一种井下排采气工具

申请号 CN201710154637.X 申请日 2017-03-15 公开(公告)号 CN106968640A 公开(公告)日 2017-07-21
申请人 西南石油大学; 发明人 童华; 陈明旸; 付玉坤;
摘要 本 发明 公开了一种石油钻采领域中用于 天然气 井排 水 采气的井下工具。其技术方案是:该工具由过渡接头、封隔器模 块 、溢流 阀 模块、换向阀模块、 先导阀 模块、驱动模块、二号 泵 模块、单流阀短节、一号泵模块、单流阀短节、底端和主外筒组成。该工具无需额外 能量 供应,只需天然气井自身所产生的天然气作为动 力 来源。气体从该工具上的气体入口进入,经多级 气缸 增压 并带动往复泵机构工作,从而将井内积液经油管泵送至地面。天然气则经该工具中的气体排出口进入油套环空并流至地面生产管线。该井下排水采气工具可用于直井、斜井和水平井的排水采气作业,并具有施工作业简单,作业成本低并且对 地层 无污染的优点,适合于低压、低产气井的排水采气作业。
权利要求

1.一种井下排采气工具,是由过渡接头94、封隔器模95、溢流模块96、主外筒71、换向阀模块97、先导阀模块98、驱动模块99、二号模块100、单流阀短节A101、一号泵模块
102、单流阀短节B103、底端104、主外筒71和压帽72组成,其特征在于:
过渡接头94上部带有连接螺纹114用来和上部油管93连接,过渡接头94内部加工有液体排出通道C81、气体排出通道A84、液体进入通道A82和液体排出通道A79,在液体排出通道A79中安装有单流阀A3,在液体排出通道C81的出口处安装有破裂盘2;封隔器11上端与过渡接头94下端通过螺纹连接套B5进行连接,封隔器11下端与溢流阀模块96上端通过螺纹进行连接,溢流阀模块96内部加工有液体进入通道A82、气体排出通道B85和气体进入通道A86,溢流阀模块96内部安装有溢流阀6,溢流阀模块96与过渡接头94通过穿过封隔器11内中心管的导管A4与导管B7相连;溢流阀模块96下端与螺纹短节17上端用螺纹连接套A15进行连接,螺纹短节17下端与主外筒71通过螺纹连接;换向阀模块97与溢流阀模块96之间通过穿过螺纹短节17的导管C8、导管D10和导管E18相连;换向阀模块97由换向阀顶盖12、换向阀上外筒22、换向阀隔板19、换向阀下外筒26、换向阀底盖23、换向阀活塞A14、换向阀活塞B21和换向阀活塞连杆16组成;换向阀顶盖12、换向阀上外筒22、换向阀隔板19、换向阀下外筒26和换向阀底盖23的相互接触端面之间安装有密封垫片20;先导阀模块98由先导阀外筒A28、先导阀隔板A30、先导阀外筒B32、先导阀隔板B34、先导阀外筒C36、先导阀撞块A27、先导阀活塞29、先导阀撞块B33和撞块连杆31组成;先导阀活塞29中间沿轴线方向加工有通孔,撞块连杆31从先导阀活塞29通孔穿过并与先导阀撞块A27与先导阀撞块B33相连接;先导阀外筒A28、先导阀隔板A30、先导阀外筒B32、先导阀隔板B34和先导阀外筒C36的相互接触端面之间安装有密封垫片20;驱动模块99由驱动气缸隔板A38、驱动气缸A41、驱动气缸隔板B45、驱动气缸B47、驱动气缸隔板C49、驱动气缸C51、驱动气缸隔板D53、驱动气缸D56、驱动气缸隔板E58、气缸活塞杆A35、气缸活塞A37、气缸活塞杆B39、气缸活塞B40、气缸活塞杆C42、气缸活塞C44、气缸活塞杆D46、气缸活塞D48、气缸活塞杆E50组成;气缸活塞杆A35上端与先导阀撞块B33下端连接;驱动气缸隔板A38、驱动气缸A41、驱动气缸隔板B45、驱动气缸B47、驱动气缸隔板C49、驱动气缸C51、驱动气缸隔板D53、驱动气缸D56和驱动气缸隔板E58的相互接触端面之间安装有密封垫片20;二号泵模块100由液缸A62与液缸活塞A63组成,液缸A62中安装有单流阀B52;一号泵模块102由液缸B61与液缸活塞B68组成;液缸活塞A63上端与气缸活塞杆E50连接;液缸活塞A63与液缸活塞B68之间通过液缸活塞杆57连接;单流阀短节A101由单流阀模块A67、单流阀C54、单流阀D55与单流阀D60组成并位于二号泵模块100与一号泵模块102之间,中间沿轴线方向加工有通孔并安装活塞杆密封24,液缸活塞杆57通过该通孔从单流阀短节A101中穿过;液缸A62、单流阀模块A67和液缸B之间的相互接触端面安装有密封垫片20;底端104由底盖70与过滤器66组成;底盖70沿轴线方向加工有通孔,通孔底端加工有螺纹并与过滤器66连接;液缸B61、单流阀模块B59和底盖70的相互接触端面之间安装有密封垫片20;换向阀模块97、先导阀模块98、驱动模块99、二号泵模块100、单流阀短节A101、一号泵模块102、单流阀短节B103和底端104安装在主外筒71内并通过连接在主外筒71底端的压帽72将各模块之间的接触端面压紧。
