一种永久式完井管柱的隔离气举方法
技术领域
本发明涉及一种完井管柱的隔离气举方法,更具体的说,本发明主要涉及一种永久式完井管柱的隔离气举方法。
背景技术
在油气开发过程中,通常利用气井将地下产层中的油气开采出来,然而当将气井开发到中后期时,气井井筒及井底附近地层积液过多或产水严重,此时需要对气井进行排水采气,使气井恢复正常生产,可见,提供一种排水采气工艺十分必要。
现有技术提供的排水采气工艺分为机械工艺和物理化学工艺,其中机械工艺又包括管柱排水采气工艺、气举排水采气工艺、电潜泵排水采气工艺、机抽排水采气工艺;而物理化学工艺多为泡沫排水采气工艺。以气举排水采气工艺举例来说,其通过气举管柱,从地面将高压天然气注入停喷的气井中,利用气体的能量举升井筒中的液体,从而将井底积液举升至地面,达到排水采气的目的,进而使气井恢复正常生产。
对于高温、高压、高含硫的“三高”气井,由于其地下储层的上述特殊性,以及基于对套管保护的目的,通常采用永久式封隔器进行完井作业,并使用带有该永久式封隔器的生产管柱(又称永久式完井管柱)进行天然气开采。在不修井的前提下,利用现有技术提供的排水采气工艺无法实现对该类“三高”气井的排水采气。
申请号为201611238950.3的中国发明公开了一种永久式完井管柱的延伸气举方法,该方法包括:对生产油管通井、射孔,以在其位于永久式封隔器两端的管体上形成上射孔点和下射孔点;利用连续油管向生产油管内下入包括自上而下顺次连接的丢手工具、上封隔器、气举油管、下封隔器和球座的延伸气举管柱,使上、下射孔点位于上、下封隔器之间;向连续油管内投入钢球座封球座,打压使上、下封隔器同时坐封到生产油管内,继续打压将球座打入井底;断开丢手工具和连续油管的连接,起出连续油管;向生产套管内注气,注入的气体依次通过永久式封隔器上方的油套环空,上射孔点、气举油管和生产油管的环空、下射孔点、永久式封隔器下方的油套环空,将井底积液举升至地面。
上述方案可以较好的解决积液的问题,但是该方案由于上射孔点和下射孔点分别位于永久式封隔器的两端,气举油管的上射孔点和下射孔点位于上封隔器和下封隔器之间,由于永久式封隔器本身较长,这样导致了横跨永久式封隔器的气举油管的长度往往需要十多米长,射孔点也至少包括位于永久式封隔器的两端的两个,其整体制造成本较高,且操作要求高。
发明内容
本发明的目的之一在于针对上述不足,提供一种永久式完井管柱的隔离气举方法,以期望解决现有技术中横跨永久式封隔器的气举油管的长度往往需要十多米长,射孔点也至少包括位于永久式封隔器的两端的两个,其整体制造成本较高,且操作要求高等技术问题。
为解决上述的技术问题,本发明采用以下技术方案:
本发明所提供的一种永久式完井管柱的隔离气举方法,所述方法包括以下步骤:
S1.对生产油管进行射孔,在生产油管位于永久式封隔器上方的侧壁上形成气举孔;
S2.向生产油管内安装隔离管,利用两个胶筒组件将隔离管坐封到生产油管内,两个胶筒组件分别位于气举孔的上方和下方;隔离管的侧壁上设有单向阀;
S3.向生产套管内注气,注入的气体通过永久式封隔器上方的油套环空进入所述气举孔、隔离管和生产油管的环空后,通过单向阀将井底积液举升至地面。
作为优选,进一步的技术方案是:所述单向阀包括阀体、密封塞和复位弹簧,阀体上穿设有连通隔离管外部和内部的通道,密封塞和复位弹簧,均设置在阀体上;复位弹簧使密封塞将通道封堵住;所述单向阀设置在隔离管的侧壁上且由外向内单向流通,单向阀位于两个胶筒组件之间。
