專利名稱：氣井排液采氣用柱塞工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柱塞工具，尤其涉及一種用于大斜度的天然氣定向開(kāi)發(fā)井排液采氣工藝的新型氣舉柱塞工具。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，天然氣開(kāi)發(fā)利用獲得了快速發(fā)展。隨著氣田的采出程度提高，許多氣井已進(jìn)入低壓低產(chǎn)的階段。氣井流速過(guò)低，不能達(dá)到氣井的臨界攜液流量，井底逐步產(chǎn)生積液， 井筒壓力升高，最終導(dǎo)致井被壓死，無(wú)法生產(chǎn)。因此，必須采取有效的清除積液工藝以保證氣井的長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)。目前現(xiàn)場(chǎng)使用多種排液采氣工藝，柱塞氣舉是一種利用儲(chǔ)層本身能量來(lái)攜液的間歇式舉升方法(如圖1所示)。柱塞是一個(gè)與油管相匹配的可在油管內(nèi)自由游動(dòng)的活塞。 工作時(shí)，先關(guān)井提高井底壓力，壓力上升到能滿足舉升要求時(shí)再開(kāi)井，井底的柱塞5依靠氣井的壓力在油管內(nèi)上升，一直升至井口防噴管1。管線的開(kāi)關(guān)由電動(dòng)開(kāi)關(guān)閥3和電子控制器 4來(lái)控制，位于主閥門8上方的是柱塞到達(dá)傳感器9，當(dāng)柱塞5經(jīng)過(guò)柱塞到達(dá)傳感器9時(shí)，柱塞到達(dá)傳感器9向電子控制器4發(fā)送信號(hào)，電子控制器4打開(kāi)電動(dòng)開(kāi)關(guān)閥3，液體從管線三通2排出，天然氣從油套環(huán)空產(chǎn)出。隨著天然氣不斷采出，井筒壓力下降，電動(dòng)開(kāi)關(guān)閥3重新關(guān)井，柱塞5依靠自身重力下落至井底，開(kāi)始下一個(gè)壓力恢復(fù)過(guò)程。井筒底部有底部減震器6，防止柱塞5下落后損壞。氣井開(kāi)井和關(guān)井形成一個(gè)柱塞氣舉的工作周期，循環(huán)重復(fù)這一周期性動(dòng)作就可以把井底積液和天然氣不斷采出。通過(guò)柱塞氣舉，在氣體與采出的液體之間形成一個(gè)固定的界面，能有效防止液體的回落。與其它排液采氣工藝相比，柱塞氣舉完全利用儲(chǔ)層能量進(jìn)行工作，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本大約只有有桿泵的1/5-1/4，非常適合氣田中后期開(kāi)采的需要。目前，現(xiàn)場(chǎng)除了采用傳統(tǒng)的直井以外，還普遍采用定向井對(duì)天然氣資源進(jìn)行開(kāi)發(fā)， 通過(guò)增大井筒與氣藏的接觸面積而有效提高單井產(chǎn)量，提高氣田的采收率。傳統(tǒng)的柱塞氣舉工具可以在直井中有效工作，但是在定向井中運(yùn)行時(shí)，由于柱塞本身是剛性裝配體，在通過(guò)造斜段或狗腿度較大的井段時(shí)摩擦阻力較大，可能導(dǎo)致上下行速度下降，柱塞本體磨損嚴(yán)重，并造成柱塞上部的液體漏失，系統(tǒng)無(wú)法正常工作，工作效率下降。目前已有多項(xiàng)柱塞氣舉的專利，這些申請(qǐng)保護(hù)的專利技術(shù)只能用于直井，可適應(yīng)大斜度定向井的特殊柱塞工具尚未見(jiàn)公開(kāi)的報(bào)道。專利號(hào)為CN200971772的實(shí)用新型涉及一種用于石油及天然氣開(kāi)采領(lǐng)域中，特別是針對(duì)高氣液比井的接力式柱塞氣舉采油氣裝置。它適用于上大下小兩種直徑的組合油管的柱塞氣舉，擴(kuò)大了柱塞氣舉工藝的適用范圍。它主要由井口部分、井下部分及柱塞三部分組成，其特征是油管為內(nèi)徑上大下小的組合油管柱，井下部分的緩沖彈簧、油管卡定器安裝在下部小油管中；接力式柱塞由大柱塞與小柱塞間通過(guò)瓣?duì)顝椈煽ㄗB接，大柱塞安裝在上部大油管內(nèi)，大柱塞中空并能與小柱塞上的對(duì)接接頭自動(dòng)脫、接，小柱塞安裝在下部小油管內(nèi)。小柱塞在小油管內(nèi)舉升，小柱塞與大柱塞對(duì)接后在大直徑油管內(nèi)舉升，小、大柱塞的脫、接依靠慣性力自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，充分利用地層產(chǎn)出氣推動(dòng)柱塞運(yùn)動(dòng)來(lái)采油或排水采氣。

