低压气井抽汲阻尼器的设计方法.pdf

本发明属于石油天然气开发领域的低压油气井的抽汲工艺中进行抽汲排液工具的设计方法，该抽汲工艺技术能降低井内液体对油或天然气的回压，打破井内液气压力的平衡，进而将天然气或油诱喷出井外，确切地说是一种低压气井抽汲阻尼器的设计方法，它利用井内的液流阻力与抽汲工具自重的相互作用，使阻尼器的工作卡瓦伸出，卡在油管的内壁上起到阻尼作用，达到不将抽子喷出井外的要求。阻尼器是连接在抽汲钢丝绳与抽汲用的加重杆之间。它既能解决油气井抽汲过程中，井内气液喷出时将抽子喷出井外的问题；又能解决油气井抽汲过程中，气液喷出时对井内钢丝绳打折、甚至卡在油管内，造成抽汲时卡抽子的事故问题。

1、  低压气井抽汲阻尼器的设计方法，其特征是：阻尼器连接在抽汲钢丝绳与抽汲用的加重杆之间随抽子(10)一起下入井内液面进行抽汲，利用井内的液流阻力与抽汲工具自重的相互作用，使阻尼器的工作卡瓦伸出，卡在油管的内壁上起到阻尼作用；即抽汲工具与阻尼器一起入井的过程中，在加重杆的重力作用下，卡瓦锥形推杆(6)与卡瓦牙(12)离开不接触；在上提抽子(10)的正常过程中，一旦将井抽喷时，下部的气液会顶着抽子(10)向上运动；抽子(10)向上运动的速度大于钢丝绳正常运动的速度时，则卡瓦锥形推杆(6)向上将卡瓦牙(12)推出，使卡瓦牙(12)象管钳牙一样作用在油管的内壁上，将油气把抽子向上推的力量相抵消；钢丝绳停下来，则在钢丝绳重力与向上液流顶力的作用下，阻尼器卡在油管内，最大可以保持5MPa的压差，抽子(10)从井内喷不出来；当抽子(10)遇到液面后，卡瓦在液面的突然作用下自动卡住，因此，要求抽子阻尼器下面必须接一个加重杆，当遇到液面卡住后，再上提钢丝绳，在钢丝绳与加重杆的作用下，卡瓦的工作状态解除，抽子(10)继续缓慢地下入液面之中进行抽汲。

2、  根据这种方法设计的低压气井抽汲阻尼器，其特征是：阻尼器接头(4)与卡瓦架子(5)固定连接；卡瓦牙(12)在卡瓦架子(5)的槽内，卡瓦架子(5)底部固定连接有卡瓦底座(11)；连接杆(8)穿过卡瓦底座(11)通过连接件(7)与卡瓦锥形推杆(6)固定连接；连接杆(8)下端连接有下加重杆(9)，在卡瓦牙(12)和卡瓦底座(11)之间的卡瓦架子(5)上套有复位弹簧(1)。

3、  根据权利要求2所述的低压气井抽汲阻尼器，其特征是：所述的阻尼器接头(4)的上端连接有上加重杆(3)，上加重杆(3)上端通过钢丝绳绳帽(2)与钢丝绳连接，下加重杆(9)下端与抽子(10)活动连接。

4、  根据权利要求2所述的低压气井抽汲阻尼器，其特征是：所述的阻尼器重量选择3-5kg，加重杆重量选择200kg-500kg，加重杆是铅材料制成的加重杆，加重杆直径选择在20-40mm。

