CN116066006A - 柱塞负压采气装置及采气方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及采气装置技术领域，是一种柱塞负压采气装置及采气方法，前者包括设于气井上的采气树，采气树顶部安装有第一闸阀，采气树上部左侧安装有第二闸阀，采气树上部右侧安装有第三闸阀，采气树下部左侧安装有第四闸阀。本发明结构合理而紧凑，压缩机启动时，对油管柱塞上方的空间形成的负压，有利于柱塞及上部液柱上行，产出气液混合物通过液气分离器分离，液气分离器分离出的气体通过第二出气管线进入主输气管线，柱塞作为气井内油管的液体封隔界面，柱塞在井底压力和重力的作用下，可在油管内部上下移动，在井底压力的作用下，将柱塞上部的液柱推至井口后进入主输气管线，具有安全、省力、简便、高效的特点。
Description
技术领域
本发明涉及采气装置技术领域，是一种柱塞负压采气装置及采气方法。
背景技术
三低气田气井产水是影响气田开发的重要因素，在气井生产进入中后期，产气能力随着不断递减，难以满足气井正常生产，往往出现气井井底积液间开生产或彻底水淹，产气困难，当气井水淹停产时，往往常规的排水采气措施难以实现复产，当下缺乏有效的手段解决水淹气井复产难题。
在三低气田开发过程中，尤其是日产水大于10方的气井或水淹停产气井，由于产能的不断释放，气井压力的降低，将难以满足携液要求，如果不采取措施，往往将导致气井水淹停产，柱塞+负压采气是通过柱塞气举有效携液，压缩机对井口形成一定的负压，实现负压采气协助柱塞气举工艺实现高效排水采气。本发明可实现柱塞气举与负压采气同时协作施工，有利于水淹气井井筒内积液的排出，同时对于产水突出气井，可以持续高效带液，防止井筒积液，该发明不仅适用于单井，也可以同时用于多井，实现单组压缩机负压采气设备协助多口柱塞气举井，按需输出实现带液产气。
发明内容
本发明提供了一种柱塞负压采气装置及采气方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有三低气田开发过程中气井产水及积液停喷气井复产困难的问题。
本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种柱塞负压采气装置，包括设于气井上的采气树，采气树顶部安装有第一闸阀，采气树上部左侧安装有第二闸阀，采气树上部右侧安装有第三闸阀，采气树下部左侧安装有第四闸阀，采气树下部右侧安装有第五闸阀，采气树中部由上至下依次设有第六闸阀和第七闸阀，采气树底部固定连通有设于气井内的油管，其特征在于还包括压缩机、液气分离器、柱塞、防喷管、缓冲组件和控制器，第一闸阀上端安装有防喷管，防喷管上部内侧安装有缓冲组件，防喷管下部与第五闸阀右端之间固定连通有第一采气管线，第三闸阀右端安装有另一端与第一采气管线固定连通的第二采气管线，对应第二采气管线与第五闸阀之间位置的第一采气管线上固定连通有主输气管线，第二闸阀左端与压缩机的进气口之间固定连通有吸气管线，压缩机的出气口与液气分离器的进气口之间固定连通有第一出气管线，液气分离器的出气口与主输气管线之间固定连通有第二出气管线，第四闸阀左端安装有采集管，采集管上设有控制器，油管内密封套装有柱塞，对应第二采气管线与防喷管之间位置的第一采气管线上安装有第一气动薄膜阀，吸气管线上安装有第二气动薄膜阀，控制器分别与第一气动薄膜阀、第二气动薄膜阀、压缩机电连接。
下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：
上述第一采气管线与第二出气管线之间的主输气管线上可安装有针阀。
上述对应第二气动薄膜阀与第二闸阀之间位置的吸气管线上可设有压力表。
上述第二出气管线上可安装有单流阀。
上述对应第一气动薄膜阀与防喷管之间位置的第一采气管线上可固定连通有另一端与防喷管上部固定连通的旁通管。