專利號(hào)為2010201230050涉及一種雙元件分體式柱塞氣舉工具，主要由頂桿、柱塞本體和鋼球組成，其特征在于頂桿為圓柱體形，頂桿的上端有螺紋，柱塞本體的外徑與井下油管直徑相同，柱塞本體為圓柱體形，柱塞本體有中心孔，中心孔的直徑大于頂桿的外徑l_25mm，柱塞本體中心孔的下端為錐形口，形成球閥的閥座，鋼球的直徑大于柱塞本體中心孔直徑2-30mm，柱塞本體的外壁上均勻分布有環(huán)形凹槽。專利號(hào)為200310111081涉及一種溫控傘式氣舉柱塞，該工具特點(diǎn)是利用傘的開(kāi)合能大幅改變其遮擋面積的原理來(lái)改變氣舉柱塞的工況，而控制傘開(kāi)合的時(shí)機(jī)和能量是溫度。這是一種可用于連續(xù)生產(chǎn)(不關(guān)井停產(chǎn))的氣舉柱塞，利用井下的溫度和熱能使材料產(chǎn)生熱變形或磁溫材料的磁性變化，使氣舉柱塞上的機(jī)構(gòu)產(chǎn)生位移來(lái)控制傘的開(kāi)合。柱塞在下行時(shí)保持合攏直到井下開(kāi)啟溫度段，上行時(shí)保持張開(kāi)直到井口。由于此柱塞在傘片收攏時(shí)的橫截面積只有油管內(nèi)截面積的1/3左右，因此正常生產(chǎn)的狀態(tài)下，依靠自重下落到井底。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種氣井排液采氣用柱塞工具，以改善或克服在大斜度天然氣定向開(kāi)發(fā)井中現(xiàn)有柱塞氣舉工具適應(yīng)性差的缺點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，該柱塞工具具有撓性，該柱塞工具包括撓性柱塞總成，所述撓性柱塞總成包括撓性中心體，所述撓性中心體外周套設(shè)有多個(gè)串聯(lián)的柱塞單元體；當(dāng)撓性柱塞總成通過(guò)斜井段時(shí)，撓性中心體發(fā)生彎曲，各個(gè)柱塞單元體發(fā)生相對(duì)位移，柱塞單元體之間依然保持密合接觸。本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)如下本發(fā)明提出了一種撓性柱塞工具，可將柱塞排液采氣工藝的應(yīng)用拓展至大斜度的定向井。該技術(shù)具有如下特點(diǎn)(1)具有撓性部件該部件構(gòu)成柱塞的核心，在柱塞通過(guò)斜井段時(shí)，在油管壁的橫向外力作用下自動(dòng)變形彎曲，帶動(dòng)柱塞整體順利通過(guò)斜井段，避免柱塞嚴(yán)重磨損引起的液體滑脫，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)工作效率的下降；(2)整體結(jié)構(gòu)緊湊機(jī)械結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，工作可靠性高，具有自動(dòng)伸縮補(bǔ)償?shù)哪芰Γ?3)系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)便除柱塞本身外， 其它配套設(shè)備，如井口防噴管、捕捉裝置、井底裝置等，與現(xiàn)有技術(shù)相同；(4)可進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)柱塞攜帶的傳感器可在柱塞運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行井筒數(shù)據(jù)采樣，打開(kāi)井口防噴管1取出儀器工作筒，將其與電腦連接就可讀取并分析數(shù)據(jù)；(5)自動(dòng)清除油管內(nèi)壁砂、蠟、垢通過(guò)柱塞工作時(shí)在油管內(nèi)的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可以有效清除管內(nèi)的沉砂、結(jié)垢和蠟，取消了單獨(dú)下入一趟清洗作業(yè)管柱，工作效率顯著提高。該技術(shù)克服了現(xiàn)有剛性柱塞只能用于直井的缺點(diǎn)，保證了在大斜度定向井排液采氣作業(yè)的順利實(shí)施。在當(dāng)今天然氣開(kāi)發(fā)快速發(fā)展的時(shí)代，該技術(shù)具有很好的市場(chǎng)前景。


