CN115012878B - 一种基于双层管的含硫气井不停产的抑制剂加注系统 - Google Patents

Abstract

本发明一种基于双层管的含硫气井不停产的抑制剂加注系统，该系统包括有柱塞泵、双层油管、抑制剂注入装置和储液箱。其中抑制剂注入装置连接在双层油管之间，下放于井筒中；抑制剂注入装置包括内管、外管、支撑板、单向阀、密封阀套、内管上接头和内管下接头；单向阀位于双层油管的环空内，通过内外管的台阶定位和螺纹挡环紧固；密封阀套位于双层油管环空内，通过外管台阶、螺纹挡环和弹簧挤压定位；支撑板由内管台阶和上下接头固定，外管则通过内台阶与支撑板定位。本发明可在气井生产过程中，将抑制剂通过柱塞泵加压，经过双层油管和抑制剂注入装置持续注入油管内管中，从而节约抑制剂投放的关井时间，提高生产效率。

Description

一种基于双层管的含硫气井不停产的抑制剂加注系统

技术领域

本发明涉及含硫气井开采技术领域，特别涉及一种基于双层管的含硫气井不停产的抑制剂加注系统。

背景技术

高含硫气井在生产过程中，随着气体上升气井中的温度压力降低，当达到一定条件时，气井中会产生水合物和出现硫析出并发生沉积、堵塞井筒等问题，若堵塞时间过久，积累量过大会导致气井产量减少甚至可能导致被迫停产。

现目前抑制剂加注需关井停止生产从而投放抑制剂抑制水合物的生成和硫沉积，此方法比较浪费生产时间影响生产效率。在关井期间，井筒的压力会逐渐升高为地层压力，温度逐渐恢复为地温梯度，使得再次开井时的井筒的温度压力差变大，更容易造成水合物的生成和硫沉积，从而需投放更多的抑制剂进入井筒中。研究在生产过程中解决水合物的生成和硫沉积的问题，可减少开关井次数和抑制剂的使用量，提高气井的生产效率。

针对以上问题，本发明提出一种基于双层管的含硫气井不停产的抑制剂加注系统。

发明内容

本发明的目的是：针对含硫气井生产过程中水合物和硫沉积造成的井筒堵塞的问题，提供了一种基于双层管的含硫气井不停产的抑制剂加注系统。

本发明的方案是：一种基于双层管的含硫气井不停产的抑制剂加注系统，它包括柱塞泵、双层油管、抑制剂注入装置和储液箱。

所述的抑制剂注入装置包括内管、外管、支撑板、单向阀、密封滑套、内管上接头和内管下接头；所述的单向阀位于双层油管的内外管环空内，通过内外管的台阶定位，然后采用螺纹挡环紧固，使得阀腔内形成密封与双层油管内外管环空隔开；单向阀阀腔内通过内管上开的斜孔与内管相通；所述的密封阀套位于双层油管的内外管环空内，通过外管台阶和螺纹挡环进行定位；所述的支撑板通过内管上下接头与内管台阶定位，而外管通过外管内台阶与支撑板定位。

进一步的，所述的单向阀由上阀盖、阀套、阀芯、弹簧和下阀盖和内管组成；所述的阀芯上部的内外圈安装有密封环，保证单向阀与上阀盖的密封性；所述的阀套内壁与内管外壁上开有6道凹槽，用于为抑制剂提供流体通道和平衡阀芯内外的压力；所述的内管上开有36个斜孔，通过斜孔注入抑制剂。

进一步的，所述的密封阀套由密封环和封堵环组成，两者通过楔形配合，封堵环通过弹簧压力挤压使密封环膨胀封堵内外管环空从而达到密封效果，定位密封环右侧的挡环与外管采用螺纹连接，螺纹挡环和定位密封环左侧的外管台阶上都开有6个通孔，在密封环收缩后为环空提供通路。

