一种长效式免压井天然气井生产作业工艺及作业设备的制作方法

本发明涉及石油天然气生产技术领域，更进一步涉及一种长效式免压井天然气井生产作业工艺。此外，本发明还提供一种应用于长效式免压井天然气井生产作业工艺的作业设备。

背景技术：

天然气井生产广泛采用压井作业，在地层中压出裂缝使天然气溢出，压井作业手段会伤害原始地层，造成地层坍塌，造成产层污染甚至堵塞，据资料统计，每次压井会造成20％的产量损失。同时，压井作业的周期长，无法保证生产时效性；压井液材料和压井液返排作业成本高；作业中环境污染的风险高。

对于本领域的技术人员来说，如何避免压井作业产生的危害，是目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供一种长效式免压井天然气井生产作业工艺，开采过程不需要压井操作，压强平缓过渡，开采区域内的天然气向上排出时更加稳定，具体方案如下：

一种长效式免压井天然气井生产作业工艺，包括：

向开采区域注入加压气体；

通过作业管柱向开采井筒内放入封隔器和防喷开关，将所述开采井筒密封，密封设定时间；

向所述开采井筒内注入均压气体，使所述封隔器上下方的均压区域的气体压强基本一致，且使所述封隔器的上方压强从下向上逐渐降低；

所述生产管柱打开所述封隔器和所述防喷开关；

将所述封隔器和所述防喷开关取出；

插入所述生产管柱正常生产。

可选地，取出所述封隔器前，还包括：

通过所述生产管柱上的毛细管检测所述开采区域的压强，判断所述开采区域的压强是否满足生产设定范围；

若结果为是，则取出所述封隔器和所述防喷开关，插入所述生产管柱正常生产；

若结果为否，则取出所述生产管柱，关闭所述防喷开关；重新插入所述作业管柱。

可选地，所述设定时间为3～6个月。

可选地，所述加压气体和所述均压气体的成分相同，为水蒸汽或二氧化碳。

本发明还提供一种作业设备，应用于上述任一项所述的长效式免压井天然气井生产作业工艺，包括作业管柱和生产管柱，所述作业管柱的底端设置丢手头，所述作业管柱通过扶正器对中限位，所述丢手头用于取放封隔器，所述封隔器的下方设置防喷开关；所述作业管柱用于将所述封隔器和所述防喷开关放置至开采井筒的指定位置；

所述生产管柱用于连接所述封隔器，以打开所述封隔器和所述防喷开关，并能够取出所述封隔器和所述防喷开关。

可选地，所述生产管柱上设置毛细管，通过所述毛细管检测开采区域的压强。

可选地，所述生产管柱上设置通过开闭的井下安全阀，所述井下安全阀用于防止井喷。

本发明的核心在于提供一种长效式免压井天然气井生产作业工艺，向开采区域注入加压气体，提高开采区域内的压强；作业管柱插入开采井筒，通过作业管柱向开采井筒内放入封隔器和防喷开关，由封隔器将开采井筒密封，密封设定时间，混入加压气体的天然气酝酿一段时间，使开采区域内的压强得以提升，开采区域的压强足够大时才能向外排出，因而开采过程不需要压井操作；向开采井筒内注入均压气体，使封隔器上下方的均压区域的气体压强基本一致，封隔器上方与下方的压强保持基本一致使封隔器更容易打开；生产管柱插入开采井筒，并打开封隔器和防喷开关，将封隔器和防喷开关取出，再次插入生产管柱开始正常生产；由于注入的均压气体使封隔器的上方压强从下向上逐渐降低，压强平缓过渡，开采区域内的天然气向上排出时更加稳定，防止由于压差过大出现急速喷射的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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为本发明提供的长效式免压井天然气井生产作业工艺的具体流程图；

图2a为作业管柱向开采井筒内放入封隔器和防喷开关过程的示意图；

图2b为封隔器和防喷开关到达指定位置取出作业管柱过程的示意图；

图3a为插入生产管柱的过程示意图；

图3b为生产管柱与封隔器连接的过程示意图；

图4为生产管柱插入正常生产状态的示意图。

图中包括：

作业管柱1、丢手头11、扶正器12、生产管柱2、毛细管21、井下安全阀22、封隔器3、防喷开关4。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种长效式免压井天然气井生产作业工艺，开采过程不需要压井操作，压强平缓过渡，开采区域内的天然气向上排出时更加稳定。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本发明的长效式免压井天然气井生产作业工艺及作业设备进行详细的介绍说明。

如图1所示，为本发明提供的长效式免压井天然气井生产作业工艺的具体流程图，具体包括以下步骤：

s1、向开采区域注入加压气体；开采区域位于开采井筒的下方，在封隔器以下的位置；加压气体可通过开采井筒从上向下注入，使开采区域内的天然气的压强增大。

s2、通过作业管柱向开采井筒内放入封隔器和防喷开关，将开采井筒密封，密封设定时间；图2a为作业管柱1向开采井筒内放入封隔器3和防喷开关4过程的示意图，图2b为封隔器3和防喷开关4到达指定位置取出作业管柱1过程的示意图；作业管柱1从井口位置向下插入开采井筒，作业管柱1的底端连接丢手头11，丢手头11用于连接封隔器，带着封隔器3和防喷开关4共同到达指定的位置，作业管柱1的外部安装扶正器12，通过扶正器12对中限位作业管柱1在开采井筒内的位置。封隔器放入指定位置后，投球打压至座封，根据单井情况继续打压到15～20mpa，剪断销钉，上提管柱，起出作业管柱1。