圖1為現(xiàn)有的柱塞排液采氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2A、圖2B為本發(fā)明的一具體實(shí)施例的撓性柱塞工具總成的剖視圖和外觀示意圖。
圖3為圖2A、圖2B所示的柱塞工具的頂部結(jié)構(gòu)放大圖。圖4為圖2A、圖2B所示的柱塞工具的底部結(jié)構(gòu)放大圖。圖5為圖2A、圖2B所示的柱塞工具的頂部滑動(dòng)套的剖視圖。圖6為圖2A、圖2B所示的柱塞工具所采用的儀器工作筒總成的結(jié)構(gòu)剖視圖。附圖主要標(biāo)號(hào)說(shuō)明1-防噴管總成；2-管線三通；3-電動(dòng)開(kāi)關(guān)閥；4-電子控制器；5-剛性柱塞；6-底部減震器；7-油管限位器；8-主閥門；9-柱塞到達(dá)傳感器；10-柱塞捕捉器；11-儀器工作筒總成； 12-撓性柱塞總成；13-撓性中心體；14-柱塞單元體；15-頂部限位筒；16-撓性體定位接頭；17-頂部滑動(dòng)套；18-頂部卡套；19-頂部卡套接頭； 20-壓縮彈簧；21-彈簧預(yù)緊接頭；22-底部卡套接頭； 23-底部連接套；24-底部卡套；25-底堵；26-打撈頭；27-減震彈簧；28-壓帽；29-儀器工作筒本體； 30-井筒測(cè)量?jī)x器；31-工作筒密封圈。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出一種氣井排液采氣用柱塞工具，該柱塞工具具有撓性。如圖2A至圖6所示，本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，該柱塞工具包括撓性柱塞總成12， 撓性柱塞總成包括柱狀的撓性中心體13，撓性中心體13外周套設(shè)有多個(gè)上下串聯(lián)的柱塞單元體14，全部柱塞單元體14通過(guò)撓性中心體13串聯(lián)在一起，各相鄰的柱塞單元體14之間為相互密合地接觸，較佳是采用球面(或弧面)接觸，以使得二者之間始終能保持可靠的接觸狀態(tài)；當(dāng)撓性柱塞總成12通過(guò)斜井段時(shí)，撓性中心體13發(fā)生彎曲，各個(gè)柱塞單元體14 發(fā)生相對(duì)位移，柱塞單元體14之間依然保持球面密合接觸。本發(fā)明的柱塞工具具有撓性部件，該部件構(gòu)成柱塞的核心，在柱塞通過(guò)斜井段時(shí)， 在油管壁的橫向外力作用下自動(dòng)變形彎曲，帶動(dòng)柱塞整體順利通過(guò)斜井段，避免柱塞嚴(yán)重磨損引起的液體滑脫而導(dǎo)致系統(tǒng)工作效率的下降。較佳地，撓性中心體13的主要材料為具有一定撓性的增強(qiáng)熱塑性塑料(RTP)，進(jìn)一步地，撓性中心體13可以采用高密度聚乙烯制成，從而使撓性中心體13具有很好的耐腐蝕性，井下工作壽命更長(zhǎng)。如圖2A、圖3及圖4所示，每個(gè)柱塞單元體14上部設(shè)有凸出的凸球面141，下部設(shè)有 凹入的凹球面143，以利二者串接相連，保持緊密接觸狀態(tài)；較佳地，在裝設(shè)完成后，相鄰的柱塞單元體14之間形成有環(huán)形凹槽145，從而能夠自動(dòng)清除井筒內(nèi)的砂、蠟、垢等，無(wú)需單獨(dú)下入一趟清洗作業(yè)管柱，工作效率顯著提高。如圖2A、圖2B及圖3所示，撓性柱塞總成12還包括撓性中心體頂部的限位筒15 及與撓性中心體13相對(duì)固定并能在限位筒15內(nèi)滑動(dòng)的浮動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)撓性柱塞總成12在井筒內(nèi)受到油管內(nèi)壁對(duì)其的橫向力時(shí)，撓性中心體13發(fā)生彎曲，其長(zhǎng)度同時(shí)發(fā)生一定變化， 浮動(dòng)機(jī)構(gòu)會(huì)在限位筒15內(nèi)滑動(dòng)。
本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，請(qǐng)參閱圖3所示，浮動(dòng)機(jī)構(gòu)包括撓性體定位接頭16、頂部滑動(dòng)套17、頂部卡套18和頂部卡套接頭19。具體地，撓性體定位接頭16具有外螺紋，所述頂部滑動(dòng)套17兩端具有內(nèi)螺紋，將所述撓性體定位接頭16從頂部滑動(dòng)套17的第一端擰入頂部滑動(dòng)套17，其端部的錐體頂住撓性中心體13，對(duì)其限位。