进一步的，所述的抑制剂注入装置外管分为上下部分，通过锥螺纹加密封件密封连接，抑制剂注入装置外管内部开有6道凹槽，为抑制剂注入装置的上下环空部分提供了通路。

进一步的，抑制剂注入装置连接在双层油管之间，双层油管及其抑制剂注入装置下放入到井筒内，双层油管外层与套管形成油套环空，双层油管上接采气树，下接封隔器，在封隔器与抑制剂注入装置之间的双层油管外管上开有圆孔，使其双层油管的环空与油套环空连通。

进一步的，双层油管的外管通过锥螺纹加密封件密封连接，内管采用插入式密封。

进一步的，抑制剂注入装置连接在双层管之间，安装在井底封隔器之上的位置。

进一步的，抑制剂经过柱塞泵加压，通过采气树注入双层油管内外管环空中，运用双层油管内管和双层油管环空的压差，通过抑制剂注入装置将抑制剂注入到双层油管内管；当停止注入时，可对油套环空加压注入环空保护液并通过底部双层油管外管的圆孔注入到双层油管内外管环空之间进行防腐保护。

进一步的，储液箱分别用于存放加注的上水合物抑制剂、硫沉积抑制剂和环空保护液，储液箱通过管道与柱塞泵连接，在储液箱出口处设有阀门分别控制输出的液体。

进一步的，柱塞泵出口有压力表和流量计，泵的出口通过管线连接三通阀，三通阀的两出口分别连接采气树上的两个接口，第一接口通入双层油管的内外管环空中，用于水合物抑制剂和硫沉积抑制剂的注入，第二接口通入双层油管与套管的环空，用于环空保护液的注入；在三通阀注入抑制剂的出口与采气树接口的管线之间连接一个三通管，三通管的第三个接口处安装有常关的阀门。流量计与压力表可以观察到柱塞泵的出口压力和流量。

进一步的，柱塞泵通过配电柜提供电力，其柱塞泵的电机频率可以通过变频器调节，从而调节柱塞泵出口的流量。

在气井生产时，由于双层油管的内管处于高压，抑制剂注入装置中的单向阀阀腔也处于高压状态。抑制剂经过柱塞泵加压注入到双层油管的内外管环空中，密封滑套在弹簧和压力的作用下处于密封状态；当双层油管的内外管环空的压力大于双层油管的内管压力时，抑制剂注入装置中的单向阀打开，抑制剂持续注入油管中，抑制水合物的生成和硫沉积。当停止抑制剂注入后，环空保护液从另一接口经过柱塞泵加注入油套环空中，通过双层油管外管的圆孔反向将环空保护液注入双层油管内外环空中，通过压力推开密封阀套的封堵环，密封环收缩使得双层油管的内外环空形成通路，最终环空保护液注满双层油管的内外环空从而对双层油管的内外环空进行防腐保护。

本发明可在气井生产过程中持续注入抑制剂，抑制油管中的水合物的生成和硫沉积，减小气井关井的次数，提高气井的生产效率。

附图说明

图1为抑制剂注入装置结构示意图；

图2为一种基于双层管的含硫气井不停产的抑制剂加注系统结构示意；

图3为图1中的A-A剖视图；

图4为图1中的B-B剖视图；

图5为图1中的C-C剖视图。

图中：1-外管上部分、2-上阀盖1、3-阀套、4-阀盖、5-螺纹挡环1、6-封堵环、7-密封环、8-螺纹挡环2、9-外管下部分、10-内管下接头、11-支撑板1、12-弹簧1、13-弹簧、14-阀芯、15-上阀盖2、16-内管、17-支撑板2、18-内管上接头、101-储液箱1、102-储液箱2、103-储液箱3、104-阀门1、105-阀门2、106-阀门3、107-柱塞泵、108-压力表、109-流量计、110-供电箱、111-三通阀、112-阀门4、113-阀门5，114-采气树、115-阀门6、116-双层油管、117-抑制剂注入装置、118-圆孔位置和119封隔器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步描述：

