐封工具200内的火工品爆炸推动隔离式气举封隔器100实现坐封，坐封完成后，坐封工具200的压力继续增大，驱动丢手结构脱离坐封好的隔离式气举封隔器100。然后利用电缆回收其余管串，即可将隔离式气举封隔器100安装在特定位置。

隔离式气举封隔器100的两个密封胶筒102将射孔处封闭成环形空间，而这个环形空间通过中心管101侧壁开设的通道与中心管101内部连通。该通道处设置的单向阀103，只允许流体从环形空间进入中心管101，而不允许中心管101中的流体进入环形空间。从环空注入气体，气体从射孔进入环形空间，然后进入中心管101，进而将通道以上的液体通过气举的方式排出，是气井恢复到能够继续生产的压力。在生产期间，单向阀103能够避免流体外泄，进而保证生产的正常进行。持续生产带井内积水液面上升影响正常生产时，可以继续利用气举的方式排液，非常方便。

安全点火头500可以采用现有的点火头结构，皆在本发明的涵盖范围内，作为一种改进型的方案：如图3所示，安全点火头500包括外壳筒a501，的外壳筒a501上端安装有弹簧触点502，弹簧触点502与外壳筒a501绝缘连接；外壳筒a501的下端安装有引爆雷管503，引爆雷管503的两极分别与弹簧触点502和外壳筒a501连接；外壳筒a501为导电材质。安装时，弹簧触点502与电缆的火线电连接，外壳筒a501与电缆的零线电连接。在地面操控时，通过电缆给与电信号从而控制引爆雷管503爆炸，产生高温高压并传送至下方连接的冲孔枪400。

冲孔枪400可以采用现有的冲孔枪400结构，皆在本发明的涵盖范围内，作为一种改进型的方案：如图4所示，冲孔枪400包括外壳筒b401，外壳筒b401的上端与外壳筒a501的下端连接；外壳筒b401的中部安装有冲孔弹402；外壳筒b401的两端分别安装有传爆管403，两个传爆管403通过导爆索404连接，上端的传爆管403连接引爆雷管503；冲孔弹402与导爆索404连接。当安全点火头500的引爆雷管503爆炸时，将点燃外壳筒b401上端的传爆管403，然后传爆管403将燃烧传递给导爆索404，导爆索404的燃速快，瞬间将燃烧传递给冲孔弹402和下端的传爆管403。几乎就在冲孔弹402冲孔的同时，传爆管403将爆炸冲击波传递至下方的延时起爆装置300，进而避免冲孔弹402将外壳筒b401破坏后积水涌入熄灭燃烧和爆炸的传递。

如图4所示，冲孔枪400作为一种优选的实施方式，为了让冲孔弹402的工作更加稳定和精确，冲孔弹402的发射端垂直于与外壳筒b401的筒壁，外壳筒b401开设有与冲孔弹402适配的冲孔壁405，冲孔尺寸大于8mm。

如图4所示，冲孔枪400作为一种优选的实施方式，为了保证冲孔的成功率和冲孔的通畅性，冲孔弹402有两个，设置两个冲孔弹402的相位角为180°，两个冲孔弹402在外壳筒b401的轴向上有间距，具体的设置孔密为13孔/米。当然，安装隔离式气举封隔器100时，两个冲孔都需要位于两个密封胶筒102之间。

延时起爆装置300可以采用现有的延时起爆装置300，皆在本发明的涵盖范围内，作为一种改进型的方案：如图5所示，延时起爆装置300包括外壳筒c301，外壳筒c301的上端与外壳筒b401的下端连接；外壳筒c301的上端安装有与外壳筒b401下端的传爆管403连接的隔板起爆装置302，外壳筒c301的下端安装有传爆管403；外壳筒c301内安装有燃烧传递装置303，隔板起爆装置302与外壳筒c301下端的传爆管403通过燃烧传递装置303连接。外壳筒b401下端的传爆管403将爆炸冲击波传递给延时起爆装置300的隔板起爆装置302，隔板起爆装置302可选用桥塞隔板点火器，隔板起爆装置302继续将燃烧传递给燃烧传递装置303的同时保持延时起爆装置300与冲孔枪400之间的密封性，能够避免进入冲孔枪400的积水侵入延时起爆装置300。燃烧传递装置303采用慢速燃烧的传递方式，给管串上提提供充足的操作时间，具体的要求为10分钟，前后误差不超过1分钟。

燃烧传递装置303可以采用现有的燃烧传递装置303，皆在本发明的涵盖范围内，作为一种改进型的方案：如图5所示，燃烧传递装置303包括基筒304，基筒304与外壳筒c301之间有间隙，基筒304的表面螺旋缠绕有引火线305，引火线305的一端与隔板起爆装置302连接，引火线305的另一端与外壳筒c301下端的传爆管403连接。螺旋缠绕的引火线305能够有效延长引火线305的长度，同时保证其稳定燃烧，从而更加精准的控制其传递时间。

