同心管伴熱天然氣開採方法及專用管柱的製作方法

2023-10-08 02:47:39

同心管伴熱天然氣開採方法及專用管柱的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種同心管伴熱天然氣開採方法及其專用管柱。該方法包括：組裝並下入同心管伴熱注氣採氣工藝管柱，該管柱由油管柱（1）、油管柱（2）、套管柱（3）、聯接短節（5）、井下節流器主體（6）和井下節流器噴嘴（7）等組成；安裝採氣井口；安裝地面氣體加熱裝置；加熱天燃氣並注入油管柱（1）與油管柱（2）之間的環空，經高溫氣體排出孔（4）返到油管柱（1）內，地層產出的天然氣流經井下節流器噴嘴後便產生負壓區，地面加熱後的高溫天然氣在高溫氣體排出孔（4）處的負壓驅動下無需外部壓力便很容易流入油管柱（1）內，並與地層產出的天然氣混合經油管柱（1）返至地面。本發明主要用於解決氣井生產中井底積液的問題。
【專利說明】同心管伴熱天然氣開採方法及專用管柱
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種同心管伴熱天然氣開採方法及一種專用管柱。
【背景技術】
[0002]在氣井開發的各種工藝中，氣井開發效果的好與壞，直接影響到生產單位開發的效益，也直接關係到穩產周期的長短，採出率的高低。特別是隨著氣田進入中後開發期後，地層壓力下降、產量降低、井底積液等矛盾突顯，這時氣井開發的工藝技術，對氣田開發的效益一直起著決定性的作用。
[0003]目前，氣田開發的工藝技術普遍採用井下安裝節流器的自噴管柱結構。這種技術的缺點是:(1)井底一旦積液，需要從油套環空從地面注入氮氣或低密度泡沫將井底積液排出。這種方法不但成本投入多還減少了採氣時間與產量。(2)需要多次鋼絲作業進行投撈節流器，易出現卡、掉事故，需要增加投撈作業費用。

【發明內容】

[0004]針對上述現有技術存在的缺陷，本發明要解決的技術問題是提供一種同心管伴熱天然氣開採方法，解決氣田生產中井底一旦積液，需要頻繁地從油套環空注入氮氣或低密度泡沫將井底積液排出的問題，免去投撈井下節流器作業工序。
[0005]為解決上述技術問題，本發明同心管伴熱天然氣開採方法，包括下述步驟:
[0006]第一步，組裝並下入同心管伴熱注氣採氣工藝管柱:該同心管伴熱注氣採氣工藝管柱由油管柱1、油管柱2、套管柱3、聯接短節5、井下節流器主體6、井下節流器噴嘴7、井下節流器支撐體8和支撐體9組成，上述油管柱2置於套管柱3內，油管柱2通過聯接短節5與支撐體9螺紋連接；上述油管柱I置於油管柱2內，油管柱I與井下節流器支撐體8螺紋連接，井下節流器噴嘴7鑲嵌在井下節流器主體6下端內側並螺紋連接，井下節流器主體6由井下節流器支撐體8支撐，井下節流器主體6和井下節流器支撐體8側壁設置高溫氣體排出孔4，油管柱I由油管柱2下端的支撐體9支撐；
[0007]第二步，安裝採氣井口:同心雙管分層注水井口上的套管法蘭短節與套管柱3螺紋連接，同心雙管分層注水井口上的大四通內的外管油管掛下端與油管柱2螺紋連接，同心雙管分層注水井口上的內管四通下端的內管油管掛下端與油管柱I螺紋連接，並按採氣井口的試壓標準進行試壓；
