CN116104456A - 一种排水采气系统及排水采气方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种排水采气系统及排水采气方法，排水采气系统包括套管、三孔管柱、内管组件、控制部、增压泵和井口关断装置；内管组件包括内管、电控阀、压力温度传感器和第一单向阀；三孔管柱与内管连通；井口关断装置包括井口管、升降部、丝杆、第一升降板、第二升降板、第一拨杆、第二拨杆、第一扇形板、第二扇形板和封堵环；井口管与套管的连接处设置有多个卡接组件和多个限位块；卡接组件包括插杆和弹性件，井口管和套管的连接处开设有插孔；弹性件和插杆均设置于插孔中；增压泵的输出端与套管的内部连通。本申请实现了能够根据气井产能的降低自动调整并增加生产管柱中的流速，在发生积液时，能够自动对积液进行排出，能够实现自动间歇排采。

Description

一种排水采气系统及排水采气方法

技术领域

本申请涉及天然气采气技术领域，尤其涉及一种排水采气系统及排水采气方法。

背景技术

天然气开采一般采用自喷方式，在天然气井开采前期，气井压力大，通过下放的生产管柱容易进行采气，但是在天然气井的整个生命周期中，随着气井生产时间的持续，到了开采中后期，气井产能会逐渐降低，生产管柱中的流速会显著降低，不利于正常进行采气，特别是当生产管柱中的流速低于临界携液流速时气井井底会发生积液，一旦井底积液发生，气井的产量将会大幅降低，严重时还会导致气井水淹、停产。

现有技术中在天然气气井中后期时，不能够根据气井产能的降低而自动调整并增加生产管柱中的流速，在后期发生积液时，采用泡排、柱塞气举和人工举升等方式进行排水，耗费的人力和物力较大，不能实现自动间歇排采。

发明内容

本申请通过提供一种排水采气系统及排水采气方法，解决了现有技术中在天然气气井中后期时，不能够根据气井产能的降低而自动调整并增加生产管柱中的流速，在后期发生积液时，采用泡排、柱塞气举和人工举升等方式进行排水，耗费的人力和物力较大，不能实现自动间歇排采的技术问题，实现了能够根据气井产能的降低自动调整并增加生产管柱中的流速，在发生积液时，能够自动对积液进行排出，能够实现自动间歇地对气井进行排采。

第一方面，本申请提供的一种排水采气系统，包括套管、三孔管柱、内管组件、控制部、增压泵和井口关断装置；所述三孔管柱和所述内管组件均设置于所述套管的内部，且所述三孔管柱的外侧与所述套管的内侧之间形成环腔；所述内管组件包括内管、电控阀、压力温度传感器和第一单向阀；所述三孔管柱的底端与所述内管的顶端连通；所述电控阀设置于所述内管的顶端外侧，能够将所述内管的内部与所述环腔连通或关闭；所述压力温度传感器设置于所述内管的外侧，所述第一单向阀设置于所述内管的内部；所述井口关断装置包括井口管、升降部、丝杆、第一升降板、第二升降板、第一拨杆、第二拨杆、第一扇形板、第二扇形板和封堵环；所述升降部设置于所述井口管的轴心处，且所述升降部的输出端与所述丝杆的顶端转动连接；所述丝杆贯通所述第一升降板并与所述第一升降板螺纹连接；所述第二升降板固定连接于所述丝杆的底端；所述第一升降板的外侧与所述封堵环的顶面之间固定连接，能够带动所述封堵环同步运动，所述封堵环的横截面积与所述环腔的横截面积相等；所述第一扇形板和所述第二扇形板分别放置于所述三孔管柱的顶端，且所述第一扇形板和所述第二扇形板的圆心处与所述三孔管柱的顶端转动连接，能够在转动后分别将所述三孔管柱的其中两个孔洞进行封堵；所述第一拨杆和所述第二拨杆分别固定连接于所述第二升降板的外侧，能够在所述第二升降板的带动下分别与所述第一扇形板和所述第二扇形板卡接，并能够分别拨动第一扇形板和第二扇形板转动；所述井口管与所述套管的连接处关于所述套管的轴心线环形阵列设置有多个卡接组件和多个限位块；所述卡接组件包括插杆和弹性件，所述井口管和所述套管的连接处沿径向方向开设有多个插孔；所述弹性件设置于所述插孔中，所述插杆插入所述插孔中并与所述插孔滑动连接，所述插杆伸出所述插孔的端部开设有斜面；所述限位块处于所述插杆的下方，且与所述套管的内侧固定连接，所述限位块与所述插杆之间的高度等于所述封堵环的厚度；所述增压泵的输出端与所述套管的内部连通，所述控制部分别与所述增压泵、所述升降部、所述电控阀和所述压力温度传感器电性连接。