将封隔器3与开采井筒的内壁密封接触，起到密封的作用。防喷开关4起到阀门的作用，防喷开关4打开或关闭实现开关井，控制天然气能否向上排出。

s3、向开采井筒内注入均压气体，使封隔器上下方的均压区域的气体压强基本一致，且使封隔器的上方压强从下向上逐渐降低；由于开采区域内注入了加压气体，并密封保持了设定时间，因此封隔器3下方的压强显著大于上方的压强，封隔器3上方与下方具有显著的压差，此时封隔器3难以取出，且难以开关井操作，只有封隔器3上下两侧的压强增大直到两侧的压强基本相等，达到平衡状态时能够更容易完成开关井操作，封隔器3取出也更容易。

s4、生产管柱打开封隔器和防喷开关；s5、将封隔器和防喷开关取出；图3a为插入生产管柱2的过程示意图，图3b为生产管柱2与封隔器3连接的过程示意图，生产管柱2可打开防喷开关4，并可连接封隔器3，将防封隔器3从开采井筒中取出，除了采用生产管柱之外，也可通过其他管柱取出封隔器3。

s6、插入生产管柱正常生产，图4为生产管柱2插入正常生产状态的示意图，通过生产管柱2取出封隔器3和防喷开关4后，再次插入生产管柱2，底端延伸到开采区域，天然气沿生产管柱2向上排出开始正常生产。

本发明的长效式免压井天然气井生产作业工艺向开采区域内注入加压气体，并通过封隔器3与防喷开关4密封保压设定时间，酝酿一段时间使开采区域的压强增大，因此插入生产管柱2正常生产的过程中不需要压井操作，不会对原始地层产生伤害，防止地层塌陷。

此外，由于注入的均压气体使封隔器3的上方压强从下向上逐渐降低，封隔器上方附近与下方附近的压强保持基本一致，压差较小，当防喷开关4打开后不会出现猛烈的喷射现象；压强从下向上平缓过渡降低，开采区域内的天然气向上排出时更加稳定，防止由于压差过大出现急速喷射的情况

在上述方案的基础上，本发明在取出封隔器和防喷开关之前，也即在步骤s5之前还包括：

步骤s7、通过生产管柱上的毛细管检测开采区域的压强，判断开采区域的压强是否满足生产设定范围。

若结果为是，则执行步骤s5、取出封隔器和防喷开关，步骤s6、插入生产管柱正常生产。

若结果为否，则执行步骤s8、取出生产管柱2，关闭防喷开关；步骤s9、重新插入作业管柱1。取出生产管柱2后，防喷开关4在弹性力作用下自动复位。

开采区域密封设定时间后，在进行正常开采前，还需要检测开采区域的实际压强，只有开采区域的实际压强满足生产设定范围才可继续生产，若实际压强检测结果不满足设定范围，通常指压力小于，还需要重新插入作业管柱，作业管柱将防喷开关重新关闭，继续酝酿一段时间，然后再次检测开采区域的压强，直到检测压强达到生产设定范围。

优选地，本发明中密封保压的设定时间为3～6个月。

具体地，本发明所采用的加压气体和均压气体的成分相同，可以采用水蒸汽或二氧化碳。

本发明还提供一种作业设备，应用于上述的长效式免压井天然气井生产作业工艺，如附图2a至图4所示，该设备包括作业管柱1和生产管柱2，作业管柱1和生产管柱2均可插入开采井筒，但同一时刻，作业管柱1和生产管柱2仅有一根插入。

作业管柱1的底端设置丢手头11，丢手头11连接放封隔器3，丢手头11可固定或放松封隔器3，以实现取放，封隔器3的下方设置防喷开关4，封隔器3和防喷开关4同时被取放。

在作业管柱1的外周套装扶正器12，在扶正器12向上或向上移动过程中通过扶正器12对中限位，保持丢手头11处于井筒正中。作业管柱1用于将封隔器3和防喷开关4放置至开采井筒的指定位置，到达指定位置后，封隔器3展开与开采井筒的内壁接触，紧密贴合实现密封。

生产管柱2用于连接封隔器3，以打开封隔器3和防喷开关4，并能够取出封隔器3和防喷开关4。

生产管柱2上设置毛细管21，通过毛细管21检测开采区域的压强，在取出封隔器3和防喷开关4之前，先通过毛细管21检测开采区域的压强，只有开采区域的压强满足生产设定范围时，才将封隔器3和防喷开关4取出；否则重新放入作业管柱1，重新将开采区域密封。

生产管柱2上设置通过开闭的井下安全阀22，井下安全阀22用于防止井喷，安全阀22在发生紧急情况时可以关闭，比如地震、失火、管线破裂等，可以在地面控制关闭。毛细管21为很细的钢管，与安全阀22相互配合使用。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。