CN114427390A - 一种清防盐注采一体化管柱 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种清防盐注采一体化管柱，包括从上到下依次通过油管连接的井下安全阀、循环滑套、单流阀、封隔器、坐落接头、球座和喇叭口。还包括位于油套环空中并且与单流阀连接的高压管线，高压管线注入端位于井口。储气库正常注采运行且高压管线内未注入高压流体时，单流阀能够关闭。储气库正常注采或关井且向高压管线内注入高压流体时，单流阀能够打开并确保高压流体经单流阀进入油管。本发明提供的清防盐注采一体化管柱，可有效防止储气库注采井井筒和炮眼附近发生结盐，保证储气库连续、平稳和安全运行。同时，使储气库清防盐作业的复杂程度和成本大大降低从而实现快捷、高效和低成本清防盐的目的。

Description

一种清防盐注采一体化管柱

技术领域

本发明属于储气库注采作业技术领域，具体涉及一种清防盐注采一体化管柱。

背景技术

含有高矿化度地层水的枯竭气藏型储气库，随着注采轮次的增加，极易在井筒中发生结盐结垢，造成天然气流动通道变窄甚至被完全堵塞，影响储气库的正常运行。储气库清防盐的方法目前主要借鉴气藏开发阶段的经验，多采取清水洗盐、抑盐剂防盐或机械除盐等措施。开发阶段的气井生产管柱油套管是连通的，一般通过环空向井筒或地层中注入清水或抑盐剂等进行溶盐和防盐，然后利用高速气流将盐溶液通过油管带出井筒。这种方法操作简单、作业成本低、清防盐效果好。但常规的储气库注采管柱与气井生产管柱有很大区别。储气库注采管柱为不动管柱，油管上一般会设计安装有封隔器，使油套管相互隔绝，以保证运行安全。但这却给清防盐作业带来较大不便。按照储气库常规管柱设计，无法在其正常运行的情况下，将清水或抑盐剂注入井底或地层中，而是必须采取关停井等措施。因此，对储气库的注采效率和正常运行有较大影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种清防盐注采一体化管柱，能够在储气库正常运行的情况下，同时进行清防盐作业，实现快捷、高效和低成本清防盐的同时有效避免影响储气库的注采效率和正常运行。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种清防盐注采一体化管柱，包括从上到下依次通过油管连接的井下安全阀、循环滑套、单流阀、封隔器、坐落接头、球座和喇叭口。还包括位于油套环空中并且与单流阀连接的高压管线，高压管线注入端位于井口。储气库正常注采运行且高压管线内未注入高压流体时，单流阀能够关闭。储气库正常注采或关井且向高压管线内注入高压流体时，单流阀能够打开并确保高压流体经单流阀进入油管。

根据本发明的注采一体化管柱，通过单流阀的控制作用，可在不动管柱和不关井的情况下，连续向油管中或井底注入清水或液体抑盐剂，进行清防盐作业，并且在储气库注采期转换时无需更换管柱。对于结盐风险较高或者有结盐趋势的注采井，可通过单流阀向油管定期或不间断地注入清水和抑盐剂，进行溶盐或抑盐，对于已结盐或发生盐堵的注采井，可通过单流阀大排量注入溶盐剂进行溶盐解堵。因此，本发明的注采一体化管柱，可有效防止储气库注采井井筒和炮眼附近发生结盐，保证储气库连续、平稳和安全运行。同时，使储气库清防盐作业的复杂程度和成本大大降低从而实现快捷、高效和低成本清防盐的目的。

对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步地改进。

根据本发明的清防盐注采一体化管柱，在一个优选的实施方式中，单流阀包括主体和阀体。其中，主体的两端分别与油管连接，主体的中心设有能够与油管连通的主流管。阀体布置在主体的外侧面，并且，阀体上设有与高压管线连接的入流通道以及阀球座、阀球、阀芯腔、阀芯座和导流通道。阀球座位于入流通道与阀芯腔的连接处，阀芯座位于阀芯腔的底部。阀球位于阀芯腔内，并且阀球与阀芯座之间设有弹性支撑装置。阀芯座底部设有便于阀芯腔与导流通道连通的过流口。导流通道与主流管连接。