更进一步的技术方案是:所述S2中利用坐封组件将胶筒组件变形实现坐封;所述坐封组件包括均套设在隔离管上的上推筒组件、中推筒组件、下推筒组件、单向锁紧组件和卡瓦组件;所述两个胶筒组件分别为上胶筒组件和下胶筒组件,所述上胶筒组件设置在上推筒组件和中推筒组件之间,所述下胶筒组件设置在中推筒组件和下推筒组件之间;所述单向锁紧组件设置在上推筒组件和隔离管之间,所述卡瓦组件设置在下推筒组件和隔离管之间。
更进一步的技术方案是:所述上推筒组件包括,从上向下依次通过螺纹连接的坐封套筒、连接筒和上压筒;所述上压筒的下端抵靠在上胶筒组件的上端;所述连接筒与隔离管之间设有第一剪切销;所述中推筒组件包括通过螺纹连接的中压筒和长推筒;所述中压筒的上端抵靠在上胶筒组件的下端,长推筒的下端抵靠在下胶筒组件的上端;所述中压筒侧壁上开设有滑槽,单向阀位于滑槽内;所述下推筒组件包括下压筒;所述下压筒的上端与抵靠在下胶筒组件的下端,上压筒的下端与卡瓦组件相连。
更进一步的技术方案是:所述单向锁紧组件包括锁环,所述锁环内壁上设有向上倾斜设置的小内齿牙,隔离管的外壁上设有与小内齿牙相匹配且向下倾斜的小外齿牙,锁环与隔离管之间设有上键且用于为锁环导向。
更进一步的技术方案是:所述卡瓦组件包括上锥体、下锥体、卡瓦架、卡瓦和弹簧,所述上锥体上端与下压筒的下端通过螺纹连接,上锥体与隔离管之间设有第一剪切销,所述下锥体固定或通过可拆的方式套接在隔离管上,所述卡瓦架上端固定在上锥体上且下端套接在下锥体的外侧壁上,所述卡瓦和弹簧设置在上锥体和下锥体之间,且卡瓦架上设有卡瓦孔,坐封时,下锥体和上锥体相互靠近,弹簧被压缩,卡瓦被向外推出并穿过卡瓦孔卡在油管内壁上。
更进一步的技术方案是:所述生产油管上射出两个气举孔,两个气举孔相隔180°分布。
与现有技术相比,本发明的有益效果之一是:本发明所提供的一种永久式完井管柱的隔离气举方法,主要针对于永久式封隔器位置比较低的情况,只需要贴近永久式封隔器的上方进行井底积液的举升,即可将大部分积液举升至地面,相对于现有技术中的气举油管需要横跨永久式封隔器相比,本发明中的隔离管长度大大的减小,且最少设置一个气举孔即可,其制造成本更高,且操作更为简便。
附图说明
图1是本发明中隔离式气举封隔器上半部的结构示意图;
图2是图1中A处的局部放大示意图;
图3是图1中B处的局部放大示意图;
图4是本发明中隔离式气举封隔器下半部的结构示意图;
图5是图4中C处的局部放大示意图;
图6是本发明中弹性卡爪的结构示意图;
图7是本发明永久式完井管柱进行隔离式气举的作业示意图;
图中,1为坐封套筒、2为上接头、4为锁环、402为小齿牙组、405为大齿牙组、5为连接筒、6为第一剪切销、7为上压筒、8为边胶、9为上芯管、10为中胶筒、11为中压筒、12为单向阀、121为阀体、122为复位弹簧、123为密封塞、124为通道、125为螺纹套管、14为长推筒、15为第一长芯管、16为第二长芯管、17为下压筒、171为上推块、18为上锥体、19为卡瓦架、20为卡瓦、21为弹簧、22为下锥体、23为下芯管、24为下键、25为导向环、26为弹性卡爪、261为安装管、262为弹性支杆、263为凸块、264为下凸台、27为卡爪支撑环、28为第二剪切销、29为下接头、100为生产油管、200为永久式封隔器、300为气举孔、400为隔离管、500为生产套管、600为两个胶筒组件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步阐述。
参阅图1至图7,一种永久式完井管柱的隔离式气举方法,包括以下步骤:
S1:对生产油管100进行射孔,在生产油管100位于永久式封隔器200上方的侧壁上形成气举孔300;
S2:向生产油管100内安装隔离管400,利用两个胶筒组件600将隔离管400坐封到生产油管100内,两个胶筒组件600分别位于气举孔300的上方和下方;隔离管400的侧壁上设有单向阀12;