進(jìn)一步地，按內(nèi)徑的大小來(lái)說(shuō)，頂部滑動(dòng)套17具有第一大徑部、小徑部173和第二大徑部175，其中，小徑部173的內(nèi)徑略大于撓性中心體13的外徑，第二大徑部175與小徑部173之間的內(nèi)壁形成有錐形過(guò)渡部174 ；頂部滑動(dòng)套17的第一大徑部171與對(duì)應(yīng)的撓性中心體13上端的撓性體定位接頭16相配合螺接，頂部滑動(dòng)套17的第二大徑部175與頂部卡套接頭19的上部相配合螺接。頂部卡套18設(shè)置于頂部滑動(dòng)套17、撓性中心體13及頂部卡套接頭19形成的空間內(nèi)，其上端形成有錐形伸入部181，該錐形伸入部181與前述頂部滑動(dòng)套17的錐形過(guò)渡部 174(錐面)配合而能夠伸入頂部滑動(dòng)套17的小徑部173與撓性中心體13之間的空隙，頂部卡套接頭19有外螺紋，從頂部滑動(dòng)套17的另一端擰入頂部滑動(dòng)套17，端部頂住頂部卡套 18，從而可以通過(guò)施加載荷使頂部卡套18抱緊該撓性中心體13的上部。利用上述浮動(dòng)機(jī)構(gòu)，本發(fā)明的柱塞工具具有自動(dòng)伸縮補(bǔ)償?shù)哪芰?。?dāng)撓性柱塞12 在狗腿度較大井段運(yùn)行時(shí)，撓性柱塞工具12受到油管內(nèi)壁的橫向力作用，撓性中心體13的長(zhǎng)度發(fā)生變化，柱塞工具12頂部的浮動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)撓性中心體13的伸縮進(jìn)行補(bǔ)償，防止撓性中心體13發(fā)生損壞。進(jìn)一步地，撓性柱塞總成12還包括設(shè)置于浮動(dòng)機(jī)構(gòu)下方的壓縮彈簧20和彈簧預(yù)緊接頭21，壓縮彈簧20的上端緊貼頂部卡套接頭19底部，彈簧預(yù)緊接頭21設(shè)有外螺紋，頂部限位筒15設(shè)有內(nèi)螺紋，彈簧預(yù)緊接頭21擰入頂部限位筒15，對(duì)壓縮彈簧20進(jìn)行預(yù)緊；限位筒15具有內(nèi)螺紋，彈簧預(yù)緊接頭21擰入限位筒15，對(duì)壓縮彈簧20進(jìn)行預(yù)緊。較佳地，彈簧預(yù)緊接頭21頭部銑成扁方，便于扳手等工具進(jìn)行裝配。當(dāng)浮動(dòng)機(jī)構(gòu)在頂部限位筒15內(nèi)滑動(dòng)時(shí)，其滑動(dòng)距離受壓縮彈簧20和彈簧預(yù)緊接頭21的限制。本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，請(qǐng)參閱圖4所示，柱塞工具總成12還包括位于撓性中心體13底部的底部定位機(jī)構(gòu)，以便通過(guò)彈簧預(yù)緊接頭21、壓縮彈簧20和底部定位機(jī)構(gòu)來(lái)共同調(diào)節(jié)撓性中心體13在頂部限位筒15內(nèi)的伸縮程度，達(dá)到更好的調(diào)節(jié)效果。如圖所示，底部定位機(jī)構(gòu)包括底部卡套接頭22、底部連接套23、底部卡套24和底堵25，底部連接套23兩端設(shè)有內(nèi)螺紋，底部卡套接頭22和底堵25設(shè)有外螺紋，分別從底部連接套23的兩端擰入；底堵25上端的錐體251頂住撓性中心體13，對(duì)其限位。較佳地，底部卡套接頭22和底堵25的頭部銑成扁方，便于扳手等工具進(jìn)行裝配。本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，底部連接套23的形狀結(jié)構(gòu)與頂部滑動(dòng)套17相同，具有第一大徑部、小徑部和第二大徑部，所述小徑部的內(nèi)徑略大于撓性中心體13的外徑，且第二大徑部與小徑部之間的內(nèi)壁形成錐形過(guò)渡部；底部連接套的第一大徑部與對(duì)應(yīng)的撓性中心體13下端的底堵25螺紋連接，其第二大徑部與底部卡套接頭22螺紋連接，底部卡套24 設(shè)置于底部連接套23、撓性中心體13及底部卡套接頭22形成的空間內(nèi)，其下端形成有錐形伸入部241，該錐形伸入部241與底部連接套23的錐形過(guò)渡部配合而能夠伸入底部連接套的小徑部與撓性中心體13之間的空隙，底部卡套接頭22設(shè)有外螺紋，從底部連接套23的上端擰入底部連接套23，其下端頂住底部卡套24的上端，從而可以通過(guò)施加載荷使底部卡套24抱緊撓性中心體13的下部。