一种基于双层管的含硫气井不停产的抑制剂加注系统，它包括：柱塞泵107、双层油管116、抑制剂注入装置117、储液箱。

抑制剂注入装置117连接在双层油管116之间，双层油管116及其注入装置下放入井筒内，双层油管外层与套管形成油套环空，双层油管上接采气树114，下接封隔器119，在封隔器119和抑制器注入装置117之间的双层油管外管开有圆孔118，使其与环空连通。

抑制剂注入装置包括内管16、外管1和2、支撑板11和17、单向阀、密封阀套、内管上接头18和内管下接头12。所述的内管上接头18通过螺纹加密封件密封连接，并通过内管上接头与内管将支撑板固定。所述的外管分为两部分，外管上部分1通过内台阶和固定好的支撑板定位。所述的单向阀通过内外管的台阶定位，安装时依次放入上阀盖2和15、阀套3、阀芯14、弹簧13和下阀盖4，其中阀芯上部的内外圈安装有密封环，保证单向阀的密封。外管上下部分通过锥螺纹加密封件密封连接，通过锥螺纹连接和纹螺挡环来压缩单向阀中的弹簧使阀芯顶住入口完成单向阀的安装。所述的密封阀套包括密封环7、封堵环6和弹簧12，密封环为弹性材料，通过外管台阶和螺纹挡环8定位。封堵环通过压缩弹簧从而挤压密封环膨胀形成密封。最后通过内管下接头10通过螺纹与内管连接，并固定好支撑板11和外管下部分9。

进一步的，单向阀中阀套和内管中都开有6道凹槽，所述的6道凹槽可在单向阀打开时使流体流入阀腔。在阀腔内，双层管开有36道向上的斜孔，孔斜向上可尽可能防止硫颗粒的堵塞。

进一步的，密封环和封堵块通过楔形连接，密封环通过弹簧挤压使得密封块推进入密封环中，从而使密封环膨胀密封。其中封堵环在内管上通过压缩弹簧移动，并且内管上有台阶对封堵块进行限位，防止弹簧过分压缩失效。

进一步的，外管内部都开有6道凹槽，使得单向阀上下部分连通。

所述的储液箱101、102和103分别用于存放水合物抑制剂、硫沉积抑制剂和环空保护液。储液箱出口处分别设有阀门控制不同的液体输入柱塞泵。储液箱的出口分别通过管线连接到柱塞泵入口。

柱塞泵107出口有压力表108和流量计109，柱塞泵的出口通过管线连接三通阀111，通过三通阀控制液体输入到采气树上的不同接口。三通阀两出口分连接采气树上的两个接口，第一接口是将水合物抑制剂和硫沉积抑制剂注入双层油管内外管环空中，第二接管口是将环空保护液注入油套管环空中。在三通阀注入抑制剂的接口与采气树接口的管线之间连接一个三通管，三通管的第三接口处安装有常关的阀门112。对环空加压注入环空保护液时，阀门112打开可以把残留在双层管道环空内的抑制剂返排出去。柱塞泵通过配电柜提供电力，其柱塞泵的电机频率可以通过变频器调节，从而调节柱塞泵出口的流量。其中，流量计与压力表可以观察到柱塞泵的出口压力和流量。

本系统的工作过程为：

在气井生产过程中，根据现场情况制定的一定工作制度注入抑制剂。首先打开所需注入的抑制剂的储液箱的阀门，三通阀111接入抑制剂注入的接口，抑制剂经过柱塞泵加压后，通过采气树114的接口注入双层油管116的内外管环空中。在生产过程中，单向阀腔体与双层油管内管连通，其腔体内为高压，而且双层油管的内外管环空被密封阀套封堵，所以双层油管的内外管环空压力逐渐增大。当双层油管的内外管环空压力大于单向阀阀腔内的压力时，单向阀被打开，抑制剂持续注入到双层油管内管中，从而抑制井筒中的水合物生成和硫沉积。我们可以根据现场需要同时混合注入水合物和硫沉积的抑制剂，也可以分开注入水合物和硫沉积的抑制剂。当根据现场情况不需要抑制剂注入时，停止抑制剂注入后，关闭抑制剂的储液箱阀门，打开环空保护液的储液箱阀门，将三通阀接口改变为注入环空保护液的接口。环空保护液通过柱塞泵加压注入到油套环空中，再通过封隔器与抑制剂注装置间的双层油管外管上圆孔将环空保护液注入到双层油管内外管环空中。当压力到达一定时，环空保护液推开密封阀套中的封堵块，密封环收缩，密封阀套打开，从而环空保护液将残余在双层油管内外管环空中的抑制剂通过入口处的三通管返排出去，将环空保护液留在双层油管内外管环空中，对其进行防腐保护。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于双层管的含硫气井不停产的抑制剂加注系统，其特征在于：包括柱塞泵、双层油管、抑制剂注入装置和储液箱；

