CN216767715U - 一种可变配重的气田排水采气柱塞 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于油田开采设备技术领域，公开了一种可变配重的气田排水采气柱塞，用于气田柱塞气举法中作为气体与液体之间的机械界面，包括中空的柱身结构，柱身通过螺纹与柱头或柱身中的一个或多个配合连接，柱身内设置有多个配重块。本实用新型在柱塞排水采气中，根据气井的实际动态情况、生产阶段，实现柱塞重量可调节，个性化设计柱塞重量规格，从而提高柱塞排水采气效果，达到气井增产的目的。

Description

一种可变配重的气田排水采气柱塞

技术领域

本实用新型属于油田开采设备技术领域，具体涉及一种可变配重的气田排水采气柱塞。

背景技术

柱塞气举是将柱塞作为气体和液体之间的机械界面，利用气井自身能量推动柱塞在油管内进行周期性举液，能够有效地阻止气体上窜和液体回落，减少液体“滑脱”损失，增加气举效率。利用柱塞气举自动控制开关井的特点，对低压低产井实施该工艺技术，提高气井携液效率，增加天然气的产量，延长气井的生产寿命，提高气藏最终采收率。柱塞气举试验效果可参考表1。柱塞气举工艺优点：理论成熟，施工容易，管理方便；工作制度可调，免修期长，投资少。工艺局限性：气井排液量不宜过大，下入油管深度受油管强度的限制，一般井深≤3800m；因压井后复产启动困难，起下管柱时要求能实现不压井作业；气井具有一定自喷能力，不适合水淹井，气井产水量小于100m³/d。优选更换难度较大。油井一般在开发初期通常都下有节流器，绝大部分气井井底不存在积液，柱塞气举排水采气技术适用于气井后期，将节流器打携出后，小水量气井排水采气。

在现有的气田柱塞排水采气中，现场使用的柱塞大部分是金属柱塞，采用的是合金钢材料，一般重量在4-5公斤。传统金属柱塞通常按固定规格出厂后，重量一般不能改变。现场应用中存在诸多问题：

随着气井井底能量衰减，致无法恢复足够压力举升柱塞，从而导致柱塞无法举升致井口，影响柱塞气井排液效果；

不同气井的开发阶段不一样，地层能量不一样，采用统一重量规格的柱塞，无法满足气井个性化需求，从而影响柱塞排水采气效果。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供一种可变配重的气田排水采气柱塞，通过更改其内部结构，从而通过更换配重块的方式来实现不同时期开发的需求。

本实用新型所采用的技术方案为：

第一方面，本实用新型公开一种可变配重的气田排水采气柱塞，用于气田柱塞气举法中作为气体与液体之间的机械界面，包括中空的柱身结构，柱身通过螺纹与柱头或柱身中的一个或多个配合连接，柱身内设置有多个配重块。

值得说明的是，柱身为一根管状结构，其外部具有多个垂直与轴线方向的圆盘结构，与现有柱塞不同的是，其内部为光滑管壁表面，能够放入外径尺寸几乎相同的圆柱形配重块。整根柱塞本身是一体式金属结构，具有较长的长度，则设置为空心结构能够减重60％的重量，则相当于具有六成的重量调节空间。

而配重块可通过更换材料和结构优化实现不同的重量配比，例如采用铁块、铅块、铝块或塑料块等材料，其重量调整范围更细。同时，由于配重块的尺寸均相同，则可将配重块设置为空心结构，可通过空心配重块和实心配重块将柱身填满后实现重心调整，或采用较重的配重来实现整体较轻的重量调节效果，同时通过塑料空心块等材料能够将柱身填满，避免其在柱身内产生相对位移。

结合第一方面，本实用新型提供第一方面的第一种实施方式，所述配重块包括主配重和端部配重，所述端部配重与柱头或柱身内侧端面螺纹配合，所述主配重之间、主配重与端部配重之间也通过螺纹配合连接；所述端部配重上具有的螺纹均为同向设置。

值得说明的是，为了实现精准重量调整，或在不采用其他材料配重块的条件下，通过减少内部配重块的数量来实现重量调节。其中，端部配重用于与柱头或柱尾固定连接，而主配重用于调节。由于端部和尾部均设置有螺纹连接，则端部配重与柱身或柱尾可拆卸连接，而主配重之间也是可拆卸连接。则安装后，通过旋拧固定的配重块能够在未填满柱身的情况下保持稳定。

结合第一方面的第一种实施方式，本实用新型提供第一方面的第二种实施方式，所述主配重与端部配重均具有限位槽，通过在相邻主配重、主配重与端部配重之间对应的限位槽内设有同个限位块限制相对偏转。

