一种用于气举生产的中心完井管柱及气举施工方法与流程

本发明涉及一种石油天然气领域，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

在气藏开发过程中，井筒高速气液两相流长期冲刷套管以及套管上部的套管头、油管头等部件，存在一定的井控安全风险；气井依靠套管生产，因套管内径较大，其临界携液流量不能较好的将地层出水携带出井筒后，就会出现井筒积液，进而影响气井生产。因此，一般在气井试气完成后，都会下入2⁷/8或2³/8常规油管进行完井。

但气井生产到一定时间，随着地层压力的下降，气体流速降低，气井携液能力逐渐变差。井筒开始出现积液，井底回压不断增加，导致气井生产压差减小，产量大幅度下降。如何进一步提高气井携液能力，减缓井筒积液，延长气井开采时间，是气田开发中需要重点研究解决的技术难题。

现场提出的办法是在气井完井初期就充分考虑完井管柱设计对气井生产的影响，目前，现场应用的完井管柱在生产时，存在以下几方面的不足：

(1)带压作业下完井管柱施工周期近10天，单趟作业费用将近100万，而且施工风险高，如何减少更换完井管柱次数，是亟待解决的难题；

(2)几乎所有气井都存在压力衰减的规律，当气井生产一定的时间后，气井储层压力会下降，原先下入的完井管柱同样满足不了当前临界携液要求，井筒会出现积液，从而影响气井的生产；

(3)如果积液将达到一定的程度，导致原来完井管柱底端被淹，常规氮气气举、泡沫排水等工艺存在有效期短，多次投入导致成本巨大。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种施工安全、可靠、可持续作业的用于气举生产的中心完井管柱及气举施工方法。

本发明所采用的技术方案为：一种用于气举生产的中心完井管柱，包括带压作业完井油管、外置式悬挂器、连续油管、堵塞器，所述带压作业完井油管通过悬挂器悬挂在油管头内，所述连续油管通过外置式悬挂器吊装在带压作业完井油管中，所述连续油管与带压作业完井油管之间设有作业环空，所述连续油管的底部与堵塞器相连，其特征在于：所述外置式悬挂器设有排液通道与作业环空相连通，排液通道与旁通法兰相连接，在带压作业完井油管的底部连接有单流阀，当带压作业完井油管内部的压力大于带压作业完井油管外部的压力，所述单流阀关闭，当带压作业完井油管外部的压力大于带压作业完井油管内部的压力时，单流阀打开。

按上述技术方案，所述单流阀包括单流阀座，所述单流阀座固定在带压作业完井油管上，在单流阀座的中心孔内穿装有单流阀杆，所述单流阀杆与单流阀座滑移配置，所述单流阀杆的两端为锥形密封面，可与单流阀座的中心孔密封配置，在单流阀上套装有弹簧，所述弹簧的两端抵装在单流阀座与单流阀杆上端的锥形密封面处，在单流阀杆的下端设有流通通道与带压作业完井油管内部相连通。

按上述技术方案，所述单流阀杆包括均成t型设计的上阀杆和下阀杆，在下阀杆的下端至上端设有流通通道。

按上述技术方案，所述外置式悬挂器包括锁紧式坐挂接头、密封总成、悬挂器本体，所述连续油管通过锁紧式坐挂接头及密封总成悬挂在悬挂器本体上，在悬挂器本体上位于密封总成的下端设有排液通道与旁通法兰相连。

按上述技术方案，所述悬挂器本体包括依次连接的悬挂器上座、悬挂器下座，连续油管依次通过悬挂器上座、悬挂器下座，所述排液通道设置在悬挂器下座上，所述旁通法兰与悬挂器下座相配置。

按上述技术方案，所述悬挂器下座位于排液通道的下端内壁与连续油管之间设有间隙与作业环空相连通。

按上述技术方案，所述密封总成通过顶丝固定在悬挂器本体内；所述密封总成包括坐挂接头上座、与坐挂接头上座连接的卡瓦座，在卡瓦座的锥形孔内设置有锥形卡瓦，所述锥形卡瓦内壁与连续油管外壁锚固。

