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一种适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置及其工作方法

阅读：882发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置及其工作方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置及其工作方法，涉及油气田柱塞气举排水采气领域。本发明的井下缓冲座落装置，投放头的外围套设有打捞头，投放头的下部外围减小，投放头和打捞头之间的空隙内设有芯轴，芯轴与投放头通过投放锁固定，芯轴向下延伸；芯轴外围套设有中心管，中心管的头部端面与打捞头尾部端面相接触；打捞头外围设有连接套，连接套周向的锁块槽内设有锁块，连接套头部设有锁帽，锁帽与打捞头通过剪钉固定，连接套的端部与锁帽之间设有半圆环。本发明的适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置具有上提座封、反向承压、具有缓冲及单流作用的特点。本发明工作方法，操作方便、自动化高。，下面是一种适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置及其工作方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置，其特征在于，包括投放头(1)，投放头(1)的外围套设有打捞头(2)，投放头(1)的下部外围减小，投放头(1)和打捞头(2)之间的空隙内设有芯轴(9)，芯轴(9)与投放头(1)通过投放锁(10)固定，芯轴(9)向下延伸；
芯轴(9)外围套设有中心管(13)，所述中心管(13)的头部端面与打捞头(2)尾部端面相接触；
打捞头(2)外围设有连接套(6)，连接套(6)周向的锁块槽内设有锁块(8)，连接套(6)头部设有锁帽(5)，锁帽(5)与打捞头(2)通过剪钉(3)固定，连接套(6)的端部与锁帽(5)之间设有半圆环(4)；
连接套(6)的尾部设有连接座(12)，连接座(12)套设在中心管(13)外围；
向下延伸的中心管(13)的外围套设有若干胶筒(14)，芯轴(9)的尾部套设有外套(17)，外套(17)延伸至中心管(13)的头部设有锁环套(15)，中心管(13)的外围设有锁环(16)；
当锁环(16)与锁环套(15)相锁紧时，锁环(16)的端面与胶筒(14)的端面相接触；
所述外套(17)尾部与座筒(22)相连接，座筒(22)尾部设有导向头(23)，座筒(22)的中心流道内设有凡尔板(21)，座筒(22)内还设有弹簧(19)和钢球(20)；
当弹簧(19)处于自然状态时，钢球(20)卡在弹簧(19)与凡尔板(21)之间；
导向头(23)通过连接套(24)与打捞头(28)相连接。
2.根据权利要求1所述的适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置，其特征在于，还包括缓冲弹簧(25)和芯杆(26)；
芯杆(26)外围套设有缓冲弹簧(25)，芯杆(26)的一端与打捞头(28)相连接，另一端与连接套(24)相连接。
3.根据权利要求1所述的适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置，其特征在于，还包括弹性圆柱销钉(27)，打捞头(28)通过弹性圆柱销钉(27)与芯杆(26)相固定。
4.根据权利要求1所述的适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置，其特征在于，连接套(6)和连接座(12)由内六角锥端紧定螺丝(11)连接固定。
5.根据权利要求1所述的适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置，其特征在于，连接套(6)和连接座(12)之间设有用于周向定位的定位环(7)。
6.根据权利要求1所述的适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置，其特征在于，还包括弹簧座和滤板(18)；
所述滤板(18)设在座筒(22)的中心流道上，用于过滤经过流道内的液体；
弹簧座设在弹簧(19)的两端，弹簧座为台阶状的中空圆柱状，大圆柱外径与座筒(22)内径相等，小圆柱外径与弹簧(19)内径相等。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述的适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置的工作方法，其特征在于，包括以下操作：
1)上提座封操作；
2)带液操作；
3)打捞操作。
8.根据权利要求7所述的适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置的工作方法，其特征在于，上提座封操作的具体过程为：
将投放头(1)与投捞工具连接；
用钢丝工具串连接投捞工具并投放到预设位置，此时锁块(8)卡入油管接箍；
上提投捞工具，投放头(1)向上运动，带动芯轴(9)和外套(17)运动；
随着外套(17)的运动，锁环套(15)和锁环(16)互相锁死；
胶筒(14)不断的受到压力，从而膨胀密封，座落器座封；
剪断投放锁(10)，投捞工具带出投放头(1)。
9.根据权利要求7所述的适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置的工作方法，其特征在于，带液操作的具体过程为：
当下游压力大，柱塞向上带液，钢球(20)受到压力挤压弹簧(19)从而脱离凡尔板座(21)，井下流体通过凡尔板座(20)进入中心流道，经中心流道流出；
当不存在压差时，弹簧(19)的回复力推动钢球(20)落回凡尔板座(21)上，从而防止流体经凡尔板座(21)向下运动。
10.根据权利要求7所述的适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置的工作方法，其特征在于，打捞操作的具体过程为：
剪断固定剪钉(3)；
将打捞工具与打捞头(2)对接后上提，打捞头(2)上移，打捞头(2)上移过程中锁块(8)缩回；
中心管(13)向前运动，胶筒(14)压力减少发生回弹，井筒内的上方积液向下回流，直至打捞成功。

