CN111058803A - 一种组合管柱用柱塞气举排水采气装置及其排水采气方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种组合管柱用柱塞气举排水采气装置及其排水采气方法，属于气田开采设备技术领域。本发明的组合管柱用柱塞气举排水采气的装置，包括自缓冲柱塞、上坐落器、柱状柱塞、缓冲器和下坐落器，上坐落器和下坐落器能够实现井筒封闭及流体的单向流动，防止液体回流；由于自缓冲柱塞分布在竖直井段，柱状柱塞分布在斜井段，在排水采气的过程中能够实现接力举升，阶梯排液的目的，解决了现有阶段柱塞在组合管柱气井排液效果较差的问题。本发明的组合管柱用柱塞气举排水采气装置的排水采气方法，实现接力举升，阶梯排液的目的，并实现了不同内径组合管柱气井全井筒柱塞气举排液目的。
Description
技术领域
本发明属于气田开采设备技术领域，尤其是一种组合管柱用柱塞气举排水采气装置及其排水采气方法。
背景技术
柱塞气举工艺是利用气井自身能量将液体排出井筒的一种排水采气技术，该技术将柱塞作为气液之间的机械界面，利用气井产出的气体，推动柱塞在油管内进行周期性的上下运动，进而周期性地将地层产出的液体举升至地面，并采出气体。作为气液界面的柱塞，能够有效阻止气体上窜和液体回落，减少液体从井底运行至井口过程的“滑脱”效应，提高气体举升液体效率。该工艺是机械排水采气方式，在排液过程中，完全依靠气井自身能量，不加注任何化学制剂，不需要任何外加能量，适用于具有一定产能、日产水量小于40m3的气井,已在全球致密低产气田得到广泛应用并取得了良好效果。
随着气田水平气井的发展，越来越多的特殊工艺气井数量不断增加，特别是组合管柱井，其中包含定向井及水平气井。柱塞气举在组合管柱气井上存在应用难度。组合管柱井的生产特点是管柱结构复杂、管柱部分通常是由上半部3 1/2＂ +下半部2 7/8＂组合而成，变径短节位置距离气层通常比较远，柱塞运行的座落器投放在这个位置会影响排水效果。常规柱塞不能作用于变径以下部分，对于水平气井，水平井的水平段相当于一个较大的容纳空间，关井后会根据U型管原理，液柱快速回落水平段，造成柱塞空跑。常规柱塞排液效果较差，甚至无效果。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种组合管柱用柱塞气举排水采气装置及其排水采气方法。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种组合管柱用柱塞气举排水采气的装置，包括自缓冲柱塞、上坐落器、柱状柱塞和下坐落器；
上坐落器包括打捞头，打捞头套设在套管中，套管周向设有卡爪，套管上套设有密封胶筒，套管尾端设有单向阀；
在打捞头上提的过程中，卡爪能够伸出，从而实现该座封器的定位；单向阀能够随套管前移，从而挤压密封胶筒，密封胶筒膨胀实现座落密封；
下坐落器与上坐落器的结构相同；
所述下坐落器位于斜井段内的预设位置，其首端设有柱状柱塞；
所述上坐落器位于竖直井段的预设位置，其首端设有自缓冲柱塞。
进一步的，单向阀尾端设有缓冲弹簧。
进一步的，还包括缓冲器，下坐落器与之间柱状柱塞设有缓冲器。
进一步的，缓冲器包括径向打捞爪，径向打捞爪通过缓冲弹簧与撞击块相连；
所述径向打捞爪与下座落器连接为一体。
进一步的，自缓冲柱塞包括柱塞，柱塞的外围设有若干密封环；
柱塞内部设有弹簧座，弹簧座上围有缓冲簧，柱塞的另一端设有导向杆，缓冲簧延伸至此处的绕设在导向外围；
导向杆的尾部延伸到柱塞外部，其尾部设有导向头。
进一步的，柱塞的尾部通过第一弹性圆柱销设有挡圈；
导向头通过第二弹性圆柱销与导向杆的尾部相连接。
本发明的组合管柱用柱塞气举排水采气的装置的排水采气方法，包括以下操作：
生产过程中的抬液操作；
关井时的防回流操作；
恢复生产时的抬液操作。
进一步的，开井生产过程中的抬液操作具体过程为：
在开井生产过程中，流体向上运动，气体通过下座落器的单向凡尔座向上运动，推动柱状柱塞及其上部液体上行；
上行的流体和气体通过上座落器的单流单向凡尔座来到其上方，推动自缓冲柱塞上行，自缓冲柱塞推动上部液体到达井口；
液体到达井口后，井内泄压，柱状柱塞下落至缓冲器上，自缓冲柱塞下落至上座落器上。
进一步的，关井时的防回流操作的具体过程为：
关井后，井筒滑脱的液体及自缓冲柱塞落至上座落器的上方，密封胶筒与井筒内壁为密封状态，液体不会通过座落器外围滑落，同时由于上座落器的单向凡尔座，上座落器不会通过座落器内部通道滑落；
位于下座落器上部的液体与上面一样，不会发生回流。
进一步的，恢复生产时的抬液操作的具体过程为：
