一種油田化學劑井下投送裝置的製作方法

2023-06-03 20:04:41 2

專利名稱：一種油田化學劑井下投送裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及油氣田採氣技術領域，主要涉及一種利用柱塞進行化學藥劑井下投送的裝置。
背景技術：
隨著油氣田開發進入中後期，油氣井井況發生很大變化，井筒結蠟、結垢現象越來越突出，導致井筒內炮眼堵塞、流動受限、產量降低，嚴重時還會將井筒完全堵死，造成停產。因此，必須採取有效的清蠟、除垢措施，以維持油氣井的正常生產。採用井筒加藥的化學工藝是油田常用的方法之一。目前，對氣井實施化學藥劑注入作業還是採用從井口部位加壓注入、拋灑等傳統工藝方法。該技術在應用時，液體或固體形式的藥劑在流向井底的過程中，會部分附著在管壁上，最終到達需要處理的井下層段的藥劑只有一部分，從而影響除垢、清蠟解堵等作業的效果，必須通過大劑量的注入才能滿足現場要求，造成化學藥品的浪費，成本大幅提高，嚴重時井下藥劑濃度過量可能對儲層產生傷害，影響油氣田的生產壽命。同時，化學藥劑在地面的處理、攪拌等過程中，藥劑的洩漏、遺灑問題難以避免， 對周圍環境、對施工人員的安全都有一定程度的危害。在對油氣田HSE(Health，Safety, Environment，即健康、安全、環保的理念)的要求日益嚴格的今天，現有的加注技術正面臨著挑戰。目前已申請的關於氣井的化學藥劑加注工藝均為從井口注入的方式。現有技術一為專利號為200620034907的實用新型，其涉及一種緩蝕劑連續加注裝置。該裝置包括原料儲備、計量加注和加注頭區。現有技術二為專利號為200820228238的實用新型，其涉及油井現場需要從井口給油井中加注清蠟劑等藥品的加藥裝置，特別是一種氣壓式加藥裝置，它包括動力機構，加藥裝置和輸藥裝置、加藥罐，其特徵是它的動力機構是壓縮機，壓縮機與加藥罐之間通過單向閥連接有氣體緩衝罐；加藥罐分別接有加藥裝置和輸藥裝置。 在以壓縮機為動力時，可以確保藥品與壓縮機安全隔離，使整個加藥裝置能正常運轉。發明人在實現本實用新型的過程中發現，現有技術至少存在以下不足現有油田化學劑注入工藝及注入裝置的藥劑浪費嚴重、井筒內流動過程不可控、作業效果差、成本高、有安全隱患。

實用新型內容本實用新型的目的在於，解決現有油田化學劑注入工藝的藥劑浪費嚴重、井筒內流動過程不可控、作業效果差、成本高、有安全隱患等缺點，提出採用柱塞作為化學劑投送的方案，並開發出配有注入工作筒的新型柱塞工具。從而，本實用新型可根據現場作業需求，將填充有特殊用途化學劑的工作筒投送至井下，工作筒自動將化學劑擠入井筒內或近井筒的地層中，完成作業後，在地面控制下注入工作筒由柱塞攜帶返回至井口。為達上述目的，本實用新型提供了一種油田化學劑井下投送裝置，所述裝置包括 柱塞打撈頭(11)、柱塞本體(1 和注入工作筒總成(13)，所述柱塞本體(1 的頂部與所
3述柱塞打撈頭(11)連接，所述柱塞本體(1 的下部與所述注入工作筒總成(1 連接。優選地，所述注入工作筒總成(13)包括工作筒加注閥(14)、工作筒本體(15)、工作筒滑套(16)、定位接頭(17)、執行器活塞(18)、執行器本體(19)和底堵(20)；所述工作筒加注閥(14)設置於所述工作筒本體(15)的上部，所述工作筒本體 (15)下部連接所述定位接頭17 ；所述工作筒滑套(16)套裝進所述工作筒本體(15)，所述工作筒滑套(16)的端面與所述執行器活塞(18)的頂面接觸，所述工作筒本體(1 的側面設置有多個第一出液孔， 所述工作筒滑套(16)的外表面設置有多個第二出液孔，多個第一出液孔與多個第二出液孔的尺寸和數量相同，且互相錯開；所述定位接頭(17)內部容納所述執行器本體(19)，所述執行器活塞(18)在所述執行器本體(19)內部伸出或收回，所述底堵00)擰入所述定位接頭(17)且位於所述執行器本體(19)下方。