一種襯墊式排水採氣柱塞的製作方法
2023-05-14 18:16:56 1
一種襯墊式排水採氣柱塞的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種襯墊式排水採氣柱塞，包括本體和位於本體下端部與本體通過絲扣連接的導向頭，所述本體的外表面嵌有墊塊，墊塊和本體之間通過導向銷和彈簧連接。本發明提供的襯墊式排水採氣柱塞，既可以防止舉升過程中氣體的滑脫和液體的洩漏，又可以在遇到遇油管變徑時，通過墊塊壓縮彈簧使柱塞縮頸並順利通過油管變徑處，避免柱塞上下行過程中遇卡，保證排液採氣作業的順利進行。
【專利說明】一種襯墊式排水採氣柱塞
【技術領域】
[0001]本發明涉及氣田排水採氣領域，特別涉及一種襯墊式排水採氣柱塞。
【背景技術】
[0002]在低壓氣田與凝析氣田的開發中，井筒積液是制約氣井穩產與高產的主要問題之一。氣井中的液體主要來自氣態烴類的凝析作用，地層中儲集層的地層水或層間水。氣井中的液體通常是以液滴的形式分布在氣相中，氣體是連續相而液體是非連續相流動，液體以液滴的形式由氣體攜帶到地面。當氣相不能提供足夠的能力來使井筒中的液體連續流出井口時，就會在氣井井底形成積液，積液的形成將增加氣層的回壓。高壓井中液體以段塞流的形式存在，它會損耗更多的地層能量，限制氣井的生產能力；在低壓井中積液可完全壓死氣井，造成氣井水淹關井，使氣井減產。為了確保氣井的正常生產，及時的排出井底積液，一般對產水氣井採取排液採氣的方法。從措施經濟性、適用性、安全性及增產效果等方面的評價結果可以看出，柱塞氣舉排水採氣技術適用於氣量小(0.1X104 m3/d以上)、液氣比較高(小於5 m3/104 m3)的氣井，而且自動化程度高、井筒滑脫損失小。所以，柱塞氣舉排水採氣技術是蘇裡格氣田低產低效井提高採收率的最經濟合理技術。
[0003]柱塞氣舉是一種簡單高效的排液採氣方法，是間歇氣舉的一種特殊形式，柱塞作為一種固體的密封界面，將舉升氣體和被舉升的液體分開，減少氣體竄流和液體回落，提高舉升氣體的效率。柱塞氣舉的能量主要來源於地層，但是當地層氣能量不足時，也向井內注入一定的高壓氣。這些氣體將柱塞及其上部的液體從井底推向井口，排除井底積液，增大生產壓差，延長氣井的生產時間。對常規連續氣舉或間歇氣舉效率不高的井，採用柱塞氣舉可以提高生產效率，避免氣體的無效消耗。柱塞氣舉還可用於易結蠟，結垢的油氣井，沿油管上下來回的柱塞可以幹擾破壞結蠟結垢的過程。這樣就省下了清洗蠟，垢的工序節約了生產時間和生產費用。
[0004]柱塞氣舉系統效率的高低完全取決於柱塞的結構，現有的利用柱塞氣舉排液米氣的主要優點是I)提高間歇氣舉的舉升效率:柱塞氣舉同其它排水採氣工藝相比具有更高的採收率。柱塞提供的固體界面極大的減少了液體回落，相應提高了氣體的舉升效率；2)設備投資少，使用壽命長且維修成本低經濟效益好:其安裝成本和運行維護費用低，無需電力消耗，節約人力時間等；3)能充分利用地層能量，無需其他能量消耗；4)地面的設備的自動化程度高，易於管理；5)可以有效減輕結蠟井的結蠟問題。