2.根据权利要求1所述的一种井下排水采气工具,其特征是:所述封隔器模块95根据实际使用情况可选择机械坐封或者液压坐封。
3.根据权利要求1所述的一种井下排水采气工具,其特征是:所述换向阀模块97中的换向阀顶盖12上加工有与其轴线方向平行的通孔并分别与气体进入通道B87、液体进入通道A82、气体排出通道B85、气体进入通道C88和液体排出通道A79的轴线重合;换向阀上外筒22上加工有与其轴线方向平行的孔道并分别与气体进入通道B87、液体进入通道A82、气体通道D92、气体排出通道B85、气体进入通道C88、气体通道C91、液体排出通道A79和气体通道A89的轴线重合;换向阀隔板19上加工有与其轴线方向平行的孔道并分别与气体进入通道B87、液体进入通道A82、气体通道D92、气体排出通道B85、气体进入通道C88、气体通道C91、液体排出通道A79和气体通道A89的轴线重合;换向阀下外筒26上加工有与其轴线方向平行的孔道并分别与气体进入通道B87、气体通道B90、液体进入通道A82、气体通道D92、气体排出通道B85、气体进入通道C88、气体通道C91、液体排出通道A79和气体通道A89的轴线重合;
换向阀底盖23上加工有与其轴线方向平行的孔道并分别与气体通道B90、液体进入通道A82、气体通道D92、气体排出通道B85、气体进入通道C88、气体通道C91、液体排出通道A79和气体通道A89的轴线重合。
4.根据权利要求1所述的一种井下排水采气工具,其特征是:所述先导阀模块98中的先导阀外筒A28上加工有与其轴线方向平行的孔道并分别与气体通道B90、液体进入通道A82、气体通道D92、气体排出通道B85、气体进入通道C88、气体通道C91、液体排出通道A79和气体通道A89的轴线重合;先导阀隔板A30上加工有与其轴线方向平行的通孔并分别与气体通道B90、液体进入通道A82、气体通道D92、气体排出通道B85、气体进入通道C88、气体通道C91、液体排出通道A79和气体通道A89的轴线重合;先导阀外筒B32上加工有与其轴线方向平行的孔道并分别与气体通道B90、液体进入通道A82、气体通道D92、气体排出通道B85、气体进入通道C88、气体通道C91、液体排出通道A79和气体通道A89的轴线重合;先导阀隔板B34上加工有与其轴线方向平行的通孔并分别与气体通道B90、液体进入通道A82、液体排出通道A79和气体通道A89的轴线重合;先导阀外筒C36上加工有与其轴线方向平行的通孔并分别与气体通道B90、液体进入通道A82、液体排出通道A79和气体通道A89的轴线重合。
5.根据权利要求1所述的一种井下排水采气工具,其特征是:所述驱动模块99中的驱动气缸隔板A38、驱动气缸隔板B45、驱动气缸隔板C49、驱动气缸隔板D53与驱动气缸隔板E58上加工有与其轴线方向平行的通孔并分别与气体通道B90、液体进入通道A82、液体排出通道A79和气体通道A89的轴线重合;驱动气缸A41、驱动气缸B47、驱动气缸C51和驱动气缸D56上加工有与其轴线方向平行的孔道并分别与气体通道B90、液体进入通道A82、液体排出通道A79和气体通道A89的轴线重合。
6.根据权利要求1所述的一种井下排水采气工具,其特征是:所述液缸A62上加工有与其轴线方向平行的孔道并分别与液体进入通道A82和液体排出通道A79的轴线重合;单流阀模块A67上加工有与其轴线方向平行的孔道并分别与液体进入通道A82、液体排出通道B80和液体排出通道A79的轴线重合,液体排出通道B80与液体排出通道A79之间通过孔道连接;
液缸B上加工有与其轴线方向平行的孔道并分别与液体进入通道A82、液体排出通道B80和液体排出通道A79的轴线重合;单流阀模块B59上加工有与其轴线方向平行的孔道并分别与液体进入通道A82、液体排出通道B80和液体排出通道A79的轴线重合;底盖70上加工有与其轴线方向平行的孔道并分别与液体进入通道A82、液体排出通道B80和液体排出通道A79的轴线重合。