[0008]第三步，安裝地面氣體加熱裝置:該地面氣體加熱裝置由需加熱天然氣盤管12、加熱外套13和加熱內管16組成，需加熱天然氣盤管12設置為螺旋狀，需加熱天然氣盤管12安裝在加熱外套13內，加熱外套13兩端與需加熱天然氣盤管12焊接固定，需加熱天燃氣入口 14與地面同心雙管分層注水井口上的內管四通上的內管閘閥螺紋連接，加熱後天燃氣出口 11與地面同心雙管分層注水井口上的外管四通閘閥螺紋連接，加熱內管16位於加熱外套中心，加熱內管16兩端與加熱外套13焊接固定，加熱內管16的燃燒用氣入口 15一端與地面同心雙管分層注水井口上的內管四通上的內管閘閥螺紋連接，加熱內管16的另一端燃燒用氣出口 17與大氣連通，加熱後天然氣出口 11管線上安裝有溫度計；
[0009]第四步，先進行2小時常規採氣工作，待採氣正常後啟動地面氣體加熱裝置，加熱後天燃氣出口 11的天燃氣溫度控制在120度左右；
[0010]第五步，從地面氣體加熱裝置中加熱後天然氣出口 11流出的高溫天然氣通過地面同心雙管分層注水井口上的內管四通注入油管柱I與油管柱2之間的環空，該高溫天然氣經高溫氣體排出孔4返到油管柱I內，高溫氣體排出孔4位於井下節流器噴嘴上端，地層產出的天然氣流經井下節流器噴嘴後便產生負壓區，地面加熱後的高溫天然氣在高溫氣體排出孔4處的負壓驅動下無需外部壓力便很容易流入油管柱I內，並與地層產出的天然氣混合經油管柱I返至地面。
[0011]上述加熱後天然氣出口 11安裝有壓力計。
[0012]上述地面氣體加熱裝置能水平放置，或垂直放置。
[0013]上述需加熱天然氣盤管12為銅管。
[0014]同心管伴熱注氣採氣工藝管柱由油管柱1、油管柱2、套管柱3、聯接短節5、井下節流器主體6、井下節流器噴嘴7、井下節流器支撐體8、支撐體9組成，上述油管柱2置於套管柱3內，油管柱2通過聯接短節5與支撐體9螺紋連接；上述油管柱I置於油管柱2內，油管柱I與井下節流器支撐體8螺紋連接，井下節流器噴嘴7鑲嵌在井下節流器主體6下端內側並螺紋連接,井下節流器主體6由井下節流器支撐體8支撐，井下節流器主體6和井下節流器支撐體8側壁設置高溫氣體排出孔4，油管柱I由油管柱2下端的支撐體9支撐。
[0015]本發明同心管伴熱天然氣開採方法，與現有的常規井下節流器開採天然氣方法相t匕，增加了天然氣伴熱流程(僅一次性投入)，免去了頻繁地排除井底積液的問題；減少了修井作業強度，提高了氣井生產時率，有效地保護了氣層，降低了採氣成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為同心管伴熱注氣採氣工藝管柱示意圖；
[0017]圖2為地面氣體加熱裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細說明。
[0019]本發明同心管伴熱天然氣開採方法的工藝步驟如下:
[0020]第一步，組裝並下入同心管伴熱注氣採氣工藝管柱。如圖1所示，該同心管伴熱注氣採氣工藝管柱由油管柱1、油管柱2、套管柱3、聯接短節5、井下節流器主體6、井下節流器噴嘴7、井下節流器支撐體8和支撐體9組成，上述油管柱2置於套管柱3內，油管柱2通過聯接短節5與支撐體9螺紋連接；上述油管柱I置於油管柱2內，油管柱I與井下節流器支撐體8螺紋連接，井下節流器噴嘴7鑲嵌在井下節流器主體6下端內側並螺紋連接，井下節流器主體6由井下節流器支撐體8支撐，井下節流器主體6和井下節流器支撐體8側壁設置高溫氣體排出孔4，油管柱I由油管柱2下端的支撐體9支撐；