可選地，所述多個第一出液孔和所述多個第二出液孔是均勻布置。可選地，所述多個第一出液孔和所述多個第二出液孔形成多個排列，同一排列的相鄰的第一出液孔和第二出液孔之間的距離為預設距離。可選地，所述工作筒本體(1 的內表面與所述工作筒滑套(16)的外表面之間設置有密封圈。可選地，所述執行器本體(19)內部填充有石蠟。可選地，所述柱塞本體(1 內部具有供流體通過的通孔。可選地，所述柱塞本體(1 的下部具有螺旋形流道結構01)。本實用新型的有益效果在於，相對於傳統的藥劑加注裝置，效率更高，由於直接對井筒底部進行藥劑注入，處理和清洗效果更好，減少了藥劑的浪費，降低材料和作業成本， 有利於提高單井產量，有利於油氣田的穩產和經濟效益的提高。本實用新型可用於各類氣井的清蠟、除垢、降粘等作業，以及需要對井筒進行化學藥劑加注的領域，應用對象包括低產氣井、氣藏壓力衰竭氣井、開採後期的凝析氣氣井、緻密氣氣井、頁巖氣氣井、煤層氣氣井等常規和非常規氣藏開發井。此外，伴生氣能量充足的油井也可應用本實用新型。

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖做一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型實施例的柱塞排液採氣系統的結構示意圖；圖2為本實用新型實施例的攜帶注入工作筒的柱塞工具的剖視圖；圖3為本實用新型實施例的攜帶注入工作筒的柱塞工具的立體圖；圖4為本實用新型實施例的處於關閉狀態的注入工作筒總成的局部放大剖視圖；圖5為本實用新型實施例的處於打開狀態的注入工作筒總成的局部放大剖視圖；圖6為本實用新型實施例的工作筒本體上環形均布的出液孔的示意圖；圖7為本實用新型實施例的注入工作筒總成的本體與滑套的出液孔互相錯開的半剖示圖；圖8為本實用新型實施例的注入工作筒總成的立體示意圖。附圖標號1-防噴管總成；2-管線三通；3-電動開關閥；4-電子控制器；5-柱塞；6_底部減震器；7-油管限位器；8-主閥門；9-柱塞到達傳感器；10-柱塞捕捉器；11-柱塞打撈頭； 12-柱塞本體；13-注入工作筒總成；14-工作筒加注閥；15-工作筒本體；16-工作筒滑套； 17-定位接頭；18-執行器活塞；19-執行器本體；20-底堵；21-螺旋形流道結構。
具體實施方式
為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。國民經濟對天然氣一類的清潔能源的需求在不斷增加，國內油田對天然氣資源的開發利用也越來越重視。隨著對氣田的開採進入中後期，除了井筒結蠟、結垢以外，許多氣井還面臨著井筒積液的問題。如果不能及時有效的清除積液，將導致井筒流動背壓升高，氣井產量下降，流速降低，最終氣井被壓死，無法生產。有鑑於此，本實用新型採用柱塞氣舉技術作為氣井排液採氣技術，該技術以井下柱塞作為氣液界面，利用儲層本身能量來間歇性的推動油管內柱塞及柱塞上部的井液到達地面，從而完成氣井的排液採氣。與其它排液採氣工藝相比，柱塞氣舉完全利用儲層的能量，系統整體結構簡單，成本較低，非常適合氣田中後期開採的需要。圖1為本發明實施例的柱塞排液採氣系統的結構示意圖。如圖1所示，柱塞5是一個與油管相匹配的可在油管內自由遊動的活塞。工作時，先關井提高井底壓力，壓力上升到能滿足舉升要求時再開井，井底的柱塞5依靠氣井的壓力在油管內上升，一直升至井口防噴管總成1。管線的開關由電動開關閥3和電子控制器4來控制調節，位於主閥門8上方的是柱塞到達傳感器9，當柱塞5經過柱塞到達傳感器9時，柱塞到達傳感器9向電子控制器4發送信號，電子控制器4打開電動開關閥3，液體從管線三通2排出，天然氣從油套環空產出。隨著天然氣不斷採出，井筒壓力下降，電動開關閥3重新關井，柱塞5依靠自身重力下落至井底，開始下一個壓力恢復過程。