如图5所示，为增加工作的可靠性，燃烧传递装置303作为一种优选的实施方式，基筒304的表面设置有多根引火线305，引火线305之间相互平行设置，通过并联的方式设置多根引火线305，能够大幅度降低整个燃烧传递装置303的故障率。

坐封工具200可以采用现有的坐封工具200，皆在本发明的涵盖范围内，作为一种改进型的方案：如图6和图7所示，坐封工具200包括外壳筒d201和适配器207，外壳筒d201的上端与外壳筒c301的下端连接；外壳筒d201的上端安装与外壳筒c301下端传爆管403连接的隔板起爆装置302，同样的，隔板起爆装置302可选用桥塞隔板点火器，隔板起爆装置302连接存有火工品的燃烧室202，燃烧室202连接上活塞，上活塞通过液压腔203连接下活塞204。燃烧室202内的火工品经隔板起爆装置302点燃后，发生剧烈燃烧，释放高压其他，进而推动上活塞向液压腔203移动，然后通过液压腔203将压力传送至下活塞204。液压腔203的传递能够减少燃烧室202不均匀燃烧所带来的振动，同时对力的传递起到缓冲作用，进而使得推力的增大更加平稳。下活塞204与传递板件205连接，外壳筒d201的侧壁开设有轴向的通槽206，传递板件205从通槽206中伸出，传递板件205能够在通槽206中沿轴向滑动；传递板件205通过适配器207的外壳208与隔离式气举封隔器100的坐封外壳208连接，外壳筒d201通过适配器207的芯轴209与隔离式气举封隔器100的中心管101连接。因此，在坐封工具200中，内部燃烧推动内部部件移动的力经过传递板件205和适配器207的外壳208传递到隔离式气举封隔器100的坐封外壳208上，而隔离式气举封隔器100的中心管101与外壳筒d201连接，保持与外壳筒d201的相对位置不变，进而实现力传递的内外转换，方便隔离式气举封隔器100进行坐封。丢手结构设置在适配器207的芯轴209上，当隔离式气举封隔器100坐封完成后，随着拉力的进一步增大，触发丢手结构松开与隔离式气举封隔器100的连接，实现丢手。

如图6所示，为了使坐封工具200坐封时的推力更加平稳，在上述坐封工具200的液压腔203设置有阻尼通道210。坐封时，上活塞向液压腔203移动，液压腔203内液压油通过阻尼通道210将压力传送至下活塞204，阻尼通道210能够有效降低液压油的流量，对下活塞204以及传递板件205的移动提供缓冲，进而能够对隔离式气举封隔器100的坐封提供稳定的动力输出。

如图2所示，为了保证隔离式气举封隔器100安装的稳定性，中心管101的外侧还套接有卡瓦104，在实施坐封时，卡瓦104展开对隔离式气举封隔器100起到固定支撑作用，而密封胶筒102主要起密封的作用。

具体的隔离式气举封隔器100可以采用现有的永久式封隔器结构或者可拆卸式封隔器结构，需要在中心管101的侧壁开设有导通其内外侧的通道，通道位于两个相邻的密封胶筒102之间，通道安装有单向阀103，单向阀103被布置成允许流体从中心管101外流到中心管101内，皆在本发明的涵盖范围内，作为一种改进型的方案：如图2所示，隔离式气举封隔器100包括中心管101，中心管101的外侧由上至下依次套接上推筒105、上密封胶筒102、中推筒106、下密封胶筒102、下推筒108和卡瓦104。中心管101的侧壁开设有导通其内外侧的通道，通道位于两个相邻的密封胶筒102之间，通道安装有单向阀103，单向阀103被布置成允许流体从中心管101外流到中心管101内。中推筒106上开设有轴向的通槽107，单向阀103安装在通槽107内，中推筒106沿中心管101滑动时，通过通槽107与单向阀103实现避让。卡瓦104的下端通过卡瓦104座与中心管101连接。中心管101的上端与芯轴209的丢手结构连接，上推筒105的上端与适配器207的外壳208对接。坐封时，中心管101固定，外壳208推动上推筒105向下滑动，经过中推筒106和下推筒108的传递，将卡瓦104挤出展开实现固定，同时将密封胶筒102挤出膨胀实现密封。上推筒105与中心管101之间设置有棘齿结构，上推筒105相对于中心管101向下滑动后不可向上滑动，因此坐封后自动锁死。

单向阀103的结构可以采用现有的单向阀103，皆在本发明的涵盖范围内，作为一种改进型的方案：如图8所示，单向阀103包括阀体109、复位弹簧110和密封塞111。阀体109开设有相互垂直的第一通道112和第二通道113，第一通道112和第二通道113分别与阀腔连通，第一通道112连接中心管101外部，第二通道113连接中心管101内部。复位弹簧110和密封塞111安装在阀腔内，复位弹簧110和密封塞111与第一通道112同轴设置，复位弹簧110将密封塞111压在第一通道112上实现密封，第二通道113与阀腔的侧壁连通。气举时，第一通道112处压力大于第二通道113处的压力加上复位弹簧110的压力，使得密封塞111上移，从而接通第一通道112与第二通道113，使得高压气体能够进入到中心管101内。生产时，第二通道113处压力大于第一通道112处的压力，进一步将密封塞111压在第一通道112上能够加强密封。

