CN111101907A - 一种井下自励式排液采气装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种井下自励式排液采气装置,包括悬挂器(1)、溢流阀(2)、气动换向阀(3)、气体增压泵(4)、液体增压泵(5)和除砂器(6);在压差驱动下,利用气体活塞与液体活塞数量和面积比放大动力,以天然气为介质推动活塞,实现泵送液体。本发明无需向井内注气或是加起泡剂,使得排液采气流程简化,功耗降低;只采用储层气体压力作为动力,可以在井底压力较低的条件下运行,无日常维护工作,没有地面设备,不会发生环境污染。
Description
技术领域
本发明属于天然气采集装置技术领域,涉及一种井下自励式排液采气装置。
背景技术
现有技术中通常采用气举技术和泡沫排水采气技术来排出天然气井内的积水,方便采集天然气。
气举工艺技术分为两类,一类是利用地面设备增加井底压力(气举车,或压缩机撬装)按照工况需求定期将压缩氮气或空气注入井底,从而将积水举升到地面,使的积水井恢复正常作业,该工艺效率高效果明显,但功耗大,成本也较高,对于低产能井往往投资价值往往超过井的本身产能。另一类为柱塞气举排水采气技术,该技术为一种间歇式排水采气工艺,在井下固定位置设置一固体界面,然后关井,使得井下蓄能,通过地面自动控制技术按照柱塞气举工艺技术要求,进行自动开井和关井,利用开井时气体的膨胀能将积液举升到地面,该技术效果明显,排水采气效率高,而且后期不用消泡,已成为现阶段主要排水采气工艺技术,但对于严重积水且井下压力不足的井,井下气就无法利用气举能举升柱塞和积水至地面。
泡沫排水采气技术是通过向环空或油管加注起泡剂,降低积液密度,从而降低积液被举升到地面的势能,以达到排水采气的效果,但该技术只对井下有少量积液时还有些效果,当积液稍微严重一些时,该工艺就失去了它的意义,甚至在不断加注药剂后,不但没有达到预期的效果,而且还会出现药剂堵死采气管柱的现象,尤其是固体药剂(泡排棒或泡排球),且使用该工艺后,下游还要增加消泡措施。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种井下自励式排液采气装置,利用井底自身的气体压强排除井内液体,无需向井内注气或是加起泡剂,使得排液采气流程简化,功耗降低。
本发明是通过以下技术方案来实现:
本发明提供的井下自励式排液采气装置,包括悬挂器1、溢流阀2、气动换向阀3、气体增压泵4、液体增压泵5和除砂器6;在压差驱动下,利用气体活塞与液体活塞数量和面积比放大动力,以天然气为介质推动活塞,实现泵送液体。
悬挂器1:相当于没有坐封部分的封隔器,当泵体到达位置后旋转油管,油管部分转出换向套,油管下移,在扶正器摩擦力作用下卡瓦和扶正部分相对静止,椎体下移时撑开卡瓦实现卡定同时泵体进口打开开始工作。
溢流阀2:当井底压差增大,气体无需再通过泵排出,而是直接打开溢流阀,同时高压自锁阀关闭进入泵体进气口,从环空直接经溢流阀及节流气咀后排到地面。
气动换向泵3:环空气体从富液进口进入,同时给两组活塞三位四通阀提供动力,将换向三四通阀左右动力进口与动力三位四通阀左右活塞进口同相并联,将动力三位四通阀阀左右动力进口与换向三位四通阀活塞左右进口反向并联,将两组三位四通阀左右两组介质出口并联,即可实现活塞换向泵的往复式不间断运动。
气体增压泵4:利用气体活塞与液体活塞数量和面积比,使得气体压差成倍放大,驱动液体活塞,将液体举升到井口。
液体增压泵5:抽液腔参考双向气驱液动活塞泵的结构改造而成,由高压气动活塞提供整个液泵的动力,使得气动活塞和液动活塞受力面积及气液活塞数量具备一定的比例,当泵下入到预定位置后,换向泵工作,同时将井下积液逐渐举升至地面达到排水采气的目的。
