完井管柱的制作方法

本实用新型涉及油田采油采气技术领域，特别涉及一种完井管柱。

背景技术：

在采集原油和天然气的过程中，通过潜油电泵机组将油井中的原油和天然气从油井中抽出，并将原油通过油管将输送到井口，将天然气存储在套管中。工作人员将输送至井口的原油和套管中的天然气存储起来，以便后续加工使用。

相关技术中，通常使用完井管柱采集油井中的原油和天然气。现有的完井管柱包括悬挂器、油管、泄油器、单流阀和潜油电泵机组。在采集原油和天然气时，通过潜油电泵机组将原油和天然气从油井井底抽出，并将原油输送至油管中，将天然气输送至油套环形空间中。通过原油对单流阀产生压力，当压力达到单流阀所承受的压力阈值时，单流阀打开，并将原油输送至下一根油管，通过泄油器进入下一根油管中，存储油管中的原油。

然而，在含气量特别高、气液比较大的油井中，高效油气分离器、高效油气处理器对油气分离的能力有限，不能将原油和天然气完全分离，并且，由于井身结构、井斜等原因的限制，通过加深泵挂无法有效改善潜油电泵机组气锁现象。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种完井管柱，用于解决在含气量特别高、气液比较大的油井中，潜油电泵机组出现气锁的现象的问题。所述技术方案如下：

本实用新型提供了一种完井管柱，所述完井管柱包括：油管悬挂器、第一油管、泄油器、第二油管、单流阀、第三油管和潜油电泵机组；

所述油管悬挂器的上端用于与待抽油的油井井口连接，所述油管悬挂器的下端与所述第一油管的上端连接，用于将所述第一油管悬挂在所述油井的井筒内；

所述第一油管的下端与所述泄油器的上端连接，所述泄油器的下端与所述第二油管的上端连接；

所述第二油管的下端与所述单流阀的上端连接，所述单流阀的下端与所述第三油管的上端连接，所述第三油管的下端与所述潜油电泵机组的上端连接；

所述潜油电泵机组，用于从所述油井中采集油气，并将所述油气进行分离，得到原油和天然气，将部分天然气从油套环形空间输出，将原油和剩余天然气传输至所述第三油管；

所述第三油管用于存储所述原油和所述剩余天然气，且所述第三油管的容积与所述潜油电泵机组一次分离出的所述剩余天然气的体积匹配；

所述单流阀用于在所述潜油电泵机组采油过程中处于闭合状态，在所述第三油管内的压力达到所述单流阀的所承受的压力阈值时，由所述闭合状态修改为开启状态；在所述开启状态下将所述原油和所述天然气输送至所述第二油管；

所述第二油管用于通过所述泄油器将所述原油和所述天然气输送至所述第一油管。

在一个可能的实现方式中，所述潜油电泵机组包括：多级离心泵、油气处理器、油气分离器组、潜油电机和动力电缆；

所述多级离心泵的上端与所述第三油管的下端连接，所述多级离心泵的下端与所述油气处理器的上端连接，所述油气处理器的下端与所述油气分离器组的上端连接，所述油气分离器组的下端与所述潜油电机连接；

