CN206220928U - 气井防蜡装置及气井管柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型供一种气井防蜡装置及气井管柱。气井防蜡装置设置在气井管柱的靠近井口的位置，本气井防蜡装置包括：衬管、密封器以及加热源；衬管设置在气井管柱的套管和生产管柱之间的环空内，密封器位于衬管的下端，以密封衬管与生产管柱之间所形成的环形腔，加热源位于环形腔内，以对生产管柱进行加热。采用本实用新型提供的气井防蜡装置能够监测和控制生产管柱上部温度，具有提温速度快、控温稳定、智能操作的特点，能够确保生产管柱上部的温度高于含蜡气析出蜡的温度，保证了高含蜡高压气井长期稳定生产。

Description

气井防蜡装置及气井管柱

技术领域

本实用新型涉及一种气井防蜡装置及气井管柱技术，尤其涉及一种气井防蜡装置及气井管柱

背景技术

高压含蜡气井生产时，含蜡井田气在抽出地面过程中，由于温度的降低会析出蜡质固体并粘附在生产管柱上，从而堵塞生产管柱，导致高含蜡高压气井不能正常生产。

目前国内外解决含蜡气井生产过程中蜡堵问题主要采取机械清蜡，机械清蜡是在生产管柱内侧下放含有清蜡刮板的工具串，当生产管柱堵塞时，清蜡刮板以机械运动的方式铲除生产管柱内的蜡。

然而现有技术的清蜡效果并不理想。高压气井的机械清蜡存在较高的安全风险，清蜡不彻底且对管柱损伤大，不宜推广使用。

实用新型内容

本实用新型提供了一种气井防蜡装置及气井管柱，能够监测和控制生产管柱上部温度，具有提温速度快、控温稳定、智能操作的特点，能够确保生产管柱上部的温度高于含蜡气析出蜡的温度，保证了高含蜡高压气井长期稳定生产。

一方面，本实用新型提供一种气井防蜡装置，该气井防蜡装置设置在气井管柱的靠近井口的位置，气井防蜡装置包括衬管、密封器以及加热源；衬管设置在气井管柱的套管和生产管柱之间的环空内，密封器位于衬管的下端，以密封衬管与生产管柱之间所形成的环形腔，加热源位于环形腔内，以对生产管柱进行加热。

可选的，加热源包括发热装置。

可选的，发热装置为电热线缆或者集肤效应电缆。

可选的，环形腔内还设置有导热介质。

可选的，环形腔内还设置有可控制导热介质流动状态的弹性热膨胀元件。

可选的，加热源为填充在环形腔内的可逆热化学反应药剂。

可选的，环形腔内还设置有热化学反应催化剂。

可选的，衬管通过悬挂器和支撑卡瓦设置在环空内。

可选的，气井防蜡装置还包括温度传感器、压力传感器和控制器，温度传感器设置在环形腔内或者生产管柱内，压力传感器设置在生产管柱内，控制器分别与加热源以及温度传感器、压力传感器连接，以根据温度传感器检测到的温度和压力传感器检测到的压力控制加热源的发热状态。

第二方面，本实施例提供一种气井管柱，包括气井防蜡装置。

本实用新型中的气井防蜡装置及气井管柱，该气井防蜡装置设置在气井管柱的靠近井口的位置，气井防蜡装置包括衬管、密封器以及加热源；衬管设置在气井管柱的套管和生产管柱之间的环空内，密封器位于衬管的下端，以密封衬管与生产管柱之间所形成的环形腔，加热源位于环形腔内，以对生产管柱进行加热。采用本新型提供的气井防蜡装置能够监测和控制生产管柱上部温度，具有提温速度快、控温稳定、智能操作的特点，能够确保生产管柱上部的温度高于含蜡气析出蜡的温度，保证了高含蜡高压气井长期稳定生产。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型气井防蜡装置实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型气井防蜡装置实施例二环形腔部分一侧的结构示意图；