结合第一方面的第二种实施方式，本实用新型提供第一方面的第三种实施方式，所述限位块上具有便于扣出的楔形槽。

结合第一方面的第二种实施方式，本实用新型提供第一方面的第四种实施方式，所述限位槽内设有多个凸块，所述限位块上具有与凸块适形安装配合的卡槽。

结合第一方面的第一种实施方式，本实用新型提供第一方面的第五种实施方式，所述端部配重具有贯穿柱身的限位杆，所述主配重具有通孔并通过通孔套设在限位杆上。

结合第一方面的第五种实施方式，本实用新型提供第一方面的第六种实施方式，所述限位杆在远离端部配重一端具有内六角端部，通过外部工具配合实现有主配重固定时直接转动端部配重使其与柱塞脱离连接。

结合第一方面，本实用新型提供第一方面的第七种实施方式，所述配重块包括主配重和尾部固定配重，所述尾部固定配重具有旋转扩张机构，通过深入柱身内将主配重抵在柱头或柱尾上并通过转动中部的活动件使其周向伸出并在柱身内挤压固定。

结合第一方面及其第一方面的第一至七种实施方式，本实用新型提供第一方面的第八种实施方式，所述配重块包括铅块、铁块和铝块中的一种或多种。

本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型通过将现有的一体式金属柱塞优化为可拆卸结构，将其柱身内部设置为中空结构，通过填充配重块实现重量调节，从而在开采时根据气井的实际动态情况、生产阶段，实现柱塞重量可调节，个性化设计柱塞重量规格，从而提高柱塞排水采气效果，达到气井增产的目的；

(2)本实用新型通过将配重块分为端部配重和主配重，通过螺栓等方式实现配重之间的固定连接，则可以在未在柱身内填充满配重块时也能够通过配重块之间的紧密连接从而实现固定，避免配重块在柱身中来回移动影响气举过程。

附图说明

图1是本实用新型完整的采气柱塞的轴侧图；

图2是本实用新型实施例1中完整的采气柱塞的正视图；

图3是本实用新型图2中沿A-A剖切线剖切后的截面示意图；

图4是本实用新型实施例2中将采气柱塞外壳切开后的正视图；

图5是本实用新型实施例2中将采气柱塞外壳切开后的轴侧图；

图6是本实用新型实施例3中将采气柱塞外壳切开后的轴侧图；

图7是本实用新型中图6中的B局部放大示意图；

图8是本实用新型实施例1中将采气柱塞外壳切开后的轴侧图；

图9是本实用新型中图8中的C局部放大示意图。

图中：1-柱头，2-柱身，3-柱尾，4-端部配重，5-主配重，6-限位杆，7-限位槽，8-限位块。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步阐释。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

本实施例公开一种可变配重的气田排水采气柱塞，相对于现有的一体式金属柱塞结构，通过对外部壳体进行优化，从而实现可添加配重的效果。

如图1-3、8、9所示，图中展示了其中一种设有配重块的实施方式。整个柱塞分为三个部分：柱头1、柱身2和柱尾3，其中本实施例中的柱头1与柱身2为一体式设置，柱头1具有一个膨大端。而柱身2实际内径远小于外径，其外部设置有多个等外径的圆盘结构，与柱身2为一体成型。通过多个圆盘结构能够在管道内形成较好的封闭效果。

而柱身2内部设置为空心结构，其空腔一直延续至柱头1内，并在另一端具有开口，开口边沿设有螺纹，通过螺纹与柱尾3配合实现可拆卸连接。

柱身2内填充有多个柱形的配重块，每个配重块均具有相同的外部尺寸结构，仅通过改变材料和内部结构来实现不同的重量配比。而柱尾3的端面同样向内凹陷形成沉槽，可容纳一部分的配重块。

安装时，先根据需要确定好配重块的选择，然后依次将配重块从柱身2一端的开口处放入，在端部或所有的配重块内侧端面上设有一块橡胶缓冲材料。由于柱身2具有一定长度，在向内滑落时，配重块与柱头1或相邻配重块之间通过橡胶缓冲材料进行缓冲，避免长时间直接接触产生撞击凹槽。

同时，由于橡胶缓冲材料具有一定的形变量，当填满整个柱身2后，旋拧柱尾3进行固定。此时在柱尾3未旋拧到位时，配重块已经抵在柱尾3的凹槽内壁上。则继续旋拧柱尾3，使得内部的橡胶缓冲材料被进一步压缩，从而形成较好的固定效果。

进一步的，由于这种填满的方式不能满足较为极端的轻质量需求，则为了在只填充有单个或几个配重块的情况下，能够方便安装和拆卸，同时在使用时不会因为内部配重块的上下晃动而影响排气效率。

则在配重块的端部设有一个凸起的螺纹柱，而另一侧端部设有一个同尺寸的螺纹槽，相邻配重块之间可以通过旋拧固定，而柱头1内侧端面同样设有螺纹槽，端部的配重块可与柱头1固定连接。

同时，为了快速安装和拆卸，在配重块外部曲面上设有一个或多个等圆形角布置的限位槽7，当两个配重块之间拧紧固定时，相邻的限位槽7正好对齐，可插入同一个限位块8实现限位。由于配重块与限位块8均为金属材料，且槽体和块体表面均为平整的光滑面，限位块8的尺寸与限位槽7的尺寸相同，则安装限位块8时，其能够实现较好的限位效果，在不使用一定外力作用下无法脱离。