所述动力电缆的一端与所述潜油电机连接，并且，所述动力电缆通过电缆卡子固定在第一油管、第二油管和第三油管的外壁，直至油井的井口；

所述动力电缆用于与井口地面电源连接，为所述潜油电机提供电能；

所述潜油电机用于为所述多级离心泵、所述油气处理器和所述油气分离器组提供动力；

所述油气分离器组用于将所述油气进行分离，得到所述原油和所述天然气，将部分天然气从油套环形空间输出，将所述原油和剩余天然气输送至所述油气处理器；

所述油气处理器用于将所述原油和所述剩余天然气进行混合，将混合后的原油和天然气传输至所述多级离心泵；

所述多级离心泵用于从所述油井中采集油气，并将所述混合后的原油和天然气传输至所述第三油管。

在另一个可能的实现方式中，所述完井管柱还包括传感器；

所述传感器与所述潜油电泵机组的下端连接；

所述传感器用于检测所述潜油电泵机组深度位置的压力和与温度。

在另一个可能的实现方式中，所述单流阀包括：上接头、限制销、特质螺母、球体、阀座、密封圈和下接头；

所述上接头与所述第二油管的下端连接；

所述下接头与所述第三油管的上端连接；

所述限制销设置在所述上接头的下方，并且所述限制销上设置有至少一个出液孔；

所述阀座设置在所述下接头上方，并且所述阀座上设置有一个进液孔；

所述进液孔上设置有密封圈；

所述特制螺母设置在上述限制销和所述阀座之间，并且所述限制销与所述阀座之间预设有缝隙，所述球体设置在所述缝隙中；

所述球体用于在移动至所述进液孔时，处于闭合状态，未移动至所述进液孔时，处于开启状态。

在另一个可能的实现方式中，所述完井管柱还包括套管；

所述套管设置于所述油管悬挂器、所述第一油管、所述泄油器、所述第二油管、所述单流阀、所述第三油管和所述油潜油电泵机组外侧；

所述套管用于存储所述潜油电泵机组分离出的所述部分天然气。

在另一个可能的实现方式中，

所述第一油管由至少一根油管依次连接组成；

所述第二油管为一根油管或一根油管短节组成；

所述第三油管由至少一根油管依次连接组成。

在另一个可能的实现方式中，所述潜油电泵机组还包括保护器；

所述保护器与所述潜油电泵机组连接，用于当所述潜油电泵机组出现故障时，切断所述潜油电泵机组的电流。

在另一个可能的实现方式中，所述油气分离器组包括第一油气分离器和第二油气分离器；

所述第一油气分离器的下端与所述潜油电机的上端连接，所述第一油气分离器的上端与所述第二油气分离器的下端连接，所述第二油气分离器的上端与所述油气处理器的下端连接。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

在本实用新型实施例中，通过在单流阀和潜油电泵机组之间设置第三油管，使得进入潜油电泵机组的气体可以暂时储存在第三油管中，为后续进入该潜油电泵机组的液体提供空间，防止了气体聚集在潜油电泵机组中，有效改善潜油电泵机组的气锁现象，进而提高了潜油电泵机组的泵效。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例提供的一种完井管柱的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例提供的一种单流阀的结构示意图；

图3是根据本实用新型实施例提供的一种潜油电泵机组的结构示意图。

1 油管悬挂器

2 第一油管

3 泄油器

4 第二油管

5 单流阀

6 第三油管

7 潜油电泵机组

8 套管

501 上接头

502 限制销

503 特制螺母

504 球体

505 阀座

506 密封圈

507 下接头

5021 出液孔

5051 进液孔

701 多级离心泵

702 油气处理器

703 油气分离器组

704 潜油电机

705 动力电缆

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

图1是本实用新型提供的一种完井管柱的结构示意图。参见图1，该完井管柱包括：油管悬挂器1、第一油管2、泄油器3、第二油管4、单流阀5、第三油管6和潜油电泵机组7；

该油管悬挂器1的上端用于与待抽油的油井井口连接，该油管悬挂器1的下端与该第一油管2的上端连接，用于将该第一油管2悬挂在该油井的井筒内；

该第一油管2的下端与该泄油器3的上端连接，该泄油器3的下端与该第二油管4的上端连接；

该第二油管4的下端与该单流阀5的上端连接，该单流阀5的下端与该第三油管6的上端连接，该第三油管6的下端与该潜油电泵机组7的上端连接；

该潜油电泵机组7，用于从该油井中采集油气，并将该油气进行分离，得到原油和天然气，将部分天然气输出，将原油和剩余天然气传输至该第三油管6；

该第三油管6用于存储该原油和该剩余天然气，且该第三油管6的容积与该潜油电泵机组7一次分离出的该剩余天然气的体积匹配；

该单流阀5用于在该潜油电泵机组7采油过程中处于闭合状态，在该第三油管6内的压力达到该单流阀5的所承受的压力阈值时，由该闭合状态修改为开启状态；在该开启状态下将该原油和该天然气输送至该第二油管4；

该第二油管4用于通过该泄油器3将该原油和该天然气输送至该第一油管2。

其中，第一油管2、第二油管4和第三油管6的直径可以相同也可以不同，在本实用新型实施例中，对第一油管2、第二油管4和第三油管6的直径不作具体限定，例如，该第一油管2、第二油管4和第三油管6的直径相同，该直径可以为：60.3mm、73mm或89mm等。

