[實用新型]一種襯墊式排水采氣柱塞

有效

• 申請號: 201420741730.2
• 申請日: 2014-12-02
• 公開（公告）號: CN204371649U
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 李辰;白曉弘;田偉;楊旭東;李耀德;李旭日;崔麗春;惠艷妮
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: F04B53/14
• 分類號: F04B53/14;E21B43/00
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責任公司 61108
• 代理人: 張培勛

技術領域

本實用新型涉及氣田排水采氣領域，特別涉及一種襯墊式排水采氣柱塞。

背景技術

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，一般對產水氣井采取排液采氣的方法。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，柱塞氣舉排水采氣技術適用于氣量小（0.1×104?m³/d以上）、液氣比較高（小于5?m³/10⁴?m³）的氣井，而且自動化程度高、井筒滑脫損失小。所以，柱塞氣舉排水采氣技術是蘇里格氣田低產低效井提高采收率的最經濟合理技術。

柱塞氣舉是一種簡單高效的排液采氣方法，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于地層，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，采用柱塞氣舉可以提高生產效率，避免氣體的無效消耗。柱塞氣舉還可用于易結蠟，結垢的油氣井，沿油管上下來回的柱塞可以干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。

柱塞氣舉系統效率的高低完全取決于柱塞的結構，現有的利用柱塞氣舉排液采氣的主要優點是1)?提高間歇氣舉的舉升效率：柱塞氣舉同其它排水采氣工藝相比具有更高的采收率。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，易于管理；?5)可以有效減輕結蠟井的結蠟問題。

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，??1)?地面裝置相對其他氣舉方式復雜，柱塞中的運動機構復雜且不可靠。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沖器。由于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沖擊。柱塞在這些沖擊力的作用下，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、高速撞擊上緩沖器、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、機構復雜、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復雜；

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。

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泄漏，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，由于受到油管內壁的摩擦力、氣體的阻力和托舉力的作用，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于2米/秒，有的井況不到1米/秒。這樣對于一口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40~70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。