如圖2A、圖2B及圖6所示，該柱塞工具還可包括儀器工作筒總成11，且儀器工作筒總成11螺紋連接在撓性柱塞總成12的上端。如圖6所示，儀器工作筒總成11包括打撈頭26和內(nèi)部中空的工作筒本體29，工作筒本體29的內(nèi)部空間用于安裝井筒測(cè)量?jī)x器30。具體地，打撈頭26可以采用符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)，工作筒本體29外表面有進(jìn)液孔 (圖中未示出)，使工作筒內(nèi)外連通，為壓力傳感器提供測(cè)量樣本。井筒測(cè)量?jī)x器30 內(nèi)部主要有各類傳感器、電源等。井筒測(cè)量?jī)x器30下部有流體進(jìn)液孔(圖中未示出)，工作筒本體 29中部有工作筒密封圈31，作用是防止下部的井筒流體竄到上部的電子儀器。井筒測(cè)量?jī)x器30兩端的減震彈簧27和壓帽28的作用是對(duì)井筒測(cè)量?jī)x器30進(jìn)行限位、固定和緩沖減震，避免撓性柱塞12在井筒內(nèi)運(yùn)行時(shí)因各種撞擊導(dǎo)致內(nèi)部?jī)x器失效。儀器工作筒總成11 通過(guò)螺紋與撓性柱塞12連接在一起。柱塞儀器工作筒11內(nèi)部有常規(guī)的數(shù)據(jù)接口，可以將柱塞12從防噴管1取出，采用有線或無(wú)線連接的方式讀取和下載柱塞儀器工作筒11中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。如果需要對(duì)柱塞工具進(jìn)行維護(hù)修理，可以對(duì)其實(shí)施打撈，通過(guò)下入打撈工具作用在打撈頭26上，就可以將柱塞工具整體取出。實(shí)施例1某一用于31/2”油管的撓柱塞工具(如圖2A、圖2B所示)工作在天然氣定向井中， 該工具由儀器工作筒總成11和撓性柱塞總成12組成，整體長(zhǎng)度1630mm，最大外徑72mm。其中，撓性柱塞總成12主要由撓性中心體13、柱塞單元體14、頂部限位筒15、撓性體定位接頭16、頂部滑動(dòng)套17、頂部卡套18、頂部卡套接頭19、壓縮彈簧20、彈簧預(yù)緊接頭21、底部卡套接頭22、底部連接套23、底部卡套24和底堵25組成。撓性中心體13采用的熱塑性塑料為高密度聚乙烯，并通過(guò)金屬鋼絲纏繞方式進(jìn)行結(jié)構(gòu)增強(qiáng)。撓性中心體13直徑30mm，長(zhǎng)度為960mm。頂部限位筒15外徑68mm，長(zhǎng)度240mm。撓性體定位接頭16有外螺紋，頂部滑動(dòng)套 17兩端有內(nèi)螺紋，將撓性體定位接頭16從頂部滑動(dòng)套17 —端擰入頂部滑動(dòng)套17，其錐體頂住撓性中心體13，對(duì)其限位。頂部卡套18與頂部滑動(dòng)套17中間的錐面配合，頂部卡套接頭19有外螺紋，從另一端擰入頂部滑動(dòng)套17，端部頂住頂部卡套18，通過(guò)施加載荷使頂部卡套18抱緊撓性中心體13。壓縮彈簧20緊貼頂部卡套接頭19，彈簧預(yù)緊接頭21有外螺紋，頭部銑成扁方。彈簧預(yù)緊接頭21擰入頂部限位筒15，對(duì)壓縮彈簧20進(jìn)行預(yù)緊。安裝完成后，撓性體定位接頭16、頂部滑動(dòng)套17、頂部卡套18和頂部卡套接頭19 一起構(gòu)成撓性柱塞總成12的浮動(dòng)機(jī)構(gòu)(如圖3所示)。頂部滑動(dòng)套17長(zhǎng)度84mm，最大外徑60mm，最小內(nèi)徑 38mm,兩端細(xì)牙內(nèi)螺紋M48。底部卡套接頭22、底部連接套23、底部卡套24和底堵25 —起構(gòu)成撓性柱塞總成 12的底部定位機(jī)構(gòu)(如圖4所示)。底部連接套23兩端有內(nèi)螺紋，底部卡套接頭22和底堵25有外螺紋，分別從底部連接套23兩端擰入。底堵25的錐體頂住撓性中心體13，對(duì)其限位。底部卡套接頭22和底堵25的頭部銑成扁方。撓性柱塞總成12的本體通過(guò)撓性中心體13將多個(gè)柱塞單元體14串聯(lián)組成。柱塞單元體14長(zhǎng)52mm，最大外徑72mm，內(nèi)徑32mm，單元體上部直徑66mm。每個(gè)柱塞單元體14 上部有凸出的凸球面，下部有凹進(jìn)的凹球面。撓性柱塞總成12裝配完成后，柱塞單元體14之間是球面接觸，配合緊密。安裝完成后，各柱塞單元體14之間形成環(huán)形凹槽結(jié)構(gòu)。儀器工作筒總成11 (如圖6所示)由打撈頭26、減震彈簧27、壓帽28、工作筒本體 29、井筒測(cè)量?jī)x器30和工作筒密封圈31組成。