[发明专利]用于气举生产的中心完井管柱及气举施工方法

说明书

本发明涉及用于气举生产的中心完井管柱及气举施工方法，包括套管、注气管，以及同轴设置在套管内的油管，套管与油管之间设置一个密封活塞；密封活塞包括活塞本体，活塞本体中心开设贯穿其上下表面的通孔，油管从通孔穿过；活塞本体的外侧壁设置有至少一圈第一气囊，其内侧壁设置有与第一气囊对称的第二气囊；活塞本体上开设有贯穿其上下表面的注气管孔，注气管孔通过一条注气通道分别与第一气囊和第二气囊导通；注气管由注气管孔插入并固定，注气管孔末端伸出活塞本体下表面，采用移动式气密封活塞，用于灵活调整套管的压缩空间，使其不受钻井深度的影响，大幅度降低启动压力，缩短启动时间，且无需多个气举阀降低了成本。

技术领域

本发明涉及钻井领域，具体涉及一种用于气举生产的中心完井管柱及气举施工方法。

背景技术

一口井从上到下是由井口装置、完井管柱和井底结构三部分组成。井口装置主要包括套管头、油管头和采油气，作用是悬挂井下油管柱、套管柱，密封油套管和两层套管间环空以控制油气井生产、回注(蒸汽、注气、注水、酸化、压裂、注剂等)和安全生产。完井管柱则包括油管、套管和按一定功用组合而成的井下工具。井底结构是指连接在完井管柱最下端的与完井方法相匹配的工具和管柱的有机组合体。

完井管柱按类型区分包括自喷井完井管柱、有杆泵完井管柱、水利活塞泵完井管柱、电潜泵完井管柱、水力射流泵完井管柱、螺杆泵完井管柱、气举井完井管柱等。

其中，气举井完井管柱由于结构简单维护成本低的优势被广泛采用，工作模式包括连续气举和间歇气举，气举采油作为一种人工举升采油方式已经有一百多年的历史。早在1865年，美国人在宾夕法尼亚洲就开始了应用。气举采油是海上油田人工举升采油的一种主要方式，其应用条件必须有充足、稳定的气源。气举采油的适用范围广，对低、中高产量，低、中、高粘度，高气液比等油井都适用。另外气举采油管理简单，操作费用低。其缺点是地面设备占用平台面积大，开发投资费用高。气举采油是基于“U型管原理，通过地面向环空注入天然气。伴生气、氮气、烟道气等高压气体，使之与地层流体混合，减少液柱密度，减少液柱对井底的回压。

参考图1所示，是现有气举井完井管柱的三个工作状态，当油井停产时，井筒中的积液将不断增加，油套管内的液面在同一位置，当启动压缩机向油套环形空间注入高压气体时，环空液面将被挤压下降，其状态参考图1中a所示。如不考虑液体被挤入地层，环空中的液体将全部进入油管，油管内液面_上升。随着压缩机压力的不断提高，当环形空间内的液面将最终达到管鞋(注气点)处，此时的井口注入压力为启动压力，其状态参考图1中b所示。当高压气体进入油管后，由于油管内混合液密度降低，液面不断升高，液流喷出地面。井底流压随之降低，油层产液，并随注入的高压气体一同排出井筒，最后达到一个协调稳定，其状态参考图1中c所示。

气举生产过程中，由于启动压力较高，这就要求压缩机额定输出压力较大，但由于气举系统在正常生产时，其工作压力比启动压力小得多，势必造成压缩机功率的浪费。为了降低压缩机的启动压力与工作压力之差，必须降低启动压力。

传统的解决方案是在套管内增减气举阀，采用逐步排除套管内液体的方式来降低单位空间内的启动压力，也就是将原本的一个整体空腔分为多个小空腔，使得启动压力变为了原来的N分之一，其中N为均为的段数。

其缺点在于：

（1）该方式需要安装多个气举阀，一旦气举阀故障则会影响整体启动效果以及采油过程，而气举阀在油井中容易被污染造成故障；

（2）采用多个气举阀在成本上增加，

（3）采用分段式启动，使得整体启动时间过程，且操作复杂，不利于快速投入运行。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于气举生产的中心完井管柱及气举施工方法，采用移动式气密封活塞，用于灵活调整套管的压缩空间，使其不受钻井深度的影响，大幅度降低启动压力，缩短启动时间，且无需多个气举阀降低了成本。