图3为本实用新型气井防蜡装置实施例三环形腔部分一侧的结构示意图；

图4为本实用新型气井防蜡装置实施例四的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

图1为本实用新型气井防蜡装置实施例一的结构示意图，如图1所示，气井防蜡装置设置在气井管柱的靠近井口的位置，气井防蜡装置包括衬管、密封器以及加热源；衬管设置在气井管柱的套管和生产管柱之间的环空内，密封器位于衬管的下端，以密封衬管与生产管柱之间所形成的环形腔，加热源位于环形腔内，以对生产管柱进行加热。

具体的，气井在生产过程中，含蜡气体通过生产管2内部流向地面，生产管柱2内靠近井口位置温度和气压较低，含蜡气体容易析出蜡并粘附在生产管柱2内侧，造成生产管柱2堵塞，本实施例提供的气井防蜡装置设置在气井管柱的靠近井口位置，其中，衬管3设置在套管1和生成管柱2的环空7内，位于井口位置并且和生产管柱2也形成一个环形腔4，在衬管3和生产管柱2形成的环形腔4底部设置密封器6，使环形腔4下端形成密封结构，在衬管3和生产管柱2形成的环形腔4内添加加热源5，使得在生产过程中，生产管柱2外侧设置衬管3的部分内侧环形腔4的温度大于含蜡气体析出蜡的温度，从而防止了蜡堵塞生产管柱的问题。

本实施例中气井防蜡装置设置在气井管柱的靠近井口的位置，气井防蜡装置包括衬管3、密封器6以及加热源5；衬管设置在气井管柱的套管和生产管柱之间的环空7内，密封器6位于衬管的下端，以密封衬管与生产管柱之间所形成的环形腔4，加热源5位于环形腔内，以对生产管柱2进行加热。采用本实施例提供的气井防蜡装置，利用热源加热容易堵塞部分管路，防止含蜡气体蜡析出的原理，成功解决了含蜡气井蜡堵塞生产管柱的问题，并且结构简单，容易操作。

实施例2

图2为本实用新型气井防蜡装置实施例二环形腔部分一侧的结构示意图。本实施例中，可以采用物理发热装置，通过电热等方式产生热量。如图2所示，加热源5包括发热装置51，发热装置51为电热线缆或者集肤效应电缆，环形腔4内还设置有导热介质8，环形腔4内还设置有可控制导热介质流动状态的弹性热膨胀元件9。

可选的，加热源5包括发热装置51，发热装置51是电热线缆或者集肤效应电缆，电热线缆或者集肤效应电缆在通电状态下会自发热，其发热效率稳定，并且可以控制输入电压调节电热线缆或者集肤效应电缆的自热效率，实现了对生产管柱温度的控制，其中，电热线缆发热能力要强于集肤效应电缆，可以根据气井口压力以及预防含蜡气析出所需的温度选定不同的发热装置，也可以根据实际情况综合使用不同的发热装置，此外需要说明的是，本实施例还可以根据实际情况采用其他适合的发热装置。优选的，电热线缆或者集肤效应电缆可以以“S”型竖直分布在环形腔4中，电热线缆或者集肤效应电缆竖直“S”型分布即可以增加环形腔4有限空间内电热线缆或者集肤效应电缆的长度，从而增加放热强度，同时也减小了布置、拆除电热线缆或者集肤效应电缆的难度，可选的，在布置电热线缆或者集肤效应电缆时，可以根据实际情况均衡布置、拆除难度和所需要的放电强度，选择任意一种电热线缆或者集肤效应电缆在环形腔4内的布置方法。

具体的，环形腔4内还设置有导热介质8，在电热线缆或者集肤效应电缆通电时，电热线缆或者集肤效应电缆自身温度升温速度很高，极限温度较高。高温的电热线缆或者集肤效应电缆碰触到生产管柱2和衬管3时容易损坏生产管柱2和衬管3，其次，环形腔4内空气导热效率低下，通过空气导热加热生产管柱2时间漫长，因此在环形腔4中加入导热介质8，通过导热介质8传导电热线缆或者集肤效应电缆通电产生的热量到生产管柱2，即避免了高温对管柱的损坏，也提高了生产管柱升温的速度，可选的，导热介质是传导性介质，例如导热油。

