一套新型連續(xù)油管排水采氣井下工具串的結(jié)構(gòu)設(shè)計

摘 要：本文給出了一種連續(xù)油管排水采氣井下工具串的結(jié)構(gòu)設(shè)計。利用Solidworks對其進行了三維建模，并通過結(jié)構(gòu)圖闡述了連續(xù)油管連接器、液控雙瓣閥和防砂堵塞器的連接方式、工作原理以及優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：連續(xù)油管；井下工具串；三維建模

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.068

1 引言

含液氣井開采至中后期，由于氣井的日產(chǎn)氣量小于最小攜液流量，在含液氣井內(nèi)或者井筒內(nèi)就容易產(chǎn)生積液，導(dǎo)致氣井無法正常開采。當(dāng)前，由于排水采氣效果良好，各大油氣田大多采用CT速度排水采氣技術(shù)進行氣井的開采；但是，目前使用的井下工具具有存在以下幾個不足：（1）由于連續(xù)油管和井下工具有一定的幾率被下入井底臟污之中，造成井下工具和連續(xù)油管的堵塞，無法正常將水排出；（2）如果需要更換合適管徑的連續(xù)油管時，由于含液氣井存在壓力，當(dāng)前的井下工具無法將連續(xù)油管和井下工具串起出；（3）當(dāng)前的井下工具尚無防砂工具，造成連續(xù)油管在工作期間容易出現(xiàn)砂堵，不能將氣井開采至枯竭；（4）當(dāng)前的井下工具串在工作時，將堵頭打入含液氣井內(nèi)，未能實現(xiàn)回收，對氣井內(nèi)的環(huán)境造成了一定的污染，本文設(shè)計了一套新型的連續(xù)油管排水采氣井下工具。

2 井下工具串

如圖1所示，其為連續(xù)油管排水采氣裝置的新型井下工具串的三維圖。該井下工具串主要由連續(xù)油管連接器2、液控雙瓣閥3和防砂堵塞器4組成。相比之前的井下工具串，新型工具串有以下幾個優(yōu)點：（1）在液控雙瓣閥的作用下，能夠使連續(xù)油管排水采氣技術(shù)對含液氣井實現(xiàn)帶壓起下工具的作業(yè)，完成對連續(xù)油管尺寸的合理更換；（2）增加了防砂堵塞器，一方面，方面可以防止連續(xù)油管和井下工具串出現(xiàn)砂堵現(xiàn)象；另一方面，也可以防止連續(xù)油管和井下工具串被臟污堵塞。

3 井下工具結(jié)構(gòu)及工作原理

3.1 連續(xù)油管連接器

如圖2（a）所示，其為連續(xù)油管連接器的結(jié)構(gòu)圖，與連續(xù)油管和井下工具安裝和拆卸比較方便。連續(xù)油管連接器的卡瓦內(nèi)壁的牙齒能夠使其具有抗拉能力；錐形和圓周方向布有裂口的設(shè)計，使卡瓦具有收縮功能。如圖2（b）是連續(xù)油管連接器連接與連續(xù)油管結(jié)構(gòu)圖。連續(xù)油管連接器的工作原理：當(dāng)提起井下工具時時，卡瓦6與卡瓦內(nèi)壁上的牙會緊緊地咬住連續(xù)油管11。對連續(xù)油管的提起的力越大，卡瓦上的牙嵌入連續(xù)油管越深，卡瓦的牙咬的越緊，防止連續(xù)油管滑落。連續(xù)油管連接器的下端與液控雙瓣閥通過螺紋連接。

3.2 液控雙瓣閥

如圖3所示，其為液控雙瓣閥的結(jié)構(gòu)圖，其上端與連續(xù)油管連接器連接，下端與防砂堵塞器連接。液控雙瓣閥的工作原理：用投球器將鋼球3投入連續(xù)油管內(nèi)，在自身重力作用下，鋼球坐落到滑套4的上端，實現(xiàn)對滑套的密封；然后，將氮氣或者天然氣加壓沖入連續(xù)油管內(nèi)，在氣體壓力作用下，剪切銷釘9被滑套的推動力剪斷，滑套下落到防砂堵塞器；在扭簧的彈簧的恢復(fù)力作用下，瓣閥向內(nèi)轉(zhuǎn)動并將液控雙瓣閥下端堵住，隔斷連續(xù)油管與井下氣體和液體，實現(xiàn)連續(xù)油管與井下工具串在帶壓下安全地從井筒內(nèi)提出。

借助液控雙瓣閥，如果氣井的采氣量小于最小攜液流量，需要更換不同尺寸的連續(xù)油管時，可以將連續(xù)油管及井下工具串從井筒內(nèi)起出，并且將連續(xù)油管更換成管徑較小的，實現(xiàn)氣井采氣時間的延長、達(dá)到增產(chǎn)的目的。同時，液控雙瓣閥也可以用作沖砂洗井單向閥使用。

3.3 防砂堵塞器

圖4為防砂堵塞器的結(jié)構(gòu)圖，其本體中部設(shè)有割縫，上端和下端分別與液控雙瓣閥和導(dǎo)向頭通過螺紋連接。防砂堵塞器的工作原理：在連續(xù)油管排水采氣系統(tǒng)裝置安裝好時，將氮氣或者天然氣加壓注入連續(xù)油管內(nèi)，蹩斷固定堵頭的剪切銷釘，將堵頭打落至導(dǎo)向頭處，最后， 連續(xù)油管排水采氣系統(tǒng)便可以投入正常生產(chǎn)。

與之前堵塞器相比，防砂堵塞器有以下幾個優(yōu)點：（1）實現(xiàn)堵頭的回收，不會污染含液氣井環(huán)境；（2）外殼上的割縫可以在采氣時過濾井內(nèi)的砂粒，有效地緩解砂堵，提高采氣量；（3）導(dǎo)向頭可以減小井下工具串下井的阻力；（4）具有節(jié)流的作用。

4 結(jié)論

（1）液控雙瓣閥可以使連續(xù)油管排水采氣系統(tǒng)能夠帶壓起出連續(xù)油管和井下工具，及時更換合適管徑的連續(xù)油管，達(dá)到延長氣井采氣時間、增產(chǎn)的效果。

（2）防砂堵塞器不但可以將防砂堵塞器的堵頭回收，也可以過濾井內(nèi)的砂粒，起到緩解砂堵，提高采氣量作用。

參考文獻：

[1]鐘曉瑜，顏光宗，黃艷等.連續(xù)油管深井排水采氣技術(shù)[J].天然氣工業(yè)，2005（01）：111-113.

[2]苗亮.CT速度管柱排水采氣系統(tǒng)設(shè)計與技術(shù)研究[D].西安石油大學(xué)，2016.

[3]白曉弘，李旭日，劉凱文等.速度管柱排水采氣技術(shù)的應(yīng)用及改進[J].石油機械，2011（12）：60-62.