第一方面，在一种可能的实现方式中，所述三孔管柱的顶端圆心处固定连接有转轴，所述第一扇形板和所述第二扇形板的圆心处设置有耳板，所述转轴贯通所述耳板并与所述耳板转动连接；所述第一扇形板的顶面开设有凹孔，所述第一拨杆的底端能够插入所述凹孔中；当所述第一拨杆插入到所述凹孔中时，所述第二拨杆下降至所述第二扇形板背离所述第一升降板的一侧，并与所述第二升降板的侧面接触。

第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一升降板的外侧关于所述第一升降板的轴心线环形阵列设置有多个L形连接杆；所述L形连接杆的一端与所述第一升降板的外侧固定连接，所述L形连接杆的另一端与所述封堵环的顶面固定连接。

第一方面，在一种可能的实现方式中，所述封堵环的底面固定连接有导向套，所述导向套套设于所述三孔管柱的外侧并与所述三孔管柱的外侧滑动连接。

第一方面，在一种可能的实现方式中，所述井口管的内侧固定连接有固定梁，所述升降部的机体固定连接于所述固定梁的底面。

第一方面，在一种可能的实现方式中，所述内管的底端内部设置有过滤网。

第一方面，在一种可能的实现方式中，所述增压泵的输入端与附近高压地层气井的井口连接。

第二方面，本申请提供了一种排水采气方法，包括：前期采气，通过控制部控制井口关断装置，使得环腔的顶端和三孔管柱的顶端完全与井口管内部连通，使得环腔和三孔管柱同时工作，通过地层气井自身的压力进行自喷开采；中期采气，随着地层气井自身压力的逐渐降低，通过控制部控制井口关断装置，使得升降部伸长，进而带动丝杆、第一升降板、第二升降板以及封堵环同步下降，封堵环在下降的过程中逐步进入到环腔中，并且逐步挤压插杆端部的斜面，使得插杆同步挤压弹性件，封堵环下降至接触到限位块后，插杆的端部在弹性件的作用下再次伸出插孔并卡接在封堵环的顶面，此时，通过限位块和插杆实现对封堵环竖直方向的卡接限位，同时通过封堵环实现对环腔的顶端进行封堵，此时，通过三孔管柱进行采气的工作，环腔不再参与采气工作；当封堵环下降接触到限位块时，第二升降板带动第一拨杆和第二拨杆同步下降，使得第一拨杆的底端插入至第一扇形板的顶面，使得第一拨杆的底端与第一扇形板卡接，同时使得第二拨杆的底端下降至第二扇形板背离第一扇形板的一侧，使得第二拨杆的底端与第二扇形板的单侧卡接；中后期采气，随着地层气井自身压力的再次降低，通过控制部继续控制井口关断装置，使得升降部继续伸长，并带动丝杆继续下降，由于封堵环通过限位块的限制不能再继续下降，使得第一升降板也不能继续下降，因而，由于丝杆与第一升降板的螺纹连接，使得丝杆在下降的过程中相对于第一升降板和升降部的输出端进行正向自转，进而带动第二升降板同步转动，从而带动第一拨杆和第二拨杆同步正向转动，通过第一拨杆与第一扇形板的卡接带动第一扇形板绕着三孔管柱的顶端圆心处转动，最终通过第一扇形板能够将三孔管柱的其中一个孔洞进行封堵，此时第二拨杆向远离第二扇形板的方向转动，第二拨杆不会带动第二扇形板转动，从而实现只对三孔管柱的其中一个孔洞进行封堵，通过三孔管柱的剩余两个孔洞进行采气工作；后期采气，随着地层气井自身压力的衰竭，通过控制部继续控制井口关断装置，使得升降部缩短，通过升降部的缩短带动丝杆上升，此时，封堵环的顶面由于插杆端部的卡接，封堵环和第一升降板均不能随着丝杆同步上升，因而，丝杆相对于第一升降板和升降部的输出端进行反向自转，进而带动第二升降板转动，从而带动第一拨杆和第二拨杆同步反向转动，通过第一拨杆与第一扇形板的卡接带动第一扇形板绕着三孔管柱的顶端圆心处转动，并使得第一扇形板从封堵的三孔管柱其中一个孔洞顶端转动至三孔管柱相邻的另外一个孔洞的顶端，并对三孔管柱相邻的另外一个孔洞的顶端进行封堵，通过第二拨杆的反向转动，使得第二拨杆逐渐转动至接触到第二扇形板背离第一扇形板的一侧，并随着第二拨杆的继续反向转动，进而能够拨动第二扇形板绕着三孔管柱的顶端圆心处转动，使得第二扇形板转动至第一扇形板离开的三孔管柱的那个孔洞的顶端并对该孔洞进行封堵，最终，通过第一扇形板和第二扇形板能够对三孔管柱其中两个孔洞进行封堵，实现三孔管柱单孔洞进行采气工作；后期间歇排采，在三孔管柱单孔洞进行采气的过程中，在套管内部出现积液并达到一定的高度时，控制部会根据压力温度传感器的压力检测数据，控制增压泵工作并向环腔中注入气体，使得环腔中的压力增大，同时控制电控阀打开，使得环腔与内管连通，环腔中的高压气体会使得积液通过电控阀进入到内管中，进入到内管中的积液在单向阀的作用下将内管的底端封堵，因而，积液会通过三孔管柱的单孔向上排出，实现对环腔内部积液的快速处理，当积液的高度降低后，控制部会根据压力温度传感器的压力检测数据，控制增压泵停止工作，同时控制电控阀关闭，之后，继续通过三孔管柱单孔洞进行采气工作，因而，通过套管内部积液的高度检测，可以实现对地层气井后期自动的间歇排采。

