一种气井智能柱塞排采装置的制作方法

本实用新型属于天然气开发的技术领域，尤其涉及一种气井智能柱塞排采装置。

背景技术：

随着气井开采时间的延长，气井产量将因地层供给能力的不足而出现下降，使井筒内气体流速降低而无法携带出井底存在的积液，最终出现水淹现象，从而使气井被迫关井，对气井效益开发产生极大的影响。气井排水采气工艺有很多种，分别适应于气井不同生产阶段，其中柱塞排采工艺可以充分利用地层能量，延长气井自喷周期，且一次性投入少及后期维护成本低，是一种被广泛使用的工艺技术。由于前期压裂改造需要，在页岩气井的井口均安装了大通径闸板阀，在完井管柱上也均安装了密封工作筒，特殊的井筒结构，使在实施柱塞气举时面临三个问题：一是井口存在扩径，柱塞在运行至井口时会失去扶正，导致偏心，传统的柱塞会无法到达井口捕集装置甚至无法再运行会油管内，导致柱塞气举中断或失效；二是井内存在缩径，常规能够在光油管内运行的刚性柱塞无法通过缩径，甚至发生事故，即使对柱塞进行了可收缩改进，也同样会导致在柱塞通过密封工作筒时发生大量的漏失，使柱塞气举失去意义；三是当地层能量降低，井筒积液超过柱塞上端面较多时，单纯依靠地层能量不足以上顶柱塞及其上端液柱，需要额外的措施对气井进行激活。上述的若干问题导致使用常规柱塞无法满足页岩气井的工作要求。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种气井智能柱塞排采装置，可有效延长气井实施柱塞气井的有效期。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种气井智能柱塞排采装置，其特征在于，包括从上往下依次安装的打捞头、上弹块、上连接筒、下弹块、下连接筒和液氮存储筒，所述打捞头下部与所述上连接筒上部分别通过销钉与上弹块基体的上下两端相连，所述上弹块的上下两端分别与打捞头底端及上连接筒顶端相连，上弹块与上弹块基体之间通过弹簧销子安设数根上弹簧，上连接筒下部与所述下连接筒上部分别通过销钉与下弹块基体的上下两端相连，所述下弹块的上下两端分别与上连接筒底端及下连接筒顶端相连，下弹块与下弹块基体之间通过弹簧销子安设数根下弹簧，下连接筒底端设有氮气喷口，所述液氮存储筒外壁紧贴上弹块基体、上连接筒、下弹块基体及下连接筒的内壁安设，液氮存储筒顶部安设单向阀，底部安设开度可调开关装置。

按上述方案，所述开度可调开关装置包括压力传感器、速度传感器、PLC控制器和电动阀，所述压力传感器和速度传感器的输出端均与PLC控制器的输入端相连，所述电动阀与PLC控制器的输出端相连。

按上述方案，所述氮气喷口为锥筒结构。

按上述方案，所述上、下弹块均为中间外凸的弧形弹性环片，上、下弹块的两端均设有凸耳，所述打捞头底端、上连接筒的两端及下连接筒的顶端均设有台阶部，所述凸耳和台阶部相配置卡接。

一种气井智能柱塞排采施工方法，其特征在于，包括如下步骤:

当地层压力降低时，柱塞上部液面过高致使柱塞不能有效上行，压力传感器、速度传感器将信号传送给PLC控制器，PLC控制器控制电动阀阀门开启，氮气从氮气喷口喷出，提高柱塞上行的推力，当氮气在气举过程中消耗完时，起出柱塞，注入适量液氮后，再次投入使用。

本实用新型的有益效果是：1、一种气井智能柱塞排采装置及施工方法，通过释放存储在装置内的液氮，可以为井筒补充一定的能量，从而延长气井实施柱塞气井的有效期；2、通过两个可以收缩变形的弹块式柱塞组合设计，进一步提高气井的举升效率，为气井生产后期存在变形井的排水采气提供了解决方案；3、通过安装在装置内部的智能芯片可以实现井底生产的自动检测、存储和计算分析，有利于科学诊断气井生产状况并发出指令；4、采取充填式安装液氮，操作方便，节省了常规柱塞后期气举所需的人员及装置费用，进一步提升柱塞排采技术的经济性。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