Claims (10)

1.一种隔离式气举排水采集管串，其特征在于：包括隔离式气举封隔器（100）、坐封工具（200）、延时起爆装置（300）、冲孔枪（400）和安全点火头（500）；所述坐封工具（200）的下端通过丢手结构与隔离式气举封隔器（100）的上端可拆卸连接，所述延时起爆装置（300）的下端与坐封工具（200）的上端连接，所述冲孔枪（400）的下端与延时起爆装置（300）的上端连接，所述安全点火头（500）的下端与冲孔枪（400）的上端连接。

2.根据权利要求1所述的一种隔离式气举排水采集管串，其特征在于：所述隔离式气举封隔器（100）包括中心管（101），所述中心管（101）的外侧套接有至少两个密封胶筒（102）；所述中心管（101）的侧壁开设有导通其内外侧的通道，所述通道位于两个相邻的所述密封胶筒（102）之间，所述通道安装有单向阀（103），所述单向阀（103）被布置成允许流体从中心管（101）外流到中心管（101）内。

3.根据权利要求1所述的一种隔离式气举排水采集管串，其特征在于：所述安全点火头（500）包括外壳筒a（501），所述的外壳筒a（501）上端安装有弹簧触点（502），所述弹簧触点（502）与外壳筒a（501）绝缘连接；所述外壳筒a（501）的下端设置有引爆雷管（503），所述引爆雷管（503）的两极分别与弹簧触点（502）和外壳筒a（501）连接；所述外壳筒a（501）为导电材质。

4.根据权利要求1所述的一种隔离式气举排水采集管串，其特征在于：冲孔枪（400）包括外壳筒b，所述外壳筒b的上端与外壳筒a（501）的下端连接；所述外壳筒b的中部设置有多个冲孔弹（402）；所述外壳筒b的两端分别连接有传爆管（403），两个所述传爆管（403）通过导爆索（404）连接，上端的所述传爆管（403）连接引爆雷管（503）；所述冲孔弹（402）与导爆索（404）连接。

5.根据权利要求4所述的一种隔离式气举排水采集管串，其特征在于：所述冲孔弹（402）的发射端垂直于外壳筒b的筒壁，所述外壳筒b开设有与冲孔弹（402）适配的冲孔壁（405）。

6.根据权利要求4-5任意一项所述的一种隔离式气举排水采集管串，其特征在于：所述延时起爆装置（300）包括外壳筒c（301），所述外壳筒c（301）的上端与外壳筒b的下端连接；所述外壳筒c（301）的上端设置有与所述外壳筒b下端的传爆管（403）连接的隔板起爆装置（302），所述外壳筒c（301）的下端设置有传爆管（403）；所述外壳筒c（301）内安装有燃烧传递装置（303），所述隔板起爆装置（302）与所述外壳筒c（301）下端的传爆管（403）通过燃烧传递装置（303）连接。

7.根据权利要求6所述的一种隔离式气举排水采集管串，其特征在于：所述燃烧传递装置（303）包括基筒（304），所述基筒（304）与外壳筒c（301）之间有间隙，所述基筒（304）的表面螺旋缠绕有引火线（305），所述引火线（305）的一端与隔板起爆装置（302）连接，引火线（305）的另一端与所述外壳筒c（301）下端的传爆管（403）连接。

8.根据权利要求7所述的一种隔离式气举排水采集管串，其特征在于：所述基筒（304）的表面设置有多根引火线（305），所述引火线（305）之间相互平行设置。

9.根据权利要求8所述的一种隔离式气举排水采集管串，其特征在于：所述坐封工具（200）包括外壳筒d（201）和适配器（207），所述外壳筒d（201）的上端与外壳筒c（301）的下端连接；所述外壳筒d（201）的上端设置有与外壳筒c（301）下端传爆管（403）连接的隔板起爆装置（302），设置于外壳筒d（201）上端的隔板起爆装置（302）连接存有火工品的燃烧室（202），所述燃烧室（202）连接上活塞，所述上活塞通过液压腔（203）连接下活塞（204），所述下活塞（204）与传递板件（205）连接，所述外壳筒d（201）的侧壁开设有轴向的通槽（206），所述传递板件（205）从所述通槽（206）中伸出；所述传递板件（205）通过适配器（207）的外壳（208）与隔离式气举封隔器（100）的坐封外壳连接，所述外壳筒d（201）通过适配器（207）的芯轴（209）与隔离式气举封隔器（100）的中心管（101）连接，所述丢手结构设置在所述适配器（207）的芯轴（209）上。

10.根据权利要求9所述的一种隔离式气举排水采集管串，其特征在于：所述液压腔（203）设置有阻尼通道（210）。

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