本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请通过采用套管、三孔管柱、内管组件、控制部、增压泵和井口关断装置，三孔管柱的外侧与套管的内侧之间形成环腔，在气井开采前期，通过控制部控制井口关断装置使得套管和三孔管柱为完全打开的状态，实现环腔和三孔管柱全部工作进行采气；在气井开采中后期，气井压力逐渐降低，通过控制部控制井口关断装置先关闭环腔，通过三孔管柱进行采气工作，使得气井生产管柱横截面积减少，从而能够提高三孔管柱中的流速，保证正常进行采气；在气井开采后期，气井压力再次降低，通过控制部控制井口关断装置再关闭三孔管柱中的其中一个孔洞，通过三孔管柱中的两个孔洞进行采气工作，同理，随着气井压力的逐渐衰竭，后续继续关闭三孔管柱中的两个孔洞，通过三孔管柱中的一个孔洞进行采气工作，同样能够提高开采时的流速，保证在气井全生命周期中都能够正常进行采气；

在气井开采后期，当出现积液并达到一定高度时，控制部会根据压力温度传感器的压力检测数据，控制增压泵工作并向环腔中注入气体，使得环腔中的压力增大，同时控制电控阀打开，使得环腔与内管连通，环腔中的高压气体会使得积液通过电控阀进入到内管中，进入到内管中的积液在单向阀的作用下将内管的底端封堵，因而，积液会通过三孔管柱的单孔向上排出，实现对环腔内部积液的快速处理，当积液的高度降低后，控制部会根据压力温度传感器的压力检测数据，控制增压泵停止工作，同时控制电控阀关闭，之后，继续通过三孔管柱单孔洞进行采气工作，因而，通过套管内部积液的高度检测，可以实现对地层气井后期自动的间歇排采；

另外，通过设置井口关断装置包括井口管、升降部、丝杆、第一升降板、第二升降板、第一拨杆、第二拨杆、第一扇形板、第二扇形板和封堵环，在采气周期中，需要减少气井生产管柱的横截面积以提高流速时，只需要通过控制升降部进行升降动作，就可以依次带动封堵环、第一扇形板和第二扇形板运动，并实现先将环腔封堵进行采气工作，然后再将三孔管柱中的其中一个孔洞封堵进行采气工作，最后将三孔管柱中的两个孔洞进行封堵进行采气工作，整个过程中，不需要借助多个电磁阀分别单独进行关闭的工作，大大减少了电气元件的使用，降低了成本；

有效解决了现有技术中在天然气气井中后期时，不能够根据气井产能的降低而自动调整并增加生产管柱中的流速，在后期发生积液时，采用泡排、柱塞气举和人工举升等方式进行排水，耗费的人力和物力较大，不能实现自动间歇排采的技术问题，实现了能够根据气井产能的降低自动调整并增加生产管柱中的流速，在发生积液时，能够自动对积液进行排出，能够实现自动间歇地对气井进行排采。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种排水采气系统的工作控制功能图；

图2为本申请实施例提供的井口关断装置的轴测图；

图3为本申请实施例提供的井口关断装置去除井口管时的轴测图；

图4为图3中控制升降部伸长后使得封堵环将环腔封堵时的轴测图；

图5为本申请实施例提供的前期采气环腔和三孔管柱同时工作时的井口关断装置的等轴测剖视图；

图6为图5中A区域的局部放大图；

图7为本申请实施例提供的中期采气封堵环将环腔封堵、只通过三孔管柱工作时的井口关断装置的等轴测剖视图；

图8为图7中B区域的局部放大图；

图9为本申请实施例提供的第一扇形板、第二扇形板没有对三孔管柱的孔洞进行封堵时的轴测图；

图10为本申请实施例提供的丝杆带动第二升降板正向转动，进而通过第一拨杆带动第一扇形板转动，使得三孔管柱其中一个孔洞被封堵时的轴测图；

图11为本申请实施例提供的丝杆带动第二升降板反向转动，进而通过第一拨杆、第二拨杆分别带动第一扇形板和第二扇形板转动，使得三孔管柱其中两个孔洞被封堵时的轴测图。

附图标记：1-套管；11-环腔；2-三孔管柱；21-转轴；22-耳板；3-内管组件；31-内管；311-过滤网；32-电控阀；33-压力温度传感器；34-第一单向阀；4-控制部；5-增压泵；51-第二单向阀；6-井口关断装置；60-井口管；601-插孔；602-固定梁；61-升降部；62-丝杆；63-第一升降板；631-L形连接杆；64-第二升降板；65-第一拨杆；66-第二拨杆；67-第一扇形板；671-凹孔；68-第二扇形板；69-封堵环；691-导向套；7-卡接组件；71-插杆；711-斜面；72-弹性件；8-限位块；9-连接环。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