儀器工作筒總成11通過(guò)螺紋與撓性柱塞12 連接在一起。井筒測(cè)量?jī)x器30為壓力傳感器，最高測(cè)量值3000psi，電源為可充電鋰離子電源，額定電壓3. 6v。柱塞儀器工作筒11內(nèi)部有常規(guī)的數(shù)據(jù)接口，可以將柱塞12從防噴管1 取出，采用有線連接的方式讀取和下載柱塞儀器工作筒11中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。綜上所述，本發(fā)明提出了一種大斜度定向井專用的撓性柱塞工具12(如圖2A、2B 所示)。該工具采用增強(qiáng)熱塑性塑料(RTP)制造的撓性中心體13作為核心部件，柱塞工具 12的頂部有浮動(dòng)機(jī)構(gòu)，柱塞主體串聯(lián)多個(gè)柱塞單元體14，柱塞單元體14之間為緊密球面接觸。當(dāng)撓性柱塞12在狗腿度較大井段運(yùn)行時(shí)，撓性柱塞工具12受到油管內(nèi)壁的橫向力作用，撓性中心體13的長(zhǎng)度發(fā)生變化，柱塞工具12頂部的浮動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)撓性中心體13的伸縮進(jìn)行補(bǔ)償，防止撓性中心體13發(fā)生損壞。同時(shí)，柱塞工具12頂部連接有儀器工作筒11，在排液采氣的同時(shí)對(duì)井筒生產(chǎn)動(dòng)態(tài)進(jìn)行測(cè)量。本發(fā)明的該柱塞工具在運(yùn)行時(shí)，可順利通過(guò)造斜段或狗腿度較大的井段，將井底積液舉升出井筒，維持氣井的平穩(wěn)生產(chǎn)。該技術(shù)結(jié)構(gòu)緊湊，作業(yè)效率高，工具具有自適應(yīng)調(diào)節(jié)的能力，可用于各類大斜度天然氣定向開(kāi)發(fā)井的排液采氣作業(yè)，包括低產(chǎn)氣井、氣藏壓力衰竭氣井、開(kāi)采后期的凝析氣氣井、致密氣氣井、頁(yè)巖氣氣井、煤層氣氣井等常規(guī)和非常規(guī)氣藏開(kāi)發(fā)井。因此，本發(fā)明提出的撓性柱塞技術(shù)克服了傳統(tǒng)剛性柱塞適應(yīng)性差、磨損嚴(yán)重、工作效率低的缺點(diǎn)，提高了柱塞氣舉工藝在大斜度定向井應(yīng)用的適應(yīng)性，新工具同時(shí)兼顧在線測(cè)量技術(shù)，顯著提高了作業(yè)效率，有利于提高氣井單井產(chǎn)量，有利于氣田的穩(wěn)產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益的提高。雖然本發(fā)明已以具體實(shí)施例揭示，但其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍的前提下所作出的等同組件的置換，或依本發(fā)明專利保護(hù)范圍所作的等同變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本專利涵蓋的范疇。
權(quán)利要求
1.一種氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，該柱塞工具具有撓性，該柱塞工具包括撓性柱塞總成(12)，所述撓性柱塞總成包括撓性中心體(13)，所述撓性中心體(13)外周套設(shè)有多個(gè)串聯(lián)的柱塞單元體(14)；當(dāng)撓性柱塞總成通過(guò)斜井段時(shí)，撓性中心體(13)發(fā)生彎曲，各個(gè)柱塞單元體(14)發(fā)生相對(duì)位移，柱塞單元體(14)之間依然保持接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，各相鄰的柱塞單元體 (14)之間為球面接觸；當(dāng)撓性柱塞總成(12)通過(guò)斜井段時(shí)，撓性中心體(13)發(fā)生彎曲，各個(gè)柱塞單元體(14)發(fā)生相對(duì)位移，相鄰的柱塞單元體(14)之間依然保持球面接觸。
3.如權(quán)利要求1所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，所述撓性中心體(13) 是由具有撓性的增強(qiáng)熱塑性塑料制成。
4.如權(quán)利要求1所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，所述撓性中心體(13) 是采用高密度聚乙烯制成。