一种利用权利要求1所述的中心管完井管柱进行气举施工方法，其特征在于：

步骤一、安装带压作业设备并试压，其中，带压作业设备包括安全防喷器组、工作防喷器组、液压举升装置、控制装置等；

步骤二、将入井工具安装好，拆除采气树，通过带压作业设备将工具及管柱在井筒带压的情况下下入，安装带压作业完井油管和连续油管，试压合格后关闭1号闸阀，拆除带压作业设备，安装采气树；

步骤三、憋压开启带压作业完井油管的封堵工具，使气井可以通过带压作业完井油管进行生产；

步骤四、安装连续油管井口设备并试压，其中，连续油管井口设备包括连续油管注入头、连续油管操作窗、防喷器及防喷管；

步骤五、连接外置式悬挂器，将外置式悬挂器本体安装在1号阀上面，具体为：

连接操作窗及悬挂器，穿插油管，做滚压式油管连接器，连接入井工具，试压合格后开井口闸门，下放连续油管至设计设计井深；松开悬挂器顶丝，开操作窗，安装悬挂器卡瓦，拧紧顶丝，剪切连续油管，安装采气树；

步骤六、打开一号阀，连续油管内加液压，开启管柱底部堵塞器，打开生产通道，进行生产；

步骤七、在需要气举时，连接好氮气泵入设备，从采气树入口处注入氮气使单流阀关闭，外置式悬挂器旁通法兰连接至放喷池，旁通法兰出口作为气举排液通道实现气举作业施工；

步骤八、在需要起出连续油管时，需要在井口向连续油管内投入堵塞杆，实现了对井内连续油管的有效封堵，方便连续油管安全起出；

步骤九、在需要起出带压作业完井油管时，需要再井口向带压作业完井油管内投入堵塞器，实现对井内带压作业完井油管的有效封堵，方案带压作业完井油管的安全起出。

本发明所取得的有益效果为：

1、本发明通过在外置式悬挂器上设置旁通法兰，可以作为生产排液通道，通过连续油管与带压作业完井油管较小环空，为气井提较低的供临界携液流量，为气井在较低产量下的连续生产提供通道；在带压作业完井油管发生积液的情况下，通过向连续油管挤入氮气，使单流阀关闭，可以有效将带压作业完井油管内积液快速排出井筒，从而降低井筒积液对气井生产带来的影响。

2、本发明能够实现在不动原有生产管柱的情况下，下入更小直径的连续油管进行完井，为气井提供需要更小临界携液流量的生产通道，还可以通过单流阀配合连续油管进行气举排水，可有效降低井筒积液对气井生产的影响。

3、本发明采用外置式悬挂器进行完井时不改变井口原采气树的结构，利于后期生产管理；连续油管堵塞器具有稳定的、可根据具体情况设定的开启压力，并在开启后既不造成井下落物，影响后期措施作业，也不会在生产时堵塞生产通道；

4、单流阀随完井管柱一起下入，不影响管柱的性能，在后期可以为气举提供一个封闭空间，使气举效率大大提升。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为外置式连续油管悬挂器结构示意图。

图3为悬挂器密封总成的结构图。

图4为单流阀的结构图。

图5为本发明中堵塞器的结构图。

图6为本发明中堵塞杆的结构图。

图7为安装井口装置地面施工流程示意图。

附图编号为：1、采气树，2、外置式连续油管悬挂器，3、井口一号闸阀，4、油管头，5、油管，6、连续油管，7、套管，8、连续油管堵塞器，9、单流阀，10、流道控制阀，11、外置式连续油管悬挂器上座，12、顶丝总成，13、密封总成，14、外置式连续油管悬挂器下座，15、排液通道，16、卡瓦，17、卡瓦座，18、密封胶桶，19、固定螺钉，20、密封总成下座，21、单流阀阀杆，22、弹簧，23、单流阀座，24、密封圈，25、密封工作筒，26、防松销钉，27、筛管，28、封堵活塞，29、封堵活塞启动剪钉，30、活塞锁环，31、导引头，32、滚压连接槽，33、密封筒内凸台，34、筛管进气孔，35、筛管内台阶，36、密封杆接头，37、密封圈，38、活塞套，39、密封杆活塞，40、密封杆锁簧，41、锁紧接头，42、密封杆活塞启动剪钉，43、传压孔，44、活塞套内台阶，45、锁紧接头定位台阶，46、锁紧弹簧指，47、鹅颈架，48、注入头，49、防喷盒，50、放喷管，51、防喷器，52、操作窗，53、闸板防喷器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本实施例提供了一种中心管完井生产管柱，它包括外置式悬挂器2、带压作业完井管柱5、连续油管6、堵塞器和堵塞杆，所述连续油管6上端与外置式悬挂器2密封配置，悬挂在外置式悬挂器上，所述外置式悬挂器安设在井口1号闸阀3上部，井口一号阀3安设在井口油管头4的上方，带压作业完井管柱5通过悬挂器悬挂在油管头内。所述连续油管6通过外置式悬挂器悬挂2安装在带压作业完井管柱5内，所述连续油管6的底部与堵塞器8相连，当下管柱时，堵塞器封堵连续油管，管柱通过液压打开堵塞器实现完井生产，堵塞杆用于起完井管柱时与堵塞器配合二次封堵连续油管。