说明书全文

一种适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置及其工作

方法

技术领域

[0001] 本发明涉及油气田柱塞气举排水采气领域，特别涉及一种适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置及其工作方法。

背景技术

[0002] 随着气田的不断开发，大量水平气井进入低压、低产阶段，单井产量低、携液能力差，井底及井筒逐步产生积液，严重影响气井产量，急需采取有效的排水采取措施。柱塞气举作为目前国内外气田行之有效并经济适用的排水采气方法，在直井上取得了较好的应用效果，但是在水平井应用中，存在漏失量大、工具座放难等技术难题。柱塞气举设备系统中安装在井筒内某位置的井下缓冲装置在柱塞气举排水采气里起到了限定柱塞位置、密封井筒、单向过流气流、减震柱塞的作用，所以井下缓冲装置的结构设计在柱塞气举整套装置中起着关键作用。

[0003] 常规座落器在投放过程中，均采用下击投放，而对于水平气井，由于井斜较大，下击力量变小，达不到座落器座封要求及投捞工具丢手要求，同时由于座落器受重力作用不居中，导致卡簧、卡爪难以卡入预定位置，座封成功率低。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于座落器在于解决水平气井中座封成功率低的问题，提供一种适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置及其工作方法。

[0005] 为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

[0006] 一种适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置，包括投放头，投放头的外围套设有打捞头，投放头的下部外围减小，投放头和打捞头之间的空隙内设有芯轴，芯轴与投放头通过投放锁固定，芯轴向下延伸；