第一油管2的长度和第二油管4的长度可以相同也可以不同，并且第一油管2的长度和第二油管4的长度可以根据油井的深度和完井管柱中各部分之间的距离进行设置并更改，在本实用新型实施例中，对第一油管2的长度和第二油管4的长度不作具体限定。例如，第一油管2的长度可以为2500米、2800米或3000米等，第二油管4的长度可以为8米或10米等。

在一种可能的实现方式中，该完井管柱还包括天然气管，该天然气管的一端与潜油电泵机组7连接，潜油电泵机组7将油气分离后，将部分天然气通过该天然气管输出。并将剩余天然气与原油输出至第三油管中。

第三油管6的容积与该潜油电泵机组7一次分离出的剩余天然气的体积匹配。因此，第三油管6的长度可以通过当前油井的一次分离出的剩余天然气的体积和该第三油管6的直径确定。其中，该当前油井的一次分离出的剩余天然气的体积可以通过该当前油井的日产油量、气液比、日产气量、脱气周期、潜油电泵机组7的泵油能力确定。根据该一次分离出的剩余天然气的体积确定该第三油管6的容积，根据该第三油管6的容积和该第三油管6的内径确定该第三油管6的长度，在本实用新型实施例中，对第三油管6的长度不作具体限定，例如，第三油管6的长度可以为90米、96米或100米等。

例如，在该完井管柱下井前，工作人员获取到该油井日产液量为46立方米，含水15％，日产油量33吨，气液比200，潜油电泵机组7出口压力18兆帕，潜油电泵机组7出口温度110℃，地面温度15℃，井口油压2.1兆帕，井口计量日产气量1300立方米。根据理想气体状态方程确定通过潜油电泵机组7日产气量约202立方米，根据电流卡片分析得出空载周期为2分钟(即大量脱气周期)，则每天有720次大量脱气段，则每次脱气量约0.28立方米，即每次气锁时脱气量为0.28立方米。当该第三油管6的直径为73mm时，该第三油管6长度为96米。

该第一油管2可以是一根完整的油管。该第一油管2还可以由至少一根油管依次连接组成；相应的，该第二油管4可以为一根完整的油管，该第二油管4还可以由至少一根油管依次连接组成；该第三油管6可以为一根完整的油管，该第三油管6还可以由至少一根油管依次连接组成。

其中，组成第一油管2、第二油管4和第三油管6的油管的长度可以相同也可以不同，在本实用新型实施例中，对每根油管的长度不作具体限定，例如，每根油管的长度可以为9米、9.2米、或9.6米等。并且，组成第一油管2，第二油管4和第三油管6的油管的数量可以根据第一油管2、第二油管4和第三油管6的长度和每根油管的长度进行设置并更改，在本实用新型实施例中，对油管的数量不作具体限定。例如，当第一油管2的长度为3360米，每根油管的长度为9.6米时，组成第一油管2的油管数量为350根。当第三油管6的长度为96米，每根油管的长度为9.6米时，组成第三油管6的油管数量为10根。

需要说明的一点是，多根油管可以通过任一方式连接，在本实用新型实施例中，对多根油管的连接方式不作具体限定。例如，油管之间可以通过丝扣连接。

需要说明的一另点是，在本实用新型实施例中，对单流阀5与第二油管4和第三油管6的连接方式不作具体限定。例如，单流阀5可以通过丝扣与第二油管4和第三油管6连接，单流阀5还可以通过螺纹连接与第二油管4和第三油管6连接。当该单流阀5通过螺纹连接的方式与第二油管4和第三油管6连接时，该单流阀5的上接头501的内径与第二油管4的下端的外径匹配，相应的，该单流阀5的下接头507的外径与第三油管6的上端的内径匹配。

在一种可能的实现方式中，该单流阀5的结构如图2所示，参见图2。该单流阀5包括：上接头501、限制销502、特质螺母503、球体504、阀座505、密封圈506和下接头507；