参照图1-11，本申请实施例提供的一种排水采气系统，包括套管1、三孔管柱2、内管组件3、控制部4、增压泵5和井口关断装置6；三孔管柱2和内管组件3均设置于套管1的内部，且三孔管柱2的外侧与套管1的内侧之间形成环腔11；内管组件3包括内管31、电控阀32、压力温度传感器33和第一单向阀34；三孔管柱2的底端与内管31的顶端连通；电控阀32设置于内管31的顶端外侧，能够将内管31的内部与环腔11连通或关闭；压力温度传感器33设置于内管31的外侧，第一单向阀34设置于内管31的内部；井口关断装置6包括井口管60、升降部61、丝杆62、第一升降板63、第二升降板64、第一拨杆65、第二拨杆66、第一扇形板67、第二扇形板68和封堵环69；升降部61设置于井口管60的轴心处，且升降部61的输出端与丝杆62的顶端转动连接；丝杆62贯通第一升降板63并与第一升降板63螺纹连接；第二升降板64固定连接于丝杆62的底端；第一升降板63的外侧与封堵环69的顶面之间固定连接，能够带动封堵环69同步运动，封堵环69的横截面积与环腔11的横截面积相等；第一扇形板67和第二扇形板68分别放置于三孔管柱2的顶端，且第一扇形板67和第二扇形板68的圆心处与三孔管柱2的顶端转动连接，能够在转动后分别将三孔管柱2的其中两个孔洞进行封堵；第一拨杆65和第二拨杆66分别固定连接于第二升降板64的外侧，能够在第二升降板64的带动下分别与第一扇形板67和第二扇形板68卡接，并能够分别拨动第一扇形板67和第二扇形板68转动；井口管60与套管1的连接处关于套管1的轴心线环形阵列设置有多个卡接组件7和多个限位块8；卡接组件7包括插杆71和弹性件72，井口管60和套管1的连接处沿径向方向开设有多个插孔601；弹性件72设置于插孔601中，插杆71插入插孔601中并与插孔601滑动连接，插杆71伸出插孔601的端部开设有斜面711；限位块8处于插杆71的下方，且与套管1的内侧固定连接，限位块8与插杆71之间的高度等于封堵环69的厚度；增压泵5的输出端与套管1的内部连通，控制部4分别与增压泵5、升降部61、电控阀32和压力温度传感器33电性连接。本申请实施例中的三孔管柱2，是有三个孔的连续管，并配有动力线和信号线，以便实现自动化、智能化的排水采气工艺，三孔管柱2的基体材料依据工作温度和环境压力选定，可以选用PE、PA、PPS、PEEK，具有耐腐蚀、抗结垢、表面光洁度高的特性，在三孔管柱2的基体材料中可以设置增强材料，比如可以采用预浸处理芳纶纤维或碳纤维，承受内外压力和轴向拉力，提高三孔管柱2整体的抗压和抗拉性能，三孔管柱2内设有三根导线，可为井下控制或电动工具提供动力，为压力温度传感器33提供数据传输通道；本申请实施例中排水采气系统以三孔管柱2为核心，一次完井作业，全生命周期生产，全生命周期内分为五个阶段：初始为套管1环腔11与三孔管柱2共同工作、第二步是三孔管柱2工作、第三步是三孔管柱2中的二孔管工作、第四步是三孔管柱2中的单孔管工作、第五步是间歇排采工作，不同工作阶段的切换由积液高度和临界流速等综合判断确定，井口关断装置6会自动关断到合适的工作状态，直至三孔管单孔洞工作到气藏压力耗尽；通过井下配置的压力温度传感器33，实时监测积液高度，自动调配切换最佳生产管柱截面，从环腔11、三孔管柱2组合工作到三孔管柱2单孔工作，始终保持较高携液能力，处于连续生产状态。具体地，本申请实施例中井口关断装置6自动关断到合适的工作状态，没有采用常规的多个电磁阀来分别控制关断，而是通过具体设置的井口管60、升降部61、丝杆62、第一升降板63、第二升降板64、第一拨杆65、第二拨杆66、第一扇形板67、第二扇形板68、封堵环69、卡接组件7和限位块8的配合并通过机械结构来实现，其中井口管60的内径大于套管1的外径，使得从环腔11顶端和三孔管柱2顶端采出的气体能够进入到井口管60中，进而通过井口管60继续输送至外部，设置封堵环69的横截面积与环腔11的横截面积相等，通过封堵环69能够将环腔11进行封堵，其中井口管60的底端与套管1的顶端之间固定连接有连接环9，用于将井口管60和套管1连接起来；本申请实施例中三孔管柱2正常工作时，第一扇形板67、第二扇形板68分别放置于三孔管柱2相邻孔洞之间，不会对孔洞进行遮挡，第一扇形板67、第二扇形板68通过第一拨杆65和第二拨杆66的带动转动至三孔管柱2的孔洞顶端时，能够完全将需要遮挡的孔洞进行遮挡，具体地第一扇形板67、第二扇形板68以及三孔管柱2孔洞尺寸的设计可以根据设计需要合理设置；本申请实施例中卡接组件7中的弹性件72选用弹簧，通过封堵环69实现对环腔11的顶端进行封堵的同时，同时能够通过限位块8和插杆71实现对封堵环69竖直方向的卡接限位，保证后续通过丝杆62的继续升降动作来带动第一升降板63、封堵环69同步转动，从而带动第一拨杆65、第二拨杆66的转动最终带动第一扇形板67、第二扇形板68进行转动，从而实现对三孔管柱2中孔洞的封堵，最终实现对三孔管柱2工作过程中采气横截面的调整，从而在气井压力不足时，仍能够保证正常的采气流速并进行生产。

