气驱生产井气动无杆排液举升管柱及方法与流程

1.本发明涉及采油设备技术领域，具体地说是气驱生产井气动无杆排液举升管柱及方法。


背景技术：

2.目前胜利油田存在2300多口低渗透含气井，这些油井具有储层渗透率较低，埋藏深的特点。这些油井的抽油泵泵径都较小，受高应力作用、流体冲蚀作用及不均衡的载荷作用，这类油井的出液阀罩易断脱，造成这些油井生产周期短，增加了维护成本。
3.前期研究形成一种适用于全生命周期排水采气的气举工艺zl201910428307.4，采用气水分离器将产出介质进行分离，再利用压缩机将气体打入井内，实现全生产周期排水采气，其工艺较为复杂，地面需要分离装置、压缩装置，且天然气产量不稳定，影响效率；一o2驱高气液比油井防气防腐举升工艺201510402457.x，该工艺通过在管柱上增加气举阀、并利用防气抽油泵、气液分离装置，实现co2驱生产井的高效举升，通过矿场实验，该种工艺在气液比200m3/m3时，举升效率较高；一种大斜度井及水平井柱塞气举系统201811609399.8，利用气体产生举升力推动柱塞上行，并将液体举升，其适用于1500m3/m3以上的油井。
4.公开(公告)号：cn110107264a，公开(公告)日：2019-08-09提供了一种适用于气井全生命周期排水采气的气举，包括套管、套装在套管中的油管以及套装在油管中的小口径管柱；小口径管柱与气水分离器通过第一管道连接，第一管道上设置第一控制阀；小口径管柱与油管形成的油油环空与气水分离器通过第二管道连接，第二管道上设置第二控制阀；油管与套管形成的油套环空与气水分离器通过第三管道连接，第三管道上设置第三控制阀。本发明在排水采气过程中可随时优化排采通道，适用于气井的不同生产阶段，结构简单，无任何井下运动部件，无需检泵，所有检修和维护均可在地面进行，可有效节约费用、保证连续生产；本发明采用无杆排采方式，不产生偏磨，无需扶正，可在竖井、定向井和水平井中使用。
5.公开(公告)号：cn106321036a，公开(公告)日：2017-01-11一种co2驱高气液比油井防气防腐举升工艺。本发明涉及三次采油人工举升技术领域，属于一种co2驱防气防腐举升工艺。它是为了解决常规举升工艺在co2驱油井开采中抽油泵泵效下降，油井套压升高，举升设备易腐蚀等问题而设计的。本发明是将从地层流出的气液混合物通过气液分离装置6完成三次气液分离，分离后的气液混合物通过防气抽油泵5举升到地面，而分离出的气体进入油套环空，套压达到开启压力时，气举阀2打开，油套环空内的气体进入油管3随原油进入地面生产系统；同时针对主要部件进行了特殊的防腐处理。该举升工艺适用于高气液比co2驱油井，具有提高抽油泵寿命及泵效，合理控制套压，防腐性能好等优点。
6.公开(公告)号：cn109653712a，公开(公告)日：2019-04-19是一种用于大斜度及水平井柱塞气举的专用系统，由带柱塞缓冲功能的油管鞋和加长可弯曲柱塞组成；其中带柱塞缓冲功能的油管鞋包括：管鞋本体和减震弹簧，管鞋本体的上方通过内螺纹与油管连接，
管鞋本体的内壁与油管的下端面形成上台阶面，管鞋本体的下部设有下台阶面，上台阶面与下台阶面之间夹持减震弹簧；加长可弯曲柱塞包括：打捞头、两个紊流密封柱塞、弹簧和毛刷，专用油管鞋，与油管一起下入大斜度井段或水平段，解决现有柱塞卡定器难以送放进入大斜度井段的问题；加长可弯曲柱塞，不受井身结构限制，对柱塞进行加长可减小采油树与油管通径不一致而造成的影响；并且具有较常规柱塞更好的防漏失和防气窜效果。
7.公开(公告)号：cn105283630a，公开(公告)日：2016-01-27涉及位于具有顶部(10)并包括井筒流体(11)的井(65)中的气举系统(1)，该气举系统包括位于井眼中的限定周围环形空间(62)的套管(61)；在套管上的开口(86)及用于将气体(8)泵入环形空间的泵送单元(12)，其中气举系统还包括具有第二端(16)和最靠近井顶部的第一端(15)的井下工具(14)，该井下工具包括泵部(2)，该泵部具有包括具有轴向延伸方向(17)的腔室(201)的壳体(20)，在腔室内滑动并将腔室分成第一隔室(203)和第二隔室(202)的柱塞(23)，与柱塞连接的柱塞杆(26)，腔室入口通道(27)和腔室出口通道(21)，用于将套管的第一部分(66)与套管的第二部分(67)隔离的密封元件(29)，其中入口通道和出口通道与第二隔室流体连通，第一部分和入口通道与开口流体连通，布置在入口通道中以允许流体流入腔室的单向阀(24)，以及布置在出口通道中以允许流体流出腔室的单向阀(22)。
