CN113833417A - 一种复合连续管及采气系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种复合连续管及采气系统，其中，复合连续管包括基体，所述基体内沿自身长度方向设置有工作通道；所述工作通道被配置为能够作为采气井的采气通道，并且工作通道的截面面积可调节。本申请通过调整工作通道截面的方式使得天然气井能够持续生产，有效节省了时间和人工作业，提高了生产效率，降低了生产成本。

Description

一种复合连续管及采气系统

技术领域

本申请涉及油气开采技术领域，特别涉及复合连续管及采气系统。

背景技术

速度管柱是天然气井生产时井筒内下入的小直径管柱，对井筒内流体起节流增速的作用，进入水淹期的天然气井能够通过速度管柱恢复生产。选取速度管柱直径是一个相关气藏状况的复杂计算的结果，直径选的过大则气体流速很快又会降低，导致井内产生积液，选的过小影响产气量。

为实现天然气井继续生产，速度管柱使用一段时间后，可以更换直径更小的速度管柱，进一步对井内气体节流增速。但是，更换速度管柱的过程耗费时费力，影响生产效率，成本高。

发明内容

本申请实施例的一个目的是提供了一种复合连续管及采气系统。

根据本申请的第一方面，提供了一种复合连续管，包括基体，所述基体内沿自身长度方向设置有工作通道；所述工作通道被配置为能够作为采气井的采气通道，并且工作通道的截面面积可调节。

在本申请一个实施方式中，所述工作通道包括至少两个相对独立设置的独立通道。

在本申请一个实施方式中，所述独立通道被配置为能够分别独立的开启或关闭。

在本申请一个实施方式中，所述独立通道为嵌设在所述基体内的工作管。

在本申请一个实施方式中，所述工作管设置有三个，并且在所述基体内均匀分布。

在本申请一个实施方式中，所述工作管为非金属复合材料的工作管。

在本申请一个实施方式中，所述基体内设置有加强纤维束。

在本申请一个实施方式中，所述加强纤维束为碳纤维复合材料的纤维束。

在本申请一个实施方式中，所述基体为高分子材料的基体。

在本申请一个实施方式中，所述基体内沿自身长度方向设置有动力线和/或信号线。

根据本申请的第二方面，还提供了一种采气系统，包括复合连续管，还包括套设在所述复合连续管外的套管，所述复合连续管外侧与所述套管内侧之间形成环空；所述环空被配置为供井内气体或液体通过，并且能够相对工作通道独立的开启或关闭。

在本申请一个实施方式中，所述工作通道具有至少两个独立通道，每个所述独立通道和所述环空能够分别独立的开启或关闭。

在本申请一个实施方式中，还包括

监测单元，被配置成监测井底和井口压力；

计算单元，被配置成基于监测单元的监测结果计算井口压力和井底压力之间的压差，并基于压差得到井内积液高度；

比较单元，被配置成用于比较井内积液高度和预设阈值之间的大小关系；

执行单元，被配置成基于所述比较单元的比较结果，开启或关闭所述独立通道、所述环空。

本申请的有益效果在于，复合连续管高分子材料的基体耐腐蚀能力强，更加耐用，并且复合连续管通过调整工作通道截面的方式使得天然气井能够持续生产，延长天然气井的生命周期，相比于目前更换不同直径速度管柱的方式，有效节省了时间和人工作业，提高了生产效率，降低了生产成本；采气系统能够对天然气井的状态进行实时监测，并根据监测数据自动切换至更佳采气截面的工作状态，减轻了井场人工监测管理的成本，能够大幅度提升油田的生产与管理水平，实现真正意义上的“智能化井场”。

通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。

图1是本申请一实施例提供的复合连续管的剖视图示意图；

图2是本申请一实施例提供的另一复合连续管的剖视图示意图；

图3是本申请一实施例提供的采气系统的整体结构示意图；

图4是本申请一实施例提供的复合连续管采气方法的流程示意图。

图1至图3中各组件名称和附图标记之间的一一对应关系如下：110、基体；120、独立通道；121、工作管；130、加强纤维束；140、线缆；200、套管；300、环空；400、监测单元；500、执行单元；600、控制器。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

