[0001]
本发明涉及油气井井下施工技术领域，具体涉及一种天然气采气方法。
背景技术：[0002]
在气井投产初期，能量充足，产量较高，而到了中后期，气井产量降低，带液困难。为了降低运营成本，可以在不同的时期采用不同的采气工具。
[0003]
但是，在现有技术中，气井压裂施工时采气管柱已经确定，导致后续有些排水采气工艺应用受限。有时候，不得不采用工艺复杂、成本高的修井措施。
技术实现要素：[0004]
针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明提出了一种天然气采气方法。该方法既能满足气井投产时的压裂需要，还能满足后续各类采气工艺的需要，在建井之初就为气井整个生命周期内的采气工艺提供了整套解决方案。
[0005]
根据本发明提出了一种天然气采气方法，包括先将具有万用工作筒的压裂管柱下入到井筒内，再根据不同的采气作业需要，下入采气装置，采气装置在下入过程中，能与万用工作筒实现卡接，并在相应的采气作业结束后，可以下入打捞装置将相应的所述采气装置提出所述压裂管柱。
[0006]
在一个实施例中，万用工作筒的内壁上设置有凹槽，而采气装置的外周设置有周向间隔的弹片，并在弹片的外壁上设置有与凹槽匹配的凸起，以使得在采气装置下入过程中，凸起与凹槽配合以实现卡接。
[0007]
在一个实施例中，在压裂管柱上设置多个轴向间隔的万用工作筒，各万用工作筒的凹槽具有唯一性。
[0008]
在一个实施例中，在打捞装置下入过程中，打捞装置能促动所述弹片径向运动并解除所述凸起与所述凹槽的卡接并能与所述采气装置锁定以提出所述采气装置。
[0009]
在一个实施例中，在投产前，将电子压力计送入到压裂管柱，使其与处于斜井段最下部处的万用工作筒卡接，在获取压力值后解除万用工作筒与电子压力计的卡接并将电子压力计提出。
[0010]
在一个实施例中，在气井投产之初，将节流器下入到压裂管柱，使其与处于直井段中上部的万用工作筒卡接，在需要更换节流器或当井口压力降低至近管网压力或气井需要排液时，解除节流器与万用工作筒的卡接并将节流器提出。
[0011]
在一个实施例中，在气井生产过程中，需要开展排水采气作业时，根据各种排水采气工艺适应条件的不同，下入小油管装置、柱塞卡定器、涡流装置、单流阀气举装置和射流泵装置中的一种与压裂管柱的万用工作筒卡接。
[0012]
在一个实施例中，当下入小油管装置时，其与处于造斜点的万用工作筒卡接，
[0013]
或当下入柱塞卡定器时，其与处于井斜30
°
附件位置的万用工作筒卡接，
[0014]
或当下入单流阀气举装置时，其与处于井斜60
°
位置的万用工作筒卡接，
[0015]
或当下入射流泵装置时，其与处于井斜50
°
位置的万用工作筒卡接。
[0016]
在一个实施例中，在气井生产过程中，当下入涡流装置时，可以在斜井中下部下入多个涡流装置，并分别与轴向间隔的万用工作筒卡接。
[0017]
在一个实施例中，采气装置通过连续油管或者钢丝下入到压裂管柱内，当采用连续油管作业时，下压吨位在2.5-5吨后提出以实现采气装置卡接，当采用钢丝作业时，采用向下震击2-5次后上提的方式以实现采气装置卡接。
[0018]
与现有技术相比，本发明的优点在于，该采气方法中，在压裂管柱上预置万用工作筒，在采气过程的不同阶段，可以通过投送不同的采气装置与万用工作筒实现卡接，从而满足后续采气工艺需要。同时，该采气装置能被打捞装置提出，以实现压裂管柱的全通径，从而可以保证压裂管柱内能依次下入不同的采气装置，从而提高采气效率。另外，该万用工作筒与油管通径基本相同，不影响压裂生产以及全通径。
附图说明
[0019]
下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：
[0020]
图1显示了根据本发明的一个实施例的小油管装置的下入状态示意图；
[0021]
图2显示了根据本发明的一个实施例的小油管装置的胶筒坐封状态示意图；
[0022]
图3显示了根据本发明的一个实施例的小油管装置的打捞状态示意图；
[0023]