8.公开(公告)号：cn103806882a，公开(公告)日：2014-05-21涉及气体开采流体泵类机械，特别适应于石油工业油田开采过程中的油气开采、措施井排液、气井排水及油、水井解堵的等工作。本发明的目的目是提供一种储能式气举与射流式气举于一体的一种气举采液以及辅助采液泵采液的方法及装置。发明是这样实现的：在采液管上连接气举筒、单流阀、封隔器、止回阀组成的采液管柱下入井筒内形成了一个内空间与一个环形空间。气举筒为射流式气举筒，其结构为偏心结构，偏心体上加工有射流孔，射流孔的进液端安装有单向阀，射流孔与中心通道的出口方向形成12～45度的夹角，压缩气体经射流孔喷入采液管是被采液体的密度降低后快速排出，形成射流式气举采液；在采液管柱上同时安装有气举筒和采液泵，实现气举辅助采液、洗井等目的。
9.以上公开技术的技术方案以及所要解决的技术问题和产生的有益效果均与本发明不相同，或者技术领域或者应用场合不同，针对本发明更多的技术特征和所要解决的技术问题以及有益效果，以上公开技术文件均不存在技术启示。


技术实现要素：

10.本发明的目的在于针对现有技术存在的上述缺陷而提供气驱生产井气动无杆排液举升管柱及方法，无需地面驱动设备及抽油杆，利用气驱井的气体，实现井下自动控压排液，降低成本，提高利用率，环保安全。
11.为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案：
12.气驱生产井气动无杆排液举升管柱，包括连接在油管上的封隔装置、举液泵，所述封隔装置所处的位置高于举液泵所处的位置；
13.还包括：
14.气动动力泵，所述气动动力泵固定在油管内部，且位于举液泵的上方，所述气动动力泵通过连杆连接举液泵；所述气动动力泵同时连通气动通道、油套环空排气通道；
15.所述气动通道是指位于封隔装置下方的油套环空，所述油套环空排气通道是指位
于封隔装置上方的油套环空。
16.进一步地，所述气动动力泵包括：
17.气动泵泵筒，所述气动泵泵筒设置在油管内部，且气动泵泵筒外壁与油管内壁之间构成向上排液的油流通道，所述气动泵泵筒开设气动泵泵筒进气口、气动泵泵筒出气口，所述气动泵泵筒进气口与所述气动通道连通，所述气动泵泵筒出气口与所述油套环空排气通道连通；
18.气动泵柱塞，所述气动泵柱塞置于气动泵泵筒内部，且气动泵柱塞与气动泵泵筒上下滑动密封，所述气动泵柱塞为空心式柱塞，所述气动泵柱塞下端开设气动泵柱塞进气口，上端侧方开设气动泵柱塞出气口；
19.连杆，所述连杆上端穿过气动泵泵筒底部开设的连杆孔与所述气动泵柱塞下端连接固定，连杆下端连接举液泵的柱塞。
20.进一步地，所述油管开设有与气动通道连通的油管进气口，油管进气口与气动泵泵筒进气口通过下横短管连接，所述下横短管上安装气动泵泵筒进气口压力控制开关。
21.进一步地，所述油管开设有与所述油套环空排气通道连通的油管出气口，油管出气口与气动泵泵筒出气口通过上横短管连接，所述上横短管上安装气动泵泵筒出气口压力控制开关。
22.进一步地，所述气动泵柱塞出气口上安装气动泵柱塞出气口压力控制开关。
23.进一步地，所述油管上还连接有气举阀，所述气举阀位于气动动力泵上方且位于井口附近。
24.进一步地，其特征在于，所述油管上还连接有筛管、丝堵，所述筛管位于举液泵的下方，所述丝堵封堵在油管下端口。
25.为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案：
26.气驱生产井气动无杆排液举升管柱的举液方法，包括以下步骤：
27.随着气驱的进行，生产井气体增多，当(p2-p1)
×
a1＞(p3-p2)
×
