[發(fā)明專利]適于出砂產(chǎn)液氣井柱塞舉升工藝的新型柱塞

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410119588.2
• 申請(qǐng)日: 2014-03-27
• 公開（公告）號(hào): CN103899279A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉永輝;張烈輝;郭晶晶;周宇馳;馬小龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B37/02
• 分類號(hào): E21B37/02;F04B53/14
• 代理公司: 成都市輔君專利代理有限公司 51120
• 代理人: 楊海燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種適用于出砂產(chǎn)液氣井的新型柱塞，能較好解決柱塞在油管中砂卡或運(yùn)行不暢等問題，屬于石油與天然氣生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在氣藏開發(fā)過程中，隨著地層能量逐步降低，產(chǎn)氣量逐漸降低，束縛水和邊水或底水進(jìn)入井筒，由于氣液物性差異大，氣液上升過程中液體滑脫損失嚴(yán)重，由于液體的大量回落，增大了井底回壓，降低了地層的生產(chǎn)壓差，造成了氣井產(chǎn)量下降。柱塞是下放在油管中的一種排水采氣工具，外徑略小于油管。柱塞舉升是利用柱塞在氣體和液體之間形成固體界面，有效減少氣體竄流和液體回落，提高舉升效率，是解決液體滑脫損失的重要方法之一。目前，油氣田常用的柱塞大致分為卡瓦式柱塞、棒狀柱塞以及刷式柱塞三類。對(duì)于出砂氣井而言，使用卡瓦式柱塞，砂子容易將卡瓦塊堵死，造成砂卡或運(yùn)行不暢等問題；棒狀柱塞雖適用于出砂氣井，但其除砂效果不夠理想；刷式柱塞除砂效果較好，但其刷式結(jié)構(gòu)容易磨損，耐磨性較差。

本發(fā)明針對(duì)常規(guī)柱塞在出砂氣井中出現(xiàn)的問題，提高了柱塞本身的耐磨性及除砂效果，能更好地解決排液氣井的出砂問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供適于出砂產(chǎn)液氣井柱塞舉升工藝的新型柱塞，該柱塞原理可靠，結(jié)構(gòu)合理，下放于油管中，解決了舉升排水采氣過程中出現(xiàn)的柱塞砂卡或運(yùn)行不暢等問題，克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足。

為達(dá)到以上技術(shù)目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。

適于出砂產(chǎn)液氣井柱塞舉升工藝的新型柱塞，從上向下依次由打撈頭、刮砂結(jié)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)、排砂結(jié)構(gòu)及螺旋結(jié)構(gòu)組成。

所述打撈頭位于柱塞頂部，生產(chǎn)過程中與井口的捕捉器配套使用，開井后，在氣體的推動(dòng)下柱塞上行，當(dāng)柱塞到達(dá)井口時(shí)，捕捉器將其捕捉，開始產(chǎn)氣，關(guān)井時(shí)，捕捉器松開柱塞，柱塞依靠重力下落至井底。

所述刮砂結(jié)構(gòu)位于柱塞上部，為一圓臺(tái)與圓柱相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，表面開有斜凹槽為刮砂槽，舉升時(shí)，氣體通過底部螺旋結(jié)構(gòu)推動(dòng)柱塞旋轉(zhuǎn)上升時(shí)，刮砂結(jié)構(gòu)對(duì)附在管壁上的砂子或垢起到刮削作用，刮落的砂粒沿斜凹槽向下滑落。

所述密封結(jié)構(gòu)位于柱塞中部，為兩層組合結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為鋼桿，表面為尼龍耐磨材料（避免被油管磨穿），該表面開有多個(gè)凹槽，每?jī)蓚€(gè)凹槽中間有一個(gè)凸臺(tái)。柱塞上行時(shí)，舉升氣體通過凹槽處形成湍流，能在柱塞和油管壁之間起到密封作用，減小漏失。凹槽間的凸臺(tái)直徑分為2種，小直徑凸臺(tái)外徑為柱塞上部刮砂結(jié)構(gòu)圓臺(tái)的最大外徑，大直徑凸臺(tái)外徑比小直徑凸臺(tái)外徑略大，但小于油管內(nèi)徑。由上至下，每?jī)蓚€(gè)小直徑凸臺(tái)后設(shè)有3個(gè)大直徑凸臺(tái)。柱塞運(yùn)行過程中，通過磨損大直徑凸臺(tái)來降低油管壁對(duì)柱塞的摩擦作用，同時(shí)，不等徑凸臺(tái)的設(shè)計(jì)可以使柱塞通過油管較小距離的縮徑部位。