[0005]雖然柱塞氣舉系統擁有上述多方面的有點，但其也存在一定的缺點，I)地面裝置相對其他氣舉方式複雜，柱塞中的運動機構複雜且不可靠。為了提高柱塞在井中的下落速度，常在柱塞內設有旁通機構。旁通機構中的閥門開啟和關閉主要依靠柱塞撞擊卡定器和井口緩衝器。由於柱塞在井內運動時一，不可避免的與油管壁發生碰撞或以不同的速度落入井下的液體中受到衝擊。柱塞在這些衝擊力的作用下，都有一可能使柱塞內的旁通機構在沒有到需要運動的時候產生運動。這些意外的閥門開啟或關閉就是人們在實際生產中出現柱塞卡在井中、沒有帶液、高速撞擊上緩衝器、柱塞壽命大幅降低等問題的根源； 2)操作管理有一定的難度，為了能自動化的管理柱塞舉升井，總要在地面建設一整套控制設備，使生產井有序地進行工作。這些設備投資大、機構複雜、對工作環境要求苛刻，給管理帶來許多的不便。此外，還需要根據生產井的生產情況確定柱塞下落的時機和開井與關井的時間。工藝參數的計算和地面控制系統都非常複雜；
3)生產過程容易在地面集輸管網內造成較大的壓力波動；
4)間歇式生產。
[0006]目前國內外所用的柱塞氣舉工藝都是間歇式的生產工藝，即在柱塞從井口下行到井底的這一段時間，必須關井停產。這主要是以下兩方面的因素所造成的:
①柱塞的最大橫截面積與生產管柱的內橫截面積很接近，使柱塞在管柱中運動時，受到的氣流阻力太大；
②為了防止舉升過程中氣體的滑脫和液體的洩漏，現有的柱塞外徑與管柱的內徑很接近，使柱塞在運動過程中受到的摩擦阻力非常大；
5)柱塞的下落速度慢；
柱塞在油管中下落時，由於受到油管內壁的摩擦力、氣體的阻力和託舉力的作用，下落的速度變的很慢。雖然理論值還比較理想，但實際使用中，柱塞的下落速度往往小於2米/秒，有的井況不到I米/秒。這樣對於一口 3000米井深的排液井來說，每個生產周期，僅柱塞下落的時間就需要40r--70分鐘(含柱塞在液體中下落所需要時間)。如果每天按10個生產周期來計算，則有一半的時間是關井停產的，生產效率非常低。
[0007]在上述缺點中，制約排液採氣作業的最主要的缺點是，為了防止舉升過程中氣體的滑脫和液體的洩漏，現有的柱塞的外徑與油管的內徑非常接近，但由於油管存在變徑，而柱塞的直徑卻無法改變，導致柱塞遇卡，進一步延長作業周期，甚至無法完成排液採氣作業。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是解決現有的柱塞在遇到油管變徑時，柱塞無法縮徑，容易遇卡的問題。
[0009]為此，本發明提供了一種襯墊式排水採氣柱塞，包括本體和位於本體下端部與本體通過絲扣連接的導向頭，所述本體的外表面嵌有墊塊，墊塊和本體之間通過導向銷和彈簧連接。
[0010]所述導向銷由第一導向銷和第二導向銷組成，彈簧設置在第一導向銷和第二導向銷之間。
[0011]所述墊塊包括上墊塊組和位於上墊塊組下端的下墊塊組，上墊塊組和下墊塊組之間通過中支環聯接。
[0012]所述導向頭和下墊塊組之間沿徑向設有安全銷。
[0013]所述彈簧沿本體的徑向設置。
[0014]所述中支環的截面呈T型。
[0015]所述上墊塊組由四個分墊塊沿本體的周向均勻設置，所述下墊塊組由四個分墊塊沿本體的周向均勻設置。
[0016]本發明的有益效果:本發明提供的襯墊式排水採氣柱塞，既可以防止舉升過程中氣體的滑脫和液體的洩漏，又可以在遇到油管變徑時，通過墊塊壓縮彈簧使柱塞縮頸並順利通過油管變徑處，避免柱塞上下行過程中遇卡，保證排液採氣作業的順利進行。
