CN112253447B - 一种适于井下管柱局部缩径柱塞排水采气新柱塞 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种适于井下管柱局部缩径柱塞排水采气新柱塞，由以下部分组成：柱塞主体，带滑块支撑销，支撑销固定销钉，回弹弹簧，弹簧托片，导流密封弹片。针对井下存在局部缩径的情况导致使用柱塞不能顺利通过的情况，设计了可变径的柱塞，通过局部缩径壁面对柱塞弹片的外挤，和通过局部缩径以后弹簧弹力使弹片回弹的设计。解决了在管柱内存在局部缩径的情况下不能使用柱塞排水采气，柱塞不能很好形成气液之间封隔的固体界面等问题。
Description
技术领域
本发明属于气藏柱塞排水采气领域，尤其涉及一种适于井下管柱局部缩径柱塞排水采气新柱塞。
设计背景
随着生产时间增加，地层压力逐渐减弱，靠气井本身能量不足以将产出的液体携带至地面，气井开始积液。由于积液的产生，气体生产过程的压力损失增大，采气速度下降，单井产量迅速减少，气井提前进入递减期，有些气井甚至直接停产。采用排水采气是气井稳定高产的重要保证。柱塞气举是一种常用的排水采气方式。其设备简单，检查维修或更换都很方便，所有井下设备都可以用钢丝绳起出，不需要动油管。且其经济性好，相较于潜油电泵初期投资少，相较于气举运行费用低，不需要能源供给，相较于泡排对地层伤害小，相较于速度管柱作业费用少。柱塞举升可将间隙气举效率提高25％，同时还可消除结蜡、水合物和砂沉积等问题。但柱塞对井下管柱有一定的要求，即油管从柱塞卡定器到防喷器之间管柱不能有缩径的情况。
实际情况为，生产井井下管柱常常出现局部缩径。如井下油管有缩径的变扣，因生产需要在井下某个位置安装缩径的配合短接，或者井下安装有钢丝回收式安全阀、密封筒或膨胀封隔器等。如果在上述情况的井中进行柱塞排水采气，柱塞将会卡在局部缩径处不能达到井底或回到地面，且柱塞产生猛烈撞击损害设备，使设备失效，撞击产生的破碎零件还会造成井下落鱼。
中国石油天然气股份有限公司发明了一种可变径排水采气柱塞，通过阀芯和阀座的配合实现变径。但其变径范围过小，主要针对油气管内壁不光滑进行变径，不能解决提到的管柱局部变径问题。中国石油化工股份有限公司西南油气分公司发明了另一种可变径柱塞。通过弹簧和限位接头配合实现变径。但其结构复杂，所设计柱塞零件过多，影响其工作稳定性，增加井下安全风险。
故本发明针对该情况，提供了一种解决以上问题的新思路和新方法。本柱塞依靠局部缩径后管壁对柱塞弹片的挤压，柱塞弹片带动支撑销沿滑轨滑动进而收缩使其顺利通过。通过后回弹，使其能继续密封正常生产。本发明柱塞有结构简单，可变径范围大等优点，适用于井下管柱存在局部缩径的情况。
本发明针对存在井下局部变径管柱的气井提供了一种新的排水采气工艺技术。降低了该类井的开采成本，规避其他排水采气方法的缺点，如潜油电泵和速度管柱较高的初始成本，气举较高的运行费用，泡排对气藏的污染等。同时，本发明可以延长气井的生命周期，增加气井产量，以达到增加该类气井经济效益的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于井下管柱局部缩径柱塞排水采气新柱塞。旨在针对气井使用柱塞排水采气工艺，柱塞上行和下落经过局部缩径处，利用本发明的可变径柱塞，在不用更改管柱结构和井下工具的情况下，顺利进行柱塞气举排水采气生产。
本发明通过如下实现，一种适用于井下管柱局部缩径柱塞排水采气新柱塞，由以下部分组成：柱塞主体，带滑块支撑销，支撑销固定销钉，回弹弹簧，弹簧托片，导流密封弹片。
所述柱塞主体，带有滑槽和限位，其目的对滑块提供滑行轨道，限位，对弹簧进行固定，限制回弹方向。
所述支撑销，下端被限定在主体滑动槽中，仅能在主体上上下滑动。上端通过销钉与另一支撑销连接，仅能转动。顶部与密封导流弹片连接，并带动其滑动。