S3:向生产套管500内注气,注入的气体通过永久式封隔器200上方的油套环空进入所述气举孔300、隔离管400和生产油管100的环空后,通过单向阀12将井底积液举升至地面。
生产油管100上的气举孔的数量至少为一个,在本实施例中,在生产油管100射出两个气举孔300,两个气举孔300相隔180°分布。
在实际的生产中,隔离管400通过坐封组件将胶筒组件变形实现坐封,隔离管400、单向阀12、坐封组件和两个胶筒组件600共同组成了隔离式气举封隔器,但隔离式气举封隔器包括但不限于隔离管400、单向阀12、坐封组件和胶筒组件600。
隔离管400的结构不限,只要能满足本发明的功能需求,皆在本发明的涵盖范围内,为了方便制作和安装,本发明作为一种改进型的优选方案如下:参阅图1和图4,隔离管400由从上到下依次连接的上接头2、上芯管9、第一长芯管15、第二长芯管16和下芯管23拼接而成。
参阅图1和图4,两个胶筒组件600,套设在隔离管400的外侧壁上。
胶筒组件600的结构可以采用现有的胶筒组件600结构,只要能满足在坐封组件的作用下胶筒组件600能实现有效的密封皆在本发明的涵盖范围内。作为一种改进型的优选方案:参阅图1,胶筒组件600由两个边胶8和设置在两个边胶筒8之间的中胶筒10组成,中胶筒10和两个边胶筒8均套设在隔离管400的外侧壁上。
参阅图1和图3,单向阀12设置在隔离管400的侧壁上且由外向内单向流通,单向阀12位于两个胶筒组件600之间。
单向阀的结构可以采用现有的单向阀,皆在本发明的涵盖范围内,作为一种改进型的方案:参阅图3,单向阀12包括阀体121、复位弹簧122和密封塞123。阀体121穿设有连通隔离管400外部和内部的通道124。密封塞123和复位弹簧122均设置在阀体121上;复位弹簧122使密封塞123将通道124封堵住;气举时,隔离管400外部气压推动密封塞123打开通道124。
参阅图1、图2和图4,所述步骤二中利用坐封组件将胶筒组件600变形实现坐封;两个胶筒组件600分别为上胶筒组件600和下胶筒组件600。
坐封组件可以采用现有的结构,皆在本发明的涵盖范围内,作为一种改进型的方案:坐封组件包括均套设在隔离管400上的上推筒组件、中推筒组件、下推筒组件、单向锁紧组件和卡瓦组件。所述上胶筒组件600设置在上推筒组件和中推筒组件之间,所述下胶筒组件600设置在中推筒组件和下推筒组件之间。单向锁紧组件设置在上推筒组件和隔离管400之间,卡瓦组件设置在下推筒组件和隔离管400之间。坐封时,外力推动上推筒组件相对隔离管400向下移动,并向下依次推压上胶筒组件600、中推筒组件、下胶筒组件600和下推筒组件;同时,上胶筒组件600和下胶筒组件600受压向外发生膨胀并密封设置在隔离管400和生产油管之间,单向锁紧组件阻止上推筒组件逆向移动,卡瓦组件将下推筒组件固定在生产油管上。
上推筒组件可以采用现有的结构,皆在本发明的涵盖范围内,作为一种改进型的方案:参阅图1,上推筒组件包括从上向下依次通过螺纹连接的坐封套筒1、连接筒5和上压筒7;上压筒7的下端抵靠在上胶筒组件600的上端;连接筒5与隔离管400之间设有第一剪切销6。
中推筒组件可以采用现有的结构,皆在本发明的涵盖范围内,作为一种改进型的方案:参阅图1、图3和图4,中推筒组件包括通过螺纹连接的中压筒11和长推筒14;中压筒11的上端抵靠在上胶筒组件600的下端,长推筒14的下端抵靠在下胶筒组件600的上端;中压筒11侧壁上开设有滑槽111,单向阀12位于滑槽内,坐封时,单向阀12相对滑槽111移动。
