专利名称：一种用于水平气井排液采气的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种用于水平气井排液采气的装置及方法，属于石油天然气开采领域。
背景技术：
气藏水平井技术能够增大井眼与气藏的接触面积，提高气藏动用程度，在我国气藏开发中日益普及。而水平井开采进入中后期时，面临地层能量下降，井底存在积液的问题，造成气井减产甚至“水淹”停产，如何实施排液采气成为了保证水平气井稳产的关键。目前常规的排液采气工艺都存在一个共同问题，即排液前液体已经回流井底 形成聚集，举升这部分液体需要克服整个井段的重力压降。而在气井真实的积液过程中，液体并不是一开始就聚集在井底，而是在地层气能量的作用下先被举升至一定高度，但又不足以到达井口，随后发生回流，因此液体在回流井底之前是具有一部分重力势能的；而此时液体尚未对地层形成回压，地层气能够充分流入井底，并携带液体上升。但是目前的排液采气工艺在排液前任由液体回流井底形成积液，不仅损失掉举升上来的液体原本具有的重力势能，还因为地层回压的增加降低了产气量，损失了地层气的携液能量。由此提出一种新的思路在气井适当位置设置截流装置截获回流液体，并将其存于带封隔器的油套环空中，避免其回落井底，保留这部分液体所蕴藏的重力势能，再利用电泵或气举排出环空液体，减少举升耗能；另一方面，通过截获回流液能确保井底一直处于不积液状态，将地层回压降到最低水平，让地层气充分产出，从而充分利用地层气的携液能量。该思路适用于水平气井(垂直气井也适合)，这是因为通过在水平井垂直段截获和封存回流液体，不仅减少举升耗能，还将水平井排液问题简化为直井排液问题处理，减小下泵深度或气举深度。井下节流是一种新兴的排液采气辅助技术，其节流降压作用能增加气、液流速，提高气井携液能力，减少液体回落；而其窄断面特点又有利于截获回流液体。因此在截流装置的设计中考虑节流结构，既能确保新思路的顺利实施，还有助于辅助携液。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种用于水平气井排液采气的装置及方法，该装置能够充分利用被举升液体的重力势能和地层气能量携带液体，并依靠井下节流辅助携液及截获回流液体，既减少举升耗能，又有效防止井底积液；同时将水平井排液问题简化为直井排液问题，减小下泵深度或气举深度。最终实现水平气井的排液采气。本发明采用的技术方案是本发明一种用于水平气井排液采气的装置，主要由排液细管、上部油管、地面注气管、套管、截流装置、特殊接头、下部油管、封隔器、地面控制器、电缆、导线、气举阀、电泵机组、井下液位计组成。所述上部油管、截流装置、特殊接头、下部油管依次串接并与套管形成油套环空，油套环空上部与地面注气管相通；所述封隔器将垂直段与水平段的油套环空隔开；所述截流装置由外筒和节流部件构成；所述外筒与节流部件之间形成环空，环空下部通过单向阀与油套环空连通，只允许回流液体向油套环空流动；所述特殊接头由采气通孔、采液通孔组成，两通孔之间不连通，所述采气通孔上端与上部油管连接，采气通孔下端与下部油管连接，提供采气通道；所述采液通孔上部连接排液细管，下部悬挂电泵机组，提供泵抽排液通道；所述排液细管下部设置气举阀，连同地面注气管构成气举排液通道；所述电泵机组通过电缆与地面控制器连接；所述井下液位计位于封隔器上方，通过导线与地面控制器连接。本发明一种用于水平气井排液采气的方法，包括以下步骤1.当产层能量不足时，所述上部油管中的液体无法被带至井口高度而发生回流，所述截流装置中含有节流部件，截获回流液体并提高气体流速，既防止液体回流到井底的水平井眼又辅助携液；2.