参照图9，三孔管柱2的顶端圆心处固定连接有转轴21，第一扇形板67和第二扇形板68的圆心处设置有耳板22，转轴21贯通耳板22并与耳板22转动连接；第一扇形板67的顶面开设有凹孔671，第一拨杆65的底端能够插入凹孔671中；当第一拨杆65插入到凹孔671中时，第二拨杆66下降至第二扇形板68背离第一升降板63的一侧，并与第二升降板64的侧面接触。本申请实施例中具体地设置转轴21、耳板22，使得第一扇形板67和第二扇形板68的圆心处能够通过耳板22与转轴21的配合，使得第一扇形板67和第二扇形板68能够绕着转轴21进行转动，进而实现对三孔管柱2中孔洞的封堵工作，具体地，第一拨杆65和第二拨杆66均为L形结构，第一拨杆65能够在第二升降板64下降后，使得第一拨杆65的底端插入到凹孔671中，从而通过后续第一拨杆65的转动动作实现带动第一扇形板67的转动动作，其中，第二拨杆66能够在第二升降板64下降后，使得第一拨杆65的底端接触到第二扇形板68背离第一扇形板67的侧面，使得第二拨杆66与第二扇形板68形成单侧卡接，即第二拨杆66随着丝杆62正向转动时，会逐渐远离第二扇形板68，不会对第二扇形板68启动拨动的动作，第二拨杆66随着丝杆62反向转动时，会逐渐靠近第二扇形板68，并在接触到第二扇形板68后才能继续拨动第二扇形板68转动。

参照图1-5，第一升降板63的外侧关于第一升降板63的轴心线环形阵列设置有多个L形连接杆631；L形连接杆631的一端与第一升降板63的外侧固定连接，L形连接杆631的另一端与封堵环69的顶面固定连接。本申请实施例中具体地设置三个L形连接杆631，通过L形连接杆631将第一升降板63的外侧与封堵环69的顶面固定连接，使得第一升降板63和封堵环69形成一个整体，通过第一升降板63能够带动封堵环69同步升降。

参照图5-7，封堵环69的底面固定连接有导向套691，导向套691套设于三孔管柱2的外侧并与三孔管柱2的外侧滑动连接。本申请实施例中进一步设置导向套691，使得封堵环69在下降的过程中能够通过导向套691进行导向，保证封堵环69准确地进入到环腔11中，实现对环腔11进行封堵。

参照图1-5，井口管60的内侧固定连接有固定梁602，升降部61的机体固定连接于固定梁602的底面。本申请实施例中具体地设置固定梁602，便于对升降部61进行安装和固定。

参照图1，内管31的底端内部设置有过滤网311。本申请实施例中进一步在内管31的底端设置过滤网311，目的是能够过滤一些大颗粒的砂子，避免三孔管柱2出现堵塞。

参照图1，增压泵5的输入端与附近高压地层气井的井口连接。本申请实施例中具体地采用附近高压地层气井，作为增压泵5的气源，进一步节省成本，可以在增压泵5的输出端设置第二单向阀51，避免气体出现回流。

