[發(fā)明專利]用于氣舉生產(chǎn)的中心完井管柱及氣舉施工方法

在審

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• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112253059A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉勝強;黃志良;朱兵;胡盛平;郝雪斌;賈金昉;劉正旺;斯尚馳;蔣蕤;付小暢;康儀順
• 申請（專利權(quán)）人: 中建四局土木工程有限公司
• 主分類號: E21B43/12
• 分類號: E21B43/12;E21B43/16
• 代理公司: 成都熠邦鼎立專利代理有限公司 51263
• 代理人: 姚家龍

本發(fā)明涉及用于氣舉生產(chǎn)的中心完井管柱及氣舉施工方法，包括套管、注氣管，以及同軸設(shè)置在套管內(nèi)的油管，套管與油管之間設(shè)置一個密封活塞；密封活塞包括活塞本體，活塞本體中心開設(shè)貫穿其上下表面的通孔，油管從通孔穿過；活塞本體的外側(cè)壁設(shè)置有至少一圈第一氣囊，其內(nèi)側(cè)壁設(shè)置有與第一氣囊對稱的第二氣囊；活塞本體上開設(shè)有貫穿其上下表面的注氣管孔，注氣管孔通過一條注氣通道分別與第一氣囊和第二氣囊導通；注氣管由注氣管孔插入并固定，注氣管孔末端伸出活塞本體下表面，采用移動式氣密封活塞，用于靈活調(diào)整套管的壓縮空間，使其不受鉆井深度的影響，大幅度降低啟動壓力，縮短啟動時間，且無需多個氣舉閥降低了成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鉆井領(lǐng)域，具體涉及一種用于氣舉生產(chǎn)的中心完井管柱及氣舉施工方法。

背景技術(shù)

一口井從上到下是由井口裝置、完井管柱和井底結(jié)構(gòu)三部分組成。井口裝置主要包括套管頭、油管頭和采油氣，作用是懸掛井下油管柱、套管柱，密封油套管和兩層套管間環(huán)空以控制油氣井生產(chǎn)、回注(蒸汽、注氣、注水、酸化、壓裂、注劑等)和安全生產(chǎn)。完井管柱則包括油管、套管和按一定功用組合而成的井下工具。井底結(jié)構(gòu)是指連接在完井管柱最下端的與完井方法相匹配的工具和管柱的有機組合體。

完井管柱按類型區(qū)分包括自噴井完井管柱、有桿泵完井管柱、水利活塞泵完井管柱、電潛泵完井管柱、水力射流泵完井管柱、螺桿泵完井管柱、氣舉井完井管柱等。

其中，氣舉井完井管柱由于結(jié)構(gòu)簡單維護成本低的優(yōu)勢被廣泛采用，工作模式包括連續(xù)氣舉和間歇氣舉，氣舉采油作為一種人工舉升采油方式已經(jīng)有一百多年的歷史。早在1865年，美國人在賓夕法尼亞洲就開始了應(yīng)用。氣舉采油是海上油田人工舉升采油的一種主要方式，其應(yīng)用條件必須有充足、穩(wěn)定的氣源。氣舉采油的適用范圍廣，對低、中高產(chǎn)量，低、中、高粘度，高氣液比等油井都適用。另外氣舉采油管理簡單，操作費用低。其缺點是地面設(shè)備占用平臺面積大，開發(fā)投資費用高。氣舉采油是基于“U型管原理，通過地面向環(huán)空注入天然氣。伴生氣、氮氣、煙道氣等高壓氣體，使之與地層流體混合，減少液柱密度，減少液柱對井底的回壓。

參考圖1所示，是現(xiàn)有氣舉井完井管柱的三個工作狀態(tài)，當油井停產(chǎn)時，井筒中的積液將不斷增加，油套管內(nèi)的液面在同一位置，當啟動壓縮機向油套環(huán)形空間注入高壓氣體時，環(huán)空液面將被擠壓下降，其狀態(tài)參考圖1中a所示。如不考慮液體被擠入地層，環(huán)空中的液體將全部進入油管，油管內(nèi)液面_上升。隨著壓縮機壓力的不斷提高，當環(huán)形空間內(nèi)的液面將最終達到管鞋(注氣點)處，此時的井口注入壓力為啟動壓力，其狀態(tài)參考圖1中b所示。當高壓氣體進入油管后，由于油管內(nèi)混合液密度降低，液面不斷升高，液流噴出地面。井底流壓隨之降低，油層產(chǎn)液，并隨注入的高壓氣體一同排出井筒，最后達到一個協(xié)調(diào)穩(wěn)定，其狀態(tài)參考圖1中c所示。

氣舉生產(chǎn)過程中，由于啟動壓力較高，這就要求壓縮機額定輸出壓力較大，但由于氣舉系統(tǒng)在正常生產(chǎn)時，其工作壓力比啟動壓力小得多，勢必造成壓縮機功率的浪費。為了降低壓縮機的啟動壓力與工作壓力之差，必須降低啟動壓力。

傳統(tǒng)的解決方案是在套管內(nèi)增減氣舉閥，采用逐步排除套管內(nèi)液體的方式來降低單位空間內(nèi)的啟動壓力，也就是將原本的一個整體空腔分為多個小空腔，使得啟動壓力變?yōu)榱嗽瓉淼腘分之一，其中N為均為的段數(shù)。

其缺點在于：

（1）該方式需要安裝多個氣舉閥，一旦氣舉閥故障則會影響整體啟動效果以及采油過程，而氣舉閥在油井中容易被污染造成故障；

（2）采用多個氣舉閥在成本上增加，

（3）采用分段式啟動，使得整體啟動時間過程，且操作復(fù)雜，不利于快速投入運行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于氣舉生產(chǎn)的中心完井管柱及氣舉施工方法，采用移動式氣密封活塞，用于靈活調(diào)整套管的壓縮空間，使其不受鉆井深度的影響，大幅度降低啟動壓力，縮短啟動時間，且無需多個氣舉閥降低了成本。