[0021]第二步，安裝採氣井口。同心雙管分層注水井口上的套管法蘭短節與套管柱3螺紋連接，同心雙管分層注水井口上的大四通內的外管油管掛下端與油管柱2螺紋連接，同心雙管分層注水井口上的內管四通下端的內管油管掛下端與油管柱I螺紋連接，並按採氣井口的試壓標準進行試壓；
[0022]第三步，安裝地面氣體加熱裝置。如圖2所示，地面氣體加熱裝置由需加熱天然氣盤管12、加熱外套13和加熱內管16組成。需加熱天然氣盤管12設置為螺旋狀，需加熱天然氣盤管12安裝在加熱外套13內，加熱外套13兩端與需加熱天然氣盤管12焊接固定，需加熱天燃氣入口 14與地面同心雙管分層注水井口上的內管四通上的內管閘閥螺紋連接，加熱後天燃氣出口 11與地面同心雙管分層注水井口上的外管四通閘閥螺紋連接，加熱內管16位於加熱外套中心，加熱內管16兩端與加熱外套13焊接固定，加熱內管16的燃燒用氣入口 15 —端與地面同心雙管分層注水井口上的內管四通上的內管閘閥螺紋連接，加熱內管16的另一端燃燒用氣出口 17與大氣連通，加熱後天然氣出口 11管線上安裝有溫度計；
[0023]第四步，先進行2小時常規採氣工作，待採氣正常後啟動地面氣體加熱裝置，加熱後天燃氣出口 11的天燃氣溫度控制在120度左右；
[0024]第五步，從地面氣體加熱裝置中加熱後天然氣出口 11流出的高溫天然氣通過地面同心雙管分層注水井口上的內管四通注入油管柱I與油管柱2之間的環空，該高溫天然氣經高溫氣體排出孔4返到油管柱I內，高溫氣體排出孔4位於井下節流器噴嘴上端，地層產出的天然氣流經井下節流器噴嘴後便產生負壓區，地面加熱後的高溫天然氣在高溫氣體排出孔4處的負壓驅動下無需外部壓力便很容易流入油管柱I內，並與地層產出的天然氣混合經油管柱I返至地面。高溫天然氣在油管柱I與油管柱2的環空向下流動的過程主要是對油管柱I內的地層產出的天然氣進行加熱和保溫，確保地層產出的天然氣在油管柱I內向上流動時不會因溫降產生液滴進而產生井底積液現象。
[0025]上述加熱後天然氣出口 11安裝有壓力計。
[0026]上述地面氣體加熱裝置能水平放置，或垂直放置。
[0027]上述需加熱天然氣盤管12為銅管。
[0028]本發明同心管伴熱天然氣開採方法是這樣實施的:
[0029]首先組裝並下入同心管伴熱注氣採氣工藝管柱；接著安裝採氣井口(用同心雙管分層注水井口代替)；然後安裝地面氣體加熱裝置。
[0030]首先，組裝並下入同心管伴熱注氣採氣工藝管柱時，首先下入油管柱2 (其中套管柱3是隨完井管柱提前下入的)，接著下入油管柱I，油管柱2置於套管柱3內，油管柱2通過聯接短節5與支撐體9螺紋連接；上述油管柱I置於油管柱2內，油管柱I與井下節流器支撐體8螺紋連接，井下節流器噴嘴7鑲嵌在井下節流器主體6下端內側並螺紋連接，井下節流器主體6由井下節流器支撐體8支撐，井下節流器主體6和井下節流器支撐體8側壁設置高溫氣體排出孔4，油管柱I由油管柱2下端的支撐體9支撐；在下入油管柱2與油管柱I的過程中，儘可能控制相應配套工具內外徑與管柱內外徑相同，以最大限度地減少氣體流動摩阻。
[0031]再安裝採氣井口。安裝時一定要用同心雙管分層注水井口代替採氣井口，因為該種同心管伴熱天然氣開採方法較常規天然氣開採方法在井筒內增加了天然氣伴熱通道，而同心雙管分層注水井口便可實現同心管伴熱功能。其中同心雙管分層注水井口上的套管法蘭短節與套管柱3可直接螺紋連接或通過變口接頭螺紋連接，同心雙管分層注水井口上的大四通內的外管油管掛下端與油管柱2螺紋連接，同心雙管分層注水井口上的內管四通下端的內管油管掛下端與油管柱I螺紋連接；