具体地，高压管线通过入流接口与单流阀相连，高压流体经过高压管线从入流接口进入单流阀，再通过阀体上的入流通道将压力传至阀芯座里的阀球，阀球在压力的推动作用下向下运动，同时压缩弹性支撑装置，流体经由阀球座与阀球之间的缝隙进入到阀芯腔，并在压力的作用下从过流口流入阀腔，阀腔内流体经过增压通道和导流通道，最后流入油管进入到井底，高压注入流体在气流的扰动作用下，形成雾状流，并不断冲刷单流阀下部油管内壁，以清除并防止结盐。

储气库正常注采运行时，未注入高压溶盐流体时，则单流阀的出口端压力高于入口端压力。此时压力通过导流通道和过流口传导至阀芯腔，阀球受到向上的推力，使阀球与阀球座形成高压密封。压力不会继续通过入流通道和高压管线传导至地面，可防止压力泄露，保证注采运行安全。

进一步地，在一个优选的实施方式中，阀体底部设有阀腔，过流口与阀腔连接。导流通道分别与阀腔和主流管连接。

高压注入流体通过阀球与阀球座之间的间隙进入到阀芯腔中后，在压力的推动下继续向下运动，通过过流口进入到阀腔中，阀腔具有压力缓冲的作用，当阀腔中被高压注入流体充满时，在压力的作用下，高压流体会继续流动进入到导流通道之后进入主流管中，在压力不变的情况下，流动体积突然变小，使注入流体增压后与油管内气体的压差增大，从而有效保证了良好的注入性。

进一步地，在一个优选的实施方式中，阀腔与导流通道之间设有增压通道。

在导流通道与阀腔之间设置增压通道，可以使从阀腔内的高压流体经过增压通道增压后进入到导流通道进一步增压，经过两次增压后的高压流体通过导流通道进入到主流管中，经过两次增压后的流体与油管内气体的压差进一步增大，从而进一步保证了较好的注入性。

具体地，在一个优选的实施方式中，增压通道位于阀腔的顶部且与阀腔垂直连接。

当阀腔中被高压注入流体充满时，在压力的作用下，高压流体会继续向上运动，进入到增压通道中，在压力不变的情况下，流动体积突然变小，使注入流体增压。

具体地，在一个优选的实施方式中，导流通道向下倾斜与主流管道呈夹角的方式布置。

这种结构布置形式，能够对高压注入流体起到很好的导流作用，便于高压注入流体顺利进入主流管内。

进一步地，在一个优选的实施方式中，阀体至少包括两组且沿圆周方向均匀布置在主体上。

通过设置多个高压流体注入通道，能够极大程度上提高清防盐作业的效率。

进一步地，在一个优选的实施方式中，阀腔底部设有阀盖，阀盖与阀体以可拆卸的方式连接。

当阀体发生故障时，能够极其方便地拆卸阀盖进行检修，从而确保单流阀的维修和保养简单便捷。

进一步地，在一个优选的实施方式中，阀盖与阀体之间设有密封圈。

阀体与阀盖利用密封圈和紧固件进行密封连接后形成耐高压的密封结构，从而有效增加整个单流阀的可靠性。

进一步地，在一个优选的实施方式中，主体的两端分别设有上接头和下接头。

通过设置上接头和下接头，能够使得单流阀与油管的连接简单便捷。

与现有技术相比，本发明的优点在于：可有效防止储气库注采井井筒和炮眼附近发生结盐，保证储气库连续、平稳和安全运行。同时，使储气库清防盐作业的复杂程度和成本大大降低从而实现快捷、高效和低成本清防盐的目的。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1示意性显示了本发明实施例的注采一体化管柱的整体结构；

图2示意性显示了本发明实施例的单流阀的整体结构；

图3示意性显示了本发明实施例的单流阀的阀体的整体结构；

图4示意性显示了本发明实施例的单流阀的阀盖的整体结构。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。

图1示意性显示了本发明实施例的注采一体化管柱10的整体结构。图2示意性显示了本发明实施例的单流阀3的整体结构。图3示意性显示了本发明实施例的单流阀3的阀体32的整体结构。图4示意性显示了本发明实施例的单流阀3的阀盖33的整体结构。

如图1所示，本发明实施例的清防盐注采一体化管柱10，包括从上到下依次通过油管9连接的井下安全阀1、循环滑套2、单流阀3、封隔器4、坐落接头5、球座6和喇叭口7。还包括位于油套环空中并且与单流阀3连接的高压管线8，高压管线8注入端位于井口。储气库正常注采运行且高压管线内未注入高压流体时，单流阀3能够关闭。储气库正常注采或关井且向高压管线内注入高压流体时，单流阀3能够打开并确保高压流体经单流阀3进入油管。