7.根据权利要求1所述的一种井下排水采气工具,其特征是:所述换向阀活塞A14、换向阀活塞B21分别与换向阀上外筒22、换向阀下外筒26之间用密封圈43密封;先导阀活塞29与先导阀外筒B32之间用密封圈43密封;气缸活塞A37、气缸活塞B40、气缸活塞C44、气缸活塞D48与驱动气缸A41、驱动气缸B47、驱动气缸C51、驱动气缸D56之间用密封圈43密封;液缸活塞A63、液缸活塞B68与液缸A62、液缸B61之间用活塞密封65密封。
8.根据权利要求1所述的一种井下排水采气工具,其特征是:所述换向阀活塞连杆16与换向阀隔板19之间用活塞杆密封24密封;气缸活塞杆A35、气缸活塞杆B39、气缸活塞杆C42、气缸活塞杆D46、气缸活塞杆E50与驱动气缸隔板A38、驱动气缸隔板B45、驱动气缸隔板C49、驱动气缸隔板D53、驱动气缸隔板E58之间用活塞杆密封24密封;液缸活塞杆57与单流阀模块A67之间用活塞杆密封24密封。

说明书全文

一种井下排采气工具

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于天然气井排水采气的井下工具,属于石油钻采领域。

背景技术

[0002] 低孔、低渗的弱弹性水驱气田在进入中后期开发阶段时,由于地层压下降,导致底水上升和边水推进;当有水气藏出水后,如不能够及时排出则会对气井生产造成严重的危害,主要表现在:地层水聚积在井底,增大了井底的回压,从而降低气产量,严重时会造成气井水淹停产;同时长时间的积液浸泡会对地层造成极大的污染和伤害;所以快速有效地排液是保证气井能够正常生产的关键;国内外对于天然气井排水采气工艺的研究已有多年的历史并开发出了一系列的排水采气工艺以及配套工具;按照工艺原理可将排水采气工艺分为三大类:①基于气体动力学,降低携液所需要的临界流速的方法,如:优选管柱排水采气技术、涡流排水采气技术;②基于化学方法,减小举升所需要的能量摩擦力,使液体分散来提高效率,如:泡沫排水采气技术;③机械方法,如:柱塞气举排水采气技术、机抽排水采气技术等;前两种排水采气方法对气井产量有一定要求,只有满足携液所需的最低气体流速才能保证井筒内不会产生积液或将井筒内积液排出;保证气产量的方法有两种:一种是依靠气井自身的产气量就能够满足;另一种是通过人工注入天然气保证气井产量;后一种排水采气方法对气井产量要求不高;所以针对不同井型、产气量、出水量以及气液比的井,采用科学合理的优选方法可以选出最适合的排水采气工艺以获得最大的经济效益。
[0003] 目前,对于低压、低产气的出水井可采用机抽排水采气工艺,但是该工艺容易受到井型的限制,不能用于大斜度井与水平井的排水采气作业;同时,机抽排水采气工艺所需要的投资成本与维护成本并不能满足低产气井开发需求;因此,需要一种专适用于低压、低产气井的排水采气工具,在尽可能满足井型适应性要求的同时降低投资成本和运行成本,从而提高低压、低产气井开发的经济效益。

发明内容

[0004] 本发明的目的是:为了弥补现有排水采气工艺技术的不足,进一步提高低压、低产气井开发的经济效益,特提供了一种新型井下排水采气工具;该工具适用于直井、斜井和水平井,无需地面特殊设备支持,无需额外能量供应,仅依靠气井自身所产生的天然气作为动力来源;天然气从该工具上的气体入口进入,经多级气缸增压并带动往复机构工作,从而将井筒内的积液经油管输送至地面;天然气则从该工具中的气体排出口进入油套环空并流至地面生产管线。
[0005] 为了达到上述目的,本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种井下排水采气工具,其结构特征在于:该井下排水采气工具由过渡接头94、封隔器模95、溢流模块96、换向阀模块97、先导阀模块98、驱动模块99、二号泵模块100、单流阀短节A101、一号泵模块102、单流阀短节B103、底端104、主外筒71和压帽72组成。