[0032]在安裝地面氣體加熱裝置之前，先要按採氣井口的試壓標準對同心雙管分層注水井口進行試壓，試壓合格後方能安裝地面氣體加熱裝置。地面氣體加熱裝置中需加熱天然氣盤管12安裝在加熱外套13內，加熱外套13兩端與需加熱天然氣盤管12焊接固定，需加熱天燃氣入口 14與地面同心雙管分層注水井口上的內管四通上的內管閘閥螺紋連接，加熱後天燃氣出口 11與地面同心雙管分層注水井口上的外管四通閘閥螺紋連接，加熱內管16位於加熱外套中心，加熱內管16兩端與加熱外套13焊接固定，加熱內管16的燃燒用氣入口 15 —端與地面同心雙管分層注水井口上的內管四通上的內管閘閥螺紋連接，力口熱內管16的另一端燃燒用氣出口 17與大氣連通，地面氣體加熱裝置與地面同心雙管分層注水井口的連接可以根據現場流程情況選擇不同的連接方式，如果採氣井口的高度不受限制，地面氣體加熱裝置可以放置在採氣井口的上部，如果採氣井口的高度受限，那麼地面氣體加熱裝置可以放置在採氣井口的側面(水平放置)，地面氣體加熱裝置中的加熱天然氣盤管12可以是銅管、鋁合金管或鐵管，但考慮到散熱效果和壽命儘可能選擇銅管。需加熱天然氣盤管12設置為螺旋狀，其螺距沒有特殊要求，只要保證需加熱天然氣盤管12螺旋彎曲時內徑不變形即可。加熱外套13可以用大直徑套管制作，也可以用5毫米厚的鋼板卷制焊接而成。如果地面同心雙管分層注水井口上的外管四通上安裝有溫度計和壓力計，則加熱後天然氣出口 11管線上不必再安裝溫度計和壓力計。
[0033]當完成同心管伴熱注氣採氣工藝管柱下入、安裝好採氣井口(用同心雙管分層注水井口代替)和安裝好地面氣體加熱裝置後，便可開始一定時間的常規採氣工作，常規採氣工作的時間可根據氣井產量的高低靈活調整，當氣井產量較高時，常規採氣時間可短些，當氣井產量較低時，常規採氣時間可長些，一般在1-5小時之間調整。待採氣正常後啟動地面氣體加熱裝置，加熱後天燃氣出口 11的天燃氣溫度控制在110-120度範圍即可。
[0034]在完成上述步驟之後，從地面氣體加熱裝置中加熱後天然氣出口 11流出的高溫天然氣通過地面同心雙管分層注水井口上的內管四通注入油管柱I與油管柱2之間的環空，該高溫天然氣經高溫氣體排出孔4返到油管柱I內，並與地層產出的天然氣混合經油管柱I返至地面。高溫天然氣在油管柱I與油管柱2的環空向下流動的過程主要是對油管柱I內的地層產出的天然氣進行加熱和保溫，確保地層產出的天然氣在油管柱I內向上流動時不會因溫降產生液滴進而產生井底積液現象。
【權利要求】
1.一種同心管伴熱天然氣開採方法，其特徵是該方法包括下述步驟: 第一步，組裝並下入同心管伴熱注氣採氣工藝管柱:該同心管伴熱注氣採氣工藝管柱由油管柱(I)、油管柱(2)、套管柱(3)、聯接短節(5)、井下節流器主體(6)、井下節流器噴嘴(7)、井下節流器支撐體(8)和支撐體(9)組成，所述油管柱(2)置於套管柱(3)內，油管柱(2)通過聯接短節(5)與支撐體(9)螺紋連接；所述油管柱(I)置於油管柱(2)內，油管柱(I)與井下節流器支撐體(8 )螺紋連接，井下節流器噴嘴(7 )鑲嵌在井下節流器主體(6 )下端內側並螺紋連接，井下節流器主體(6)由井下節流器支撐體(8)支撐，井下節流器主體(6)和井下節流器支撐體(8)側壁設置高溫氣體排出孔(4)，油管柱(I)由油管柱(2)下端的支撐體(9)支撐； 