该上接头501与该第二油管4的下端连接；

该下接头507与该第三油管6的上端连接；

该限制销502设置在该上接头501的下方，并且该限制销502上设置有至少一个进液孔5051；

该阀座505设置在上述下接头507上方，并且该阀座505上设置有一个出液孔5021；

该出液孔5021上设置有密封圈506；

该特制螺母503设置在该限制销502和该阀座505之间，并且该限制销502与该阀座505之间预设有缝隙，该球体504设置在该缝隙中；该球体504用于在移动至该出液孔5021时，处于闭合状态，未移动至该出液孔5021时，处于开启状态。

该球体504可以在该缝隙中自由移动，该单流阀5设置于该第二油管4和第三油管6之间，还用于防止井液倒流。

限制销502与阀座505之间的缝隙的宽度可以根据需要进行设置并更改，在本实用新型实施例中，对限制销502与阀座505之间的缝隙的宽度不作具体限定。例如，该缝隙的宽度可以为40mm、45mm或50mm等。球体504的直径小于该缝隙的宽度，并且该球体504的直径可以根据该缝隙的宽度进行设置并更改，在本实用新型实施例中，对该球体504的直径不作具体限定。例如该球体504的直径可以为35mm、40mm或45mm。并且，该球体504的材质可以根据需要进行选择，在本实用新型实施例中，对该球体504的材质不作具体限定。例如，该球体504可以为铁质球体或钢制球体等。

当第三油管6中充满液体或者第三油管6中天然气或原油对单流阀5产生的压力，大于该单流阀5所能承受的压力阈值时，该单流阀5中的球体504受力向限制销502方向移动，单流阀5开启，第三油管6中的原油和剩余天然气通过阀座505上的出液孔5021和限制销502上的至少一个进液孔5051进入第二油管4中。当第三油管6中的原油和剩余天然气对单流阀5产生的压力不大于单流阀5所能承受的压力阈值时，该单流阀5中的球体504停在阀座处，单流阀5闭合，第三油管6中的原油和剩余天然气不能通过阀座505上的出液孔5021，第三油管6中的原油和剩余天然气不能从第三油管6进入第二油管4。

其中，至少一个进液孔5051的数量可以根据需要进行设置并更改，在本实用新型实施例中，对进液孔5051的数量不作具体限定。例如，进液孔5051的数量可以为3、5、7或10等。并且，每个进液孔5051的直径可以相同也可以不同，对进液孔5051的直径不作具体限定。例如，进液孔5051的直径和出液孔5021的直径都可以为10mm、11mm或者12mm等。出液孔5021设置在阀座505上，出液孔5021的直径可以与进液孔5051的直径相同也可以与进液孔5051的直径不同，在本实用新型实施例中，对出液孔5021的直径不作具体限定。出液孔5021和每个进液孔5051的直径均小于该球体504的直径。并且球体504的数量与出液孔5021的数量相同，球体504的数量与出液孔5021的数量都小于进液孔5051的数量。

需要说明的一点是，至少一个进液孔5051可以均匀设置在限制销502上，也可以不均匀地设置在限制销502上。在本实用新型实施例中，对至少一个进液孔5051的位置不作具体限定。

在本实用新型实施例中，通过合理设置该单流阀5的位置控制该第三油管6的长度，使得完井管柱采集原油的过程中采集到的原油和剩余天然气能够暂时存储在该第三油管6中，在采集到原油时，第三油管6内压力增大，单流阀5开启，使得液体可以被潜油电泵机组7采集并。防止出现气锁现象，避免因气锁现象影响潜油电泵机组7的工作特性，防止潜油电泵机组7空转或多次启停，影响潜油电泵机组7的使用寿命，提高了潜油电泵机组7的泵效。

在一种可能的实现方式中，该潜油电泵机组7的结构如图3所示，参见图3，该潜油电泵机组7包括：多级离心泵701、油气处理器702、油气分离器组703、潜油电机704和动力电缆705；

该多级离心泵701的上端与该第三油管6的下端连接，该多级离心泵701的下端与该油气处理器702的上端连接，该油气处理器702的下端与该油气分离器组703的上端连接，该油气分离器组703的下端与该保护器的上端连接，该保护器的下端与潜油电机704连接；