本实施例中，如图2所示，外置式悬挂器包括锁紧式坐挂接头13、悬挂器本体14。悬挂器本体14设置在1号闸阀3上部，所述悬挂器本体包括依次连接的悬挂器上座11、密封总成13、悬挂器下座14，连续油管6依次穿过悬挂器上座11、密封总成13、悬挂器下座14，在悬挂器下座14的上端外周设置有顶丝压紧槽，密封总成上端通过油管头顶丝12作用在密封总成13的顶丝压紧槽内。

本实施例中，如图3所示，密封总成有卡瓦16、卡瓦座17、密封胶桶18、固定螺钉19、密封总成下座20组成。所述卡瓦16有4瓣，依靠卡瓦内齿与连续油管6咬合，密封胶桶18通过顶丝将椎体压紧后形成密封效果，固定螺钉19将卡瓦座17、密封胶桶18、密封总成下座20进行紧固。在连续油管6自重和顶丝压压紧力，使密封胶桶18封隔井筒环空压力。

如图2所示，在悬挂器下座14上位于密封总成的下端设有排液通道15与旁通法兰相连。旁通法兰可以作为连续油管6和带压作业完井油管4的作业环空生产通道进行生产或作为气举作业的通道。

本实施例中，如图4所示，所述单流阀包括单流阀座23，所述单流阀座固定安装在带压作业完井油管5的下端，在单流阀座23的中心孔内穿装有单流阀杆21，所述单流阀杆21与单流阀座滑移配置，所述单流阀杆的两端为锥形密封面，可与单流阀座的中心孔密封配置，在单流阀上套装有弹簧22，所述弹簧22的两端抵装在单流阀座23与单流阀杆21上端的锥形密封面处，在单流阀杆的下端设有流通通道与带压作业完井油管内部相连通。所述单流阀杆21包括均成t型设计的上阀杆和下阀杆，在下阀杆的下端至上端设有流通通道。所述单流阀4通过接箍固定器安置在完井作业油管5的下端，下入到水平井的水平段，在正产生产过程中，由于弹簧22弹力作用，将单流阀阀杆21顶起，井底气液两相流会在地层压力下，通过单流阀阀杆体上的流通通道处流出，当需要气举排水时，将高压气体注入连续油管6内，单流阀阀杆21因上端截流面积大，在一定正压的作用下，弹簧22压缩，单流阀阀杆21下行密封流通通道，起到密封油管作用，高压气体将液体携带出油管，更有利于气井排水采气。

本实施例中，如图5所示，堵塞器8包括从上至下依次顺序连接的密封工作筒25、筛管27、引导头31，密封工作筒25上端外表面加工有多个滚压连接槽32并套装有密封圈24用于与连续油管密封相连，下端内部加工密封筒内凸台33，密封筒内凸台33用于后续需要起出连续油管时，对堵塞杆进行限位；所述筛管27的上端密封套装在密封工作筒25外，所述筛管27通过防松销钉26防止与工作筒25之间的连接松动。在筛管27的上端内部套设有封堵活塞28，在筛管27的中部设置有多个筛管进气孔34，在筛管的下端设置有内径变大的筛管内台阶35。所述封堵活塞28通过启动销钉29固定设置在筛管25内，在封堵活塞28的下端外套设有活塞锁环30；引导头31用于对筛管27的端头进行封闭，防止封堵活塞28掉落形成井下落物。