5.如權(quán)利要求2所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，每個(gè)柱塞單元體(14) 上部設(shè)有凸出的凸球面，下部設(shè)有凹入的凹球面；相鄰的柱塞單元體(14)之間形成環(huán)形凹槽，用來(lái)清除井筒內(nèi)的雜質(zhì)。
6.如權(quán)利要求2所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，所述撓性柱塞總成(12)還包括撓性中心體頂部的限位筒(15)及與所述撓性中心體相對(duì)固定并能在所述限位筒(15)內(nèi)滑動(dòng)的浮動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)所述撓性柱塞總成(12)在井筒內(nèi)受到油管內(nèi)壁對(duì)其的橫向力時(shí)，所述撓性中心體(13)發(fā)生彎曲，其長(zhǎng)度同時(shí)發(fā)生一定變化，浮動(dòng)機(jī)構(gòu)會(huì)在頂部的所述限位筒(15)內(nèi)滑動(dòng)。
7.如權(quán)利要求6所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，所述浮動(dòng)機(jī)構(gòu)包括撓性體定位接頭(16)、頂部滑動(dòng)套(17)、頂部卡套(18)和頂部卡套接頭(19)；所述撓性體定位接頭(16)具有外螺紋，所述頂部滑動(dòng)套(17)兩端具有內(nèi)螺紋，將所述撓性體定位接頭(16)從頂部滑動(dòng)套(17)的第一端擰入頂部滑動(dòng)套(17)，其端部的錐體頂住撓性中心體(13)，對(duì)其限位；所述頂部卡套(18)設(shè)置于頂部滑動(dòng)套(17)、撓性中心體(13)及頂部卡套接頭(19)形成的空間內(nèi)，能夠通過(guò)施加載荷使頂部卡套(18)抱緊該撓性中心體(13)的上部。
8.如權(quán)利要求7所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，所述頂部滑動(dòng)套具有第一大徑部(171)、小徑部(173)和第二大徑部(175)，所述小徑部(173)的內(nèi)徑略大于撓性中心體(13)的外徑，且所述第二大徑部(175)與所述小徑部(173)之間的內(nèi)壁形成錐形過(guò)渡部(174)；所述頂部滑動(dòng)套(17)的第一大徑部(171)與對(duì)應(yīng)的撓性中心體(13)上端的撓性體定位接頭(16)相配合，所述頂部滑動(dòng)套(17)的第二大徑部(175)與頂部卡套接頭 (19)相配合，所述頂部卡套(18)上端形成有錐形伸入部(181)，該錐形伸入部(181)與前述錐形過(guò)渡部(174)配合而能夠伸入頂部滑動(dòng)套(17)的小徑部(174)與撓性中心體(13) 之間的空隙，從而抱緊該撓性中心體(13)上部。
9.如權(quán)利要求7所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，所述撓性柱塞總成還包括設(shè)置于所述浮動(dòng)機(jī)構(gòu)下方的壓縮彈簧(20)和彈簧預(yù)緊接頭(21)，壓縮彈簧(20)的上端緊貼頂部卡套接頭(19)底部，所述彈簧預(yù)緊接頭(21)設(shè)有外螺紋，所述頂部限位筒(15) 設(shè)有內(nèi)螺紋，所述彈簧預(yù)緊接頭(21)擰入所述限位筒(15)，對(duì)所述壓縮彈簧(20)進(jìn)行預(yù)緊；當(dāng)浮動(dòng)機(jī)構(gòu)在所述限位筒(15)內(nèi)滑動(dòng)時(shí)，其滑動(dòng)距離受所述壓縮彈簧(20)和所述彈簧預(yù)緊接頭(21)的限制。
10.如權(quán)利要求9所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，所述柱塞工具總成 (12)還包括位于所述撓性中心體(13)底部的底部定位機(jī)構(gòu)，通過(guò)所述彈簧預(yù)緊接頭(21)、 所述壓縮彈簧(20)和所述底部定位機(jī)構(gòu)來(lái)共同調(diào)節(jié)撓性中心體(13)在限位筒(15)內(nèi)的伸縮程度。