天然气井从完井投产到停产被废弃，称为天然气井的全生命周期。一般有三个阶段：生产初期气藏压力高，气体能够携带液体排出，气井连续携液能力较强，气液比较高，称为无水期；随着生产时间推移，气藏压力逐渐在下降，气体的携液能力下降，井筒内会形成气液两相流，加剧了气藏压力损失，致使天然气产量下降，这一阶段称为中期(携液期)；当气藏压力下降至井筒内气体流速低于临界携液流速时，气体携液能力不足，井筒内开始积液，一段时间后积液高度达到一定程度时，天然气产量下降到无经济开采价值甚至水淹停产，此时称为水淹期。

进入水淹期的天然气井，依然具有后续开采价值。若采取适当排水方式，仍能较好地恢复产能，继续发挥其应有的剩余价值。目前，业内所采取的主要排水采气工艺措施有：优选管柱(速度管柱)、气举、电潜泵、抽油机、泡排等工艺。其中，优选管柱效果最好，应用最为普遍。

优选管柱即速度管柱，是对井下流体起节流增速作用的小直径管柱，由地面悬挂器或井筒悬挂装置悬挂于井筒(或生产油管内部)充当完井生产管柱。当地层流体在天然能量的驱动下进入速度管柱时，由于过流面积比常规生产油管小，基于变径管流体力学原理，使得较小过流截面上的流体速度有所增加，流经井底油管截面的气体流速越高，则提供的携液能量就越大，从而天然气井恢复生产。

速度管柱工作一段时间后，井内气藏压力持续降低，气体流速又会低于临界携液流速，导致井内出现积液，此时，为了使天然气井继续产气，可以更换直径更小的速度管柱，再次提高气体流速，使天然气恢复生产。速度管柱的长度能够达到数千米，将速度管柱放入井中或者从井中拉出需要配合使用专用的作业设备，更换过程耗时费力，影响产气效率，并且成本高。

为了解决上述更换速度管柱的问题，本申请提供了一种复合连续管，其应用于天然气井的生产中。如图1和图2所示，复合连续管包括基体110，基体110设置有工作通道，工作通道沿内基体110长度方向延伸，工作通道延伸出基体110的两端，工作通道被配置为能够作为采气井的采气通道，并且工作通道的截面面积可调节。工作通道一端伸入井内，另一端伸出井口，井内的气体或液体在井内压力下能够通过工作通道排出天然气井。

复合连续管在天然气井中工作时，通过调节工作通道的截面面积，能够改变流经工作通道的气体的流速。工作前期，将工作通道截面调整为最大，使天然气井能够保持较高的产气效率；工作一段时间后，工作通道内气体流速下降，携液能力降低，井内积液升高，井内积液上升到一定高度时，减小工作通道的截面面积，使气体流速增加，携液能力提升，避免井内积液过多，此时天然气井的产气效率有所下降。工作通道的截面面积可以多次下调，使得气体能够持续保持较高的携液能力，直到工作通道调整为最小截面。本申请的复合连续管通过调整工作通道截面的方式使得天然气井能够持续生产，相比于目前更换不同直径速度管柱的方式，有效节省了时间和人工作业，提高了生产效率，降低了生产成本。

工作通道包括至少两个相对独立设置的独立通道120，独立通道120之间相互分隔，不同独立通道120的截面面积既可以设置为相同也可以设置为不同。独立通道120被配置为能够分别独立的开启或关闭，根据开启或关闭不同数量的独立通道120，可以切换工作通道的工作状态，调整工作通道的截面面积通过切换工作通道工作状态实现。每个独立通道120均可以单独通过阀门控制开闭。工作初期，所有独立通道120开启并同时工作，工作一段时间后，逐个关闭独立通道120。