具体的，环形腔4内还设置有可控制导热介质流动状态的弹性热膨胀元件9，弹性热膨胀元件9是一种随温度升高体积增大的元件，在环形腔4中加入弹性热膨胀元件9，弹性热膨胀元件9周围的导热介质温度升高时，弹性热膨胀元件9体积会随之增加，从而扰动其周围导热介质向弹性热膨胀元件9膨胀方向流动，温度较低的导热介质流经弹性热膨胀元件9周围时，弹性热膨胀元件9体积缩小使周围的导热介质向弹性热膨胀元件9缩小方向流动。弹性热膨胀元件9升温膨胀，降温缩小的特性使得导热介质8在环形腔4内流动，提高了导热介质的导热效率。

本实施例中的气井加热装置，加热源5包括发热装置51，发热装置51为电热线缆或者集肤效应电缆，环形腔4内还设置有导热介质8，环形腔4内还设置有可控制导热介质流动状态的弹性热膨胀元件9。其中电热线缆或者集肤效应电缆作为发热装置，发热效率稳定，并且可以控制输入电压调节电热线缆或者集肤效应电缆的自热效率，实现了对生产管柱温度的控制，导热介质8的加入实现了发热装置发出的热量能快速的传导到生产管柱2上，并且避免了局部高温对生产其他部件的损坏，弹性热膨胀元件使得导热介质在环形腔4内流动，进一步增加了导热介质热传导的效率。

实施例3

图3为本实用新型气井防蜡装置实施例三环形腔部分一侧的结构示意图。本实施例中，可以采用化学发热装置，采用化学反应放热原理。如图3所示，加热源5为填充在环形腔4内的可逆热化学反应药剂，环形腔4内还设置有热化学反应催化剂10。

具体的，加热源5可以是可逆热化学药剂，可逆热化学药剂在一定环境下会发生化学反应并产生热量，将可逆热化学药剂喷洒在环形腔4底部，含蜡气井生产过程中，向环形腔4内添加催化剂10，增加可逆热化学药剂的发热效率，达到加热生产管柱2，防止含蜡气析出蜡的作用，本实施例中的加热源5依靠化学反应放热，发热效率比电热线缆和集肤效应电缆效率要低，但是实际操作简单，耗材低廉，安全可靠，适合析蜡温度较低的气井。

本实施例中的气井加热装置，加热源5为填充在环形腔4内的可逆热化学反应药剂，环形腔4内还设置有热化学反应催化剂10，可逆热化学反应药剂自行发生反应放出热量，催化剂10可以促进可逆热化学反应药剂的放热效率，本实施例中可逆热化学药剂作为加热源，放热稳定，材料低廉，操作简单安全。

实施例4

图4是本实用新型气井防蜡装置实施例四的结构示意图。本实施例中，为了对加热温度以及生产管柱内的蜡的状态进行控制，确保正常生产，还可以设置传感器，以对发热源的工作状态进行监控。衬管3通过悬挂器11和支撑卡瓦12设置在环空7内，气井防蜡装置还包括温度传感器、压力传感器和控制器，温度传感器设置在环形腔内或者生产管柱内，压力传感器设置在生产管柱内，控制器分别与加热源以及温度传感器、压力传感器连接，以根据温度传感器检测到的温度和压力传感器检测到的压力控制加热源的发热状态。

具体的，衬管3的上部与生产管柱2连接的位置设置有悬挂器11，防止衬管3垂落，衬管3的外侧与套管1的内侧之间设置有支撑卡瓦12，可选的支撑卡瓦12至少为三个分布在衬管3的周围，将衬管3固定在套管1和生产管柱2内，防止其在水平方向移动。

