[发明专利]一种简易柱塞和含有简易柱塞的柱塞气举装置及其应用

说明书

本发明提供了一种简易柱塞和含有简易柱塞的柱塞气举装置及其应用，柱塞包括中空管状的基筒，基筒自上至下分为头端、中段和尾端，其中尾端的内径扩径形成容置有密封球的球仓，球仓的周向壁开设有多个关于基筒的中心轴线对称而设的导流孔，且球仓的内径自上至下逐渐扩径。与现有常规柱塞气举装置相比，本发明通过简易柱塞的设计实现不关井下的柱塞上行和下落，去除了柱塞控制器和执行器，结构简单实用成本低，能够在无需气井间歇开关操作的情况下实现柱塞的上行和下落运动，解决高气液比柱塞井生产过程中因柱塞下落至井底必须关井操作使柱塞下落，而导致气井间歇生产影响产量的最大发挥问题。

技术领域

本发明属于油田开采领域，具体涉及一种简易柱塞和含有简易柱塞的柱塞气举装置及其应用。

背景技术

柱塞气举工艺是通过柱塞在气井井筒中形成气液机械分隔面，利用储层自身能量，推动柱塞上行，柱塞举拖上部积液排出井口，具有适用范围广、自动化程度高、排液效率高等特点，是目前低产气井的主要排水采气技术。

然而部分气井由于自身气液比较高，气井能量充足但不足以达到自主携液生产，需要使用柱塞气举工艺辅助排液，但传统柱塞在下落阶段必须通过控制器控制执行器进行关井操作，柱塞才能克服下部气体向上的推举力、依靠自重实现下落到井底，之后通过控制器控制执行器开井，柱塞推举上部的积液排除井口实现周期排液；而频繁开关井的间歇生产模式直接缩短了气井的生产失效，影响了气井产量的最大发挥问题。

发明内容

本发明的目的在于提供简易柱塞和含有简易柱塞的柱塞气举装置及其应用，以克服上述技术缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种简易柱塞，包括中空管状的基筒，基筒自上至下分为三段，分别是头端、中段和尾端，其中尾端的内径扩径形成容置有密封球的球仓，球仓的周向壁开设有多个关于基筒的中心轴线对称而设的导流孔，且球仓的内径自上至下逐渐扩径；

密封球的直径小于基筒尾端扩径段的直径，同时大于基筒的中段直径，其中基筒的中段直径与基筒的两端筒口的直径相同。

进一步地，基筒的中段外筒壁设置有若干个环形凹槽，若干个环形凹槽沿轴向自上至下均匀间隔排列，且环形凹槽的深度大于其所在中段筒壁厚度。

本发明还提供了一种含有简易柱塞的柱塞气举装置，至少包括柱塞，柱塞气举装置分为两部分，分别是井口部和井下部：

井口部包括自上至下依次连接的防喷帽、锁紧环和防喷管，其中防喷帽的内腔设置有缓冲弹簧，缓冲弹簧的顶端固接于防喷帽的内顶壁，缓冲弹簧的底端固接有撞击块，撞击块的下表面丝扣连接撞击杆，撞击杆位于防喷管的管内，且撞击杆可插入或脱离柱塞的基筒内；

井下部包括置于油管内部的自上至下依次连接的承接头、打捞头、缓冲器和卡定器，其中承接头和打捞头是由不锈钢材质制成的一体式结构，缓冲器和卡定器为螺纹连接，卡定器卡于油管内壁。

进一步地，打捞头的顶端端面向内凹陷形成凹球状的承接头，承接头下方的打捞头的外壁沿径向向外延伸形成轴肩，轴肩的直径与基筒的下筒口外径相同。

优选地，密封球是由不锈钢材质制成的具有磁性的球体，球体可密封贴合承接头，且承接头可穿过基筒的下筒口顶推密封球至基筒的中段与尾端的相接处。

进一步地，防喷管的管壁安装有手动捕捉器，包括沿径向延伸形成的与防喷管的内腔连通的短管，短管内设有顶丝，顶丝的一端伸出短管外部形成把手，另外一端通过弹簧连接有限位球，限位球可卡入环形凹槽内。

本发明还提供了一种含有简易柱塞的柱塞气举装置的应用，包括：

柱塞下行阶段：

柱塞上行至防喷管后，撞击杆穿过基筒撞击到密封球，密封球从球仓上部向下移动直至吸附贴合于基筒下筒口，基筒的内部通道打开，柱塞依靠自重下落，油管内部的气液通过导流孔流动到基筒内，柱塞下落；