工作通道工作状态可以由井内积液高度确定。当井内积液高度达到预设阈值时，通过调整独立通道120的开闭切换至较佳的工作状态，使气体始终保持较高携液能力，并且能够持续产气。对于不同工作状态之间的切换，可以对应设置不同的预设阈值。

基体110可以由耐腐蚀的高分子材料组成，具体可以根据不同的井深与井温选择不同耐温等级的树脂材料；这些材料具有耐腐蚀、抗结垢抗结蜡、表面粗糙度小等优异特性，非常适合井下环境应用。具体地，基体110可以选用耐腐蚀的PE、PA、PPS、PEEK等热塑性材料。

独立通道120可以是开设在基体110内的孔，也可以是嵌设在基体110内的工作管121。当独立通道120为工作管121时，工作管121可以采用非金属复合材料制造。

基体110内可以设置加强纤维束130，加强纤维束130可以分散的分布在机体110中，也可以设置为沿基体110长度方向延伸的柱体，加强纤维束130能够增强基体110的强度，提高基体110的轴向的抗拉伸能力。加强纤维束130可以采用芳纶、碳纤、玻纤等复合材料制造，本实施例中具体选用碳纤维加强纤维束130。碳纤维复合材料的加强纤维束130还能够用做输送电缆和传输信号，给井底的电动部件输送电力与信号。加强纤维束130的直径和数量可以根据强度需要进行选择，本实施例中不做限制。

基体110内还可以设置线缆140，线缆140沿基体110长度方向延伸，与设置在井底的设备连接，线缆140可以是用于传递电力的动力线和/或用于传递信号的信号线。线缆140的数量可以根据实际需要进行设置，本实施例中不做限制。

在一种具体实施方式中，基体110设置为圆柱状，基体110内设置有三条独立通道120，独立通道120为三根工作管121，三根工作管121为横截面积相同的三根圆管，并且三根工作管121呈三角结构均匀分布在基体110中。

基体110内设置有三根加强纤维束130，三根加强纤维束130均匀分布在基体110上，并靠近基体110的边缘，每根加强纤维束130均位于相邻的两个工作管121之间。基体110内还设置有三根线缆140，三根管线设置在基体110的中心处，并且在基体110的中心呈三角结构均匀分布。

本申请还提供一种采气系统，应用于天然气井的生产，如图3所示，采气系统包括上述的复合连续管，以及套设在复合连续管外的套管200。复合连续管外侧与套管200内侧之间形成环空300，环空300沿套管200长度方向延伸至套管200两端；井内气体或液体均能够从环空300中通过。环空300能够相对工作通道独立的开启或关闭，环空300与工作通道可以同时工作，也可以相对单独工作。复合连续管的工作通道以及套管200内的环空300均为采气井的采气通道。

复合连续管的工作通道包括至少两个独立通道120，每个独立通道120和环空300均能够分别独立的开启或关闭。当所有独立通道120和环空300同时开启时，采气系统达到最大采气通道截面的工作状态，工作一段时间后，井内气藏压力下降，可以逐个关闭独立通道120和环空300，从而逐渐减小采气截面，以使气体能够持续保持较高的携液能力。

采气系统还包括监测单元400、执行单元500和控制器600等辅助装置。监测单元400被配置为监测井内环境，具体监测的是井底和井口压力。控制器600上集成有计算单元和执行单元，计算单元被配置成基于监测单元的监测结果计算井口压力和井底压力之间的压差，并基于压差得到井内积液高度，比较单元被配置成基于比较单元的比较结果，开启或关闭独立通道、环空。执行单元被配置成基于比较单元的比较结果，开启或关闭独立通道、环空，当井内积液高度达到预设阈值时，执行单元控制开启或关闭所述独立通道、所述环空。