根据本发明实施例的注采一体化管柱，通过单流阀的控制作用，可在不动管柱和不关井的情况下，连续向油管中或井底注入清水或液体抑盐剂，进行清防盐作业，并且在储气库注采期转换时无需更换管柱。对于结盐风险较高或者有结盐趋势的注采井，可通过单流阀向油管定期或不间断地注入清水和抑盐剂，进行溶盐或抑盐，对于已结盐或发生盐堵的注采井，可通过单流阀大排量注入溶盐剂进行溶盐解堵。因此，本发明的注采一体化管柱，可有效防止储气库注采井井筒和炮眼附近发生结盐，保证储气库连续、平稳和安全运行。同时，使储气库清防盐作业的复杂程度和成本大大降低从而实现快捷、高效和低成本清防盐的目的。

如图2至图4所示，具体地，在本实施例中，单流阀3包括主体31和阀体32。其中，主体31的两端分别与油管9连接，主体31的中心设有能够与油管9连通的主流管311。阀体32布置在主体31的外侧面，并且，阀体32上设有与高压管线8连接的入流通道321以及阀球座322、阀球323、阀芯腔324、阀芯座325和导流通道326。阀球座322位于入流通道321与阀芯腔324的连接处，阀芯座325位于阀芯腔324的底部。阀球323位于阀芯腔324内，并且阀球323与阀芯座325之间设有弹簧327。阀芯座325底部设有便于阀芯腔324与导流通道326连通的过流口3251。导流通道326与主流管311连接。优选地，在本实施例中，高压管线8通过入流接口101与入流通道321连接。

具体地，高压管线通过入流接口与单流阀相连，高压流体经过高压管线从入流接口进入单流阀，再通过阀体上的入流通道将压力传至阀芯座里的阀球，阀球在压力的推动作用下向下运动，同时压缩弹簧，流体经由阀球座与阀球之间的缝隙进入到阀芯腔，并在压力的作用下从过流口流入阀腔，阀腔内流体经过增压通道和导流通道，最后流入油管进入到井底，高压注入流体在气流的扰动作用下，形成雾状流，并不断冲刷单流阀下部油管内壁，以清除并防止结盐。

储气库正常注采运行时，未注入高压溶盐流体时，则单流阀的出口端压力高于入口端压力。此时压力通过导流通道和过流口传导至阀芯腔，阀球受到向上的推力，使阀球与阀球座形成高压密封。压力不会继续通过入流通道和高压管线传导至地面，可防止压力泄露，保证注采运行安全。

具体地，如图2至图4，在本实施中，阀球座322为空心圆台形结构，其上底面直径大于下底面直径，且上底面直径与入流通道321直径一致。阀芯腔324为空心圆柱形结构，其上端与阀球座322相连，阀芯腔324直径与阀球座322下底面直径一致。阀球323为实心金属球，其直径大于阀球座322上底面直径而小于阀球座322下底面直径。阀芯腔324构成阀球323和弹簧327的运动空间，弹簧327具有预设的压缩系数，阀芯座325为中部带有圆孔的环形平板，阀芯座325上的圆孔构成过流口3251，过流口3251为圆柱状空心结构，其整体向阀腔328方向突出。入流通道321为圆柱形空心结构，其上端与突出阀体32的入流接口101相连。弹簧327在自然状态下，其长度与阀球323位于阀球座322时阀球323底部到阀芯座325的距离相等。

进一步地，如图2和图3所示，在本实施中，阀体32底部设有阀腔328，过流口3251与阀腔328连接。导流通道326分别与阀腔328和主流管311连接。高压注入流体通过阀球与阀球座之间的间隙进入到阀芯腔中后，在压力的推动下继续向下运动，通过过流口进入到阀腔中，阀腔具有压力缓冲的作用，当阀腔中被高压注入流体充满时，在压力的作用下，高压流体会继续流动进入到导流通道之后进入主流管中，在压力不变的情况下，流动体积突然变小，使注入流体增压后与油管内气体的压差增大，从而有效保证了良好的注入性。进一步地，在本实施中，阀腔328与导流通道326之间设有增压通道329。在导流通道与阀腔之间设置增压通道，可以使从阀腔内的高压流体经过增压通道增压后进入到导流通道进一步增压，经过两次增压后的高压流体通过导流通道进入到主流管中，经过两次增压后的流体与油管内气体的压差进一步增大，从而进一步保证了较好的注入性。