当地层压力恢复时，流体通过下座落器进入油管，液体聚集至下座落器上方。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的组合管柱用柱塞气举排水采气的装置，包括自缓冲柱塞、上坐落器、柱状柱塞、缓冲器和下坐落器，上坐落器和下坐落器能够实现井筒封闭及流体的单向流动，防止液体回流；由于自缓冲柱塞分布在竖直井段，柱状柱塞分布在斜井段，在排水采气的过程中能够实现接力举升，阶梯排液的目的，解决了现有阶段柱塞在组合管柱气井排液效果较差的问题。
进一步的，缓冲弹簧的存在为柱状柱塞的上行提供缓冲。
进一步的，缓冲器的存在能够为柱状柱塞的下行提供缓冲。
进一步的，自缓冲柱塞的自身的缓冲设计能够为上行和下行提供缓冲，减少碰撞。
本发明的组合管柱用柱塞气举排水采气装置的排水采气方法，包括生产过程中的抬液操作、关井时的防回流操作和恢复生产时的抬液操作，保证关井时，液体不回落井底，从而下次开井时随柱塞上行排出；实现接力举升，阶梯排液的目的，并实现了不同内径组合管柱气井全井筒柱塞气举排液目的。
附图说明
图1为本发明的组合管柱用柱塞气举排水采气的装置的整体结构图；
图2为本发明的自缓冲柱塞剖视图；
图3为本发明的上坐落器结构图；
图4为本发明的柱状柱塞结构图；
图5为本发明的缓冲器结构图。
其中：1-自缓冲柱塞；2-上坐落器；3-柱状柱塞；4-缓冲器；5-下坐落器；101- 柱塞；102-弹簧座；103-缓冲簧；104-导向杆；105-第一弹性圆柱销；106-挡圈； 107-第二弹性圆柱销；108-导向头；201-打捞头；202-卡爪；203-密封胶筒；204- 单向阀；205-缓冲弹簧；301-打捞头；302-打捞颈；303-柱塞金属密封环；304- 气体密封环；305-柱塞尾座；401-径向打捞爪；402-缓冲弹簧；403-撞击块。
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的实施例，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，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，图1为本发明的组合管柱用柱塞气举排水采气的装置的整体结构图；通过钢丝作业，将下座落器5投放至下部27/8"油管的预定位置，下座落器5 具有单流密封作用，采用上提座封，座封后上提投放工具，起出投放工具；投入缓冲器4，该缓冲器下落至下座落器5上方，通过径向打捞爪401与下座落器5 连接为一体；投入柱状柱塞3；通过钢丝作业投放上座落器2，上座落器2同样为上提座封，上提投放工具后，起出投放工具，上座落器2下部具有缓冲弹簧，能够为下部向上运行的柱状柱塞3提供缓冲；投入自缓冲柱塞1，自缓冲柱塞1 具有自缓冲功能，下落至3寸半油管和2寸7油管的变径处；上座落器2同时具有反向承压功能，能够承受上部1000m液柱。
参见图2，图2为本发明的自缓冲柱塞剖视图；自缓冲柱塞1包括柱塞101，柱塞101的外围设有若干密封环；柱塞101内部设有弹簧座102，弹簧座102上围有缓冲簧103，柱塞101的另一端设有导向杆104，缓冲簧103延伸至此处的绕设在导向杆104外围；导向杆104的尾部延伸到柱塞101外部，其尾部设有导向头108；柱塞101的尾部通过第一弹性圆柱销105设有挡圈106；导向头108 通过第二弹性圆柱销107与导向杆104的尾部相连接。
参见图3，图3为本发明的上坐落器结构图；上坐落器包括打捞头201，打捞头201套设在套管中，套管周向设有卡爪202，套管上套设有密封胶筒203，套管尾端设有单向阀204，单向阀204尾端设有缓冲弹簧205；在打捞头201上提的过程中，卡爪202能够伸出，从而实现该座封器的定位；单向阀204能够随套管前移，从而挤压密封胶筒203，密封胶筒203膨胀实现座落密封。
下坐落器5与上坐落器2的结构相同。
参见图4，图4为本发明的柱状柱塞结构图；柱状柱塞3包括打捞头301、打捞颈302、柱塞金属密封环303、气体密封环304和柱塞尾座305；打捞头301 套设在打捞颈302内，打捞颈302的外围设有若干交替的柱塞金属密封环303和气体密封环304，尾部设有柱塞尾座305。
参见图5，图5为本发明的缓冲器结构图；缓冲器4包括径向打捞爪401，径向打捞爪401通过缓冲弹簧402与撞击块403相连；当下入井内时，径向打捞爪401与下座落器5连接为一体。
本发明的组合管柱用柱塞气举排水采气的装置的排水采气方法，包括以下操作：
1、柱塞上行
开井生产后，流体向上运动，气体通过下座落器5的凡尔向上，推动柱状柱塞3及其上部液体上行；
此时上部座落器2的单流凡尔打开，流体通过，液体通过单流凡尔来到上座落器2上方，此时自缓冲柱塞1已经推动上部液体到达井口。