[0006] 过渡接头94上部带有连接螺纹114用来和油管93连接,过渡接头94内部加工有液体排出通道C81、气体排出通道A84、液体进入通道A82和液体排出通道A79,在液体排出通道A79中安装有单流阀A3,在液体排出通道C81的出口处安装有破裂盘2;封隔器11上端与过渡接头94下端通过螺纹连接套B5进行连接,封隔器模块95根据实际使用情况可选择机械或者液压坐封。
[0007] 封隔器11下端与溢流阀模块96上端采用螺纹连接,溢流阀模块96内部加工有液体进入通道A82、气体排出通道B85和气体进入通道A86,溢流阀模块96内部安装有溢流阀6,溢流阀入口117与气体进入通道A86相连,溢流阀出口B116与气体排出通道B85相连;溢流阀模块96与过渡接头94之间的气液通道通过穿过封隔器11内中心管的导管A4与导管B7相连;溢流阀模块96下端与螺纹短节17上端用螺纹连接套A15进行连接,螺纹短节17下端与主外筒71采用螺纹连接;换向阀模块97与溢流阀模块96之间的气液通道通过穿过螺纹短节17的导管C8、导管D10和导管E18相连。
[0008] 换向阀模块97由换向阀顶盖12、换向阀上外筒22、换向阀隔板19、换向阀下外筒26、换向阀底盖23、换向阀活塞A14、换向阀活塞B21和换向阀活塞连杆16组成;换向阀顶盖
12、换向阀上外筒22、换向阀隔板19、换向阀下外筒26和换向阀底盖23的相互接触端面之间安装有密封垫片20;换向阀活塞A14与换向阀活塞B21上装有密封圈43;换向阀隔板19上装有活塞杆密封24;换向阀顶盖12上加工有与其轴线方向平行的通孔并分别与气体进入通道B87、液体进入通道A82、气体排出通道B85、气体进入通道C88和液体排出通道A79的轴线重合;换向阀上外筒22上加工有与其轴线方向平行的孔道并分别与气体进入通道B87、液体进入通道A82、气体通道D92、气体排出通道B85、气体进入通道C88、气体通道C91、液体排出通道A79和气体通道A89的轴线重合;换向阀隔板19上加工有与其轴线方向平行的孔道并分别与气体进入通道B87、液体进入通道A82、气体通道D92、气体排出通道B85、气体进入通道C88、气体通道C91、液体排出通道A79和气体通道A89的轴线重合;换向阀下外筒26上加工有与其轴线方向平行的孔道并分别与气体进入通道B87、气体通道B90、液体进入通道A82、气体通道D92、气体排出通道B85、气体进入通道C88、气体通道C91、液体排出通道A79和气体通道A89的轴线重合;换向阀底盖23上加工有与其轴线方向平行的孔道并分别与气体通道B90、液体进入通道A82、气体通道D92、气体排出通道B85、气体进入通道C88、气体通道C91、液体排出通道A79和气体通道A89的轴线重合。
[0009] 先导阀模块98由先导阀外筒A28、先导阀隔板A30、先导阀外筒B32、先导阀隔板B34、先导阀外筒C36、先导阀撞块A27、先导阀活塞29、先导阀撞块B33和撞块连杆31组成;先导阀活塞29中间沿轴线方向加工有通孔,撞块连杆31从先导阀活塞29的通孔穿过并与先导阀撞块A27与先导阀撞块B33连接;先导阀外筒A28、先导阀隔板A30、先导阀外筒B32、先导阀隔板B34和先导阀外筒C36的相互接触端面之间安装有密封垫片20;先导阀活塞29上装有密封圈43;先导阀撞块A27和先导阀撞块B33上装有支撑环25;先导阀外筒A28上加工有与其轴线方向平行的孔道并分别与气体通道B90、液体进入通道A82、气体通道D92、气体排出通道B85、气体进入通道C88、气体通道C91、液体排出通道A79和气体通道A89的轴线重合;先导阀隔板A30上加工有与其轴线方向平行的通孔并分别与气体通道B90、液体进入通道A82、气体通道D92、气体排出通道B85、气体进入通道C88、气体通道C91、液体排出通道A79和气体通道A89的轴线重合;先导阀外筒B32上加工有与其轴线方向平行的孔道并分别与气体通道B90、液体进入通道A82、气体通道D92、气体排出通道B85、气体进入通道C88、气体通道C91、液体排出通道A79和气体通道A89的轴线重合;先导阀隔板B34上加工有与其轴线方向平行的通孔并分别与气体通道B90、液体进入通道A82、液体排出通道A79和气体通道A89的轴线重合;先导阀外筒C36上加工有与其轴线方向平行的通孔并分别与气体通道B90、液体进入通道A82、液体排出通道A79和气体通道A89的轴线重合。