a2时，气动泵泵筒进气口压力控制开关开启、气动泵泵筒出气口压力控制开关开启，气动泵柱塞出气口压力控制开关关闭，在压差作用下气体推动气动动力泵的气动泵柱塞向上运动，并通过连杆带动举液泵下方的液体进入举液泵的泵筒，同时气体经气动动力泵进入封隔装置上方；
28.当气动动力泵的柱塞上行至最高点时，气动泵泵筒出气口压力控制开关关闭，气动泵柱塞出气口压力控制开关开启，沟通了气动动力泵柱塞上下空腔，使压力趋近于p2，在油管液柱压力作用下，由于(p3-p2)
×
a3＞(p3-p2)
×
a4，举液泵的串联柱塞开始下行，并拉动气动动力泵的柱塞下行；
29.当气动动力泵的柱塞到达最低点时，气动泵泵筒进气口压力控制开关开启、气动泵泵筒出气口压力控制开关开启、气动泵柱塞出气口压力控制开关关闭；
30.此时若(p2-p1)
×
a1＞(p3-p2)
×
a2，就会循环上述步骤，实现井下自动控压向上排液；
31.p1——油套环空排气通道压力；
32.p2——气动通道压力；
33.p3——串联柱塞上方液压；
34.a1——气动动力泵柱塞截面积；
35.a2——举液泵串联柱塞大柱塞截面积；
36.a3——举液泵串联柱塞小柱塞截面积；
37.a4——连杆截面积。
38.本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
39.生产井气体增多，在压差作用下气体推动气动动力泵的气动泵柱塞向上运动，并通过连杆带动举液泵下方的液体进入举液泵的泵筒；同时气体经气动动力泵进入封隔装置上方；当气动动力泵的柱塞上行至最高点时，沟通了气动动力泵柱塞上下空腔，举液泵的串联柱塞开始下行，并拉动气动动力泵的柱塞下行，当气动动力泵的柱塞到达最低点时，再次循环，实现井下自动控压向上排液。
40.无需地面驱动设备及抽油杆，利用气驱井的气体，实现井下自动控压排液，降低成本，提高利用率，环保安全。
41.结构简单，无任何井下运动部件，无需检泵，所有检修和维护均可在地面进行，可有效节约费用、保证连续生产；采用无杆排采方式，不产生偏磨，无需扶正。
附图说明
42.图1为本发明气驱生产井气动无杆排液举升管柱的结构示意图。
43.图中：油管1、电缆2、气举阀4、气动动力泵5、封隔装置6、连杆7、举液泵8、排气通道9、气液界面10、气动泵柱塞11、气动泵泵筒12、连杆13、举液泵串联柱塞大柱塞14、举液泵串联柱塞小柱塞15、筛管16、丝堵17；
44.气动泵泵筒进气口压力控制开关31、气动泵泵筒出气口压力控制开关32、气动泵柱塞出气口压力控制开关33；
45.p1——油套环空排气通道压力、p2——气动通道压力、p3——串联柱塞上方液压、a1——气动动力泵柱塞截面积、a2——举液泵串联柱塞大柱塞截面积、a3——举液泵串联柱塞小柱塞截面积、a4——连杆截面积。
具体实施方式
46.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
47.实施例1：
48.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
49.气驱生产井气动无杆排液举升管柱，包括连接在油管1上的封隔装置6、举液泵8，所述封隔装置所处的位置高于举液泵所处的位置；
50.还包括：
51.气动动力泵5，所述气动动力泵固定在油管内部，且位于举液泵的上方，所述气动动力泵通过连杆连接举液泵；所述气动动力泵同时连通气动通道、油套环空排气通道9；
52.所述气动通道是指位于封隔装置下方的油套环空，所述油套环空排气通道是指位于封隔装置上方的油套环空。
53.进一步地，所述气动动力泵包括：
54.气动泵泵筒12，所述气动泵泵筒设置在油管内部，且气动泵泵筒外壁与油管内壁之间构成向上排液的油流通道，所述气动泵泵筒开设气动泵泵筒进气口、气动泵泵筒出气口，所述气动泵泵筒进气口与所述气动通道连通，所述气动泵泵筒出气口与所述油套环空排气通道连通；
55.气动泵柱塞11，所述气动泵柱塞置于气动泵泵筒内部，且气动泵柱塞与气动泵泵筒上下滑动密封，所述气动泵柱塞为空心式柱塞，所述气动泵柱塞下端开设气动泵柱塞进气口，上端侧方开设气动泵柱塞出气口；