井筒底部有底部減震器6，防止柱塞5下落後損壞。柱塞捕捉器10的作用是，在柱塞5上行至井口時，柱塞捕捉器10開始動作，限制柱塞 5的上下行，使其保持固定的位置；油管限位器7的作用是，座掛於油管的內壁，使底部減震器等井下工具組合穩穩的固定在油管限位器7上，避免出現竄動或掉落井底的現象。氣井開井和關井形成一個柱塞氣舉的工作周期，循環重複這一周期性動作就可以把井底積液和天然氣不斷採出。本實用新型實施例針對現場井筒清洗作業的需要，結合柱塞氣舉技術的特點，提出了一種利用柱塞在井筒內的往復運動進行化學藥劑投送的工具及方法。該方案利用柱塞作為攜帶化學藥劑的載體工具，通過柱塞在井底與井口之間的往返，來達到化學藥劑投放的目的。本實用新型實施例的優點在於，相對於傳統的藥劑加注方式，效率更高，由於直接對井筒底部進行藥劑注入，處理和清洗效果更好，減少了藥劑的浪費，降低材料和作業成本，有利於提高單井產量，有利於油氣田的穩產和經濟效益的提高。圖2為本實用新型實施例的攜帶注入工作筒的柱塞工具的剖視圖。圖3為本實用新型實施例的攜帶注入工作筒的柱塞工具的立體圖。如圖2和圖3所示，本實用新型實施例的柱塞工具由柱塞打撈頭11、柱塞本體12和注入工作筒總成13組成。柱塞本體12採用不鏽鋼製造，內部有供流體通過的通孔。柱塞本體12頂部與柱塞打撈頭11連接，柱塞打撈頭11為符合API標準的零件，用於柱塞工具打撈回收時使用。柱塞本體12外表面有等間距分布的環形、不等邊梯形槽，主要作用是柱塞上下運行過程中，可清除油管內壁上附著的沉砂等物質。柱塞本體12的下部有螺旋形流道結構，螺旋流道的作用是，在柱塞上下行過程中，在柱塞周圍形成氣體湍流，有助於提高柱塞與油管內壁之間的密封，減少柱塞上部的液體回落和滑脫，提高柱塞的工作效率。柱塞本體12下部連接注入工作筒總成13。圖4為本實用新型實施例的處於關閉狀態的注入工作筒總成13的局部放大剖視圖。圖5為本實用新型實施例的處於打開狀態的注入工作筒總成13的局部放大剖視圖。如圖3至圖5所示，注入工作筒總成13由工作筒加注閥14、工作筒本體15、工作筒滑套16、 定位接頭17、執行器活塞18、執行器本體19和底堵20組成。工作筒加注閥14用於在地面為注入工作筒總成13提前加注化學劑，為一常規單向閥。工作筒本體15上下分別連接柱塞本體12和定位接頭17。圖6為本實用新型實施例的工作筒本體上環形均布的出液孔的示意圖。如圖6所示，工作筒本體15側面有環形均布的圓孔，為出液孔。再參閱圖4，工作筒滑套16套裝進工作筒本體15，工作筒本體15的內表面與工作筒滑套16的外表面之間的密封由常規的密封圈實現，以保證工作筒滑套16在滑動時，內部的高壓化學劑不會在二者之間有竄漏。工作筒滑套16的外表面也有環形均布的圓形出液孔，尺寸和數量與工作筒本體15的出液孔相同。工作筒組裝完成後，工作筒滑套16與工作筒本體15的出液孔相互錯開，防止化學劑流出。圖7為本實用新型實施例的注入工作筒總成的本體與滑套的出液孔互相錯開的半剖示圖。圖8為實用新型實施例的注入工作筒總成的立體示意圖。如圖7 所示，注入工作筒處於關閉狀態時，從半剖視圖中可看出，工作筒本體和滑套之間的出液孔是錯開的，工作筒內外未連通。再參閱圖4，工作筒滑套16的端面與執行器活塞18的頂面接觸。定位接頭17的主要功能是，其端部為工作筒滑套16提供定位、內部容納執行器本體 19和在執行器活塞18運動時對其提供導向與扶正。執行器活塞18在執行器本體19內部可伸出或收回。底堵20擰入定位接頭17，對執行器本體19進行限位。整個注入工作筒總成13的長度可根據所要注入化學劑的用量進行調整，以滿足不同油氣井的需求。執行器活塞18和執行器本體19構成熱執行器總成，是注入工作筒總成13的核心部件，該機構與小行程液壓缸的運動方式類似，執行器本體19內部充滿一種固體物質(如石蠟，熔點在48-70°C )，該物質在周圍環境溫度達到其熔點時，將逐漸液化並發生體積膨脹，執行器本體19的內腔壓力上升，執行器活塞18伸出。