[0010] 驱动模块99由驱动气缸隔板A38、驱动气缸A41、驱动气缸隔板B45、驱动气缸B47、驱动气缸隔板C49、驱动气缸C51、驱动气缸隔板D53、驱动气缸D56、驱动气缸隔板E58、气缸活塞杆A35、气缸活塞A37、气缸活塞杆B39、气缸活塞B40、气缸活塞杆C42、气缸活塞C44、气缸活塞杆D46、气缸活塞D48和气缸活塞杆E50组成;气缸活塞杆A35上端与先导阀撞块B33下端连接;驱动气缸隔板A38、驱动气缸A41、驱动气缸隔板B45、驱动气缸B47、驱动气缸隔板C49、驱动气缸C51、驱动气缸隔板D53、驱动气缸D56和驱动气缸隔板E58的相互接触端面之间安装有密封垫片20;气缸活塞A37、气缸活塞B40、气缸活塞C44与气缸活塞D48上装有密封圈43;驱动气缸隔板A38、驱动气缸隔板B45、驱动气缸隔板C49、驱动气缸隔板D53与驱动气缸隔板E58上装有活塞杆密封24;驱动气缸隔板A38、驱动气缸隔板B45、驱动气缸隔板C49、驱动气缸隔板D53与驱动气缸隔板E58上加工有与其轴线方向平行的通孔并分别与气体通道B90、液体进入通道A82、液体排出通道A79和气体通道A89的轴线重合;驱动气缸A41、驱动气缸B47、驱动气缸C51和驱动气缸D56上加工有与其轴线方向平行的孔道并分别与气体通道B90、液体进入通道A82、液体排出通道A79和气体通道A89的轴线重合。
[0011] 一号泵模块102由液缸B61与液缸活塞B68组成;二号泵模块100由液缸A62、液缸活塞A63与单流阀B52组成;液缸活塞A63上端与气缸活塞杆E50连接;液缸活塞A63与液缸活塞B68之间通过液缸活塞杆57连接;单流阀短节A101由单流阀模块A67、单流阀C54、单流阀D55与单流阀D60组成并位于二号泵模块100与一号泵模块102之间,中间沿轴线方向加工有通孔并安装有活塞杆密封24,液缸活塞杆57经该通孔从单流阀短节A101中穿过;液缸活塞A63与液缸活塞B68上装有活塞密封65;液缸A62、单流阀模块A67和液缸B之间的相互接触端面安装有密封垫片20;液缸A62上加工有与其轴线方向平行的孔道并分别与液体进入通道A82和液体排出通道A79的轴线重合;单流阀模块A67上加工有与其轴线方向平行的孔道并分别与液体进入通道A82、液体排出通道B80和液体排出通道A79的轴线重合,液体排出通道B80与液体排出通道A79之间通过孔道连接;液缸B上加工有与其轴线方向平行的孔道并分别与液体进入通道A82、液体排出通道B80和液体排出通道A79的轴线重合;单流阀短节B103由单流阀模块B59、单流阀F64与单流阀G69组成;单流阀模块B59上加工有与其轴线方向平行的孔道并分别与液体进入通道A82、液体排出通道B80和液体排出通道A79的轴线重合;底端104由底盖70与过滤器66组成;底盖70沿轴线方向加工有通孔,通孔底端采用螺纹与过滤器
66连接;底盖70上加工有与其轴线方向平行的孔道并分别与液体进入通道A82、液体排出通道B80和液体排出通道A79的轴线重合;液缸B61、单流阀模块B59和底盖70的相互接触端面之间安装有密封垫片20。
[0012] 换向阀模块97、先导阀模块98、驱动模块99、二号泵模块100、单流阀短节A101、一号泵模块102、单流阀短节B103和底端104安装在主外筒71内并通过连接在主外筒71底端的压帽72将各模块之间的接触端面压紧。
[0013] 本发明与现有技术相比较,具有以下有益效果:(1)不受井型限制,本井下排水采气工具可用于直井、斜井和水平井的排水采气作业;(2)施工作业简单,使用本井下排水采气工具无需过多的地面设备支持与施工前准备,只需要将本工具连接到油管并下入井中,坐封封隔器安装好井口装置与生产管线即可进行排水采气作业;(3)本井下排水采气工具的动力来源于地层中的天然气无需额外能量供应,从而降低了作业成本并且对地层无污染,特别适合于低压、低产气井的排水采气作业。附图说明
[0014] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0015] 图1是本发明一种井下排水采气工具的整体结构示意图;图2是本发明一种井下排水采气工具的安装示意图;
图3是本发明一种井下排水采气工具的局部结构示意图A;
图4是本发明一种井下排水采气工具的局部结构示意图B;
图5是本发明一种井下排水采气工具的局部结构示意图C;