本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种采气方法按下述方法进行：先将柱塞安装在油管内，然后利用控制器采集套压、油压数据并检测柱塞在开井生产时段内是否到达井口，并在控制器上设定固定开井时间，当到达固定开井时间时，控制器驱动第一气动薄膜阀开启，在井底压力的作用下，柱塞及上部液体被完全推至井口，柱塞上部液体依次流过防喷管、第一采气管线、第一气动薄膜阀以及针阀后流入主输气管线；当控制器探测到气井内柱塞未到达防喷管内，控制器控制电磁阀，电磁阀使得第一出气管线分别和第二出气管线、第二出气管线连通，第一气动薄膜阀和第二气动薄膜阀开启，同时控制器启动日处理气量不低于5万方的压缩机，压缩机的吸气口与柱塞之间形成负压，柱塞上部液体依次流过防喷管、第一采气管线、第一气动薄膜阀以及针阀后流入主输气管线，同时气井内的天然气依次通过第二闸阀、第二气动薄膜阀、吸气管线、压缩机、第一出气管线和第二出气管线后进入主输气管线，实现气井智能开采。
下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：
上述柱塞可安装在油管内液面200米或200米以下。
本发明结构合理而紧凑，压缩机启动时，对油管柱塞上方的空间形成的负压，有利于柱塞及上部液柱上行，产出气液混合物通过液气分离器分离，液气分离器分离出的气体通过第二出气管线进入主输气管线，柱塞作为气井内油管的液体封隔界面，柱塞在井底压力和重力的作用下，可在油管内部上下移动，在井底压力的作用下，将柱塞上部的液柱推至井口后进入主输气管线，具有安全、省力、简便、高效的特点。
附图说明
附图1为实施例一的主视局部剖视结构示意图。
附图中的编码分别为：1为气井，2为采气树，3为第一闸阀，4为第二闸阀，5为第三闸阀，6为第四闸阀，7为第五闸阀，8为第六闸阀，9为第七闸阀，10为压缩机，11为液气分离器，12为柱塞，13为防喷管，14为缓冲组件，15为油管，16为第一采气管线，17为第二采气管线，18为主输气管线，19为吸气管线，20为第一出气管线，21为第二出气管线，22为采集管，23为第一气动薄膜阀，24为第二气动薄膜阀，25为控制器，26为针阀，27为压力表，28为单流阀，29为旁通管。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：
实施例一：如附图1所示，该柱塞12负压采气装置包括设于气井1上的采气树2，采气树2顶部安装有第一闸阀3，采气树2上部左侧安装有第二闸阀4，采气树2上部右侧安装有第三闸阀5，采气树2下部左侧安装有第四闸阀6，采气树2下部右侧安装有第五闸阀7，采气树2中部由上至下依次设有第六闸阀8和第七闸阀9，采气树2底部固定连通有设于气井1内的油管15，其特征在于还包括压缩机10、液气分离器11、柱塞12、防喷管13、缓冲组件14和控制器25，第一闸阀3上端安装有防喷管13，防喷管13上部内侧安装有缓冲组件14，防喷管13下部与第五闸阀7右端之间固定连通有第一采气管线16，第三闸阀5右端安装有另一端与第一采气管线16固定连通的第二采气管线17，对应第二采气管线17与第五闸阀7之间位置的第一采气管线16上固定连通有主输气管线18，第二闸阀4左端与压缩机10的进气口之间固定连通有吸气管线19，压缩机10的出气口与液气分离器11的进气口之间固定连通有第一出气管线20，液气分离器11的出气口与主输气管线18之间固定连通有第二出气管线21，第四闸阀6左端安装有采集管22，采集管22上设有控制器25，油管15内密封套装有柱塞12，对应第二采气管线17与防喷管13之间位置的第一采气管线16上安装有第一气动薄膜阀23，吸气管线19上安装有第二气动薄膜阀24，控制器25分别与第一气动薄膜阀23、第二气动薄膜阀24、压缩机10电连接。