11.如權(quán)利要求10所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，所述底部定位機(jī)構(gòu)包括底部卡套接頭(22)、底部連接套(23)、底部卡套(24)和底堵(25)，所述底部連接套 (23)兩端設(shè)有內(nèi)螺紋，所述底部卡套接頭(22)和所述底堵(25)設(shè)有外螺紋，分別從所述底部連接套(23)的兩端擰入；所述底堵(25)的錐體頂住所述撓性中心體(13)，對(duì)其限位；所述底部卡套(24)設(shè)置于底部連接套(23)、撓性中心體(13)及底部卡套接頭(22)形成的空間內(nèi)，能夠通過(guò)施加載荷使底部卡套(24)抱緊該撓性中心體(13)的下部。
12.如權(quán)利要求11所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，所述底部連接套 (23)具有第一大徑部、小徑部和第二大徑部，所述小徑部的內(nèi)徑略大于撓性中心體的外徑， 且所述第二大徑部與所述小徑部之間的內(nèi)壁形成錐形過(guò)渡部；所述底部連接套(23)的第一大徑部與對(duì)應(yīng)的撓性中心體下端的底堵(25)螺紋連接，其第二大徑部與底部卡套接頭(22)螺紋連接，所述底部卡套(24)—端形成有錐形伸入部，該錐形伸入部與底部連接套(23)的錐形過(guò)渡部配合而能夠伸入底部連接套小徑部與撓性中心體之間的空隙，從而能夠在施加載荷時(shí)抱緊該撓性中心體的下部。
13.如權(quán)利要求2所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，該柱塞工具還包括儀器工作筒總成(11)，且所述儀器工作筒總成(11)螺紋連接在所述撓性柱塞總成(12)的上端，所述儀器工作筒總成(11)包括打撈頭(26)和內(nèi)部中空的工作筒本體(29)，所述工作筒本體(29)的內(nèi)部空間用于安裝井筒測(cè)量?jī)x器(30)。
14.如權(quán)利要求13所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，所述井筒測(cè)量?jī)x器 (30)的兩端均設(shè)有減震彈簧(27)和壓帽(28)，以對(duì)所述井筒測(cè)量?jī)x器(30)進(jìn)行限位、固定和緩沖減震，避免撓性柱塞(12在井筒內(nèi)運(yùn)行時(shí)因各種撞擊導(dǎo)致內(nèi)部?jī)x器失效；所述工作筒本體中部設(shè)有工作筒密封圈。
15.如權(quán)利要求13所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，所述儀器工作筒總成(11)內(nèi)部設(shè)有數(shù)據(jù)接口，能夠采用無(wú)線或有線連接的方式讀取和下載柱塞儀器工作筒 (11)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種氣井排液采氣用柱塞工具，該柱塞工具具有撓性，具體地，該柱塞工具包括撓性柱塞總成，所述撓性柱塞總成包括撓性中心體，所述撓性中心體外周套設(shè)有多個(gè)串聯(lián)的柱塞單元體，各相鄰的柱塞單元體之間為球面接觸；當(dāng)撓性柱塞總成通過(guò)斜井段時(shí)，撓性中心體發(fā)生彎曲，各個(gè)柱塞單元體發(fā)生相對(duì)位移，柱塞單元體之間依然保持球面接觸。當(dāng)撓性柱塞(12)在狗腿度較大井段運(yùn)行時(shí)，撓性柱塞工具(12)受到油管內(nèi)壁的橫向力作用，撓性中心體(13)的長(zhǎng)度發(fā)生變化，柱塞工具(12)頂部的浮動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)撓性中心體(13)的伸縮進(jìn)行補(bǔ)償，防止撓性中心體(13)發(fā)生損壞。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)剛性柱塞的缺點(diǎn)，提高了柱塞氣舉工藝在大斜度定向井應(yīng)用的適應(yīng)性。
文檔編號(hào)E21B43/00GK102296943SQ20111021708
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者丁愛(ài)芹, 李明, 沈澤俊, 王新忠, 童征, 薛建軍, 郝忠獻(xiàn), 黃紅梅 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司