该动力电缆705的一端与该潜油电机704连接，并且，该动力电缆705通过电缆卡子固定在第一油管2、第二油管4和第三油管6的外壁，直至油井的井口；

该动力电缆705用于与井外电源连接，为该潜油电机704提供电能；

该潜油电机704用于为该多级离心泵701、油气处理器702和油气分离器组703提供动力；

油气分离器组703用于将油气进行分离，得到原油和天然气，将部分天然气从油套环形空间输出，将原油和剩余天然气输送至油气处理器702；

油气处理器702用于将原油和剩余天然气进行混合，将混合后的原油和天然气传输至多级离心泵701；

多级离心泵701用于从油井中采集油气，并将混合后的原油和天然气传输至第三油管6。

该潜油电泵机组7用于将油井中井底部的液体泵出至油井外。其中，动力电缆705的一端与潜油电机704连接，动力电缆705的另一端与井外的电源连接，并通过电缆卡扣将电缆的其他部分固定在第一油管2、第二油管4和第三油管6的外侧。该潜油电机704与该多级离心泵701连接，为该多级离心泵701提供动力。该多级离心泵701包括多个叶片，通过潜油电机704带动该多级离心泵701的多个叶片高速旋转，将油井底部的原油和天然气泵入到油气分离器组703中，该油气分离器组703对泵入的液体和气体进行分离，分离出的气体进入到套管8形成的套管8环形空间中，液体进入油气处理器702中。由于油气分离器组703对油气的分离能力有限，在该气液比的情况下进入油气处理器702的液体中仍存在部分气体，该油气处理器702用于将液体与气体混合均匀，混合均匀后的气体和液体通过多级离心泵701进入第三油管6。

其中，油气分离器组703包括至少一个油气分离器，油气分离器的数量可以由用户根据情况进行设置，在本实用新型实施例中，对油气分离器的数量不作具体限定。例如，油气分离器的数量可以为1个、2个或3个。在一种可能的实现方式中，油气分离器组703中包括1个油气分离器，该油气分离器的上端与油气处理器702的下端连接，该油气分离器的下端与潜油电机704的上端连接。在另一种可能的实现方式中，油气分离器组703包括第一油气分离器和第二油气分离器；该第一油气分离器的下端与该潜油电机704的上端连接，该第一油气分离器的上端与该第二油气分离器的下端连接，该第二油气分离器的上端与该油气处理器702的下端连接。

相应的，在一种可能的实现方式中，该完井管柱还包括套管8；

该套管8设置于该油管悬挂器1、该第一油管2、该泄油器3、该第二油管4、该单流阀5、该第三油管6和该潜油电泵机组7外侧；

该套管8用于存储该潜油电泵机组7分离出的部分天然气。

在一种可能的实现方式中，该潜油电泵机组7还包括保护器；

该保护器分别与该油气分离器和潜油电机704连接，用于当该潜油电泵机组7中任一单元出现问题时，切断该潜油电泵机组7的电流。

保护器检测该潜油电泵机组7是否正常工作，当保护器检测到该潜油电泵机组7中的多级离心泵701、油气处理器702或油气分离器中的任一单元出现问题不能正常工作时，为防止出现事故，保护器会切断潜油电泵机组7的电流，使潜油电泵机组7不再工作。例如，当保护器检测到潜油电泵机组7中进入异物或出现多级离心泵701的叶片脱落等问题时，自动切断该潜油电泵机组7的电流。

在一种可能的实现方式中，该完井管柱还包括传感器；

该传感器与该潜油电泵机组7的下端连接；

该传感器用于检测该潜油电泵机组深度位置的压力与温度。

该传感器可以为压力传感器和温度传感器，传感器将检测到的井底的压强与温度传输至井口，通过显示器显示当前该潜油电泵机组深度位置的温度与压力。

在另一种可能的实现方式中，该传感器与保护器连接，当检测到潜油电泵机组深度位置的压力超过第一阈值或检测到温度超过第二阈值时，自动切断该潜油电泵机组7的电流。

在本实用新型实施例中，通过在单流阀和潜油电泵机组之间设置第三油管，使得进入潜油电泵机组的气体可以暂时储存在第三油管中，为后续进入该潜油电泵机组的液体提供空间，防止了气体聚集在潜油电泵机组中，使得在任何井身结构中都能有效改善潜油电泵机组的气锁现象，进而提高了潜油电泵机组的油效。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。