[0017]以下將結合附圖對本發明做進一步詳細說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是襯墊式排水採氣柱塞的半剖示意圖。
[0019]圖2是襯墊式排水採氣柱塞的示意圖。
[0020]圖3是墊塊的示意圖。
[0021]圖4是中支環的半剖示意圖。
[0022]附圖標記說明:1、本體；2、墊塊；21、上墊塊組；22、下墊塊組；3、第一導向銷；301、第一導向銷腔；4、彈簧；401、彈簧腔；5、中支環；6、安全銷；7、導向頭；8、第二導向銷；801、第二導向銷腔；9、分墊塊。
【具體實施方式】
[0023]以下將結合附圖對該襯墊式排水採氣柱塞作進一步的詳細說明。
[0024]實施例1:
如圖1和圖3所示，襯墊式排水採氣柱塞，包括本體I和位於本體I下端部與本體I通過絲扣連接的導向頭7，所述本體I的外表面嵌有墊塊2，墊塊2和本體I之間通過導向銷和彈黃4連接。
[0025]當襯墊式柱塞在井筒中上行或者下行時，墊塊2由於彈簧4的支撐，與油管內壁保持OmnTl.25_的間隙，當遇到油管變徑時，墊塊2壓縮彈簧4，使襯墊式柱塞的直徑縮小，順利通過油管變徑處，避免柱塞上下行過程中遇卡，保證排液採氣作業的順利進行，同時具有防止氣體滑脫和液體回落的優點，襯墊式柱塞在通過油管變徑處後，彈簧4復位，襯墊式柱塞恢復原有的直徑。
[0026]實施例2:
在實施例1的基礎上，具體的，所述導向銷由第一導向銷3和第二導向銷8組成，彈簧4設置在第一導向銷3和第二導向銷8之間，第一導向銷3、第二導向銷8與墊塊2之間是過盈配合，與本體I之間是間隙配合。
[0027]實施例3:
在實施例2的基礎上，需要說明的是，如圖2所示，所述墊塊2包括上墊塊組21和位於上墊塊組21下端的下墊塊組22，如圖4所示，為了固定墊塊2，上墊塊組21和下墊塊組22之間通過中支環5聯接。
[0028]實施例4:
在實施例3的基礎上，所述導向頭7和下墊塊組22之間沿徑向設有安全銷6，如圖4所示，所述中支環5的截面呈T型，所述上墊塊組21由四個分墊塊9沿本體I的周向均勻設置，所述下墊塊組22由四個分墊塊9沿本體I的周向均勻設置，且所述彈簧4沿本體I的徑向設置，即彈簧4的中心線垂直於本體I的中心線。
[0029]導向頭7與本體I通過絲扣連接，為了防止絲扣出現鬆動導致柱塞斷開，本體I和導向頭7之間設置有安全銷6，安全銷6穿過導向頭7插入本體I內。
[0030]實施例5:
綜合上述實施例，具體的，襯墊式排水採氣柱塞包括本體I和位於本體I下端部與本體I通過絲扣連接的導向頭7，本體I的外表面嵌有墊塊2，該襯墊式採氣柱塞的本體I和墊塊2之間設置有放置第一導向銷3的第一導向銷腔301、放置彈簧4的彈簧腔401、放置第二導向銷8的第二導向銷腔801，且第一導向銷腔301、彈簧腔401、第二導向銷腔801均開設在本體I的外表面上，將第一導向銷3、彈簧4、第二導向銷8安裝於上墊塊組21和本體I之間相應的第一導向銷腔301、彈簧腔401、第二導向銷腔801內；如圖4所示，為了固定墊塊2，上墊塊組21和下墊塊組22之間設置有中支環5，再將中支環5安裝於上墊塊組21和下墊塊組22之間；導向頭7與本體I通過絲扣連接，為了防止絲扣出現鬆動導致柱塞斷開，本體I和導向頭7之間設置有安全銷6，安全銷6穿過導向頭7和本體I。