執行器本體19採用導熱係數高的材料製造，比如黃銅，有利於環境熱量很快傳遞至內部的固體物質。以下描述該柱塞工具及該柱塞排液採氣系統的工作過程該柱塞工具在地面進行組裝時，注入工作筒總成13內部的化學劑已提前加注好， 內部維持一定的壓力，執行器活塞18處於未伸出狀態，如圖4所示。工具放入井口內，開關閥3關閉，柱塞工具攜帶工作筒總成13下行。當到達井底後，由於井下的高溫環境，執行器活塞18逐漸伸出，推動工作筒滑套16上行，直至工作筒本體15上部的內端面。工作筒滑套16與工作筒本體15的出液孔組對齊，由於滑套與本體的出液孔之間的距離是事先設計好的，當活塞帶動滑套上行至本體另一側的端面停止時，滑套與本體的出液孔正好對齊，此時工作筒內部與井筒空間連通，注入工作筒總成13處於打開狀態，如圖5所示。在內部的壓力作用下，化學劑被從工作筒擠出至井筒內，開始相關的除垢、清蠟等作業。作業完成後， 開關閥3打開，柱塞攜帶完成注入作業的注入工作筒總成13回到地面。注入工作筒總成13 在重新加注化學劑後還可進行新的作業。本實用新型的有益效果在於本實用新型提出了一種採用柱塞作為化學劑投送的方案，並開發出配有注入工作筒的新型柱塞工具。該柱塞工具及具有該柱塞工具的化學劑投送系統具有如下特點(1)作業效率高取消了液壓管匯、泵、儲罐等複雜的地面設備，利用正常生產的柱塞就可實現化學藥劑的注入；(2)系統工作可靠注入工作筒有特殊的熱執行器，由井下溫度控制，具有較高的使用壽命和可靠性；C3)作業效果好由於可對井筒底部直接進行藥劑注入，作業效果更好，同時最大程度的減少了藥劑浪費，降低作業成本; (4)用途廣泛可用於各類油氣井井筒化學藥劑的加注作業，包括清蠟、除垢、降粘、防腐、 酸洗、解堵等；(5)結構緊湊簡單柱塞既是正常生產用的排液採氣工具，又是化學藥劑的可靠運輸載體，所需零部件較少，也便於維護修理；(6)改善油田作業的HSE指標傳統的化學藥劑加注作業工藝均在地面進行，具有毒性的藥劑洩漏很難避免，而採用該技術時在工廠就已將化學藥劑封裝入工作筒內，現場作業時化學劑處於封閉狀態，有效減少了作業對環境的破壞，提高了施工人員的安全性。總之，本實用新型實施例改進了現有的井筒化學藥劑的加注工具及方法，效率高， 提高了作業安全性，降低了生產成本，有利於油氣井產量的提高，有利於油氣田的穩產和經濟效益的提高，具有很好的市場前景。以下通過具體例子來進一步說明本實用新型實施例如圖2所示，該柱塞工具由柱塞打撈頭11、柱塞本體12和注入工作筒總成13組成。柱塞本體12採用不鏽鋼製造，內部有供流體通過的通孔，長^Omm。柱塞本體12頂部與柱塞打撈頭11連接，柱塞打撈頭11為符合API標準的零件，用於柱塞工具打撈回收時使用。柱塞本體12外表面有等間距分布的環形、不等邊梯形槽。柱塞本體12的下部有螺旋形流道結構21。柱塞本體12下部連接注入工作筒總成13。如圖4所示，注入工作筒總成13長660mm，外徑60mm，由工作筒加注閥14、工作筒本體15、工作筒滑套16、定位接頭17、執行器活塞18、執行器本體19和底堵20組成。工作筒加注閥14用於在地面為注入工作筒總成13提前加注化學劑，為一常規單向閥。工作筒本體15上下分別連接柱塞本體12和定位接頭17，工作筒本體15側面有環形均布的圓孔， 為出液孔，直徑Φ 10mm，一共12個。工作筒滑套16套裝進工作筒本體15，工作筒本體15 的內表面與工作筒滑套16的外表面之間的密封由常規的密封圈實現。工作筒滑套16的外表面也有環形均布的圓形出液孔，如圖7所示，尺寸和數量與工作筒本體15的出液孔相同。 工作筒組裝完成後，工作筒滑套16與工作筒本體15的出液孔相互錯開，防止化學劑流出。 工作筒滑套16的端面與執行器活塞18的頂面接觸。