图4显示了根据本发明的另一个实施例的井下小油管装置；
[0024]
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
[0025]
下面将结合附图对本发明做进一步说明。
[0026]
本申请提供一种天然气采气方法。在该方法中，先将具有万用工作筒的压裂管柱下入到井筒内，再根据不同的采气作业需要，下入采气装置，采气装置在下入过程中，能与万用工作筒实现卡接。从而可以通过先下入的万用工作筒限定该采气装置的位置。在相应的采气作业结束后，可以下入打捞装置将相应的采气装置提出所述压裂管柱，以便后续的采气装置下入。由于万用工作筒在压裂之前跟随压裂管柱下入，其既满足压裂施工需要，也满足后续各类采气施工需要。
[0027]
在结构上，万用工作筒的内壁上设置有凹槽，而采气装置的外周设置有周向间隔的弹片，并在弹片的外壁上设置有与凹槽匹配的凸起。在采气装置下入过程中，凸起受到压裂管柱的内壁的力，从而弹片径向向内收缩，以保证采气装置的顺利下入。当采气装置到达相应的万用工作筒处，在自身弹力作用下，凸起径向移动以进入到万用工作筒的凹槽内。由此，万用工作筒与采气装置完成卡接。具体的例子在下文中详述。
[0028]
在一个实施例中，在压裂管柱上设置多个轴向间隔的万用工作筒，各万用工作筒的凹槽具有唯一性。相应地，采气装置上的凸起与万用工作筒上的凹槽一一对应式匹配。也就是说，通过改变万用工作筒的凹槽的结构、形状、大小、位置、以及数量，使得任何两个万用工作筒之间的凹槽不相同。从而，使得采气装置与万用工作筒具有唯一对应性。由此，在油气施工的不同阶段，根据气井施工需要，可以下入不同的采气装置到不同的位置。而下入的采气装置只能坐落到相应的万用工作筒上。
[0029]
当相应的采气作业结束后，下入的打捞装置能促动弹片径向移动解除采气装置和万用工作筒的卡接以将相应的采气装置提出压裂管柱，以恢复压裂管柱的全通径。
[0030]
例如，在一个气井施工作业中，在投产前，先将电子压力计送入到压裂管柱，使其与处于斜井段最下部处的万用工作筒卡接，在获取压力值后解除万用工作筒与电子压力计的卡接并将电子压力计提出。由于电子压力计能与万用工作筒实现卡接，也能被提出压力管柱，则将电子压力计定义为采气装置的一种。另外，斜井段最下部指a靶点附近处，也就是斜井开始变水平的哪一点附近。
[0031]
在气井投产之初，将节流器下入到压裂管柱，使其与处于直井段中上部的万用工作筒卡接，在需要更换节流器或当井口压力降低至近管网压力或气井需要排液时，解除节流器与万用工作筒的卡接并将节流器提出。
[0032]
在气井生产过程中，需要开展排水采气作业时，根据各种排水采气工艺适应条件的不同，可以选择下入小油管装置、柱塞卡定器、涡流装置、单流阀气举装置和射流泵装置中的一种与压裂管柱的万用工作筒卡接。
[0033]
例如，小油管装置排水采气适应于气井产量超过大约5000方/天(井口油压大约2mpa)，产液量低于2方的气井；应用柱塞卡定器的柱塞气举工艺对气井产量要求不高，但要求气井压力恢复速度较快的气井，液量范围2～10方/天最佳；应用涡流装置的涡流排水采气工艺适应于气井产量超过1万方/天的气井，产液量低于20方/天；而应用单流阀气举装置的单流阀气举工艺适应于水淹停产气井恢复产量，对于井筒积液、能量不足的气井；应用射流泵装置的射流泵排水采气工艺适应于产液量超过100方以上的大产水量气井。
[0034]
当应用小油管装置时，小油管装置与处于造斜点的万用工作筒卡接。当应用柱塞卡定器时，柱塞卡定器与处于井斜30
°
附件位置的万用工作筒卡接。当应用单流阀气举装置时，单流阀气举装置与处于斜井中下部(也就是井斜60
°
附近位置)的万用工作筒卡接。当应用射流泵装置时，射流泵装置与处于斜井中下部(也就是井斜50
°
附近位置)的万用工作筒卡接。而根据不同需要，还可以在压裂管柱内下入多个采气装置，以增加采气效果。例如，可以在斜井中下部设置多个涡流装置，并分别与压裂管柱的万用工作筒卡接。多个涡流装置在轴向上间隔式设置，以提高排水采气效果。
[0035]
通过上述设置，在气井不同的时期，可以向井筒内下入不同的采气装置，用于实现经济最大化。