在需要起出连续油管时，对应于密封工作筒25设置有与其密封配置的堵塞杆，其结构如图6所示，所述堵塞杆包括至上而下依次顺序连接的堵塞杆接头36、活塞套38、锁紧接头41，所述堵塞杆接头36内设置有传压孔43，外端设置有密封圈37，所述传压孔43用于将液压传递给在活塞套38内设置的密封活塞39，所述密封杆活塞39的下端通过启动剪钉42固定在锁紧接头41上，在所述堵塞杆上设置有限位机构和锁紧机构，所述限位机构设置在锁紧接头41的下端，并与密封工作筒25上的限位件33相对应；在密封杆活塞39上设置有锁紧机构。

本实施例还提供了一种中心管完井及气举施工方法，其包括以下步骤：

(1)、安装带压作业设备并试压，其中，带压作业设备包括安全防喷器组、工作防喷器组、液压举升装置、控制装置等；

(2)、将入井工具安装好，拆除采气树，通过带压作业设备将工具及管柱在井筒带压的情况下下入，通过油管悬挂器将管柱悬挂在套管头内部，完井管柱下入设计井深，坐挂悬挂器，试压合格后关闭1号阀，拆除带压作业设备，安装采气树；

(3)、通过泵车向油管内小排量注入清水，憋压开启油管封堵工具，使气井可以通过完井管柱进行生产；

(4)安装连续油管井口设备(如图7所示，连续油管井口设备包括连续油管、滚筒、泵车、液罐、多个阀门、多个连接管线、连续油管注入头48、连续油管操作窗52、防喷器51及能容纳内置式悬挂器防喷管50等)，并试压。具体为：自上而下依次安装连续油管注入头、连续油管操作窗、防喷器、防喷管50，插入连续油管，进行试压测试。其中，连续油管操作窗53用于在管柱完井过程中提供操作空间，以便剪切连续油管。

(5)将外置式悬挂器本体安装于1号闸阀3上部(如图7所示)。具体为：井口装置试压合格后，关闭1号闸阀并拆除1号闸阀3上部的采气井口，下入连续油管注入头至适当位置，安装堵塞器8，试压试拉，注入头对接及井口，整体试压。

(6)开启1号闸阀3，将连续油管6下入至设计位置，拧紧顶丝12，关闭防喷器压井端口，试压。

(7)开操作窗52，安装悬挂器卡瓦16，关闭操作窗52，松开悬挂器顶丝12，下放连续油管6并加压，确认悬挂可靠性。

(8)拧紧悬挂器顶丝12，测试悬挂器密封性，合格后，剪切连续油管6，注入头吊离井口，安装采气树及生产流程。

(9)装上井口采气树，打开一号阀，连续油管内加液压，使封堵活塞28剪断启动剪钉29，并下行到筛管27筛管内台阶35处，通过活塞锁环30与筛管内台阶35互卡，实现活塞锁环30与筛管27的固定，从而开启管柱底部堵塞器，打开生产通道，完成连续油管完井管柱，进行生产。应用此堵塞器能达到开启压力后既不造成井下落物，影响后期措施作业，也不会在生产时堵塞生产通道的目的。

(10)需要气举施工时，连接气举泵车和采气树上连续油管6的入口，以一定排量泵入气体，气体从连续油管6进入完井管柱5，连续油管6和油管5环空作为氮气携液通道，将井筒积液携带出井筒，达到排水采气的目的。当气举施工结束，连续油管6泄压，单流阀9在弹簧22和地层的压力下开启，气井即可依靠储层能量进行携液生产。

(11)在需要起出连续油管时，需要在井口向连续油管内投入堵塞杆，堵塞杆在被投入堵塞器后，液力通过传压孔43施加在密封活塞39上，此时，锁紧弹簧指46会在液力及重力作用下收缩变形直至通过密封工作筒25的限位件33即环形凸台，并通过定位台阶45进行限位，继续通过加压的方式，堵塞杆活塞39将在液力的作用下剪断启动剪钉42并下行直至进入锁紧接头41内并通过堵塞杆锁簧40与活塞套内台阶44互卡，实现锁紧，此时，堵塞杆通过定位台阶44及锁紧弹簧指45进行限位。由此，通过设置配套的堵塞杆，实现了对井内连续油管的有效封堵，方便管柱安全起出。