定位接頭17的主要功能是，其端部為工作筒滑套16提供定位、內部容納執行器本體19和在執行器活塞18運動時對其提供導向與扶正。執行器活塞18在執行器本體19內部可伸出或收回，行程為40mm。底堵20擰入定位接頭17，對執行器本體19進行限位。執行器活塞18和執行器本體19構成熱執行器總成，是注入工作筒總成13的核心部件，該機構與小行程液壓缸的運動方式類似，執行器本體19內部充滿石蠟(熔點在 48-70°C之間)。執行器本體19採用黃銅製造。以上實施例僅用以說明本發明實施例的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明實施例進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明實施例各實施例技術方案的精神和範圍。
權利要求1.一種油田化學劑井下投送裝置，其特徵在於，所述裝置包括柱塞打撈頭(11)、柱塞本體(1 和注入工作筒總成(13)，所述柱塞本體(1 的頂部與所述柱塞打撈頭(11)連接，所述柱塞本體(1 的下部與所述注入工作筒總成(1 連接。
2.根據權利要求1所述的油田化學劑井下投送裝置，其特徵在於，所述注入工作筒總成(13)包括工作筒加注閥(14)、工作筒本體(15)、工作筒滑套(16)、定位接頭(17)、執行器活塞(18)、執行器本體(19)和底堵(20)；所述工作筒加注閥(14)設置於所述工作筒本體(15)的上部，所述工作筒本體(15)下部連接所述定位接頭17 ；所述工作筒滑套(16)套裝進所述工作筒本體(15)，所述工作筒滑套(16)的端面與所述執行器活塞(18)的頂面接觸，所述工作筒本體(1 的側面設置有多個第一出液孔，所述工作筒滑套(16)的外表面設置有多個第二出液孔，多個第一出液孔與多個第二出液孔的尺寸和數量相同，且互相錯開；所述定位接頭(17)內部容納所述執行器本體(19)，所述執行器活塞(18)在所述執行器本體(19)內部伸出或收回，所述底堵00)擰入所述定位接頭(17)且位於所述執行器本體(19)下方。
3.根據權利要求2所述的油田化學劑井下投送裝置，其特徵在於，所述多個第一出液孔和所述多個第二出液孔是均勻布置。
4.根據權利要求3所述的油田化學劑井下投送裝置，其特徵在於，所述多個第一出液孔和所述多個第二出液孔形成多個排列，同一排列的相鄰的第一出液孔和第二出液孔之間的距離為預設距離。
5.根據權利要求2所述的油田化學劑井下投送裝置，其特徵在於，所述工作筒本體 (15)的內表面與所述工作筒滑套(16)的外表面之間設置有密封圈。
6.根據權利要求2所述的油田化學劑井下投送裝置，其特徵在於，所述執行器本體 (19)內部填充有石蠟。
7.根據權利要求1-6中任一項所述的油田化學劑井下投送裝置，其特徵在於，所述柱塞本體(1 內部具有供流體通過的通孔。
8.根據權利要求1-6中任一項所述的油田化學劑井下投送裝置，其特徵在於，所述柱塞本體(12)的下部具有螺旋形流道結構01)。
專利摘要本實用新型提供了一種油田化學劑井下投送裝置，所述裝置包括柱塞打撈頭(11)、柱塞本體(12)和注入工作筒總成(13)，所述柱塞本體(12)的頂部與所述柱塞打撈頭(11)連接，所述柱塞本體(12)的下部與所述注入工作筒總成(13)連接。本實用新型的優點在於，相對於傳統的藥劑加注裝置，效率更高，由於直接對井筒底部進行藥劑注入，處理和清洗效果更好，減少了藥劑的浪費，降低材料和作業成本，有利於提高單井產量，有利於油氣田的穩產和經濟效益的提高。
文檔編號E21B37/06GK202152667SQ20112027696
公開日2012年2月29日 申請日期2011年8月1日 優先權日2011年8月1日
發明者沈澤俊, 王全賓, 王新忠, 童徵, 薛建軍, 鄭立臣, 郝忠獻 申請人:中國石油天然氣股份有限公司