根据需求，油管15内安装有现有公知的井下缓冲器，柱塞12放置在井下缓冲器上侧，缓冲组件14为现有公知的缓冲胶筒，压缩机10启动状态为抽吸工况，对油管15柱塞12上方的空间形成0.5至2MPa的负压，控制器25为现有公知技术，如中国石油西部钻探工程有限公司的型号为XZ-PLDS-Ⅰ柱塞12排水采气系统中的自动控制系统，也可为PLC，防喷管13为现有公知技术。在使用过程中，压缩机10启动时，对油管15柱塞12上方的空间形成的负压，有利于柱塞12及上部液柱上行，产出气液混合物通过液气分离器11分离，液气分离器11分离出的气体通过第二出气管线21进入主输气管线18，液气分离器11分离出的液体通过车载储液罐运离现场或者通过抽吸泵输入主输气管线18；柱塞12作为气井1内油管15的液体封隔界面，柱塞12在井底压力和重力的作用下，可在油管15内部上下移动，在井底压力的作用下，将柱塞12上部的液柱推至井口后进入主输气管线18，实现排水采气；缓冲组件14的设置，能够减轻柱塞12上行至井口的冲击，降低安全风险，控制器25的设置，能够对压缩机10、第一气动薄膜阀23和第二气动薄膜阀24进行独立控制，实现吸气管线19与主输气管线18的连通状态，进而满足气井1内不同工况的气井1的开发，实现本发明的智能控制，将气井1生产动态监测、柱塞12工艺实施、负压采气工艺实施有效相结合,实现气井1智能开采，本发明结构合理而紧凑，使用方便，具有安全、省力、简便、高效的特点。
可根据实际需要，对上述柱塞12负压采气装置作进一步优化或/和改进：
如附图1所示，第一采气管线16与第二出气管线21之间的主输气管线18上安装有针阀26。
如附图1所示，对应第二气动薄膜阀24与第二闸阀4之间位置的吸气管线19上设有压力表27。
根据需求，压力表27也可为与控制器25电连接的压力传感器。在使用过程中，压力表27的设置便于观察油管15压力。
如附图1所示，第二出气管线21上安装有单流阀28。
在使用过程中，通过设置单流阀28，能够避免压缩机10不工作时，主输气管线18内的液体经第二出气管线21流入液气分离器11，降低故障率，提高可靠性。
如附图1所示，对应第一气动薄膜阀23与防喷管13之间位置的第一采气管线16上固定连通有另一端与防喷管13上部固定连通的旁通管29。
实施例二：如附图1所示，该采气方法按下述方法进行：先将柱塞12安装在油管15内，然后利用控制器25采集套压、油压数据并检测柱塞12在开井生产时段内是否到达井口，并在控制器25上设定固定开井时间，当到达固定开井时间时，控制器25驱动第一气动薄膜阀23开启，在井底压力的作用下，柱塞12及上部液体被完全推至井口，柱塞12上部液体依次流过防喷管13、第一采气管线16、第一气动薄膜阀23以及针阀26后流入主输气管线18；当控制器25探测到气井1内柱塞12未到达防喷管13内或者气井1内油管15环空压力无明显下降时，控制器25驱动第一气动薄膜阀23和第二气动薄膜阀24开启，同时控制器25启动日处理气量不低于5万方的压缩机10，压缩机10的吸气口与柱塞12之间形成负压，柱塞12上部液体依次流过防喷管13、第一采气管线16、第一气动薄膜阀23以及针阀26后流入主输气管线18，同时气井1内的天然气依次通过第二闸阀4、第二气动薄膜阀24、吸气管线19、压缩机10、第一出气管线20和第二出气管线21后进入主输气管线18，实现气井1智能开采。
在使用过程中，该采气方法可实现柱塞12气举与负压采气同时协作施工，有利于水淹气井1内积液的排出，同时对于产水突出气井，可以持续高效带液，防止气井积液，该发明不仅适用于单井，也可以同时用于多口气井，实现单组压缩机10负压采气设备协助多口柱塞气举井，按需输出实现带液产气。目前长庆区域水淹井上千口、西部钻探自营区有水淹停产气井1达130余口，存在较大的产能提升空间。
可根据实际需要，对上述采气方法作进一步优化或/和改进：
如附图1所示，柱塞12安装在油管15内液面200米或200米以下。