56.连杆13，所述连杆上端穿过气动泵泵筒底部开设的连杆孔与所述气动泵柱塞下端连接固定，连杆下端连接举液泵的柱塞。
57.进一步地，所述油管开设有与气动通道连通的油管进气口，油管进气口与气动泵泵筒进气口通过下横短管连接，所述下横短管上安装气动泵泵筒进气口压力控制开关31。
58.进一步地，所述油管开设有与所述油套环空排气通道连通的油管出气口，油管出气口与气动泵泵筒出气口通过上横短管连接，所述上横短管上安装气动泵泵筒出气口压力控制开关32。
59.进一步地，所述气动泵柱塞出气口上安装气动泵柱塞出气口压力控制开关33。
60.进一步地，所述油管上还连接有气举阀4，所述气举阀位于气动动力泵上方且位于井口附近。
61.进一步地，其特征在于，所述油管上还连接有筛管16、丝堵17，所述筛管位于举液泵的下方，所述丝堵封堵在油管下端口。
62.电缆2与气动泵泵筒进气口压力控制开关31、气动泵泵筒出气口压力控制开关32、气动泵柱塞出气口压力控制开关33相连接，根据压力情况可控制开关开启关闭。压力控制开关即常规电磁阀。
63.气动动力泵5，内部有气动泵柱塞11，在压力作用下可上下移动，动力泵有三个联通控制开关，上端由气动泵泵筒出气口压力控制开关32控制与6封隔装置上部环空联通，下端由气动泵泵筒进气口压力控制开关31控制与6封隔装置下部环空联通。中间有气动泵柱塞出气口压力控制开关33控制开启关闭，当气动泵柱塞出气口压力控制开关33开启时，柱塞上下实现联通。
64.连杆7上部与气动动力泵5的气动泵柱塞11连接，下端与举液泵8的柱塞连接；
65.举液泵8为偏置进液的泵，其柱塞为上大下小串联的柱塞，小柱塞的截面积a3＞连杆的截面积a4；
66.气举阀4的安装位置位于井口附近。
67.实施方法：
68.管柱下入井后，采用氮气反向气举，将液面举升至封隔装置6以下，然后将封隔装置6坐封，可采用电控、液控方式进行坐封；随着气驱的进行，生产井气体增多，当(p2-p1)
×
a1＞(p3-p2)
×
a2时，气动泵泵筒进气口压力控制开关31开启、气动泵泵筒出气口压力控制开关32开启，气动泵柱塞出气口压力控制开关33关闭，在压差作用下气体推动气动动力泵5的气动泵柱塞11向上运动，并通过连杆13带动举液泵8下方的液体进入举液泵8的泵筒；同时气体经气动动力泵5进入封隔装置6上方；当气动动力泵5的柱塞上行至最高点时，气动泵
泵筒出气口压力控制开关32关闭，气动泵柱塞出气口压力控制开关33开启，沟通了气动动力泵5柱塞上下空腔，使压力趋近于p2，在油管液柱压力作用下，由于(p3-p2)
×
a3＞(p3-p2)
×
a4，举液泵8的串联柱塞开始下行，并拉动气动动力泵5的柱塞下行，当气动动力泵5的柱塞到达最低点时，气动泵泵筒进气口压力控制开关31开启、气动泵泵筒出气口压力控制开关32开启、气动泵柱塞出气口压力控制开关33关闭。此时若(p2-p1)
×
a1＞(p3-p2)
×
a2，就会循环上述步骤，实现井下自动控压向上排液。
69.然后靠近井口的安装在油管上的气举阀利用排气通道中的气作为驱动把油管内的油举升至地面，气举阀这一运行过程属于本领域常规技术，就不再赘述。
70.另外，具体实施时，可以在气动泵泵筒内部底端安装下死点传感器，气动泵柱塞碰到下死点传感器，通过电缆传至地面控制器，控制器控制气动泵泵筒进气口压力控制开关开启、气动泵泵筒出气口压力控制开关开启、气动泵柱塞出气口压力控制开关关闭，同理，也可以在气动泵泵筒内部底端安装上死点传感器，气动泵柱塞碰到上死点传感器，通过电缆传至地面控制器，控制器控制气动泵泵筒出气口压力控制开关关闭，气动泵柱塞出气口压力控制开关开启。或者通过其他方式完成此过程，不过无论采用什么方式，均在本发明保护范围内，本领域技术人员是清楚的，直接购买控制器、传感器等零部件安装即可。不再赘述。
71.实施例2：
72.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
73.气驱生产井气动无杆排液举升管柱，包括连接在油管1上的封隔装置6、举液泵8，所述封隔装置所处的位置高于举液泵所处的位置；