所述排砂結(jié)構(gòu)位于柱塞下部，為一圓柱結(jié)構(gòu)，表面開有斜凹槽為排砂槽，起到排砂作用，上方刮落的砂粒掉落至下方，可通過這些排砂槽排出，不會(huì)引起堆積造成砂卡。

所述螺旋結(jié)構(gòu)位于柱塞底部，表面設(shè)有變螺距的螺旋葉片，當(dāng)氣體通過變螺距的螺旋葉片時(shí)，可推動(dòng)柱塞整體旋轉(zhuǎn)式上升。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的適用于出砂氣井的柱塞，底部螺旋結(jié)構(gòu)可使舉升過程旋轉(zhuǎn)式上行，起到更好的除砂效果。此外，組合式的密封結(jié)構(gòu)為尼龍材料，提高了柱塞的耐磨性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明柱塞的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1打撈頭、2刮砂結(jié)構(gòu)、3、密封結(jié)構(gòu)、4排砂結(jié)構(gòu)、5螺旋結(jié)構(gòu)、6刮砂槽、7凹槽、8小直徑凸臺(tái)、9大直徑凸臺(tái)、10排砂槽、11螺旋葉片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

適于出砂產(chǎn)液氣井柱塞舉升工藝的新型柱塞，從上向下依次由打撈頭1、刮砂結(jié)構(gòu)2、密封結(jié)構(gòu)3、排砂結(jié)構(gòu)4及螺旋結(jié)構(gòu)5組成，所述打撈頭位于柱塞頂部，所述刮砂結(jié)構(gòu)位于柱塞上部，為一圓臺(tái)與圓柱相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，表面開有刮砂槽6，所述密封結(jié)構(gòu)位于柱塞中部，為兩層組合結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為鋼桿，表面為尼龍耐磨材料，該表面開有11個(gè)凹槽7，每?jī)蓚€(gè)凹槽中間有一個(gè)凸臺(tái)，所述凸臺(tái)分為小直徑凸臺(tái)8和大直徑凸臺(tái)9，所述小直徑凸臺(tái)外徑為刮砂結(jié)構(gòu)圓臺(tái)的最大外徑，所述大直徑凸臺(tái)外徑比小直徑凸臺(tái)外徑略大，但小于油管內(nèi)徑，每?jī)蓚€(gè)小直徑凸臺(tái)后設(shè)有3個(gè)大直徑凸臺(tái)；所述排砂結(jié)構(gòu)位于柱塞下部，為一圓柱結(jié)構(gòu)，表面開有排砂槽10，所述螺旋結(jié)構(gòu)位于柱塞底部，表面設(shè)有變螺距的螺旋葉片11。

將本發(fā)明用于出砂氣井中，開井生產(chǎn)時(shí)，氣體通過柱塞下部的螺旋結(jié)構(gòu)推動(dòng)柱塞旋轉(zhuǎn)上行，上行過程中，管壁上的砂經(jīng)刮砂結(jié)構(gòu)的刮削，沿凹槽掉落，最終經(jīng)由柱塞下部的排砂結(jié)構(gòu)排至井底。柱塞中部的密封結(jié)構(gòu)在旋轉(zhuǎn)過程中也對(duì)管壁上未能刮落的殘余砂起到一定的清理作用。旋轉(zhuǎn)式舉升能起到更好的除砂效果，組合式密封結(jié)構(gòu)采用尼龍材料，解決了旋轉(zhuǎn)過程中的磨損問題，提高了本發(fā)明的耐磨性。