下推筒组件可以采用现有的结构,皆在本发明的涵盖范围内,作为一种改进型的方案:参阅图4,下推筒组件包括下压筒17;下压筒17的上端与抵靠在下胶筒组件600的下端,上压筒17的下端与卡瓦组件相连。
单向锁紧组件可以采用现有的结构,皆在本发明的涵盖范围内,作为一种改进型的方案:参阅图2,单向锁紧组件包括锁环4。锁环4内壁上设有向上倾斜设置的小内齿牙,隔离管400的外壁上设有与小内齿牙相匹配且向下倾斜的小外齿牙,小内齿牙和小外齿牙构成图2所示的小齿牙组402。锁环外壁上设有尺寸大于小内齿牙的大外齿牙,连接筒5内壁上设有与大外齿牙匹配的大内齿牙,小内齿牙和小外齿牙构成图2所示的大齿牙组405。锁环4与隔离管400之间设有上键且用于为锁环4导向。坐封时,连接筒5通过大外齿牙和大内齿牙带动锁环4相对隔离管400下移,同时锁环4的小内齿牙相对隔离管400的小外齿牙向下滑动。
卡瓦组件可以采用现有的结构,皆在本发明的涵盖范围内,作为一种改进型的方案:参阅图4和图5,卡瓦组件包括上锥体18、下锥体22、卡瓦架19、卡瓦20和弹簧21。上锥体18上端与下压筒17的下端通过螺纹连接,上锥体18与隔离管400之间设有第一剪切销6。下锥体22固定或通过可拆的方式套接在隔离管400上。卡瓦架19上端固定在上锥体18上且下端套接在下锥体22的外侧壁上。卡瓦20和弹簧21设置在上锥体18和下锥体22之间,且卡瓦架19上设有卡瓦孔,下锥体22外壁上套接有导向环25。坐封时,下锥体18和上锥体22相互靠近,弹簧21被压缩,卡瓦20被向外推出并穿过卡瓦孔卡在生产油管内壁上。
作为进一步优选的方案,卡瓦组件还包括下键24,下键24设置在隔离管400上,且上锥体18和下锥体22均滑动设置在下键24上。
参阅图1至图7,在坐封时,通过现有的坐封工具,吊住上接头2,并向下推动坐封套筒1,坐封套筒1向下依次推动连接筒5、上压筒7、上胶筒组件600、中压筒11和长推筒14、下胶筒组件600、下压筒17和下锥体18,同时,卡瓦组件被打开,卡瓦20外凸并固定在生产油管上,上胶筒组件600和下胶筒组件600被压缩,中胶筒10紧密贴合在生产油管内壁上,实现坐封。此外,参阅图2,在连接筒5下移时,连接筒5通过大外齿牙和大内齿牙带动锁环4相对隔离管400下移,同时锁环4的小内齿牙相对隔离管400的小外齿牙向下滑动,由于锁环4内壁上的小内齿牙向上倾斜设置,隔离管400外壁上的小外齿牙向下倾斜设置,锁环4只能沿着隔离管400向下滑动,而不能发生向上滑动。作风后,由于锁环4和卡瓦20在上下两端的限制,上胶筒组件600和下胶筒组件600处于被压缩的状态。
坐封时,卡瓦组件的打开原理具体如下:上锥体18下压时,由于下锥体22通过固定或可拆的方式套接在隔离管400上保持不动,即上锥体18和下锥体22相互靠近,弹簧21被压缩,卡瓦20被向外推出并穿过卡瓦孔卡在生产油管内壁上。
一种永久式完井管柱的隔离式气举方法还包括步骤四:采气完成后,利用解封组件对隔离管解封;解封组件包括弹性卡爪26和卡爪支撑环27;下压筒17内壁上设有上推块171,隔离管400的外壁上设有下推块231,下推块231位于上推块171的下方。
弹性卡爪26包括安装管261和若干个垂直设置在安装管261下端的弹性卡钩,弹性卡钩之间围成与卡爪支撑环27相匹配的滑道;安装管261通过螺纹密封连接在隔离管400的下端;卡爪支撑环27设置在滑道内。