根据需求，柱塞12通过现有公知的卡定器安装在油管15内，可将柱塞12井内卡定器尽可能的配置在油管15下部，常规柱塞12井内卡定器下深以井筒内液面以下200米最优，依靠柱塞12良好的密封性能，在柱塞12举升过程种可以最大限度的将生产油管15内部的液体排出井筒，当气井1产液量变化时需要对井内卡定器进行调整，单井井口输压（回压）每降低0.1MPa，井内液柱高度降低150-200m，可有效辅助柱塞排水采气工艺举升油管15内的液体。
以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
Claims (10)
1.一种柱塞负压采气装置，包括设于气井上的采气树，采气树顶部安装有第一闸阀，采气树上部左侧安装有第二闸阀，采气树上部右侧安装有第三闸阀，采气树下部左侧安装有第四闸阀，采气树下部右侧安装有第五闸阀，采气树中部由上至下依次设有第六闸阀和第七闸阀，采气树底部固定连通有设于气井内的油管，其特征在于还包括压缩机、液气分离器、柱塞、防喷管、缓冲组件和控制器，第一闸阀上端安装有防喷管，防喷管上部内侧安装有缓冲组件，防喷管下部与第五闸阀右端之间固定连通有第一采气管线，第三闸阀右端安装有另一端与第一采气管线固定连通的第二采气管线，对应第二采气管线与第五闸阀之间位置的第一采气管线上固定连通有主输气管线，第二闸阀左端与压缩机的进气口之间固定连通有吸气管线，压缩机的出气口与液气分离器的进气口之间固定连通有第一出气管线，液气分离器的出气口与主输气管线之间固定连通有第二出气管线，第四闸阀左端安装有采集管，采集管上设有控制器，油管内密封套装有柱塞，对应第二采气管线与防喷管之间位置的第一采气管线上安装有第一气动薄膜阀，吸气管线上安装有第二气动薄膜阀，控制器分别与第一气动薄膜阀、第二气动薄膜阀、压缩机电连接。
2.根据权利要求1所述的柱塞负压采气装置，其特征在于第一采气管线与第二出气管线之间的主输气管线上安装有针阀。
3.根据权利要求1或2所述的柱塞负压采气装置，其特征在于对应第二气动薄膜阀与第二闸阀之间位置的吸气管线上设有压力表。
4.根据权利要求1或2所述的柱塞负压采气装置，其特征在于第二出气管线上安装有单流阀。
5.根据权利要求3所述的柱塞负压采气装置，其特征在于第二出气管线上安装有单流阀。
6.根据权利要求1或2或5所述的柱塞负压采气装置，其特征在于对应第一气动薄膜阀与防喷管之间位置的第一采气管线上固定连通有另一端与防喷管上部固定连通的旁通管。
7.根据权利要求3所述的柱塞负压采气装置，其特征在于对应第一气动薄膜阀与防喷管之间位置的第一采气管线上固定连通有另一端与防喷管上部固定连通的旁通管。
8.根据权利要求4所述的柱塞负压采气装置，其特征在于对应第一气动薄膜阀与防喷管之间位置的第一采气管线上固定连通有另一端与防喷管上部固定连通的旁通管。
9.一种根据权利要求1至8中任一项所述的柱塞负压采气装置的采气方法，其特征在于按下述方法进行：先将柱塞安装在油管内，然后利用控制器采集套压、油压数据并检测柱塞在开井生产时段内是否到达井口，并在控制器上设定固定开井时间，当到达固定开井时间时，控制器驱动第一气动薄膜阀开启，在井底压力的作用下，柱塞及上部液体被完全推至井口，柱塞上部液体依次流过防喷管、第一采气管线、第一气动薄膜阀以及针阀后流入主输气管线；当控制器探测到气井内柱塞未到达防喷管内，控制器控制电磁阀，电磁阀使得第一出气管线分别和第二出气管线、第二出气管线连通，第一气动薄膜阀和第二气动薄膜阀开启，同时控制器启动日处理气量不低于5万方的压缩机，压缩机的吸气口与柱塞之间形成负压，柱塞上部液体依次流过防喷管、第一采气管线、第一气动薄膜阀以及针阀后流入主输气管线，同时气井内的天然气依次通过第二闸阀、第二气动薄膜阀、吸气管线、压缩机、第一出气管线和第二出气管线后进入主输气管线，实现气井智能开采。
10.根据权利要求9所述的采气方法，其特征在于柱塞安装在油管内液面200米或200米以下。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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