采气系统工作过程中，随着井内气藏压力的消耗，气体流速下降，携液能力降低。当比较单元判断井内积液高度达到预设阈值时，执行单元500关闭某个独立通道120或环空300，调整为采气截面较小的工作状态，使得气体流速增加、携液能力提升。采气系统继续工作一段时间后，井内积液高度再次达到预设阈值，执行单元500关闭剩余的独立通道120或环空300，调整为采气截面更小的工作状态，直到剩余单个独立通道120或环空300进行采气工作。

监测单元400包括设置在井底和设置在井口的压力传感器。执行单元500可以是电控阀，能够控制每个独立通道120和环空300独立开启或关闭。

本申请的采气系统能够对天然气井的状态进行实时监测，并根据监测数据自动切换至更佳采气截面的工作状态，减轻了井场人工监测管理的成本，这种生产模式能够大幅度提升油田的生产与管理水平，实现真正意义上的“智能化井场”。

本申请还提供了一种复合连续管采气方法，采用上述的复合连续管，如图4所示。包括：

将上述的复合连续管装入采气井中，复合连续管具有截面面积可调节工作通道，采气井的采气通道包括工作通道；

当采气井内积液高度到达预设阈值时，将工作通道的截面面积减小，以提高井内气体在流经采气通道时的流速。

工作通道包括至少两个独立设置的独立通道120，独立通道120能够分别开启或关闭，通过控制独立通道120逐个开启或关闭，能够调整工作通道的截面面积，关闭的独立通道120越多，工作通道的截面面积越小。复合连续管的结构可具体参见上文，在此不再赘述。

采气井内设置有套管200，本申请的方法还包括复合连续管在装入采气井时穿入套管200内，并且与套管200内侧之间形成能够控制开启或关闭的环空300；采气井的采气通道包括环空300，控制环空300开启或关闭能够调整采气井的采气截面。环空300的设置增加了采气通道的截面，并且增加了采气通道截面的调节范围。

本申请的方法还包括监测采气井底和井口的压力，根据井底压力和井口压力的差值判断井内积液高度；当井内积液高度达到预设阈值时，减小采气井的采气截面以提高井内气体经过采气通道时的流速。具体地，井内压力可以通过监测单元400进行监测，监测单元400至少包括设置在井口和井底的压力传感器。

本申请的方法中，每个独立通道120和环空300的开启或关闭可以均受控于执行单元500。执行单元500可以是电控阀。执行单元500受控于控制器600，控制器600被配置为根据井底压力和井口压力的差值判断井内积液高度井内积液高度，当井内积液高度达到预设阈值时，控制器600控制执行单元500开启或关闭独立通道120和\或环空300。

以下通过实施例详细介绍本申请的方法。

实施例一

本实施例提供一种复合连续管采气方法，包括：

S100、将具有截面面积可调节工作通道的复合连续管装入采气井中进行采气，采气井的采气通道包括所述工作通道；

S200、当采气井内积液高度到达预设阈值时，将工作通道的截面面积减小，以提高井内气体在流经采气通道时的流速。

工作通道包括三个独立通道120。在工作初始阶段，执行单元500控制三个独立通道120同时开启，此时，采气井处于最大采气截面状态。

当井内积液高度首次到达预设阈值后，执行单元500控制其中一个独立通道120关闭，此时采气井通过两个独立通道120进行采气。此时的采气截面下降，井内气流速度增加，气流的携液能力也随之提升。

当井内积液高度再次到达预设阈值后，执行单元500控制另一独立通道120关闭，此时采气井剩余一个独立通道120继续采气，采气截面再次下降，井内气流速度进一步增加，直到井内气藏压力耗尽。

本实施例的方法中，采用调节工作通道截面面积的方式取代目前更换更小管径的速度管柱的方式，以实现采气井的持续生产，有效节省了更换速度管柱的人工作业强度，节省了成本，提高了采生产效率，延长了气井的生命周期。

实施例二

本实施例提供一种复合连续管采气方法，包括将具有截面面积可调节工作通道复合连续管装入采气井中，工作通道包括三个独立通道120。采气井内具有套管200，复合连续管伸入套管200中，并且套管200内侧与复合连续管的外侧形成环空300。采气井的采气通道包括环空300和三个独立通道120。采气井内环境通过监测单元400进行实时监测。

