[发明专利]一种用于水平气井的柱塞气举排液装置及生产方法

说明书

技术领域

本发明属于气田采气技术领域，具体涉及一种用于水平气井的柱塞气举排液装置及生产方法。

背景技术

鄂尔多斯盆地长庆气区目前有水平气井1300余口，预计10年后达到2700口，产气量在20000m3/d以下气井将占76.7％，积液问题也逐渐显现。

柱塞气举排液技术是以柱塞作为气液分隔界面，能有效防止气体上窜和液体滑脱，增加举液效率，此外该技术不加注化学药剂，还具有环保特点。国外认为柱塞气举工艺技术是低产及致密气藏最经济有效的排水采气工艺，气井增产22％～500％，投资回收期4个月，措施可应用至气井枯竭。国内1991年开展柱塞气举工艺技术探索性试验。长庆气区攻关研发了自主知识产权柱塞气举技术，实现了气井远程实时调参和管理，共应用518口井，有效发挥了排液采气的作用，节省人力物力，特别适用于致密气田区域面积广、井多、人少的开发现状，成为气田排水采气的主要技术。

现有柱塞装置在井底投放井下工具，主要实现缓解柱塞下落冲击力的功能。由于水平井从造斜点开始到达井底入窗点井斜逐渐增大，而现有井下工具既难以进入大斜度井段，也不能在大斜度井段卡定，只能应用于直井段。并且长庆气区大部分水平井油管在井底进入水平段前会有缩径，柱塞下落过程中不能通过此处，油管缩径点以下井段(包括水平段和部分斜井段)内积液无法举升，说明无法实现水平井全井筒积液举升，严重影响了柱塞气举排液效率。因此现有的柱塞气举技术应用于水平井排液效果有限。研制适用水平气井的柱塞气举排液技术具有重要的现实意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供了一种用于水平气井的柱塞气举排液装置及生产方法及配套技术，实现了水平气井全井筒积液举升，大幅降低了井筒液柱高度，增加了产气量，应用效果显著，可解决水平气井排液采气的难题。

本发明采用以下技术方案：

一种用于水平气井的柱塞气举排液装置，包括设置在油管内的自缓冲柱塞和单流装置，所述油管包括两段管径不同的管路，两段所述管路通过变径短节连接，所述自缓冲柱塞设置在所述变径短节上部的油管管路内，所述单流装置具有控制气液自下至上单向流功能，设置在所述变径短节下部的油管管路内，气井能够依靠自身能量举升井筒积液至所述单流装置的上部并滞留，再通过所述自缓冲柱塞将积液举升至井口，完成排液生产。

进一步的，所述自缓冲柱塞为中空结构，一端设置有第一打捞头，另一端设置有导向杆和挡圈，在所述自缓冲柱塞内设置有若干用于实现柱塞自缓冲功能的缓冲弹簧，所述导向杆和挡圈用于固定支撑所述缓冲弹簧。

进一步的，在所述挡圈和导向头处分别设置有第一弹簧圆柱销和第二弹簧圆柱销。

进一步的，在所述导向杆端部设置有用于在所述自缓冲柱塞下落过程中导向及在井底支撑自缓冲柱塞本体的导向头。

进一步的，所述导向杆为中空结构。

进一步的，所述单流装置包括单流凡尔、钢球和胶筒，所述单流凡尔的一端与第二打捞头连接，另一端经过所述钢球与设置在所述胶筒内的空心通道连接。

一种水平气井用柱塞气举排液装置生产方法，包括以下步骤：

S1、将上下两段管径不同的油管通过变径短节连接，将自缓冲柱塞设置在上段油管内，将单流装置设置在变径短节下部油管内；

S2、开井后，自缓冲柱塞上行，将单流装置的上部积液向上举升至井口，单流装置下部积液由气体自身能量举升至单流装置的上部；

S3、关井后，自带缓冲柱塞下行，到达变径短节的末端后，自带缓冲柱塞的导向头遇阻停止运动，自缓冲柱塞由于惯性作用继续下行，通过缓冲弹簧缓解自身动能，直至停止；

S4、井筒内未举升到地面管线的液体回落至单流装置和自缓冲柱塞的上部，并滞留在此；

S5、重复步骤S2-S4完成水平气井全井筒积液举升。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种用于水平气井的柱塞气举排液装置，将两段管径不同的油管管路通过变径短节连接成一体，在管路内设置自缓冲柱塞和单流装置，自缓冲柱塞不仅增加了柱塞下入深度，还简化了现有柱塞装置的井下工具；单流装置实现了气液单向流动的功能，且结构简易，易投放、易打捞，有效利用气井自身的举升能力，实现了水平气井底部部分斜井段和水平段井筒积液举升，大幅降低了井筒液柱高度，增加了产气量，有效解决了水平气井排液采气的难题。