具体地，如图2和图3所示，在本实施中，增压通道329位于阀腔328的顶部且与阀腔328垂直连接。当阀腔中被高压注入流体充满时，在压力的作用下，高压流体会继续向上运动，进入到增压通道中，在压力不变的情况下，流动体积突然变小，使注入流体增压。优选地，在本实施中，导流通道326向下倾斜与主流管道311呈夹角的方式布置。这种结构布置形式，能够对高压注入流体起到很好的导流作用，便于高压注入流体顺利进入主流管内。

优选地，在本实施例中，阀腔328为扇环形空心结构，增压通道329为环形空间更小的扇环形空心结构，其容积明显小于阀腔328的容积，其下端与阀腔328扇环空心结构的大圆弧端相连，其靠近主流管311一侧壁面上设置有导流通道326。特别地，增压通道329扇环形空心结构的大圆弧直径与阀腔328扇环空心结构的大圆弧直径相等。导流通道326为与油管轴线呈一定角度的空心圆柱形结构，其上游端与增压通道329扇环空心结构的大圆弧端相连接，特别的，连接点位于增压通道329扇环空心结构的大圆弧端的几何中心，其下游端与主流管311管壁相连接，导流通道326与主流管311相交处形成出流口3261，高压注入流体能够通过导流通道，沿预设角度从出流口进入到主流管中。特别地，油管9内壁预涂装超双疏涂料。

储气库正常注气运行或关井时，如需进行清防盐作业，则需首先测算油管9内压力，然后选择合适的注入压力，通过高压管线8将高压溶盐流体注入单流阀3中。高压注入流体首先通过入流接口101进入到入流通道321中，压力通过注入流体传导至阀球323，阀球323在压力的推动下向下运动，同时使弹簧327压缩；高压注入流体通过阀球323与阀球座322形成的间隙进入到阀芯腔324中，并在压力的推动下继续向下运动，通过过流口3251进入到阀腔328，阀腔328具有压力缓冲的作用；当阀腔328中被高压注入流体充满时，在压力的作用下，高压流体会继续向上运动，进入到增压通道329中，在压力不变的情况下，流动体积突然变小，使注入流体增压；增压后的流体进入到导流通道326后，流动体积进一步缩小，使注入流体进一步增压；经过两次增压后的高压流体通过导流通道326从出流口3261，进入到主流管311中；经过两次增压后的流体与油管内气体的压差增大，保证了良好的注入性。

储气库采气运行时，由于油管9中的气流方向是向上的，因此，注入的溶盐流体容易被气流向上携带出油管9。此时，通过增大注入流体压力，可保证流体在通过出流口3261时具有较大的初速度和压力。高压流体向下运移一段距离后，压力达到平衡，在高速气流的扰动作用下，形成雾状流，作用于油管内壁，达到清防盐的效果。

如图2至图4所示，进一步地，在本实施例中，阀腔328底部设有阀盖33，阀盖33与阀体32以可拆卸的方式连接。当阀体发生故障时，能够极其方便地拆卸阀盖进行检修，从而确保单流阀的维修和保养简单便捷。进一步地，在本实施例中，阀盖33与阀体32之间设有密封圈102。阀体与阀盖利用密封圈和紧固件进行密封连接后形成耐高压的密封结构，从而有效增加整个单流阀的可靠性。阀盖33为环形平板，使用与阀体32主体结构相同的材料加工，阀盖33与阀体32之间采用螺栓105连接，相应地，阀盖33上设有用于螺栓连接的螺孔331。

如图2所示，优选地，在本实施例中，主体31的两端分别设有上接头312和下接头313。通过设置上接头和下接头，能够使得单流阀与油管的连接简单便捷。上接头312上带有内螺纹103，下接头上带有外螺纹104。

进一步地，在本实施例中，单流阀3内部包括3个或3个以上的阀体32，阀体32之间按等角度沿圆周方向均匀布置在主体31上。通过设置多个高压流体注入通道，能够极大程度上提高清防盐作业的效率。