这个过程竖直井段的自缓冲柱塞将上部积液带至井口排出，斜井段的柱状柱塞将下部液体排入下座落器以上。
2、柱塞下行
关井后，上坐落器2及下坐落器5的凡尔座关闭，井筒滑脱的液体及自缓冲柱塞1落至上座落器2的上方，此时由于柱塞密度大于液体，液体在柱塞以上。上座落器2具有胶筒密封，液体不会通过座落器外围滑落；
下部滑落液体及柱状柱塞3落于下坐落器5以上，下坐落器5安装于气层位置，并且越靠近气层越好，由于2个座落器的单向凡尔在上行通道均为关闭状态，液体不回流，保证排液彻底。
3、关井恢复状态
当地层压力恢复时，流体通过下座落器5进入油管，流体通过其凡尔座，液体聚集至下座落器5以上，由于凡尔的单流作用，保证了下座落器上方液体不回流。
本发明的组合管柱用柱塞气举排水采气的装置的排水采气方法，具有以下优点：
关井时，液体不回落井底，保证下次随柱塞上行排出；
实现接力举升，阶梯排液的目的；
实现了不同内径组合管柱气井全井筒柱塞气举排液目的。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种组合管柱用柱塞气举排水采气的装置，其特征在于，包括自缓冲柱塞(1)、上坐落器(2)、柱状柱塞(3)和下坐落器(5)；
上坐落器(1)包括打捞头(201)，打捞头(201)套设在套管中，套管周向设有卡爪(202)，套管上套设有密封胶筒(203)，套管尾端设有单向阀(204)；
在打捞头(201)上提的过程中，卡爪(202)能够伸出，从而实现该座封器的定位；单向阀(204)能够随套管前移，从而挤压密封胶筒(203)，密封胶筒(203)膨胀实现座落密封；
下坐落器(5)与上坐落器(2)的结构相同；
所述下坐落器(5)位于斜井段内的预设位置，其首端设有柱状柱塞(3)；
所述上坐落器(2)位于竖直井段的预设位置，其首端设有自缓冲柱塞(1)。
2.根据权利要求1所述的组合管柱用柱塞气举排水采气的装置，其特征在于，单向阀(204)尾端设有缓冲弹簧(205)。
3.根据权利要求1所述的组合管柱用柱塞气举排水采气的装置，其特征在于，还包括缓冲器(4)，下坐落器(5)与之间柱状柱塞(3)设有缓冲器(4)。
4.根据权利要求3所述的组合管柱用柱塞气举排水采气的装置，其特征在于，缓冲器(4)包括径向打捞爪(401)，径向打捞爪(401)通过缓冲弹簧(402)与撞击块(403)相连；
所述径向打捞爪(401)与下座落器(5)连接为一体。
5.根据权利要求1所述的组合管柱用柱塞气举排水采气的装置，其特征在于，自缓冲柱塞(1)包括柱塞(101)，柱塞(101)的外围设有若干密封环；
柱塞(101)内部设有弹簧座(102)，弹簧座(102)上围有缓冲簧(103)，柱塞(101)的另一端设有导向杆(104)，缓冲簧(103)延伸至此处的绕设在导向杆(104)外围；
导向杆(104)的尾部延伸到柱塞(101)外部，其尾部设有导向头(108)。
6.根据权利要求5所述的组合管柱用柱塞气举排水采气的装置，其特征在于，柱塞(101)的尾部通过第一弹性圆柱销(105)设有挡圈(106)；
导向头(108)通过第二弹性圆柱销(107)与导向杆(104)的尾部相连接。
7.根据权利要求1所述的组合管柱用柱塞气举排水采气的装置的排水采气方法，其特征在于，包括以下操作：
生产过程中的抬液操作；
关井时的防回流操作；
恢复生产时的抬液操作。
8.根据权利要求7所述的排水采气方法，其特征在于，开井生产过程中的抬液操作具体过程为：
在开井生产过程中，流体向上运动，气体通过下座落器(5)的单向凡尔座向上运动，推动柱状柱塞(3)及其上部液体上行；
上行的流体和气体通过上座落器(2)的单流单向凡尔座来到其上方，推动自缓冲柱塞(1)上行，自缓冲柱塞(1)推动上部液体到达井口；
液体到达井口后，井内泄压，柱状柱塞(3)下落至缓冲器(4)上，自缓冲柱塞(1)下落至上座落器(2)上。
9.根据权利要求7所述的排水采气方法，其特征在于，关井时的防回流操作的具体过程为：
关井后，井筒滑脱的液体及自缓冲柱塞(1)落至上座落器(2)的上方，密封胶筒(203)与井筒内壁为密封状态，液体不会通过座落器外围滑落，同时由于上座落器(2)的单向凡尔座，上座落器(2)不会通过座落器内部通道滑落；
位于下座落器(5)上部的液体与上面一样，不会发生回流。
10.根据权利要求7所述的排水采气方法，其特征在于，恢复生产时的抬液操作的具体过程为：
当地层压力恢复时，流体通过下座落器(5)进入油管，液体聚集至下座落器(5)上方。
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