CN201258727Y - 一种球塞助喷采油及排液采气装置 - Google Patents

Abstract

一种用于石油与天然气开采的球塞助喷采油及排液采气装置，尤其是针对高气液比条件下的油气井采油和排液采气的装置。主要由投球器、双管井口、套管、举升油管、偏管器、喇叭口、气液混合器、尾管、井口采出管、脱球器、储球器等组成，采用了单油管柱结构，安装了使举升油管强制偏心的偏管器；在举升油管柱下面安装有气液混合器，气液混合器的入口端连接一根油管，其上连接接球喇叭口；气液混合器下面连接有尾管，尾管下到产层以下，以便使地层气从尾管与井壁环空上升进入喇叭口推动球塞经气液混合器进入举升油管，从而充分利用了地层气能量，实现自喷生产。该装置能充分利用高气液比油气藏的天然气能量辅助油气井自喷生产。

Description

一种球塞助喷采油及排液采气装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于石油与天然气开采的球塞助喷采油及排液采气装置，尤其是针对高气液比条件下的油气井采油和排液采气的装置。

背景技术

在开采石油和天然气过程中，当地层能量充足时，油气井可采用自喷方式进行生产；当地层能量降低和含水率上升不足以维持自喷生产后，需要补充能量转为人工举升方式开采。常用的人工举升方式有气举、有杆泵和电潜泵等。由于自喷方式生产设备简单、管理方便且成本低，人们总是努力延长油气井的自喷生产期。在生产管柱中，由于气液两相间物性差异，存在气相超越液相的流动现象(液相滑脱)。在高气液比油气井中，随着地层能量逐渐降低，这种液相滑脱造成的能量损失随之增大，会加大对产层的回压，造成油气井停喷。因此，设法降低滑脱损失是提高自喷井生产效率和延长自喷生产期的技术关键。

降低油气井气液两相连续上升流动中液相滑脱损失，一种简单有效的方法是从地面向井内投入圆形球塞作为两相管流中气体与液体之间的固体界面，人为的使气液形成稳定理想的段塞流动状态，以防止液体回落，实现提高油气井生产效率和延长自喷生产期的目的。

1980年，Kermit E.Brown在Tulsa大学出版的专著“The technology of artificial liftmethods”第8章其它人工举升方法(第519～524)中介绍了称为BallPump(飞球泵)的U型双管柱气举采油装置。U型双管柱基本结构是采用一根注气管通过下部U型三汇与一根举升管连接实现球塞循环。美国专利申请US005671813提出一种特殊的间歇气举采油装置(Pig Lift)。通过周期注气，采用泡沫软球塞在U型双管柱中往复运动举升液体。中国发明专利申请PCT/CN97/00074提出采用U型双管柱“气举球气举采油球控装置及其采油方法”。上述U型双管柱球塞气举采油装置必须依靠地面连续或间歇注入高压气，以实现球塞气举采油方式。即使在高气液比油气井，自身具有充足的产气量情况下仍需注气补充能量。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种能充分利用高气液比油气藏天然气能量辅助油气井自喷生产的采油和排液采气装置。使用它能充分利用从地层渗流到井底的天然气能量，使原本不能自喷的井，实现自喷采油和排水采气。

技术方案

本实用新型一种球塞助喷及排液采气装置，包括球塞、投球器、双管井口、套管、举升油管、偏管器、喇叭口、气液混合器、尾管、井口采出管、注气管、脱球器、储球器等组成。采用了单油管柱结构，根据油管柱力学确定的位置安装了使举升油管强制偏心的偏管器；在举升油管柱下面安装有气液混合器，气液混合器的入口端连接一根油管，其上连接接球喇叭口；气液混合器下面连接有尾管，尾管下到产层以下，以便使地层气从尾管与井壁环空上升进入喇叭口推动球塞经气液混合器进入举升油管，从而充分利用了地层气能量，实现自喷生产。

所述单油管柱由举升油管、偏管器、气液混合器、尾管、喇叭口组成。所述投球器用于在地面按一定时间频率将球塞投入井内油套管环行空间中，同时密封套管环行空间中的天然气；所述双管井口具有等径双通道，通道一用于举升油管的偏心悬挂，通道二用于球塞投入环空；所述偏管器用于将举升油管径向强制偏心，以保证球塞在套管与举升油管之间的环形空间自由下落；所述喇叭口用于收集从举升油管与套管之间的环形空间下落的球塞与经尾管分离的地层产出天然气，该气体推动球塞进入气液混合器；所述尾管下至产层下部，具有天然气锚的作用，从油气藏流到井底的气液混合物分离后，液体进入尾管上升到气液混合器中，天然气经尾管与井壁之间的环形通道上升到油套管环空；所述气液混合器是气、液、球塞进入举升油管的通道，从油套环空来的气体进入喇叭口推动它前面的球塞和球塞前面的液体通过气液混合器进入举升油管。所述脱球器用于分离产到地面的气液与球塞，同时也可储存球塞；所述注气管用于自喷生产方式转换为连续气举生产方式时，从地面注入高压气。