所述弹簧与其托片，弹簧下端被固定柱塞主体，上端与托片相连。密封弹片受压时带动弹簧受压，不受压时弹簧回弹，使支撑销复位，保证密封性。
附图说明
图1是一种适用于井下管柱局部缩径柱塞排水采气新柱塞；
图2是柱塞主体结构示意图；
图3是带底部滑块支撑销的结构示意图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、创新点及工作原理更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，1-柱塞主体；2-支撑销滑道；3-导流密封弹片滑槽；4-支撑销下部滑块；5-支撑销滑块突起限位；6-支撑销滑块前进限位；7-支撑销；8-导流密封弹片；9-支撑销固定销钉；10-弹簧托片；11-回弹弹簧。
本发明柱塞底部呈现平顶锥形，在达到变径时可对柱塞运动路线进行引导，防止柱塞卡在变径或安全阀处。变径装置在同一圆周上有8个，在圆周上均匀分布。且变径装置不止如图1所示只有2圈(16个)，可根据实际生产需要适当的选择其圈数。
在未经过局部缩径处，弹簧11处于弹起状态。当变径处于导流密封弹片开始接触8，导流密封弹片8将挤压力传递给支撑销7，因支撑销被支撑销滑块突起限位5与支撑销滑块前进限位6限制，且上下两块支撑销7上端通过支撑销固定销钉9固定连接，故上部只能进行转动，而下部仅能通过支撑销下部滑块4在支撑销滑道2向下滑行。由于导流密封弹片8上部与支撑销7固定连接，在支撑销7向下运动的同时，带动导流密封弹片8上部也同时向下运动。导流密封弹片8下部在导流密封弹片滑槽3上也同时下滑。支撑销7与导流密封弹片8下滑的同时挤压弹簧托片10，进而压缩回弹弹簧11。以此缩小柱塞外径，达到通过井内局部缩径处。
当柱塞通过局部缩径处后，回弹弹簧11开始回弹，将弹簧托片10向上推，同时带动支撑销7与导流密封弹片8上部，向上复位。而导流密封弹片8下部与支撑销下部滑块4也开始向初始位置(未经过局部缩径时的位置)移动，直到支撑销下部滑块4与支撑销滑块突起限位5与支撑销滑块前进限位6接触，停止运动，回到初始位置，此时弹簧也停止回弹。
柱塞上下行程，原理相同。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种适于井下管柱局部缩径柱塞排水采气新柱塞，其特征在于：柱塞主体(1)，支撑销滑道(2)，导流密封弹片滑槽(3)，支撑销下部滑块(4)，支撑销滑块突起限位(5)，支撑销滑块前进限位(6)，支撑销(7)，导流密封弹片(8)，支撑销固定销钉(9)，弹簧托片(10)，回弹弹簧(11)，其中：
所述柱塞主体(1)，留有支撑销滑道(2)，导流密封弹片滑槽(3)，支撑销滑块突起限位(5)；支撑销滑块前进限位(6)；
所述支撑销(7)，其上部由上下两个支撑销(7)通过支撑销固定销钉(9)固定连接，使其仅能转动不能进行方向活动，支撑销(7)下部滑块，通过支撑销滑块突起限位(5)，支撑销滑块前进限位(6)限制，仅能在支撑销滑道(2)上来回滑动；
所述导流密封弹片(8)，其上部连接在支撑销(7)上部，其下部可在导流密封弹片滑槽上滑动；
所述弹簧托片(10)，下端连接回弹弹簧，可在垂直于柱塞主体方向上下伸缩。
2.如权利要求1所述一种适于井下管柱局部缩径柱塞排水采气新柱塞，其可变径工作原理在于：导流密封弹片(8)，其上部连接在支撑销(7)上部，其下部可在导流密封弹片滑槽(3)上滑动且上部可带动支撑销(7)及其支撑销下部滑块(4)在支撑销滑道(2)内滑动，以实现柱塞变径和回弹后密封。
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