[0007] 芯轴外围套设有中心管，所述中心管的头部端面与打捞头尾部端面相接触；

[0008] 打捞头外围设有连接套，连接套周向的锁块槽内设有锁块，连接套头部设有锁帽，锁帽与打捞头通过剪钉固定，连接套的端部与锁帽之间设有半圆环；

[0009] 连接套的尾部设有连接座，连接座套设在中心管外围；

[0010] 向下延伸的中心管的外围套设有若干胶筒，芯轴的尾部套设有外套，外套延伸至中心管的头部设有锁环套，中心管的外围设有锁环；

[0011] 当锁环与锁环套相锁紧时，锁环的端面与胶筒的端面相接触；

[0012] 所述外套尾部与座筒相连接，座筒尾部设有导向头，座筒的中心流道内设有凡尔板，座筒内还设有弹簧和钢球；

[0013] 当弹簧处于自然状态时，钢球卡在弹簧与凡尔板之间；

[0014] 导向头通过连接套与打捞头相连接。

[0015] 进一步的，还包括缓冲弹簧和芯杆；

[0016] 芯杆外围套设有缓冲弹簧，芯杆的一端与打捞头相连接，另一端与连接套相连接。

[0017] 进一步的，还包括弹性圆柱销钉，打捞头通过弹性圆柱销钉与芯杆相固定。

[0018] 进一步的，连接套和连接座由内六角锥端紧定螺丝连接固定。

[0019] 进一步的，连接套和连接座之间设有用于周向定位的定位环。

[0020] 进一步的，还包括弹簧座和滤板；

[0021] 所述滤板设在座筒的中心流道上，用于过滤经过流道内的液体；

[0022] 弹簧座设在弹簧的两端，弹簧座为台阶状的中空圆柱状，大圆柱外径与座筒内径相等，小圆柱外径与弹簧内径相等。

[0023] 本发明的适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置的工作方法，包括以下操作：

[0024] 1)上提座封操作；

[0025] 2)带液操作；

[0026] 3)打捞操作。

[0027] 进一步的，上提座封操作的具体过程为：

[0028] 将投放头与投捞工具连接；

[0029] 用钢丝工具串连接投捞工具并投放到预设位置，此时锁块卡入油管接箍；

[0030] 上提投捞工具，投放头向上运动，带动芯轴和外套运动；

[0031] 随着外套的运动，锁环套和锁环互相锁死；

[0032] 胶筒不断的受到压力，从而膨胀密封，座落器座封；

[0033] 剪断投放锁，投捞工具带出投放头。

[0034] 进一步的，其特征在于，带液操作的具体过程为：

[0035] 当下游压力大，柱塞向上带液，钢球受到压力挤压弹簧从而脱离凡尔板座，井下流体通过凡尔板座进入中心流道，经中心流道流出；

[0036] 当不存在压差时，弹簧的回复力推动钢球落回凡尔板座上，从而防止流体经凡尔板座向下运动。

[0037] 进一步的，打捞操作的具体过程为：

[0038] 剪断固定剪钉；

[0039] 将打捞工具与打捞头对接后上提，打捞头上移，打捞头上移过程中锁块缩回；

[0040] 中心管向前运动，胶筒压力减少发生回弹，井筒内的上方积液向下回流，直至打捞成功。

[0041] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

[0042] 本发明的适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置，根据水平气井特点，设计了上提座封式座落器，改变座封投放工艺，将下击座封改为上提机械强制座封，弹块式的结构设计锁块随着芯轴及打捞头的运动能够实现伸出和回缩，从而实现装置的定位，装置稳定性强；而钢球与凡尔板的脱离与否决定了中心流道的通断，由于钢球的设计只能上行运动，所以只有下方压力大时上行通道才开启，而没有压力时，弹簧推动钢球直至与凡尔板相接触，钢球复位，有效防止了液体回落，提高柱塞举液效率，举液彻底；而井筒内壁与胶筒的接触与否决定外部流体是否能够回流，当打捞头上行时，胶筒收缩，液体能够回流，降低打捞难度，持续上提，打捞成功。本发明的适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置是一种能够实现上提座封、反向承压、具有缓冲及单流作用的座落器。

[0043] 进一步的，下部的安装缓冲弹簧，能够对由下向上运行的柱塞起到缓冲作用，具有向上缓冲功能。

[0044] 进一步的，连接套和连接座之间设有用于周向定位的定位环，用于安装时定位。

[0045] 进一步的，滤板设在座筒的中心流道上，用于过滤经过流道内的液体。

[0046] 弹簧座设在座筒内部，用于安装弹簧并实现弹簧的轴向定位，避免其偏移。

[0047] 本发明的适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置的工作方法，包括上提座封操作、带液操作和打捞操作；上提座封操作为上提机械强制座封，座封成功率高；操作方便、自动化高。附图说明

[0048] 图1为本发明的适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置的半剖视图；

[0049] 图2为本发明的适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置的截面图；

[0050] 图3为本发明的井下缓冲座落装置拆卸后的定位装置、解封密封装置和单流装置的剖视图；

[0051] 图4为本发明的井下缓冲座落装置拆卸后的缓冲装置的部视图。

[0052] 其中：1-投放头；2-打捞头；3-固定剪钉；4-半圆环；5-锁帽；6-锁块体；7-定位环；8-锁块；9-芯轴；10-投放锁；11-内六角锥端紧定螺丝；12-连接座；13-中心管；14-胶筒；15-锁环套；16-锁环；17-外套；18-滤板；19-弹簧；20-钢球；21-凡尔板；22-座筒；23-导向头；
24-连接套；25-缓冲弹簧；26-芯杆；27-弹性圆柱销钉；28-打捞头；29-导向螺钉。

具体实施方式

[0053] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

[0054] 需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

[0055] 下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

[0056] 参见图1，图1为本发明的适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置结构示意图，本发明的适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置包括投放头1、打捞头2、固定剪钉3、半圆环4、锁帽5、锁块体6、定位环7、锁块8、芯轴9、投放锁10、内六角锥端紧定螺丝11、连接座12、中心管13、胶筒14、锁环套15、锁环16、外套17、滤板18、弹簧19、钢球20、凡尔板21、座筒22、导向头23、连接套24、缓冲弹簧25、芯杆26、弹性圆柱销钉27、打捞头28和导向螺钉
29；投放头的外围套设有打捞头，投放头的下部外围减小，投放头和打捞头之间的空隙内设有芯轴，芯轴与投放头通过投放锁固定，芯轴向下延伸；芯轴外围套设有中心管，所述中心管的头部端面与打捞头尾部端面相接触；打捞头外围设有连接套，连接套周向的锁块槽内设有锁块，连接套头部设有锁帽，锁帽与打捞头通过剪钉固定，连接套的端部与锁帽之间设有半圆环；连接套的尾部设有连接座，连接座套设在中心管外围；向下延伸的中心管的外围套设有若干胶筒，芯轴的尾部套设有外套，外套延伸至中心管的头部设有锁环套，中心管的外围设有锁环；当锁环与锁环套相锁紧时，锁环的端面与胶筒的端面相接触；外套尾部与座筒相连接，座筒尾部设有导向头，座筒的中心流道内设有凡尔板，座筒内还设有弹簧和钢球；当弹簧处于自然状态时，钢球卡在弹簧与凡尔板之间；导向头通过连接套与打捞头相连接；芯杆外围套设有缓冲弹簧，芯杆的一端与打捞头相连接，另一端与连接套相连接；打捞头通过弹性圆柱销钉与芯杆相固定；连接套和连接座由内六角锥端紧定螺丝连接固定；连接套和连接座之间设有用于周向定位的定位环；滤板设在座筒的中心流道上，用于过滤经过流道内的液体；弹簧座设在座筒内部，用于安装弹簧。