图6是本发明一种井下排水采气工具的工作原理示意图。
[0016] 图中:1.上接头,2.破裂盘,3.单流阀A,4.导管A,5.螺纹连接套B,6.溢流阀,7.导管B,8.导管C,9.封隔器胶筒,10.导管D,11.封隔器,12.换向阀顶盖,13.溢流阀短节,14.换向阀活塞A,15.螺纹连接套A,16.换向阀活塞连杆,17.螺纹短节,18.导管E,19.换向阀隔板,20.密封垫片,21.换向阀活塞B,22.换向阀上外筒,23.换向阀底盖,24.活塞杆密封,25.支撑环,26.换向阀下外筒,27.先导阀撞块A,28.先导阀外筒A,29.先导阀活塞,30.先导阀隔板A,31.撞块连杆,32.先导阀外筒B,33.先导阀撞块B,34.先导阀隔板B,35.气缸活塞杆A,36.先导阀外筒C,37.气缸活塞A,38.驱动气缸隔板A,39.气缸活塞杆B,40.气缸活塞B,41.驱动气缸A,42.气缸活塞杆C,43.密封圈,44.气缸活塞C,45.驱动气缸隔板B,46.气缸活塞杆D,47.驱动气缸B,48.气缸活塞D,49.驱动气缸隔板C,50.气缸活塞杆E,51.驱动气缸C,
52.单流阀B,53.驱动气缸隔板D,54.单流阀C,55.单流阀D,56.驱动气缸D,57.液缸活塞杆,
58.驱动气缸隔板E,59.单流阀模块B,60.单流阀E,61.液缸B,62.液缸A,63.液缸活塞A,64.单流阀F,65.活塞密封,66.过滤器,67.单流阀模块A,68.液缸活塞B,69.单流阀G,70.底盖,
71.主外筒,72.压帽,73.气体出口,74.气体入口A,75.二号泵液体入口,76.一号泵液体出口,77.二号泵液体出口,78.一号泵液体入口,79.液体排出通道A,80.液体排出通道B,81.液体排出通道C,82.液体进入通道A,83.液体进入通道B,84.气体排出通道A,85.气体排出通道B,86.气体进入通道A,87.气体进入通道B,88.气体进入通道C,89.气体通道A,90.气体通道B,91.气体通道C,92.气体通道D,93.油管,94.过渡接头,95.封隔器模块,96.溢流阀模块,97.换向阀模块,98.先导阀模块,99.驱动模块,100.二号泵模块,101.单流阀短节A,
102.一号泵模块,103.单流阀短节B,104.底端,105.储层,106.套管,107.井口装置,108.气体出口,109.液体出口,110.封隔器下部井筒气体,111.封隔器下部井筒液体,112.封隔器上部环空液体,113.封隔器上部环空气体,114.连接螺纹,115.溢流阀出口A,116.溢流阀出口B,117.溢流阀入口,118.气体入口B,119.气体入口C,120.换向阀接口A,121.换向阀接口B,122.换向阀接口C,123.换向阀接口D,124.换向阀接口E,125.换向阀接口F,126.换向阀接口Ga,127.换向阀接口Gb,128.换向阀接口Ha,129.换向阀接口Hb,130.先导阀接口A,
131.先导阀接口B,132.先导阀接口C,133.先导阀接口D,134.先导阀接口E,135.驱动气缸接口Aa,136.驱动气缸接口Ab,137.驱动气缸接口Ac,138.驱动气缸接口Ad,139.驱动气缸接口Ba,140.驱动气缸接口Bb,141.驱动气缸接口Bc,142.驱动气缸接口Bd,143.液缸A接口A,144.液缸A接口B,145.液缸B接口A,146.液缸B接口B,147.液体进入通道C,148.上运动组件,149.下运动组件。

具体实施方式

[0017] 下面结合附图对本发明做进一步描述:一种井下排水采气工具,主要包括:过渡接头94、封隔器模块95、溢流阀模块96、换向阀模块97、先导阀模块98、驱动模块99、二号泵模块100、单流阀短节A101、一号泵模块102、单流阀短节B103、底端104、71主外筒和72压帽组成。本井下排水采气工具通过过渡接头94与油管93连接并下入井中,坐封封隔器11,安装井口装置107与地面生产管线后可进行排水采气作业;封隔器11的作用是将井筒分隔成两个部分:封隔器胶筒9上部环空由封隔器上部环空液体112与封隔器上部环空气体113组成;封隔器胶筒9下部井筒由封隔器下部井筒气体110与封隔器下部井筒液体111组成;本井下排水采气工具的动力来源于储层105中产出的天然气。