为更好地理解本实用新型，下面结合附图和实施例对本实用新型进一步的描述。

本实用新型针对完井管柱有较大变径以及气井生产后期出现的地层能量低和井筒变形的具体情况，提出了一种可以自动实施气举的排采装置及施工方法，不但可以在气井生产后期常规柱塞已无法运行的情况下，通过井下开度可调开关装置释放储存在井下柱塞装置内的液氮，通过液氮气化膨胀通过氮气喷口，进而增大气井瞬时流量，以提高井筒内气体流速，将柱塞举升至井筒并实现气井快速排液。在气井生产过程中，井下开度可调开关装置通过压力及速度检测及计算分析，判别井筒积液状况，并发出液氮释放指令开启氮气释放电动阀，提高柱塞排采能力，从而实现气井稳定生产。

一种气井智能柱塞排采装置，其特征在于，包括从上往下依次安装的打捞头1、上弹块4、上连接筒7、下弹块8、下连接筒11和液氮存储筒3，打捞头下部与上连接筒上部分别通过销钉与上弹块基体12的上下两端相连，上弹块的上下两端分别与打捞头底端及上连接筒顶端相连，上弹块与上弹块基体之间通过弹簧销子6安设数根上弹簧5，上连接筒下部与下连接筒上部分别通过销钉与下弹块基体13的上下两端相连，下弹块的上下两端分别与上连接筒底端及下连接筒顶端相连，下弹块与下弹块基体之间通过弹簧销子安设数根下弹簧，下连接筒底端设有氮气喷口10，液氮存储筒外壁紧贴上弹块基体、上连接筒、下弹块基体及下连接筒的内壁安设，液氮存储筒顶部安设单向阀2，便于液氮充入并保持液氮不外泄，底部安设开度可调开关装置9。

开度可调开关装置包括压力传感器、速度传感器、PLC控制器和电动阀，压力传感器和速度传感器的输出端均与PLC控制器的输入端相连，电动阀与PLC控制器的输出端相连。

氮气喷口为锥筒结构。

上、下弹块均为中间外凸的弧形弹性环片，上、下弹块的两端均设有凸耳，打捞头底端、上连接筒的两端及下连接筒的顶端均设有台阶部，凸耳和台阶部相配置卡接。上、下弹簧在弹块不受外力作用时，上、下弹簧将弹块向外顶起，保证上、下柱塞弹块与管柱内壁进行贴合，形成一定的密封性；当柱塞需要过有缩径的地方时，上弹块在外力作用下向中心管一侧压缩，上弹簧处于压缩状态，此时，下柱塞弹块与管柱内壁形成较好的密封性不受影响；当上柱塞通过缩径处，上柱塞弹块弹出，保障较好的密封性，下柱塞亦可顺利通过缩径处。

打捞头上部为凸台机构，主要用以在柱塞发生砂卡等异常情况时使用钢丝作业取出井下工具。

本实用新型的实施步骤如下：需要实施柱塞排采的页岩气井安装钢丝作业防喷管，并根据井下生产管柱尺寸、井口采气装置通径及柱塞的尺寸参数，采用合适的通井规，连接通井工具串并通井至柱塞下入深度处。如果能正常通井至设计深度，则在井内投入适配的卡定器，并安装采气井口装置，完成地面控制装置的电气化流程改造，将柱塞放入捕捉器内，确定生产流程倒入到位后，全开井阀门，打开捕捉器开关，让柱塞自动落入井内。当井口关井套压达到开井压力时，柱塞控制器通过气动压力信号打开薄膜阀，进行开井生产。到了后期，在举升过程中，当地层压力降低时，柱塞上部液面过高致使柱塞不能有效上行，压力传感器、速度传感器将信号传送给PLC控制器，PLC控制器控制电动阀阀门开启，氮气从氮气喷口喷出，提高柱塞上行的推力，当氮气在气举过程中消耗完时，起出柱塞，注入适量液氮后，再次投入使用。