[0031]第一導向銷3、第二導向銷8與墊塊2之間是過盈配合，與本體I之間是間隙配合；墊塊2處於撐開狀態時，第一導向銷3與第一導向銷腔301、第二導向銷8與第二導向銷腔801的底部之間的距離大於本體I與墊塊2之間的距離，彈簧4始終處於壓縮狀態。
[0032]當襯墊式柱塞在井筒中上行或者下行時，墊塊2由於彈簧4的支撐，與油管內壁保持OmnTl.25_的間隙，當遇到油管變徑時，墊塊2壓縮彈簧4，使襯墊式柱塞的直徑縮小，順利通過油管變徑處，具有防止氣體滑脫和液體回落的優點，襯墊式柱塞在通過油管變徑處後，彈簧4復位，襯墊式柱塞恢復原有的直徑。
[0033]當襯墊式柱塞在井筒中上行或者下行時，墊塊2由於彈簧4的支撐，與油管內壁保持OmnTl.25_的間隙，當遇到油管變徑時，墊塊2壓縮彈簧4，使襯墊式柱塞的直徑縮小，順利通過油管變徑處，具有防止氣體滑脫和液體回落的優點，襯墊式柱塞在通過油管變徑處後，彈簧4復位，襯墊式柱塞恢復原有的直徑。
[0034]本發明提供的襯墊式排水採氣柱塞，既可以防止舉升過程中氣體的滑脫和液體的洩漏，又可以在遇到油管變徑時，通過墊塊壓縮彈簧使柱塞縮頸並順利通過油管變徑處，避免柱塞上下行過程中遇卡，保證排液採氣作業的順利進行。
[0035]以上例舉僅僅是對本發明的舉例說明，並不構成對本發明的保護範圍的限制，凡是與本發明相同或相似的設計均屬於本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種襯墊式排水採氣柱塞，包括本體(I)和位於本體(I)下端部與本體(I)通過絲扣連接的導向頭(7 )，其特徵在於:所述本體(I)的外表面嵌有墊塊(2 )，墊塊(2 )和本體(I)之間通過導向銷和彈簧(4)連接。
2.如權利要求1所述的一種襯墊式排水採氣柱塞，其特徵在於:所述導向銷由第一導向銷(3)和第二導向銷(8)組成，彈簧(4)設置在第一導向銷(3)和第二導向銷(8)之間。
3.如權利要求2所述的一種襯墊式排水採氣柱塞，其特徵在於:所述墊塊(2)包括上墊塊組(21)和位於上墊塊組(21)下端的下墊塊組(22 )，上墊塊組(21)和下墊塊組(22 )之間通過中支環(5)聯接。
4.如權利要求3所述的一種襯墊式排水米氣柱塞,其特徵在於:所述導向頭(7)和本體(I)之間沿徑向設有安全銷(6 )。
5.如權利要求4所述的一種襯墊式排水米氣柱塞,其特徵在於:所述彈簧(4)沿本體(I)的徑向設置。
6.如權利要求5所述的一種襯墊式排水採氣柱塞，其特徵在於:所述中支環(5)的截面呈T型。
7.如權利要求6所述的一種襯墊式排水採氣柱塞，其特徵在於:所述上墊塊組(21)由四個分墊塊(9)沿本體(I)的周向均勻設置，所述下墊塊組(22)由四個分墊塊(9)沿本體(I)的周向均勻設置。
【文檔編號】E21B43/00GK104389782SQ201410715925
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月2日 優先權日:2014年12月2日
【發明者】李辰, 白曉弘, 田偉, 楊旭東, 李耀德, 李旭日, 崔麗春, 惠豔妮 申請人:中國石油天然氣股份有限公司