[0018] 封隔器11坐封后,封隔器下部井筒气体110通过溢流阀模块96上的气体入口A74进入气体进入通道A86,随后气体从溢流阀入口117进入并流经溢流阀6从溢流阀出口115流出从而进入螺纹短节17内部;螺纹短节17内部的气体从螺纹短节17下端连接的换向阀顶盖12上的气体入口B118和气体入口C119分别进入气体进入通道B87和气体进入通道C88:①一部分气体沿气体进入通道B87进入换向阀模块97,通过换向阀模块97中换向阀活塞A14与换向阀活塞B21的位置变化来控制气体出口方向从而带动驱动模块99中的驱动气缸活塞往复运动:当换向阀活塞A14与换向阀活塞B21位于上端时,气体通过换向阀接口B121进入换向阀并从换向阀接口D123流出并沿气体通道B经驱动气缸接口Aa135、驱动气缸接口Ab136、驱动气缸接口Ac137、驱动气缸接口Ad138进入驱动气缸并推动驱动气缸活塞上行;驱动气缸活塞上部的气体从驱动气缸接口Ba139、驱动气缸接口Bb140、驱动气缸接口Bc141、驱动气缸接口Bd142排出并沿气体通道A89进入换向阀经换向阀接口E124进入气体排出通道B85,最后经气体排出通道A84从气体出口73排出;当换向阀活塞A14与换向阀活塞B21位于下端时,气体通过换向阀接口A120进入换向阀并从换向阀接口C122流出并沿气体通道A经驱动气缸接口Ba139、驱动气缸接口Bb140、驱动气缸接口Bc141、驱动气缸接口Bd142进入驱动气缸并推动驱动气缸活塞下行;驱动气缸活塞下部的气体从驱动气缸接口Aa135、驱动气缸接口Ab136、驱动气缸接口Ac137、驱动气缸接口Ad138排出并沿气体通道B90进入换向阀经换向阀接口F125进入气体排出通道B85,最后经气体排出通道A84从气体出口73排出;②另一部分气体沿气体进入通道C88进入先导阀模块98,通过先导阀模块98中先导阀活塞29的位置变化来控制气体出口方向从而带动换向阀模块97中的换向阀活塞A14与换向阀活塞B21的往复运动:当先导阀活塞29位于上端时,气体通过先导阀接口E134进入先导阀并从先导阀接口C132流出并沿气体通道D92经换向阀接口Ga126与换向阀接口Gb127进入换向阀并推动换向阀活塞A14与换向阀活塞B21下行;换向阀活塞A14与换向阀活塞B21下部的气体从换向阀接口Ha128与换向阀接口Hb129排出并沿气体通道C91进入先导阀经先导阀接口A130进入气体排出通道B85,最后经气体排出通道A84从气体出口73排出;当先导阀活塞29位于下端时,气体通过先导阀接口E134进入先导阀并从先导阀接口D133流出并沿气体通道C91经换向阀接口Ha128与换向阀接口Hb129进入换向阀并推动换向阀活塞A14与换向阀活塞B21上行;换向阀活塞A14与换向阀活塞B21上部的气体从换向阀接口Ga126与换向阀接口Gb127排出并沿气体通道D92进入先导阀经先导阀接口B131进入气体排出通道B85,最后经气体排出通道A84从气体出口73排出;驱动气缸活塞的往复运动通过气缸活塞杆A35上连接的先导阀撞块B33、撞块连杆31和先导阀撞块A27传递给先导阀活塞29从而带动了先导阀活塞29的往复运动;撞块连杆31从先导阀活塞29中心穿过但不与其接触,当先导阀撞块B33在气缸活塞杆的带动下上行至末端时先导阀撞块B33顶端与先导阀活塞29的底端接触并共同向上运动直到上行运动结束,此时先导阀活塞29位于上端;当先导阀撞块A27在气缸活塞杆的带动下下行至末端时先导阀撞块A27底端与先导阀活塞29的顶端接触并共同向下运动直到下行运动结束,此时先导阀活塞29位于下端。
[0019] 驱动模块99中的气缸活塞在往复运动的过程中带动与气缸活塞杆E50相连接的液缸活塞A63、液缸活塞杆57和液缸活塞B68一起往复运动;当液缸活塞A63上行时,封隔器上部环空液体112通过过渡接头94上的二号泵液体入口75进入液体进入通道A82,液体沿液体进入通道A82经过单流阀B52从液缸A接口B144进入二号泵模块100;当液缸活塞A63下行时,液体从二号泵模块100经液缸A接口B144排出并沿液体进入通道A82经过单流阀C54从二号泵液体出口77排出;同样,当液缸活塞B68上行时,封隔器下部井筒液体111通过过滤器66进入底端104,经一号泵液体入口78进入液体进入通道