弹性卡钩可以采用现有的结构,只要能实现钩住下锥体22,卡爪支撑环27能将其固定在下锥体22即可,皆在本发明的涵盖范围内,作为一种改进型的方案:弹性卡钩由设置在安装管261下端的弹性支杆262和设置在弹性支杆262下端外侧壁上的凸块263构成;坐封时,凸块263挂在下锥体22上的位置可以为下锥体22的下端面、卡槽或内侧壁的凸台等位置上,卡爪支撑环27通过将凸块263限制在下锥体22的端面或卡槽上实现下锥体22对弹性卡钩的固定。
坐封状态时,卡爪支撑环27通过第二剪切销28与凸块263连接,卡爪支撑环27将凸块263固定在下锥体22上,此处的固定指的是,在卡爪支撑环27的阻挡下,凸块263无法从下锥体22的下端面、卡槽或内侧壁的凸台等位置上脱离。
解封时,在向上的外力作用下,卡爪支撑环27剪断第二剪切销28,卡爪支撑环27沿着滑道向上移动并解除下锥体22对弹性卡钩的固定,卡爪支撑环27向上移动至滑道上部并向上推动安装管261,安装管261向上带动弹性卡钩脱离下锥体22;且安装管261带推动隔离管400上移,隔离管400通过下推块推动上推块上移,实现下压筒17上移,下压筒17依次带动上锥体18和卡瓦20上移,弹簧21和卡瓦20复位,然后通过继续对卡爪支撑环27施加向上的拉力或推力便可以将整个封隔器取出,最终实现解封。
参阅图1至图6,隔离管400由从上到下依次连接的上接头2、上芯管9、第一长芯管15、第二长芯管16和下芯管23拼接而成。作为一种具体的优选方案:上接头2的下端通过螺纹套接在上芯管9的上端;上芯管9和第一长芯管15通过螺纹套管125连接;第一长芯管15的下端通过螺纹插接在第二长芯管16的上端;第二长芯管16的下端通过螺纹插接在下芯管23的上端;下芯管23的下端通过螺纹插接在安装管261上。
其中,作为一种优选的方案,隔离管400的小外齿牙设置在上接头2上。
其中,作为一种优选的方案,隔离管400与连接筒5之间的第一剪切销6设置在上接头2上,隔离管400与下锥体22之间的第一剪切销6设置在和下芯管23上。
其中,作为一种优选的方案,上胶筒组件600套接在上芯管9上,下胶筒组件600套接在第二长芯管16上。
其中,作为一种优选的方案,阀体121上连有连接套管125,连接套管125通过螺纹密封套接在上芯管9和第一长芯管15的拼接处,上芯管9和第一长芯管15的拼接处留有间隙,通道124穿过连接套管125与间隙相连通。
其中,作为一种优选的方案,下推块231设置在下芯管23的上端。
其中,作为一种优选的方案,下锥体22下端的外侧壁上通过螺纹连接有下接头29。
其中,作为一种优选的方案,安装管261的侧壁上设有下凸台264,下凸台264,下锥体22的内壁上设有上凸台221,当解封时,安装管261通过下凸台264和上凸台221将下锥体22和下接头29带离生产油管。
除上述以外,还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等,指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说,结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时,所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述,但是,应该理解,本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式,这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说,在本申请公开、附图和权利要求的范围内,可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外,对于本领域技术人员来说,其他的用途也将是明显的。