除砂器6:除砂器过滤气道采用激光割缝技术,使的气道缝隙小于0.05mm,可阻止95%的沙粒进入气道,即使进入气道的也是极少量特细沙,会随气流排出,但却不影响气体和液体通过。
与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
本发明提供的井下自励式排液采气装置,用转换阀控制进气口和出气口交替变换通道,实现气缸活塞的往复运动,气体做功后进入油管外排;利用气缸活塞与液缸活塞的数量和截面积之比,放大压力并传递给液缸,使液体举升到地面;利用单向阀配合液缸的往复运动,将液体吸入并排出。
本发明提供的井下自励式排液采气装置,适用于不同积水程度的积水井,利用井内原有气体压强,排除井内液体,采集井内气体,无需向井内注气或是加起泡剂,使得排液采气流程简化,功耗降低;只采用储层气体压力作为动力,可以在井底压力较低的条件下运行,无日常维护工作,没有地面设备,不会发生环境污染。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明的溢流阀的结构示意图;
图3为本发明的气动换向泵的结构示意图;
图4为本发明的气体增压泵的结构示意图;
图5为本发明的液体增压泵的结构示意图;
图6为本发明的除砂器的结构示意图。
其中,1为悬挂器,2为溢流阀,3为气动换向阀,4为气体增压泵,5为液体增压泵,6为除砂器。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细描述,所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明提供的井下自励式排液采气装置,包括悬挂器1、溢流阀2、气动换向阀3、气体增压泵4、液体增压泵5和除砂器6;在压差驱动下,利用气体活塞与液体活塞数量和面积比放大动力,以天然气为介质推动活塞,实现泵送液体。
悬挂器1:相当于没有坐封部分的封隔器,当泵体到达位置后旋转油管,油管部分转出换向套,油管下移,在扶正器摩擦力作用下卡瓦和扶正部分相对静止,椎体下移时撑开卡瓦实现卡定同时泵体进口打开开始工作。
溢流阀2:当井底压差增大,气体无需再通过泵排出,而是直接打开溢流阀,同时高压自锁阀关闭进入泵体进气口,从环空直接经溢流阀及节流气咀后排到地面。
气动换向泵3:环空气体从富液进口进入,同时给两组活塞三位四通阀提供动力,将换向三四通阀左右动力进口与动力三位四通阀左右活塞进口同相并联,将动力三位四通阀阀左右动力进口与换向三位四通阀活塞左右进口反向并联,将两组三位四通阀左右两组介质出口并联,即可实现活塞换向泵的往复式不间断运动。
气体增压泵4:利用气体活塞与液体活塞数量和面积比,使得气体压差成倍放大,驱动液体活塞,将液体举升到井口。
液体增压泵5:抽液腔参考双向气驱液动活塞泵的结构改造而成,由高压气动活塞提供整个液泵的动力,使得气动活塞和液动活塞受力面积及气液活塞数量具备一定的比例,当泵下入到预定位置后,换向泵工作,同时将井下积液逐渐举升至地面达到排水采气的目的。
除砂器6:除砂器过滤气道采用激光割缝技术,使的气道缝隙小于0.05mm,可阻止95%的沙粒进入气道,即使进入气道的也是极少量特细沙,会随气流排出,但却不影响气体和液体通过。
参见图1-图6,本发明根据地面开米尔泵的原理,井底天然气作为动力源,通过换位阀来改变回路及活塞的运动,从而实现抽排功能。增加了溢流阀,当井底压差增大,溢流阀自动打开,实现自动溢出排气,无需进行活塞泵送活动。以此实现最大生产效益,利用气体活塞与液体活塞数量和面积比,使得气体压差成倍放大,驱动液体活塞,将液体举升到井口.