B83,液体沿液体进入通道B83经过单流阀G69从液缸B接口B146进入一号泵模块102,同时液缸活塞B68上部液体从液缸B接口A排出并沿液体排出通道B80经过单流阀D55进入液体排出通道A,液体最后沿液体排出通道A经过单流阀A3进入油管93;当液缸活塞B68下行时,封隔器下部井筒液体111通过过滤器66进入底端104,经一号泵液体入口78进入液体进入通道C147,液体沿液体进入通道C147经过单流阀F64从液缸B接口A145进入一号泵模块102,同时液缸活塞B68下部液体从液缸B接口B排出并沿液体排出通道A79经过单流阀E60和单流阀A3进入油管93。
[0020] 本井下排水采气工具的工作原理结合图6做进一步的说明,本工具在一个工作周期之内共分为四种位置状态:A、B、C、D。①当工具处于状态A时,由换向阀模块97中的换向阀活塞A14、换向阀活塞连杆16和换向阀活塞B21组成的上运动组件148位于下端,而由先导阀撞块A27、撞块连杆31、先导阀撞块B33、气缸活塞杆A35、气缸活塞A37、气缸活塞杆B39、气缸活塞B40、气缸活塞杆C42、气缸活塞C44、气缸活塞杆D46、气缸活塞D48气缸活塞杆E50、液缸活塞A63、液缸活塞杆57和液缸活塞B68组成的下运动组件149位于上端;此时,封隔器下部井筒气体110从气体入口A74进入工具,随后从气体入口B118进入换向阀模块97并从换向阀接口C122排出,最后沿气体通道A89进入驱动模块并推动气缸活塞向下运动从而带动下运动组件149下行;下运动组件149在下行的过程中二号泵模块100中的液体经二号泵液体出口77排出;一号泵模块102中的液体经液缸B接口B146排出,同时从液缸B接口A145吸入液体;下运动组件149下行结束时工具从状态A变至状态B;②当工具处于状态B时,上运动组件148位于下端,下运动组件149位于下端;此时,封隔器下部井筒气体110从气体入口A74进入工具,随后从气体入口C119进入先导阀模块98并从先导阀接口D133排出,最后沿气体通道C91进入换向阀模块97并推动换向阀活塞向上运动从而带动上运动组件148上行;上运动组件148上行结束时工具从状态B变至状态C;③当工具处于状态C时,上运动组件148位于上端,下运动组件149位于下端;此时,封隔器下部井筒气体110从气体入口A74进入工具,随后从气体入口B118进入换向阀模块97并从换向阀接口D123排出,最后沿气体通道B90进入驱动模块并推动气缸活塞向上运动从而带动下运动组件149上行;下运动组件149在上行的过程中二号泵模块100中的气体经液缸A接口A排出,同时吸入从二号泵液体入口75进入的封隔器上部环空液体112;一号泵模块102中的液体经液缸B接口A145排出,同时从液缸B接口B146吸入液体,下运动组件149上行结束时工具从状态C变至状态D;④当工具处于状态D时,上运动组件148位于上端,下运动组件149位于上端;此时,封隔器下部井筒气体110从气体入口A74进入工具,随后从气体入口C119进入先导阀模块98并从先导阀接口C132排出,最后沿气体通道D92进入换向阀模块97并推动换向阀活塞向下运动从而带动上运动组件148下行;上运动组件148下行结束时工具从状态D回到状态A。
[0021] 溢流阀模块96中安装有溢流阀6,其目的在于为本井下排水采气工具的驱动模块99提供恒定压力的气体;溢流阀6通过内部的调压弹簧来调整溢流压力,气体从气体入口A74进入气体进入通道A86经溢流阀入口117进入溢流阀6,当封隔器下部井筒气体110的压力高于溢流压力时溢流阀6内部的椎阀阀口打开,一部分气体经溢流阀出口B116进入气体排出通道B85,另一部分气体经溢流阀出口A115进入螺纹短节17。
[0022] 破裂盘2安装在上接头1上起到保护一号泵模块102以及本工具其它组件的作用,当油管93内的压力达到破裂盘2的破裂压力时破裂盘2破裂,液体经液体排出通道C81从油管93流至封隔器上部环空。
[0023] 驱动模块99采用模块化设计,由气缸活塞、气缸活塞杆、驱动气缸和驱动气缸隔板组成一组基本单元,通过增加或减少基本单元的数量来调整增压比使得本井下排水采气工具能够良好的适应不同井深的井况。
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