所述的抑制剂注入装置包括内管、外管、支撑板、单向阀、密封阀套、内管上接头和内管下接头；所述的单向阀位于双层油管的内外管环空内，通过内管台阶和外管台阶定位，然后采用螺纹挡环紧固，使得阀腔内形成密封与双层油管的内外管环空隔开，单向阀阀腔内通过内管上开的斜孔与内管相通；所述的密封阀套位于双层油管的内外管环空内，通过外管台阶和螺纹挡环进行定位；所述的支撑板通过内管上下接头与内管台阶定位，而外管通过外管台阶与支撑板定位；

所述的抑制剂注入装置连接在双层油管之间，双层油管及其抑制剂注入装置下放入到井筒内，双层油管外层与套管形成油套环空，双层油管上接采气树，下接封隔器，在封隔器与抑制剂注入装置之间的双层油管外层开有圆孔，使其双层油管的内外管环空与油套环空连通；所述的柱塞泵通过三通阀用管道分别连接采气树两个接口，第一接口通入双层油管的内外管环空中，用于抑制剂的注入，第二接口通入双层油管与套管的环空，用于环空保护液的注入；

抑制剂经过柱塞泵加压后，三通阀接通第一接口，通过采气树注入到双层油管的内外管环空中，经过单向阀注入装置注入双层油管的内管内；当停止注入时，三通阀转换为接通第二接口，环空保护液经过柱塞泵加压注入油套环空中，返排出残余在双层油管的内外管环空中的抑制剂，并利用停留在双层油管的内外管环空的环空保护液对其环空进行防腐保护。

2.如权利要求1所述的一种基于双层管的含硫气井不停产的抑制剂加注系统，其特征在于：加注系统包括有三个储液箱，分别存放水合物抑制剂、硫沉积抑制剂和环空保护液；所述的储液箱的出口都有单独的阀门，根据生产需要打开不同的阀门；所述的储液箱通过管线与柱塞泵相连。

3.如权利要求1所述一种基于双层管的含硫气井不停产的抑制剂加注系统，其特征在于：所述的单向阀由上阀盖、阀套、阀芯、弹簧和下阀盖组成；所述的阀芯上部的内外圈安装有密封环，保证单向阀的密封；所述的阀套内壁与双层油管内管外壁上开有6道凹槽，用于给抑制剂提供流体通道和平衡阀芯内外的压力；所述的内管上开有36个斜孔，通过斜孔注入抑制剂。

4.如权利要求1所述一种基于双层管的含硫气井不停产的抑制剂加注系统，其特征在于：所述的密封阀套由密封环和封堵环组成，密封环为弹性材料，两者通过楔形配合，封堵环通过弹簧压力挤压使密封环膨胀封堵双层油管的内外管环空从而达到密封效果，定位密封环右侧的挡环与外管采用螺纹连接，螺纹挡环和定位密封环左侧的外管台阶上都开有6个通孔，在密封环收缩后为双层油管的内外管环空提供通路。

5.如权利要求1所述一种基于双层管的含硫气井不停产的抑制剂加注系统，其特征在于：所述的抑制剂注入装置外管分为上下节，通过锥螺纹加密封件密封连接，抑制剂注入装置外管内部开有6道凹槽，为抑制剂注入装置的上下双层油管的内外管环空部分提供了通路。

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