低压气井抽汲阻尼器的设计方法
技术领域
本发明属于石油天然气开发领域的低压油气井的抽汲工艺中进行抽汲排液工具的设计方法，该抽汲工艺技术能降低井内液体对油或天然气的回压，打破井内液气压力的平衡，进而将天然气或油诱喷出井外，确切地说是一种低压气井抽汲阻尼器的设计方法。
背景技术
对于“三低”油气田，即低压、低渗、低产的油气田而言，基本上每口井施工后，都必须要进行排液，而排液所采用的技术也绝大多数是抽汲工艺技术；不管是对气井的抽汲还是对油井的抽汲，都遇到了抽汲过程中抽子自动喷出井外的情形，对于油气的现场而言，容易引发火灾，伤及人员、设备及环境污染，这是抽汲作业的最大安全隐患。因这个问题解决不了，在气井上不允许进行抽汲排液，而抽汲排液是成本最低、施工效率较高、现场最能及时排液的一种方法。
面对这样的工艺状况，就要求在抽汲过程中，在抽汲用的工具上安装一个阻尼器，能够在油气井喷出时它能卡在油管中，但当钢丝绳向上提的过程中它又能提出来；在抽子下放的过程中它能顺利的下入井内。从要求抽于能够顺利下入液面，又要求井内喷出的气液能够将该工具卡在油管上来分析，其要求的性能是相互矛盾的工具，因此这个问题很难解决。长期以来，这个问题一直是抽汲作业的最大安全隐患。
发明内容
本发明的目的之一是：解决油气井抽汲过程中，井内气液喷出时将抽子喷出井外的问题。
本发明的目的之二是：解决油气井抽汲过程中，气液喷出时对井内钢丝绳打折、甚至卡在油管内，造成抽汲时卡抽子的事故问题。
本发明的技术方案是：提供一种低压气井抽汲阻尼器的设计方法，其特征是：阻尼器连接在抽汲钢丝绳与抽汲用的加重杆之间随抽子一起下入井内液面进行抽汲，利用井内的液流阻力与抽汲工具自重的相互作用，使阻尼器的工作卡瓦伸出卡在油管的内壁上起到阻尼作用；即抽汲工具与阻尼器一起入井时，在加重杆的重力作用下，卡瓦锥形推杆与卡瓦牙离开不接触；在上提抽子的正常过程中，一旦将井抽喷时，下部的气液会顶着抽子向上运动，抽子向上运动的速度大于钢丝绳正常运动的速度时，则卡瓦锥形推杆向上将卡瓦牙推出，使卡瓦牙象管钳牙一样作用在油管的内壁上，将油气把抽子向上推的力量相抵消；钢丝绳停下来时，在钢丝绳重力与向上液流顶力的作用下，阻尼器会卡在油管内，最大可以保持5MPa的压差，抽子从井内喷不出来；当抽子遇到液面后，卡瓦在液面的突然作用下自动卡住，因此，要求抽子阻尼器下面必须接一个加重杆，当遇到液面卡住后，再上提一下钢丝绳，在钢丝绳与加重杆的作用下，卡瓦的工作状态解除，抽子继续缓慢地下入液面之中进行抽汲。
所述的低压气井抽汲阻尼器的阻尼器接头与卡瓦架子固定连接；卡瓦牙在卡瓦架子的槽内，卡瓦架子底部固定连接有卡瓦底座；连接杆穿过卡瓦底座通过连接件与卡瓦锥形推杆固定连接；连接杆下端连接有下加重杆，在卡瓦牙和卡瓦底座之间的卡瓦架子上套有复位弹簧。
所述的阻尼器接头的上端连接有上加重杆，上加重杆上端通过钢丝绳绳帽与钢丝绳连接，下加重杆下端与抽子活动连接。
所述的阻尼器重量选择3-5kg，加重杆重量选择200kg-500kg，加重杆是铅材料制成，加重杆的直径选择在20-40mm。
本发明的特点是：它利用井内的液流阻力与抽汲工具自重的相互作用，在阻尼器能随抽子一起下入井内液面进行抽汲，阻尼器重量选择3-5kg，加重杆重量选择200kg-500kg，加重杆是铅材料制成，加重杆的直径选择在20-40mm，当抽子的上行速度大于钢丝绳的上提速度时，能起到阻尼作用；上提过程中，若遇到油气液上顶时，钢丝绳停下来，则抽子也要停下来；钢丝绳再上提时，抽子能够正常提动。也就是说，抽子只能用钢丝绳拉着在井内上下移动，油气液不能推着抽子移动。这样它对井内的液体，进行抽汲排液，降低井内液体对油或天然气的回压，打破井内液气压力的平衡，进而将天然气或油诱喷出井外，达到采油或采气的目的。同时也解决了抽汲过程中抽子自动喷出的问题。
低压气井抽汲阻尼器在油井洗井时，模拟井喷的形式，检查其是否能够起到阻尼作用。经过试验基本上达到了设计要求的性能：当用洗井泵以800L/min的排量反冲时，抽子喷不出来，但是能够提出抽子来；此时，阻尼器与抽子之间形成的压差达到5MPa。进而在气井上进行了相关的试验，对其卡瓦的耐磨性能，可靠性能做了相应的测试，并且抽汲了三口井都达到了设计要求。