换向原理:环空气体从富液进口进入,同时给两组活塞三位四通阀提供动力,将换向三四通阀左右动力进口与动力三位四通阀左右活塞进口同相并联,将动力三位四通阀阀左右动力进口与换向三位四通阀活塞左右进口反向并联,将两组三位四通阀左右两组介质出口并联,即可实现活塞换向泵的往复式不间断运动。
抽液腔控制原理图:抽液腔参考双向气驱液动活塞泵的结构改造而成,由高压气动活塞提供整个液泵的动力,使的气动活塞和液动活塞受力面积及气液活塞数量具备一定的比例,当泵下入到预定位置后,换向泵工作,同时将井下积液逐渐举升至地面达到排水采气的目的。
溢流互锁控制结构:设置溢流阀,当井底压差增大,气体无需再通过泵排出,而是直接打开溢流阀,同时高压自锁阀关闭进入泵体进气口,从环空直接经溢流阀及节流气咀后排到地面。
下面给出具体的实施例。
自励式排液采气泵是在悬挂器上安装摩擦块,溢流阀、控制换向阀、采气阀、排液阀和倒流式除砂器;溢流阀的结构示意图如图2所示,当井内气压≥15MPa时,井内气体能推动溢流阀左侧的弹性活塞,经过悬挂器直接进入油管溢出地面,进行采集;当井内气压小于15MPa时,井内气体进入采气阀,采气阀与排液阀调节气体与液体比例,利用井内气体压强将井内液体排出井底,使得井内压强增加,气体能直接溢出地面。
采气阀和排液阀呈圆柱管状,在采气阀侧面上均匀分布有进气口和出气口,进气口的管道直径为4mm,出气口的管道直径为1.5mm;在排液阀侧面上均匀分布有进液口和出液口,进液口的管道直径为3mm,出液口的管道直径为0.5mm;工作时,将悬挂器安装在油管底部,到达井内作业位置,打开悬挂器固定装置,井内气体进入溢流阀,在气压强度足够时,直接溢出地面;在井内气体压强较低时,气体转向进入采气阀和排液阀,由于采气阀和排液阀上分布的气体活塞和液体活塞数量及面积的差异,使得气体压差增大,积液排出井底,井内气体压强逐渐增大,能够从溢流阀直接溢出。
以上给出的实施例是实现本发明较优的例子,本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换,均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种井下自励式排液采气装置,其特征在于,包括悬挂器(1)、溢流阀(2)、气动换向阀(3)、气体增压泵(4)、液体增压泵(5)和除砂器(6);在压差驱动下,利用气体活塞与液体活塞数量和面积比放大动力,以天然气为介质推动活塞,实现泵送液体。
2.如权利要求1所述的井下自励式排液采气装置,其特征在于,所述的悬挂器(1)相当于没有坐封部分的封隔器,当泵体到达位置后旋转油管,油管部分转出换向套,油管下移,在扶正器摩擦力作用下卡瓦和扶正部分相对静止,椎体下移时撑开卡瓦实现卡定同时泵体进口打开开始工作。
3.如权利要求1所述的井下自励式排液采气装置,其特征在于,所述的溢流阀(2)当井底压差增大,气体无需再通过泵排出,而是直接打开溢流阀,同时高压自锁阀关闭进入泵体进气口,从环空直接经溢流阀及节流气咀后排到地面。
4.如权利要求1所述的井下自励式排液采气装置,其特征在于,所述的气动换向泵(3)环空气体从富液进口进入,同时给两组活塞三位四通阀提供动力,将换向三四通阀左右动力进口与动力三位四通阀左右活塞进口同相并联,将动力三位四通阀阀左右动力进口与换向三位四通阀活塞左右进口反向并联,将两组三位四通阀左右两组介质出口并联,即可实现活塞换向泵的往复式不间断运动。
5.如权利要求1所述的井下自励式排液采气装置,其特征在于,所述的气体增压泵(4)利用气体活塞与液体活塞数量和面积比,使得气体压差成倍放大,驱动液体活塞,将液体举升到井口。
6.如权利要求1所述的井下自励式排液采气装置,其特征在于,所述的液体增压泵(5)抽液腔参考双向气驱液动活塞泵的结构改造而成,由高压气动活塞提供整个液泵的动力,使得气动活塞和液动活塞受力面积及气液活塞数量具备一定的比例,当泵下入到预定位置后,换向泵工作,同时将井下积液逐渐举升至地面达到排水采气的目的。
7.如权利要求1所述的井下自励式排液采气装置,其特征在于,所述的除砂器(6)的过滤气道采用激光割缝技术,使的气道缝隙小于0.05mm,可阻止95%的沙粒进入气道,即使进入气道的也是极少量特细沙,会随气流排出,但却不影响气体和液体通过。
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PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
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: 20200505 |