截获的液体被排向油套环空中，并在封隔器上方越积越多，所述井下液位计实时记录液位数据并将数据传至地面控制器；3.地面控制器可根据液位高度智能控制电泵机组工况，将封 隔器上方液体沿特殊接头、排液细管泵抽出井口 ；或者通过地面注气管向油套环空注气，气体通过气举阀进入排液细管，并将液体举出井口 ；通过以上步骤实现水平气井的排液采气。与现有技术相比，本发明的有益效果是1.通过截获回流液，避免液体回落井底，保留液体所蕴藏的重力势能，减少举升耗能；2.确保井底一直处于不积液状态，将地层回压降到较低水平，让地层气充分产出，从而充分利用了地层气的携液能量；3.截流装置设计中考虑节流结构，既能截获回流液，又能提高气流速度，辅助携液；4.通过在水平井垂直段截获和封存回流液体，将水平井排液问题简化为直井排液问题，减小下泵深度或气举深度；5.具有较强的适应性，可根据气井所具备的条件灵活选择泵抽或气举方式排液。
图I是本发明一种用于水平气井排液采气的装置及方法的结构示意图；图2是本发明的截流装置结构示意图；图3是本发明的特殊接头结构示意图。图中1.排液细管，2.上部油管，3.地面注气管，4.套管，5.截流装置，6.特殊接头，7.下部油管，8.封隔器，9.防磨扶正器，10.地面控制器，11.电缆，12.导线，13.气举阀，14.电泵机组，15.井下液位计，16.产层，17.水平井眼；18.外筒，19.节流部件，20.单向阀，21.采气通孔，22.采液通孔。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明如图I、图2、图3所示，本发明一种用于水平气井排液采气的装置，主要由排液细管I、上部油管2、地面注气管3、套管4、截流装置5、特殊接头6、下部油管7、封隔器8、地面控制器10、电缆11、导线12、气举阀13、电泵机组14、井下液位计15组成。所述上部油管2、截流装置5、特殊接头6、下部油管7依次串接并与套管4形成油套环空，油套环空上部与地面注气管3相通；所述封隔器8将垂直段与水平段的油套环空隔开；所述截流装置5由外筒18和节流部件19构成，所述外筒18上端面与节流部件19下端面分别与油管连接；所述外筒18与节流部件19之间形成环空，环空下部通过单向阀20与油套环空连通，只允许回流液体向油套环空流动；所述特殊接头6由采气通孔21、采液通孔22组成，两通孔之间不连通，所述采气通孔21上端与上部油管2连接，采气通孔21下端与下部油管7连接，提供采气通道；所述采液通孔22上部连接排液细管I，下部悬挂电泵机组14，提供泵抽排液通道；所述排液细管I下部设置气举阀13，连同地面注气管3构成气举排液通道；所述电泵机组14通过电缆11与地面控制器10连接；所述井下液位计15位于封隔器8上方，通过导线12与地面控制器10连接。本发明一种用于水平气井排液采气的方法，包括以下步骤①.当产层16能量不足时，所述上部油管2中液体无法被带至井口高度而发生回流，所述截流装置5中含有节流部件19，利用节流部件19窄断面结构截获回流液体，使液体沿节流部件19和外筒18之间的环空回流，并通过底部单向阀20排向封隔器8上方油套环空，从而防止液体沿下部油管7回流到井底的水平井眼17，同时还利用节流部件19的节流降压作用提高气体流速，辅助携液' ·截获的液体在封隔器8上方越积越多，所述井下 液位计15实时记录液位数据并通过导线12将数据传至地面控制器10 .地面控制器10根据液位高度智能控制电泵机组14工况，将封隔器8上方液体沿特殊接头6、排液细管I泵抽出井口 ；或者通过地面注气管3向油套环空注气，气体通过气举阀13进入排液细管1，并将液体举出井口 ；通过以上步骤实现水平气井的排液采气。通过一种用于水平气井排液采气的装置及方法进行排液采气，避免液体回落井底，保留了液体的重力势能，保持井底一直处于不积液状态，将地层回压降到较低水平，充分利用了地层能量及天然气携液，既实现了节能降耗，又保证了地层气的充分产出，提高了气藏采收率。