附图说明
下面结合实施例附图对本发明做进一步说明。
图1是实施例结构示意图。
图中：1、复位弹簧；2、绳帽；3、上加重杆；4、阻尼器接头；5、卡瓦架子；6、卡瓦锥形推杆；7、连接件；8、连接杆；9、下加重杆；10、抽子；11、卡瓦底座；12、卡瓦牙。
具体实施方式
实施例如图1所示，抽汲钢丝绳通过钢丝绳绳帽2与上加重杆3固定连接，上加重杆3通过阻尼器接头4与卡瓦架子5固定连接；下加重杆9的一端与抽子10活动连接，另一端与连接杆8固定连接；连接杆8穿过卡瓦底座11通过连接件7与卡瓦锥形推杆6固定连接；卡瓦底座11再与卡瓦架子5固定连接；卡瓦牙12在卡瓦架子5的槽内。在卡瓦牙12和卡瓦底座11之间的卡瓦架子5上套有复位弹簧1。
使用时由于将阻尼器连接在钢丝绳下部的绳帽2上，再连接抽子阻尼器，阻尼器下部连接下加重杆9，下加重杆9下部连接抽子10。正常情况下，在加重杆的重力作用下，卡瓦锥形推杆6与卡瓦牙12离开，不接触，如在下入液面的过程中。在上提抽子10的正常过程中，一旦将井抽喷时，下部的气液会顶着抽子10向上运动；当抽子10向上运动的速度大于钢丝绳正常运动的速度时，则卡瓦锥形推杆6向上将卡瓦牙12推出，使卡瓦牙12象管钳牙一样，作用在油管的内壁上，将油气上推抽子10向上的力量相抵消；一旦钢丝绳停下来，则在钢丝绳重力与向上顶力的作用下，阻尼器会卡在油管内，最大可以保持5MPa的压差，抽子10从井内喷不出来。为了解决抽子10在下入液面的过程中，当抽子遇到液面后，卡瓦牙12在液面的突然作用下自动卡住，因此要求抽子阻尼器下面必须接一个下加重杆9，当遇到液面卡住后，可以再上提一下钢丝绳，在钢丝绳与加重杆的作用下，卡瓦牙12的工作状态解除，抽子10可以继续缓慢地下入液面之中进行抽汲。本实施例阻尼器重量4kg，铅材料加重杆重量是400kg，加重杆的直径是30mm。
本实施例的工作原理是利用井内的液流阻力与抽汲工具自重的相互作用，使阻尼器的工作卡瓦伸出，卡在油管的内壁上起到阻尼作用，达到不将抽子喷出井外的要求。阻尼器是连接在抽汲钢丝绳与抽汲用的加重杆之间，抽汲工具与阻尼器一起入井的过程中，一般阻尼器重量选择3-5kg，加重杆重量选择200kg-500kg，加重杆的材料选用比重较大的材料如铅，加重杆的直径一般是选择在20-40mm，使加重杆的重力要求略大于液流阻力的作用，在加重杆的重力作用下，卡瓦锥形推杆6与卡瓦牙12离开不接触，如在下入液面的过程中。在上提抽子的正常过程中，一旦将井抽喷时，下部的气液会顶着抽子10向上运动；当抽子10向上运动的速度大于钢丝绳正常运动的速度时，则卡瓦锥形推杆6向上将卡瓦牙12推出，使卡瓦牙12象管钳牙一样，作用在油管的内壁上，将油气把抽子10向上推的力量相抵消；一旦钢丝绳停下来，则在钢丝绳重力与向上液流顶力的的作用下，阻尼器会卡在油管内，最大可以保持5MPa的压差，抽子10从井内喷不出来。
为了解决抽子10在下入液面的过程中，当抽子10遇到液面后，卡瓦在液面的突然作用下自动卡住，因此，要求抽子阻尼器下面必须接一个加重杆，当遇到液面卡住后，可以再上提一下钢丝绳，在钢丝绳与加重杆的作用下，卡瓦的工作状态解除，抽子可以继续缓慢地下入液面之中，进行抽汲。
工艺要求阻尼器连接在钢丝绳与抽汲工具之间，能随抽子一起下入井内液面进行抽汲；当抽子的上行速度大于钢丝绳的上提速度时，能起到阻尼作用；上提过程中，若遇到油气液上顶时，钢丝绳停下来，则抽子也要停下来；钢丝绳再上提时，抽子能够正常提动。也就是说，抽子只能用钢丝绳拉着在井内上下移动，气液不能从下部向上推着抽子移动，以解决油气井抽汲过程中，井内气液喷出时，将抽子喷出井外的问题和气液喷出时，对井内钢丝绳打折，甚至卡在油管内造成抽汲卡抽子事故的问题。
抽子进入液面时节流阻力上顶，使卡瓦牙12伸出卡在油管内壁上时，上提钢丝绳让阻尼器解除工作状态，再利用加重杆的重力略大于液流阻力的作用，缓慢将抽子下入井内的液面以下，进行抽汲。