74.还包括：
75.气动动力泵5，所述气动动力泵固定在油管内部，且位于举液泵的上方，所述气动动力泵通过连杆连接举液泵；所述气动动力泵同时连通气动通道、油套环空排气通道9；
76.所述气动通道是指位于封隔装置下方的油套环空，所述油套环空排气通道是指位于封隔装置上方的油套环空。
77.进一步地，所述气动动力泵包括：
78.气动泵泵筒12，所述气动泵泵筒设置在油管内部，且气动泵泵筒外壁与油管内壁之间构成向上排液的油流通道，所述气动泵泵筒开设气动泵泵筒进气口、气动泵泵筒出气口，所述气动泵泵筒进气口与所述气动通道连通，所述气动泵泵筒出气口与所述油套环空排气通道连通；
79.气动泵柱塞11，所述气动泵柱塞置于气动泵泵筒内部，且气动泵柱塞与气动泵泵筒上下滑动密封，所述气动泵柱塞为空心式柱塞，所述气动泵柱塞下端开设气动泵柱塞进气口，上端侧方开设气动泵柱塞出气口；
80.连杆13，所述连杆上端穿过气动泵泵筒底部开设的连杆孔与所述气动泵柱塞下端连接固定，连杆下端连接举液泵的柱塞。
81.进一步地，所述油管开设有与气动通道连通的油管进气口，油管进气口与气动泵泵筒进气口通过下横短管连接，所述下横短管上安装气动泵泵筒进气口压力控制开关31。
82.进一步地，所述油管开设有与所述油套环空排气通道连通的油管出气口，油管出气口与气动泵泵筒出气口通过上横短管连接，所述上横短管上安装气动泵泵筒出气口压力
控制开关32。
83.进一步地，所述气动泵柱塞出气口上安装气动泵柱塞出气口压力控制开关33。
84.实施例3：
85.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
86.气驱生产井气动无杆排液举升管柱，包括连接在油管1上的封隔装置6、举液泵8，所述封隔装置所处的位置高于举液泵所处的位置；
87.还包括：
88.气动动力泵5，所述气动动力泵固定在油管内部，且位于举液泵的上方，所述气动动力泵通过连杆连接举液泵；所述气动动力泵同时连通气动通道、油套环空排气通道9；
89.所述气动通道是指位于封隔装置下方的油套环空，所述油套环空排气通道是指位于封隔装置上方的油套环空。
90.进一步地，所述气动动力泵包括：
91.气动泵泵筒12，所述气动泵泵筒设置在油管内部，且气动泵泵筒外壁与油管内壁之间构成向上排液的油流通道，所述气动泵泵筒开设气动泵泵筒进气口、气动泵泵筒出气口，所述气动泵泵筒进气口与所述气动通道连通，所述气动泵泵筒出气口与所述油套环空排气通道连通；
92.气动泵柱塞11，所述气动泵柱塞置于气动泵泵筒内部，且气动泵柱塞与气动泵泵筒上下滑动密封，所述气动泵柱塞为空心式柱塞，所述气动泵柱塞下端开设气动泵柱塞进气口，上端侧方开设气动泵柱塞出气口；
93.连杆13，所述连杆上端穿过气动泵泵筒底部开设的连杆孔与所述气动泵柱塞下端连接固定，连杆下端连接举液泵的柱塞。
94.虽然以上所有的实施例均使用图1，但作为本领域的技术人员可以很清楚的知道，不用给出单独的图纸来表示，只要实施例中缺少的零部件或者结构特征在图纸中拿掉即可。这对于本领域技术人员来说是清楚的。当然部件越多的实施例，只是最优实施例，部件越少的实施例为基本实施例，但是也能实现基本的发明目的，所以所有这些都在本发明的保护范围内。
95.本技术中凡是没有展开论述的零部件本身、本技术中的各零部件连接方式均属于本技术领域的公知技术，不再赘述。比如焊接、丝扣式连接等。
96.在本发明中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
97.本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。
98.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实
例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
99.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。