安装有限位块8的相邻配重块之间限制发生相对转动，此时旋拧固定好的配重块组件可看做为一体成型的杆状结构。则安装时可在外部将确定数量的配重块旋拧固定并插入限位块8后，一同塞入柱身2中，然后使用工具与尾部的配重块卡接(通过限位槽7实现卡接限位)。旋拧最后一块配重块，使得穿入的端部配重4块移动转动，从而与柱头1固定连接。

取出时，同样伸入一根杆状工具与尾部配重块连接，旋拧后将整个配重块模组取下，然后再将每个限位块8取下后分拆即可。

实施例2：

本实施例是在上述实施例1的基础上进行优化限定，如图4、图5所示，其中对限位块8和限位槽7的结构进行优化。图中可以看到，限位块8上具有多个卡槽，并不是一个光滑平整表面的金属块体。而限位槽7内设有多个凸块，通过凸块与卡槽配合进一步提高限制效果，避免在拆装时出现限位块8掉落的情况。

同时，为了实现上述技术效果，也可等同替换为将限位块8与配重块上的限位槽7之间转动连接，需要限位时，直接转动限位块8进入另一侧相邻配重块的限位槽7内。

实施例3：

本实施例公开一种可变配重的气田排水采气柱塞，如图6、图7所示，该柱塞为金属杆件，其包括柱头1、柱身2和柱尾3。其中柱身2内部设有贯穿均质的通道，而柱头1与柱身2一体成型，柱尾3与柱身2端部螺纹配合固定。

在柱身2内设有可取出的配重块实现重量调节，其中配重块包括端部配重4和主配重5，而主配重5包括多种材料制成的块体，包括铁块、铅块和铝块。而在端部配重4上设有一根限位杆6，该限位杆6延伸至整个柱身2。而主配重5和端部配重4端部均设有螺纹柱和螺纹槽，而在柱头1内侧也同样设有螺纹槽。

先向限位杆6上套设对应数量的主配重5，并依次旋拧主配重5使其依次连接固定与端部配重4形成一体结构，将端部配重4插入柱身2内并通过操作限位柱使其与柱头1螺纹配合固定。此时再将柱尾3旋拧固定，从而形成完整的柱塞结构。

若需要调整柱塞重量，则将柱塞取出后打开柱尾3，操作具有内六角端部的限位杆6使其带动端部配重4旋转并与柱头1脱离，然后将其拉出后依次取下主配重5。与实施例1、2不同的是，这种结构简单，也能够实现配重块形成一体可拆的结构，在安装时可整体取出和整体安装，避免单个取出、安装的不便。

本实用新型不局限于上述可选的实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (9)

1.一种可变配重的气田排水采气柱塞，用于气田柱塞气举法中作为气体与液体之间的机械界面，其特征在于：包括中空的柱身(2)结构，柱身(2)通过螺纹与柱头(1)或柱身(2)中的一个或多个配合连接，柱身(2)内设置有多个配重块。

2.根据权利要求1所述的一种可变配重的气田排水采气柱塞，其特征在于：所述配重块包括主配重(5)和端部配重(4)，所述端部配重(4)与柱头(1)或柱身(2)内侧端面螺纹配合，所述主配重(5)之间、主配重(5)与端部配重(4)之间也通过螺纹配合连接；所述端部配重(4)上具有的螺纹均为同向设置。

3.根据权利要求2所述的一种可变配重的气田排水采气柱塞，其特征在于：所述主配重(5)与端部配重(4)均具有限位槽(7)，通过在相邻主配重(5)、主配重(5)与端部配重(4)之间对应的限位槽(7)内设有同个限位块(8)限制相对偏转。

4.根据权利要求3所述的一种可变配重的气田排水采气柱塞，其特征在于：所述限位块(8)上具有便于扣出的楔形槽。

5.根据权利要求3所述的一种可变配重的气田排水采气柱塞，其特征在于：所述限位槽(7)内设有多个凸块，所述限位块(8)上具有与凸块适形安装配合的卡槽。

6.根据权利要求2所述的一种可变配重的气田排水采气柱塞，其特征在于：所述端部配重(4)具有贯穿柱身(2)的限位杆(6)，所述主配重(5)具有通孔并通过通孔套设在限位杆(6)上。

7.根据权利要求6所述的一种可变配重的气田排水采气柱塞，其特征在于：所述限位杆(6)在远离端部配重(4)一端具有内六角端部，通过外部工具配合实现主配重(5)固定时直接转动端部配重(4)使其与柱塞脱离连接。

8.根据权利要求1所述的一种可变配重的气田排水采气柱塞，其特征在于：所述配重块包括主配重(5)和尾部固定配重，所述尾部固定配重具有旋转扩张机构，通过深入柱身(2)内将主配重(5)抵在柱头(1)或柱尾(3)上并通过转动中部的活动件使其周向伸出并在柱身(2)内挤压固定。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种可变配重的气田排水采气柱塞，其特征在于：所述配重块包括铅块、铁块和铝块中的一种或多种。

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