本申请实施例提供的一种排水采气方法，包括：

前期采气，通过控制部4控制井口关断装置6，使得环腔11的顶端和三孔管柱2的顶端完全与井口管60内部连通，使得环腔11和三孔管柱2同时工作，通过地层气井自身的压力进行自喷开采；中期采气，随着地层气井自身压力的逐渐降低，通过控制部4控制井口关断装置6，使得升降部61伸长，进而带动丝杆62、第一升降板63、第二升降板64以及封堵环69同步下降，封堵环69在下降的过程中逐步进入到环腔11中，并且逐步挤压插杆71端部的斜面711，使得插杆71同步挤压弹性件72，封堵环69下降至接触到限位块8后，插杆71的端部在弹性件72的作用下再次伸出插孔601并卡接在封堵环69的顶面，此时，通过限位块8和插杆71实现对封堵环69竖直方向的卡接限位，同时通过封堵环69实现对环腔11的顶端进行封堵，此时，通过三孔管柱2进行采气的工作，环腔11不再参与采气工作；当封堵环69下降接触到限位块8时，第二升降板64带动第一拨杆65和第二拨杆66同步下降，使得第一拨杆65的底端插入至第一扇形板67的顶面，使得第一拨杆65的底端与第一扇形板67卡接，同时使得第二拨杆66的底端下降至第二扇形板68背离第一扇形板67的一侧，使得第二拨杆66的底端与第二扇形板68的单侧卡接；中后期采气，随着地层气井自身压力的再次降低，通过控制部4继续控制井口关断装置6，使得升降部61继续伸长，并带动丝杆62继续下降，由于封堵环69通过限位块8的限制不能再继续下降，使得第一升降板63也不能继续下降，因而，由于丝杆62与第一升降板63的螺纹连接，使得丝杆62在下降的过程中相对于第一升降板63和升降部61的输出端进行正向自转，进而带动第二升降板64同步转动，从而带动第一拨杆65和第二拨杆66同步正向转动，通过第一拨杆65与第一扇形板67的卡接带动第一扇形板67绕着三孔管柱2的顶端圆心处转动，最终通过第一扇形板67能够将三孔管柱2的其中一个孔洞进行封堵，此时第二拨杆66向远离第二扇形板68的方向转动，第二拨杆66不会带动第二扇形板68转动，从而实现只对三孔管柱2的其中一个孔洞进行封堵，通过三孔管柱2的剩余两个孔洞进行采气工作；后期采气，随着地层气井自身压力的衰竭，通过控制部4继续控制井口关断装置6，使得升降部61缩短，通过升降部61的缩短带动丝杆62上升，此时，封堵环69的顶面由于插杆71端部的卡接，封堵环69和第一升降板63均不能随着丝杆62同步上升，因而，丝杆62相对于第一升降板63和升降部61的输出端进行反向自转，进而带动第二升降板64转动，从而带动第一拨杆65和第二拨杆66同步反向转动，通过第一拨杆65与第一扇形板67的卡接带动第一扇形板67绕着三孔管柱2的顶端圆心处转动，并使得第一扇形板67从封堵的三孔管柱2其中一个孔洞顶端转动至三孔管柱2相邻的另外一个孔洞的顶端，并对三孔管柱2相邻的另外一个孔洞的顶端进行封堵，通过第二拨杆66的反向转动，使得第二拨杆66逐渐转动至接触到第二扇形板68背离第一扇形板67的一侧，并随着第二拨杆66的继续反向转动，进而能够拨动第二扇形板68绕着三孔管柱2的顶端圆心处转动，使得第二扇形板68转动至第一扇形板67离开的三孔管柱2的那个孔洞的顶端并对该孔洞进行封堵，最终，通过第一扇形板67和第二扇形板68能够对三孔管柱2其中两个孔洞进行封堵，实现三孔管柱2单孔洞进行采气工作；后期间歇排采，在三孔管柱2单孔洞进行采气的过程中，在套管1内部出现积液并达到一定的高度时，控制部4会根据压力温度传感器33的压力检测数据，控制增压泵5工作并向环腔11中注入气体，使得环腔11中的压力增大，同时控制电控阀32打开，使得环腔11与内管31连通，环腔11中的高压气体会使得积液通过电控阀32进入到内管31中，进入到内管31中的积液在单向阀的作用下将内管31的底端封堵，因而，积液会通过三孔管柱2的单孔向上排出，实现对环腔11内部积液的快速处理，当积液的高度降低后，控制部4会根据压力温度传感器33的压力检测数据，控制增压泵5停止工作，同时控制电控阀32关闭，之后，继续通过三孔管柱2单孔洞进行采气工作，因而，通过套管1内部积液的高度检测，可以实现对地层气井后期自动的间歇排采。

本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种排水采气系统，其特征在于，包括套管（1）、三孔管柱（2）、内管组件（3）、控制部（4）、增压泵（5）和井口关断装置（6）；

所述三孔管柱（2）和所述内管组件（3）均设置于所述套管（1）的内部，且所述三孔管柱（2）的外侧与所述套管（1）的内侧之间形成环腔（11）；

所述内管组件（3）包括内管（31）、电控阀（32）、压力温度传感器（33）和第一单向阀（34）；

所述三孔管柱（2）的底端与所述内管（31）的顶端连通；

所述电控阀（32）设置于所述内管（31）的顶端外侧，能够将所述内管（31）的内部与所述环腔（11）连通或关闭；

所述压力温度传感器（33）设置于所述内管（31）的外侧，所述第一单向阀（34）设置于所述内管（31）的内部；

所述井口关断装置（6）包括井口管（60）、升降部（61）、丝杆（62）、第一升降板（63）、第二升降板（64）、第一拨杆（65）、第二拨杆（66）、第一扇形板（67）、第二扇形板（68）和封堵环（69）；