有益效果

1、采用单油管柱结构较U型双管柱直接节约一半油管投资，施工、操作更简便；

2、充分利用油气藏产出天然气推动球塞自喷采油或排液采气，节约能源；

3、球塞界面作用有效防止了液相滑脱，降低了井底流压，增大油气层的生产压差，使油气井增产并延长自喷期；

4、由于球塞高速频繁地冲击作用，能有效防止油井结蜡和气井生成水合物；

附图说明

图1本实用新型一种球塞助喷及排液采气装置的结构示意图。

图中，1.投球器，2.双管井口，3.套管，4.举升油管，5.油套环空，6.球塞，7.偏管器，8.喇叭口，9.气液混合器，10.尾管，11.产层，12.注气管，13.井口采出管，14.脱球器，15.储球器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型球塞助喷及排液采气装置由投球器1、双管井口2、套管3、举升油管4、球塞6、偏管器7、喇叭口8、气液混合器9、尾管10、注气管12、井口采出管13、脱球器14、储球器15组成。采用了单油管柱结构，根据油管柱力学确定的位置安装了使举升油管4强制偏心的偏管器7；在举升油管4下面安装有气液混合器9，气液混合器9的入口端连接一根油管，其上连接接球喇叭口8；气液混合器9下面连接有尾管10，尾管10下到产层11以下，以便使地层气从尾管10与井壁环空上升进入喇叭口8推动球塞6经气液混合器9进入举升油管4，从而充分利用了地层气能量，实现自喷生产。

投球器1按一定时间频率将球塞6投入井内油套管环行空间中，同时密封套管环行空间中的天然气，采用偏心单管柱球塞自喷生产，球塞6通过双管井口2由环空自由下落，通过喇叭口8从气液混合器9进入举升油管4，到达井口采出管13后进入脱球器14，形成球塞6的连续循环通道。地层产出混合物进入尾管10前分离，分离出的天然气经尾管10与井壁之间的环形空间上升进入喇叭口8，推动球塞6进入气液混合器9，而液体经尾管10在气液混合器9与来自喇叭口8的气体与球塞6混合进入举升油管4。举升油管4上安装偏管器7使举升油管4强制偏心，使油套环空之间预留出足够的空间，实现球塞6的自由下落。注气管12在必要时从地面注入高压气，将球塞助喷生产转化为连续球塞气举生产。

工作原理

投球器1在地面按一定时间频率将储球器15、脱球器14中的球塞6通过双管井口2的投球通道投入井内油套管环空5中，球塞6依靠重力下落进入喇叭口8。同时从油气藏流到井底的气液混合物在尾管10分离，分离出的液体进入尾管10上升到气液混合器9中，分离出的气体经尾管10与井壁之间的环形通道上升到油套管环空5。油套管环空5中具有一定能量的气体进入喇叭口8，推动它前面的球塞6和球塞6前面的液体通过气液混合器9进入举升油管4，通过喇叭口8进入气液混合器9的气体和通过尾管10进入气液混合器9的液体是连续的，而通过喇叭口8进入气液混合器9的球塞6是间断的，与投球频率有关。进入举升油管4的气、液、球形成一段液，一段气的稳定段塞流动(球塞6在气液之间形成固体界面，防止液体回落，减少了液体滑脱压降损失)，上升到达井口。气、液、球三相通过井口采出管13到达脱球器14、储球器15，气液和球塞6在脱球器14中分离，气液通过出油管流到气液分离器，球塞6储存在储球器15中，投球器1中的另一个球塞6等待下一次投球循环。如此反复，从而实现依靠地层自身气体能量推动球塞6实现助喷采油及排液采气。

Claims (1)

1、一种球塞助喷采油及排液采气装置，主要由投球器(1)、双管井口(2)、套管(3)、举升油管(4)、球塞(6)、偏管器(7)、喇叭口(8)、气液混合器(9)、尾管(10)、注气管(12)、井口采出管(13)、脱球器(14)、储球器(15)等组成，其特征在于：采用了单油管柱结构，安装了使举升油管(4)强制偏心的偏管器(7)；气液混合器(9)的入口端连接一根油管，其上连接接球喇叭口(8)；气液混合器(9)下面连接有尾管(10)，尾管(10)下到产层(11)以下。

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