在工作初始阶段，执行单元500控制环空300和三个独立通道120同时开启，此时采气井处于最大采气截面状态。

当井内积液高度首次到达预设阈值后，控制器600控制执行单元500关闭三个独立通道120，采气井通过环空300单独进行采气。此时采气截面下降，井内气流速度增加，气流的携液能力也随之提升。

当井内积液高度再次到达预设阈值后，控制器600控制执行单元500关闭环空300，并开启三个独立通道120，采气井通过三个独立通道120进行采气。环空300的截面面积大于三个独立通道120的截面之和，因此采气截面依然下降，对井内气流进行节流增速。

当井内积液高度再次到达预设阈值后，控制器600控制执行单元500关闭环空300和一个独立通道120，采气井通过两个独立通道120进行采气。采气截面再次下降，对井内气流进行节流增速。

当井内积液高度再次到达预设阈值后，控制器600控制执行单元500关闭环空300和两个独立通道120，采气井仅通过一个独立通道120进行采气。采气截面进一步下降，对井内气流进行进一步节流增速，直到井内气藏压力耗尽。

本实施例的方法中，采用调节工作通道截面面积的方式取代目前更换更小管径的速度管柱的方式，以实现采气井的持续生产，有效节省了更换速度管柱的人工作业强度。本申请的方法还采用监测单元400、执行单元500和控制器600实现了对天然气井的状态进行实时监测，并根据监测数据自动切换至更佳采气截面的工作状态，减轻了井场人工监测管理的成本，这种生产模式能够大幅度提升油田的生产与管理水平，实现真正意义上的“智能化井场”。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本申请的范围由所附权利要求来限定。

Claims (13)

1.一种复合连续管，其特征在于，包括基体，所述基体内沿自身长度方向设置有工作通道；所述工作通道被配置为能够作为采气井的采气通道，并且工作通道的截面面积可调节。

2.根据权利要求1所述的复合连续管，其特征在于，所述工作通道包括至少两个相对独立设置的独立通道。

3.根据权利要求2所述的复合连续管，其特征在于，所述独立通道被配置为能够分别独立的开启或关闭。

4.根据权利要求2所述的复合连续管，其特征在于，所述独立通道为嵌设在所述基体内的工作管。

5.根据权利要求4所述的复合连续管，其特征在于，所述工作管设置有三个，并且在所述基体内均匀分布。

6.根据权利要求4所述的复合连续管，其特征在于，所述工作管为非金属复合材料的工作管。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的复合连续管，其特征在于，所述基体内设置有加强纤维束。

8.根据权利要求7所述的复合连续管，其特征在于，所述加强纤维束为碳纤维复合材料的纤维束。

9.根据权利要求1所述的复合连续管，其特征在于，所述基体为高分子材料的基体。

10.根据权利要求1所述的复合连续管，其特征在于，所述基体内沿自身长度方向设置有动力线和/或信号线。

11.一种采气系统，其特征在于，包括权利要求1-10任意一项所述的复合连续管，还包括套设在所述复合连续管外的套管，所述复合连续管外侧与所述套管内侧之间形成环空；所述环空被配置为供井内气体或液体通过，并且能够相对工作通道独立的开启或关闭。

12.根据权利要求11所述的采气系统，其特征在于，所述工作通道具有至少两个独立通道，每个所述独立通道和所述环空能够分别独立的开启或关闭。

13.根据权利要求12所述的采气系统，其特征在于，还包括

监测单元，被配置成监测井底和井口压力；

计算单元，被配置成基于监测单元的监测结果计算井口压力和井底压力之间的压差，并基于压差得到井内积液高度；

比较单元，被配置成用于比较井内积液高度和预设阈值之间的大小关系；

执行单元，被配置成基于所述比较单元的比较结果，开启或关闭所述独立通道、所述环空。

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