所述升降部（61）设置于所述井口管（60）的轴心处，且所述升降部（61）的输出端与所述丝杆（62）的顶端转动连接；

所述丝杆（62）贯通所述第一升降板（63）并与所述第一升降板（63）螺纹连接；

所述第二升降板（64）固定连接于所述丝杆（62）的底端；

所述第一升降板（63）的外侧与所述封堵环（69）的顶面之间固定连接，能够带动所述封堵环（69）同步运动，所述封堵环（69）的横截面积与所述环腔（11）的横截面积相等；

所述第一扇形板（67）和所述第二扇形板（68）分别放置于所述三孔管柱（2）的顶端，且所述第一扇形板（67）和所述第二扇形板（68）的圆心处与所述三孔管柱（2）的顶端转动连接，能够在转动后分别将所述三孔管柱（2）的其中两个孔洞进行封堵；

所述第一拨杆（65）和所述第二拨杆（66）分别固定连接于所述第二升降板（64）的外侧，能够在所述第二升降板（64）的带动下分别与所述第一扇形板（67）和所述第二扇形板（68）卡接，并能够分别拨动第一扇形板（67）和第二扇形板（68）转动；

所述井口管（60）与所述套管（1）的连接处关于所述套管（1）的轴心线环形阵列设置有多个卡接组件（7）和多个限位块（8）；

所述卡接组件（7）包括插杆（71）和弹性件（72），所述井口管（60）和所述套管（1）的连接处沿径向方向开设有多个插孔（601）；

所述弹性件（72）设置于所述插孔（601）中，所述插杆（71）插入所述插孔（601）中并与所述插孔（601）滑动连接，所述插杆（71）伸出所述插孔（601）的端部开设有斜面（711）；

所述限位块（8）处于所述插杆（71）的下方，且与所述套管（1）的内侧固定连接，所述限位块（8）与所述插杆（71）之间的高度等于所述封堵环（69）的厚度；

所述增压泵（5）的输出端与所述套管（1）的内部连通，所述控制部（4）分别与所述增压泵（5）、所述升降部（61）、所述电控阀（32）和所述压力温度传感器（33）电性连接。

2.根据权利要求1所述的排水采气系统，其特征在于，所述三孔管柱（2）的顶端圆心处固定连接有转轴（21），所述第一扇形板（67）和所述第二扇形板（68）的圆心处设置有耳板（22），所述转轴（21）贯通所述耳板（22）并与所述耳板（22）转动连接；

所述第一扇形板（67）的顶面开设有凹孔（671），所述第一拨杆（65）的底端能够插入所述凹孔（671）中；

当所述第一拨杆（65）插入到所述凹孔（671）中时，所述第二拨杆（66）下降至所述第二扇形板（68）背离所述第一升降板（63）的一侧，并与所述第二升降板（64）的侧面接触。

3.根据权利要求1所述的排水采气系统，其特征在于，所述第一升降板（63）的外侧关于所述第一升降板（63）的轴心线环形阵列设置有多个L形连接杆（631）；

所述L形连接杆（631）的一端与所述第一升降板（63）的外侧固定连接，所述L形连接杆（631）的另一端与所述封堵环（69）的顶面固定连接。

4.根据权利要求1所述的排水采气系统，其特征在于，所述封堵环（69）的底面固定连接有导向套（691），所述导向套（691）套设于所述三孔管柱（2）的外侧并与所述三孔管柱（2）的外侧滑动连接。

5.根据权利要求1所述的排水采气系统，其特征在于，所述井口管（60）的内侧固定连接有固定梁（602），所述升降部（61）的机体固定连接于所述固定梁（602）的底面。

6.根据权利要求1所述的排水采气系统，其特征在于，所述内管（31）的底端内部设置有过滤网（311）。

7.根据权利要求1所述的排水采气系统，其特征在于，所述增压泵（5）的输入端与附近高压地层气井的井口连接。

8.一种排水采气方法，基于权利要求1-7任一项所述的排水采气系统，其特征在于，包括：

前期采气，通过控制部（4）控制井口关断装置（6），使得环腔（11）的顶端和三孔管柱（2）的顶端完全与井口管（60）内部连通，使得环腔（11）和三孔管柱（2）同时工作，通过地层气井自身的压力进行自喷开采；