本发明实施例的注采一体化管柱的工作过程如下：

注气时，注入天然气依次经过油管9，井下安全阀1，油管9，循环滑套2，单流阀3，油管9，封隔器4，油管9，坐落接头5，油管9，球座6和喇叭口7进入到地层中。注气过程中如发生结盐或为了防止结盐发生，可通过高压管线8向油管9或井底注入溶盐、抑盐流体，具体过程为，高压注入流体依次经过高压管线8，单流阀3，油管9，封隔器4，油管9，坐落接头5，油管9，球座6和喇叭口7进入到井底，注入流体在气流的扰动作用下，形成雾状流，并不断冲刷连续注入单流阀1下部油管，以清除并防止结盐。

采气时，采出的天然气依次经过喇叭口7，球座6，油管9，坐落接头5，油管9，封隔器4，油管9，单流阀3，循环滑套2，油管9，井下安全阀1，油管9及采气井口(图中未列出)到达地面。采气过程中如发生结盐或为了防止结盐发生，可通过高压管线8向油管9或井底注入高压溶盐、抑盐流体，具体过程为，高压注入流体依次经过高压管线8，单流阀3，油管9，封隔器4，油管9，坐落接头5，油管9，球座6和喇叭口7进入到井底，注入流体在气流的扰动作用下，形成雾状流，并不断冲刷单流阀3下部油管，以清除并防止结盐。特别地，采气时单流阀3的有效作用深度与注入流体压力大小有关。

根据上述实施例，可见，本发明涉及的注采一体化管柱，可有效防止储气库注采井井筒和炮眼附近发生结盐，保证储气库连续、平稳和安全运行。同时，使储气库清防盐作业的复杂程度和成本大大降低从而实现快捷、高效和低成本清防盐的目的。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种清防盐注采一体化管柱，其特征在于，包括从上到下依次通过油管连接的井下安全阀、循环滑套、单流阀、封隔器、坐落接头、球座和喇叭口；

还包括位于油套环空中并且与所述单流阀连接的高压管线，所述高压管线注入端位于井口；

储气库正常注采运行且所述高压管线内未注入高压流体时，所述单流阀能够关闭；

储气库正常注采或关井且向所述高压管线内注入高压流体时，所述单流阀能够打开并确保高压流体经所述单流阀进入油管。

2.根据权利要求1所述的清防盐注采一体化管柱，其特征在于，所述单流阀包括主体和阀体；其中，

所述主体的两端分别与油管连接，所述主体的中心设有能够与油管连通的主流管；

所述阀体布置在所述主体的外侧面，并且，所述阀体上设有与所述高压管线连接的入流通道以及阀球座、阀球、阀芯腔、阀芯座和导流通道；

所述阀球座位于所述入流通道与所述阀芯腔的连接处，所述阀芯座位于所述阀芯腔的底部；

所述阀球位于所述阀芯腔内，并且所述阀球与所述阀芯座之间设有弹性支撑装置；

所述阀芯座底部设有便于所述阀芯腔与所述导流通道连通的过流口，所述导流通道与所述主流管连接。

3.根据权利要求2所述的清防盐注采一体化管柱，其特征在于，所述阀体底部设有阀腔，所述过流口与所述阀腔连接；所述导流通道分别与所述阀腔和所述主流管连接。

4.根据权利要求3所述的清防盐注采一体化管柱，其特征在于，所述阀腔与所述导流通道之间设有增压通道。

5.根据权利要求4所述的清防盐注采一体化管柱，其特征在于，所述增压通道位于所述阀腔的顶部且与所述阀腔垂直连接。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的清防盐注采一体化管柱，其特征在于，所述导流通道向下倾斜与所述主流管道呈夹角的方式布置。

7.根据权利要求2至5中任一项所述的清防盐注采一体化管柱，其特征在于，所述阀体至少包括两组且沿圆周方向均匀布置在所述主体上。

8.根据权利要求3至5中任一项所述的清防盐注采一体化管柱，其特征在于，所述阀腔底部设有阀盖，所述阀盖与所述阀体以可拆卸的方式连接。

9.根据权利要求8所述的清防盐注采一体化管柱，其特征在于，所述阀盖与所述阀体之间设有密封圈。

10.根据权利要求2至5中任一项所述的清防盐注采一体化管柱，其特征在于，所述主体的两端分别设有上接头和下接头。

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