一种可变径自力式排水采气柱塞的制作方法

本发明属于石油天然气开采领域的井下排水采气工具，特别涉及一种可变径自力式排水采气柱塞。

背景技术：

柱塞气举排水采气方法是一种广泛应用的间歇性排水采气措施。柱塞气举方法可以减少井底积液，延长气井生产时间。同时柱塞气举也可以用于易结蜡、结垢的油气井，省去清洗蜡、垢的工序。但也存在一些问题，如生产不连续、关井时间长、上升举液漏失量大等。

目前常用的排水采气柱塞有实心柱塞、刷式柱塞、衬垫式柱塞及快速柱塞，其共同存在的不足是无法控制柱塞单次工作周期的举液量以及上升举液漏失严重。当积液过多时，会导致柱塞工具无法顺利到达井口，工艺失败；当积液较少时，地层压力恢复时间短，柱塞上行速度较慢，上升举液过程液体漏失严重，柱塞排液效果较差。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种可变径自力式排水采气柱塞，可以实现柱塞和油管的充分密封，减少了液体的漏失量，充分利用了气井的能量；通过压力滑套控制每个工作周期举升液量，使柱塞处于最佳工作效率状态；可实现不关井连续生产。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种可变径自力式排水采气柱塞，包括空心结构的柱塞本体7，在柱塞本体7上端装有a密封胶筒6，a密封胶筒6通过上端盖5固定，上端盖5通过螺纹和柱塞本体7连接，上端盖5上有四个进液孔4；柱塞本体7下端装有b密封胶筒8，b密封胶筒8通过柱塞下半筒12固定，柱塞下半筒12通过螺纹与柱塞本体7连接，柱塞下半筒12上端设有四个进气孔9；柱塞本体7内腔中装有滑套2，打捞头1通过螺纹与滑套2连接，滑套2上部为空心结构，滑套2的内通道3周向均布四个滑套进液孔11，滑套2底部设有卡爪13；

所述柱塞下半筒12周向均布四个柱塞进液孔10且柱塞下半筒12内腔装有弹簧14，弹簧14一端抵住滑套2下端面，另一端抵住弹簧底座16上端压缩于柱塞下半筒12内腔；弹簧底座16通过螺纹与柱塞下半筒12连接，柱塞下半筒12内壁设有卡爪定位槽15。

本发明柱塞在上行程中，上部积液和下部气体分别经进液孔4和进气孔9进入密封胶筒6和密封胶筒8的内腔，在积液压力和气体压力的作用下使得密封胶筒膨胀达到充分密封的效果，下行过程中，随着上部液体的增加，滑套2在液体的作用下压缩弹簧14直至滑套2底部，卡爪13卡定到卡爪定位槽15中，上行至井口，在捕捉器的作用下使滑套2恢复到下行的状态，完成一个周期。当积液过多不能使柱塞到达井口时，可以通过更换弹簧14来改变单次举液量，以使柱塞可以顺利到达井口。

本发明具有以下优点：

1、本发明柱塞采用双重密封和压力滑套的形式，通过滑套2控制每个工作周期举升液量，实现了柱塞密封结构的可变径，充分利用了气井的能量，大大减少了柱塞上升过程中液体的漏失量，减少了柱塞下行的时间，实现了单次周期举液量的改变，可以实现不关井连续生产，使柱塞处于最佳工作效率状态。

2、针对目前柱塞存在漏失量比较大的问题，本发明柱塞可以实现柱塞和油管的充分密封，减少了液体的漏失量，充分利用了气井的能量。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的柱塞下行及进液过程中滑套内通道打开状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细叙述。

参照图1，一种可变径自力式排水采气柱塞，包括空心结构的柱塞本体7，在柱塞本体7上端装有a密封胶筒6，a密封胶筒6通过上端盖5固定，上端盖5通过螺纹和柱塞本体7连接，上端盖5上有四个进液孔4；柱塞本体7下端装有b密封胶筒8，b密封胶筒8通过柱塞下半筒12固定，柱塞下半筒12通过螺纹与柱塞本体7连接，柱塞下半筒12上端设有四个进气孔9；柱塞本体7内腔中装有滑套2，打捞头1通过螺纹与滑套2连接，滑套2上部为空心结构，滑套2的内通道3周向均布四个滑套进液孔11，滑套2底部设有卡爪13；

所述柱塞下半筒12周向均布四个柱塞进液孔10且柱塞下半筒12内腔装有弹簧14，弹簧14一端抵住滑套2下端面，另一端抵住弹簧底座16上端压缩于柱塞下半筒12内腔；弹簧底座16通过螺纹与柱塞下半筒12连接，柱塞下半筒12内壁设有卡爪定位槽15。

本发明的工作原理为：

本发明在下行程阶段如图2所示，位于滑套2上的四个均匀分布的滑套进液孔11和四个均匀分布在柱塞上的柱塞进液孔10对正，积液经进液孔进入滑套内通道3流入柱塞上部，a密封胶筒6和b密封胶筒8处于正常状态，实现柱塞在积液中的快速下行。

柱塞到达井底后，滑套进液孔11和柱塞进液孔10仍处于连通状态，随着液体通过滑套内通道3流入柱塞上部，柱塞上部积液逐渐增多，液体载荷逐渐增大，液柱载荷直接作用于滑套内底面，支撑柱塞滑套的弹簧14被逐步压缩，滑套2相对柱塞下半筒12下行。当积液量达到柱塞举升的临界携液量时，滑套2下行至滑套进液孔11与柱塞进液孔10的关闭位置，形成密封的柱塞整体。滑套下端卡爪13卡入卡爪定位槽15内，实现滑套的坐卡，保持通道的关闭。

本发明上行阶段如图1所示，柱塞下部气体通过进气孔9进入b密封胶筒8的内腔，b密封胶筒8在内外压差的作用下膨胀贴合在油管内壁，实现了下部的密封；同时，柱塞上部的液体通过进液孔5进入a密封胶筒6的内腔，a密封胶筒6在液体压力的作用下膨胀贴合在油管内壁，实现了上部的密封。柱塞到达进口后液体被排出，上部的密封胶筒复原，b密封胶筒8由于气体产出而恢复，滑套在捕捉器的作用下恢复到滑套进液孔11和柱塞进液孔10对正的状态，完成一个周期。

技术特征：

技术总结
一种可变径自力式排水采气柱塞，在柱塞本体上端装有密封胶筒，A密封胶筒通过上端盖固定，上端盖和柱塞本体连接，上端盖上有四个进液孔；柱塞本体下端的密封胶筒通过柱塞下半筒固定，柱塞下半筒与柱塞本体连接，柱塞下半筒上端设有四个进气孔；柱塞本体内腔中装有滑套，滑套的内通道周向均布四个滑套进液孔；柱塞下半筒周向均布四个柱塞进液孔且柱塞下半筒内腔装有弹簧，弹簧底座通过螺纹与柱塞下半筒连接；本发明柱塞采用双重密封和压力滑套的形式，实现了柱塞密封结构的可变径，充分利用了气井的能量，大大减少了柱塞上升过程中液体的漏失量，减少了柱塞下行的时间，实现了单次周期举液量的改变，可以实现不关井连续生产。

技术研发人员：徐建宁;王熙;王毅博;席鹏超;柳愿;黄泽奇
受保护的技术使用者：西安石油大学
技术研发日：2018.07.23
技术公布日：2018.11.06