[0057] 参见图2，图2为本发明的适用于水平井柱塞气举的井下缓冲座落装置的截面图；突出的部分为锁块18，用于装置整体的定位。

[0058] 参见图3和图4，图3为本发明的井下缓冲座落装置拆卸后的定位装置、解封密封装置和单流装置的剖视图，图4为井下缓冲座落装置拆卸后的缓冲装置的部视图；定位装置：由投放头1通过投放锁10和连接套6连接，锁块8放入连接套6的锁块槽内，连接套6穿过上芯筒5并插入本体9内，放入挡环7，然后连接套6与本体9丝扣连接；

[0059] 解封密封装置的装配如下：

[0060] 将中心管13与连接座12连接定位；

[0061] 将两个胶筒14装入入中心管13的外圆上；

[0062] 将锁环16与锁环套15的内螺纹连接；

[0063] 芯轴9装入外套17的内螺纹孔，将中心管13从连接座12与定位装置的锁块体6的右端螺纹连接拧紧，由内六角锥端紧定螺丝固定，完成解封密封装置的装配。

[0064] 单流装置的装配如下：

[0065] 将凡尔板21装入座筒22内孔内，装入导向头23，从左端放入钢球20，依次装入件弹簧座、弹簧19和滤板18。

[0066] 将单流装置、定位装置组件的座筒22与解封密封装置件的外套17通过螺纹连接，并拧入顶丝；将投放头1从定位装置组件的打捞头2孔内插入到芯轴9孔内，用投放销10铆入连接，完成座落器的装配。

[0067] 缓冲装置的装配如下：

[0068] 将芯杆26从件连接套24孔内向右穿入，缓冲弹簧25套入芯杆26外圆，拧入打捞头28，完成整个缓冲器的装配。

[0069] 本发明的施工与工作过程如下：

[0070] (1)投放井下缓冲装置

[0071] 本发明通过钢丝作业完成投放过程，具体操作如下：

[0072] 投放前以投捞工具与投放头1连接；

[0073] 投放时用钢丝工具串连接投捞工具并投放到指定位置，向上拖动设备，锁块8进入油管接箍后，由于弹簧作用，卡入油管接箍，通过上提投捞工具，使投放头1向上运动，带动芯轴9，剪断投放锁10，同时外套17向上运动，通过锁环套15和锁环16互相锁死，上提450KG拉力使胶筒14膨胀密封，座落器座封；

[0074] 上击投放工具，投放锁10断，投放工具带动投放头1，此时芯轴9在内支撑弹块8，使其无法缩回，投放成功。

[0075] (2)井下座落器装置工作

[0076] 当装置下游压力大，下柱塞向上带液，钢球20脱离凡尔座21，井下流体通过凡尔座20、座落器中心流道运动到井下缓冲装置上部；

[0077] 由于胶筒14与井筒内壁的密封而使流体不会通过井筒向下运动；

[0078] 下柱塞上行撞击缓冲弹簧25，起到缓冲及限位作用；

[0079] 当井下缓冲装置下上不存在压差时，下缓冲回落，钢球20落回凡尔座21上，流体不能经凡尔座21中心腔向下运动。

[0080] (3)打捞井下座落装置

[0081] 本发明通过钢丝作业完成打捞，具体过程如下：

[0082] 试井钢丝连接打捞工具下入到井下座落装置位置，当打捞工具与打捞头2对接后上提，该部分相对于本体上移，胶筒14回弹，座落器上方积液回流，剪断固定剪钉3，打捞头2上移后弹块8缩回；降低打捞难度，持续上提，打捞成功。

[0083] 以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

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