具体的，气井防蜡装置还包括温度传感器13、压力传感器15以及控制器14，可选的，温度传感器13可以设置在环形腔4内也可以设置在生产管柱2内，温度传感器13检测环形腔4和生产管柱2内的温度，将检测结果发送到地面的控制器14，压力传感器15设置在生产管柱2内，用于检测生产管柱2内含蜡气的压力，因为不同压力下含蜡气体析出蜡的温度是不同的，控制器14需要结合含蜡气体不同压力下析出蜡的温度，通过控制电热线缆和集肤效应电缆输入电压大小或者控制催化剂10的加入量来调整加热源的发热量，保证生产管柱不被堵塞。优选的，将温度传感器13和压力传感器15设置在井口位置，井口位置压力最小，含蜡气体最容易析出蜡，并且，井口位置本身温度最低，在保证井口位置温度高于含蜡气体析出蜡的温度，即可确保整个生产管柱不被蜡堵塞。

本实施例中的气井防蜡装置，衬管3通过悬挂器11和支撑卡瓦12设置在环空7内，气井防蜡装置还包括温度传感器、压力传感器和控制器，温度传感器设置在环形腔内或者生产管柱内，压力传感器设置在生产管柱内，控制器分别与加热源以及温度传感器、压力传感器连接，以根据温度传感器检测到的温度和压力传感器检测到的压力控制加热源的发热状态。本实施例可以实时检测和控制加热源的温度，根据井口位置的压力和温度的变化控制加热源的发热效率，防止成产管柱堵塞。

实施例5

本实施例提供一种气井管柱，包括气井防蜡装置，其中，气井防蜡装置的具体结构、功能和工作原理均已在前述实施例中进行了详细说明，此处不再赘述。

本实施例采用上述气井防蜡装置，能够监测和控制生产管柱上部温度，具有提温速度快、控温稳定、智能操作的特点，能够确保生产管柱上部的温度高于含蜡气析出蜡的温度，保证了高含蜡高压气井长期稳定生产。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种气井防蜡装置，其特征在于，所述气井防蜡装置设置在所述气井管柱的靠近井口的位置，所述气井防蜡装置包括衬管、密封器以及加热源；所述衬管设置在所述气井管柱的套管和生产管柱之间的环空内，所述密封器位于所述衬管的下端，以密封所述衬管与所述生产管柱之间所形成的环形腔，所述加热源位于所述环形腔内，以对所述生产管柱进行加热。

2.根据权利要求1所述的气井防蜡装置，其特征在于，所述加热源包括发热装置。

3.根据权利要求2所述的气井防蜡装置，其特征在于，所述发热装置为电热线缆或者集肤效应电缆。

4.根据权利要求3所述的气井防蜡装置，其特征在于，所述环形腔内还设置有导热介质。

5.根据权利要求4所述的气井防蜡装置，其特征在于，所述环形腔内还设置有可控制所述导热介质流动状态的弹性热膨胀元件。

6.根据权利要求1所述的气井防蜡装置，其特征在于，所述加热源为填充在所述环形腔内的可逆热化学反应药剂。

7.根据权利要求6所述的气井防蜡装置，其特征在于，所述环形腔内还设置有热化学反应催化剂。

8.根据权利要求1-7任一项所述的气井防蜡装置，其特征在于，所述衬管通过悬挂器和支撑卡瓦设置在所述环空内。

9.根据权利要求1-7任一项所述的气井防蜡装置，其特征在于，还包括温度传感器、压力传感器和控制器，所述温度传感器设置在所述环形腔内或者所述生产管柱内，所述压力传感器设置在所述生产管柱内，所述控制器分别与所述加热源、所述温度传感器以及所述压力传感器连接，以根据所述温度传感器检测到的温度和所述压力传感器检测到的压力控制所述加热源的发热状态。

10.一种气井管柱，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的气井防蜡装置。