第二步，安裝採氣井口:同心雙管分層注水井口上的套管法蘭短節與套管柱(3)螺紋連接，同心雙管分層注水井口上的大四通內的外管油管掛下端與油管柱(2)螺紋連接，同心雙管分層注水井口上的內管四通下端的內管油管掛下端與油管柱(I)螺紋連接，並按採氣井口的試壓標準進行試壓； 第三步，安裝地 面氣體加熱裝置:該地面氣體加熱裝置由需加熱天然氣盤管(12)、加熱外套(13)和加熱內管(16)組成，需加熱天然氣盤管(12)設置為螺旋狀，需加熱天然氣盤管(12)安裝在加熱外套(13)內，加熱外套(13)兩端與需加熱天然氣盤管(12)焊接固定，需加熱天燃氣入口(14)與地面同心雙管分層注水井口上的內管四通上的內管閘閥螺紋連接，加熱後天燃氣出口(11)與地面同心雙管分層注水井口上的外管四通閘閥螺紋連接，加熱內管(16)位於加熱外套中心，加熱內管(16)兩端與加熱外套(13)焊接固定，加熱內管(16)的燃燒用氣入口(15)—端與地面同心雙管分層注水井口上的內管四通上的內管閘閥螺紋連接，加熱內管(16 )的另一端燃燒用氣出口( 17 )與大氣連通，加熱後天然氣出口( 11)管線上安裝有溫度計； 第四步，先進行2小時常規採氣工作，待採氣正常後啟動地面氣體加熱裝置，加熱後天燃氣出口(11)的天燃氣溫度控制在120度左右； 第五步，從地面氣體加熱裝置中加熱後天然氣出口(11)流出的高溫天然氣通過地面同心雙管分層注水井口上的內管四通注入油管柱(I)與油管柱(2)之間的環空，該高溫天然氣經高溫氣體排出孔(4)返到油管柱(I)內，高溫氣體排出孔(4)位於井下節流器噴嘴上端，地層產出的天然氣流經井下節流器噴嘴後便產生負壓區，地面加熱後的高溫天然氣在高溫氣體排出孔(4)處的負壓驅動下無需外部壓力便很容易流入油管柱(I)內，並與地層產出的天然氣混合經油管柱(I)返至地面。
2.根據權利要求1所述的同心管伴熱天然氣開採方法，其特徵是:所述加熱後天然氣出口(11)安裝有壓力計。
3.根據權利要求1所述的同心管伴熱天然氣開採方法，其特徵是:所述地面氣體加熱裝置能水平放置，或垂直放置。
4.根據權利要求1所述的同心管伴熱天然氣開採方法，其特徵是:所述需加熱天然氣盤管(12)為銅管。
5.一種用於實現同心管伴熱天然氣開採方法的同心管伴熱注氣採氣工藝管柱，由油管柱(I)、油管柱(2)、套管柱(3)、聯接短節(5)、井下節流器主體(6)、井下節流器噴嘴(7)、井下節流器支撐體(8)和支撐體(9)組成，其特徵是:所述油管柱(2)置於套管柱(3)內，油管柱(2)通過聯接短節(5)與支撐體(9)螺紋連接；所述油管柱(I)置於油管柱(2)內，油管柱(I)與井下節流器支撐體(8 )螺紋連接，井下節流器噴嘴(7 )鑲嵌在井下節流器主體(6 )下端內側並螺紋連接，井下節流器主體(6)由井下節流器支撐體(8)支撐，井下節流器主體(6)和 井下節流器支撐體(8)側壁設置高溫氣體排出孔(4)，油管柱(I)由油管柱(2)下端的支撐體(9)支撐。
【文檔編號】E21B43/24GK103967464SQ201310035986
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月30日 優先權日:2013年1月30日
【發明者】李洪山, 單桂棟, 王樹強, 張妍, 李立濤, 楊繼軍, 宋志勇, 康玫, 郭秀庭 申請人:中國石油天然氣股份有限公司