中期采气，随着地层气井自身压力的逐渐降低，通过控制部（4）控制井口关断装置（6），使得升降部（61）伸长，进而带动丝杆（62）、第一升降板（63）、第二升降板（64）以及封堵环（69）同步下降，封堵环（69）在下降的过程中逐步进入到环腔（11）中，并且逐步挤压插杆（71）端部的斜面（711），使得插杆（71）同步挤压弹性件（72），封堵环（69）下降至接触到限位块（8）后，插杆（71）的端部在弹性件（72）的作用下再次伸出插孔（601）并卡接在封堵环（69）的顶面，此时，通过限位块（8）和插杆（71）实现对封堵环（69）竖直方向的卡接限位，同时通过封堵环（69）实现对环腔（11）的顶端进行封堵，此时，通过三孔管柱（2）进行采气的工作，环腔（11）不再参与采气工作；

当封堵环（69）下降接触到限位块（8）时，第二升降板（64）带动第一拨杆（65）和第二拨杆（66）同步下降，使得第一拨杆（65）的底端插入至第一扇形板（67）的顶面，使得第一拨杆（65）的底端与第一扇形板（67）卡接，同时使得第二拨杆（66）的底端下降至第二扇形板（68）背离第一扇形板（67）的一侧，使得第二拨杆（66）的底端与第二扇形板（68）的单侧卡接；

中后期采气，随着地层气井自身压力的再次降低，通过控制部（4）继续控制井口关断装置（6），使得升降部（61）继续伸长，并带动丝杆（62）继续下降，由于封堵环（69）通过限位块（8）的限制不能再继续下降，使得第一升降板（63）也不能继续下降，因而，由于丝杆（62）与第一升降板（63）的螺纹连接，使得丝杆（62）在下降的过程中相对于第一升降板（63）和升降部（61）的输出端进行正向自转，进而带动第二升降板（64）同步转动，从而带动第一拨杆（65）和第二拨杆（66）同步正向转动，通过第一拨杆（65）与第一扇形板（67）的卡接带动第一扇形板（67）绕着三孔管柱（2）的顶端圆心处转动，最终通过第一扇形板（67）能够将三孔管柱（2）的其中一个孔洞进行封堵，此时第二拨杆（66）向远离第二扇形板（68）的方向转动，第二拨杆（66）不会带动第二扇形板（68）转动，从而实现只对三孔管柱（2）的其中一个孔洞进行封堵，通过三孔管柱（2）的剩余两个孔洞进行采气工作；

后期采气，随着地层气井自身压力的衰竭，通过控制部（4）继续控制井口关断装置（6），使得升降部（61）缩短，通过升降部（61）的缩短带动丝杆（62）上升，此时，封堵环（69）的顶面由于插杆（71）端部的卡接，封堵环（69）和第一升降板（63）均不能随着丝杆（62）同步上升，因而，丝杆（62）相对于第一升降板（63）和升降部（61）的输出端进行反向自转，进而带动第二升降板（64）转动，从而带动第一拨杆（65）和第二拨杆（66）同步反向转动，通过第一拨杆（65）与第一扇形板（67）的卡接带动第一扇形板（67）绕着三孔管柱（2）的顶端圆心处转动，并使得第一扇形板（67）从封堵的三孔管柱（2）其中一个孔洞顶端转动至三孔管柱（2）相邻的另外一个孔洞的顶端，并对三孔管柱（2）相邻的另外一个孔洞的顶端进行封堵，通过第二拨杆（66）的反向转动，使得第二拨杆（66）逐渐转动至接触到第二扇形板（68）背离第一扇形板（67）的一侧，并随着第二拨杆（66）的继续反向转动，进而能够拨动第二扇形板（68）绕着三孔管柱（2）的顶端圆心处转动，使得第二扇形板（68）转动至第一扇形板（67）离开的三孔管柱（2）的那个孔洞的顶端并对该孔洞进行封堵，最终，通过第一扇形板（67）和第二扇形板（68）能够对三孔管柱（2）其中两个孔洞进行封堵，实现三孔管柱（2）单孔洞进行采气工作；

后期间歇排采，在三孔管柱（2）单孔洞进行采气的过程中，在套管（1）内部出现积液并达到一定的高度时，控制部（4）会根据压力温度传感器（33）的压力检测数据，控制增压泵（5）工作并向环腔（11）中注入气体，使得环腔（11）中的压力增大，同时控制电控阀（32）打开，使得环腔（11）与内管（31）连通，环腔（11）中的高压气体会使得积液通过电控阀（32）进入到内管（31）中，进入到内管（31）中的积液在单向阀的作用下将内管（31）的底端封堵，因而，积液会通过三孔管柱（2）的单孔向上排出，实现对环腔（11）内部积液的快速处理，当积液的高度降低后，控制部（4）会根据压力温度传感器（33）的压力检测数据，控制增压泵（5）停止工作，同时控制电控阀（32）关闭，之后，继续通过三孔管柱（2）单孔洞进行采气工作，因而，通过套管（1）内部积液的高度检测，可以实现对地层气井后期自动的间歇排采。

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