权利要求
1.一种用于水平气井排液采气的装置，主要由排液细管(I)、上部油管(2)、地面注气管(3)、套管(4)、截流装置(5)、特殊接头(6)、下部油管(7)、封隔器(8)、地面控制器(10)、电缆(11)、导线(12)、气举阀(13)、电泵机组(14)、井下液位计(15)组成，其特征在于，所述上部油管(2)、截流装置(5)、特殊接头(6)、下部油管(7)依次串接并与套管(4)形成油套环空，油套环空上部与地面注气管(3)相通；所述封隔器(8)将垂直段与水平段的油套环空隔开；所述截流装置(5)由外筒(18)和节流部件(19)构成，所述外筒(18)上端面与节流部件(19)下端面分别与油管连接；所述外筒(18)与节流部件(19)之间形成环空，环空下部通过单向阀(20)与油套环空连通，只允许回流液体向油套环空流动；所述特殊接头(6)由采气通孔(21)、采液通孔(22)组成；所述采气通孔(21)上端与上部油管(2)连接，采气通孔(21)下端与下部油管(7)连接，提供采气通道；所述采液通孔(22)上部连接排液细管(1)，下部悬挂电泵机组(14)，提供泵抽排液通道；所述排液细管(I)下部设置气举阀(13)，连同地面注气管(3 )构成气举排液通道；所述电泵机组(14 )通过电缆(11)与地面控制器(10 )连接；所述井下液位计(15)位于封隔器(8)上方，通过导线(12)与地面控制器(10)连接。
2.一种用于水平气井排液采气的方法，其特征在于包括以下步骤①.当产层(16)能量不足时，所述上部油管(2)中液体无法被带至井口高度而发生回流，所述截流装置(5)中含有节流部件(19)，利用节流部件(19)窄断面结构截获回流液体，使液体沿节流部件(19)和外筒(18)之间的环空回流，并通过底部单向阀(20)排向封隔器(8)上方油套环空，从而防止液体沿下部油管(7)回流到井底的水平井眼(17)，同时还利用节流部件(19)的节流降压作用提高气体流速，辅助携液.截获的液体在封隔器(8)上方越积越多，所述井下液位计(15)实时记录液位数据并通过导线(12)将数据传至地面控制器(10);③.地面控制器(10)根据液位高度智能控制电泵机组(14)工况，将封隔器(8)上方液体沿特殊接头(6)、排液细管(I)泵抽出井口，或通过地面注气管(3)向油套环空注气，气体通过气举阀(13)进入排液细管(1)，并将液体举出井口 ；通过以上步骤实现水平气井的排液采气。
全文摘要
本发明涉及一种用于水平气井排液采气的装置及方法，本发明的装置，主要由排液细管、上部油管、地面注气管、套管、截流装置、特殊接头、下部油管、封隔器、地面控制器、电缆、导线、气举阀、电泵机组、井下液位计组成，所述封隔器将垂直段与水平段的油套环空隔开；所述截流装置由外筒和节流部件构成；所述排液细管下部设置气举阀，连同地面注气管构成气举排液通道；所述电泵机组通过电缆与地面控制器连接；本发明的方法包括截获回流液体并提高气体流速；所述井下液位计实时记录液位数据并将数据传至地面控制器；地面控制器可根据液位高度智能控制电泵机组工况，或者通过地面注气管向油套环空注气。本发明充分利用了地层气的携液能量。
文档编号E21B43/00GK102953711SQ20121049103
公开日2013年3月6日 申请日期2012年11月28日 优先权日2012年11月28日
发明者钟海全, 刘通, 段进贤, 王志彬, 王 琦, 李颖川 申请人:西南石油大学