[0036]
在一个实施例中，采气装置通过连续油管或者钢丝下入到压裂管柱内。当采用连续油管作业时，下压吨位在2.5-5吨后提出以实现所述采气装置卡接。当采用钢丝作业时，采用向下震击2-5次后上提的方式以实现所述采气装置卡接。这种坐挂采气装置的操作非常简单，易于实施。
[0037]
本申请中以小油管装置与万用工作筒的配合为例，详细描述采气装置与万用工作筒的配合原理。如图1所示，该小油管装置100包括送放芯轴1、中心筒2、小油管3、第一卡挂件4和坐封组件。其中，送放芯轴1呈柱状，用于将小油管装置100下入到指定位置后被提出。中心筒2设置在送放芯轴11的下端，主要起支撑以及过流作用。并且，中心筒2可以选择性地与送放芯轴1相连接，以使得在将小油管装置100送放到位并完成封隔后，可以断开送放芯轴1与中心筒2的连接，而将送放芯轴1提出井筒。第一卡挂件4套设在送放芯轴1的外壁上，用于与压裂管柱(图中只是画出了管柱的万用工作筒200部分)的万用工作筒200配合，从而
实现卡接以限定小油管装置100的位置。坐封组件设置中心筒的外侧，并位于第一卡挂件4的下端，用于封堵小油管装置100与管柱之间的环空。而小油管3连通式设置在中心筒2的下端，用于排水采气。
[0038]
本发明还涉及压裂管柱。如图1所示，压裂管柱包括万用工作筒200。该万用工作筒200为筒状结构，并在其内壁上构造有第二卡挂部201。在施工过程中，万用工作筒200跟随管柱先被下入到井筒中。
[0039]
通过大量试验得到，气井携液困难主要是发生在生产斜井段。只要解决气井斜井段的积液问题，气井便可以正常携液生产。在施工过程中，将筒状的万用工作筒200设置在管柱上，并随着管柱被先下入到井筒内。在压裂施工完成后，根据油气井生产管理需要，将小油管装置100下入到管柱内部。则小油管3通过第二卡挂件201进行定位，则小油管3可以被设置在井筒内斜井段附近，从而大幅减少小油管3的长度尺寸，降低了生产成本。另外，这种方式得小油管装置100不会影响其它气井作业，以及管柱的全通径。另外，由于小油管装置100与万用工作筒200通过卡挂连接，有助于保证连接稳定性，降低对井斜的要求。再有，根据本发明，可以在管柱上设置多个万用工作筒200，而在后期下入小油管装置100与相应的万用工作筒200配合，以提高定位位置精度。
[0040]
在一个实施例中，第一卡挂件4包括第一卡挂件本体41、弹性爪42和第一卡挂部43。其中，第一卡挂件本体41为筒状，套设在送放芯轴1的外侧。弹性爪42由第一卡挂件本体41轴向向上延伸。在周向上，间隔式设置多个弹性爪42，例如6个。并且，弹性爪42与送放芯轴1间隙式套接。第一卡挂部43设置在弹性爪42的外周壁上，并构造为径向突出的凸起。优选地，为了增加卡挂稳定性，在轴向上，设置多个，例如两个间隔的第一卡挂部43。相对应地，第二卡挂部201构造为凹槽，用于与第一卡挂部43配合。在小油管装置100下入过程中，第一卡挂部43受力使得弹性爪42径向收缩，以保证小油管装置100顺利下入。当第一卡挂部43到达第二卡挂部201位置处，在自身弹力作用下，弹性爪42径向扩张，使得第一卡挂部43进入到第二卡挂部201内并配合完成卡挂，以将小油管装置100固定。上述卡挂结构简单，易于实现。另外，由于上述结构特征，改变第一卡挂部43和相应的第二卡挂部201的数量、位置、形状和大小等结构，可以实现第一卡挂件4和万用工作筒200的卡接配合唯一对应性。由此，可以将多个具有不同结构或数量的第二卡挂部201的万用工作筒200下入井筒，在后期施工过程中，可以选择与合适位置的万用工作筒200匹配的第一卡挂件4下入管柱内，以携带不同的采气工具。
[0041]
如图1所示，坐封组件具有外筒5、胶筒6和插入体7。其中，外筒5的下端套设在中心筒2的外侧，并且上端延伸到第一卡挂件4的内腔中并与第一卡挂件4固定连接。胶筒6具有一定的变形能力，用于封隔小油管装置100与万用工作筒200之间的环空。胶筒6的上端为固定端与第一卡挂件4固定连接，而下端沿着轴向方向向下延伸并为自由端。胶筒6的上端通过胶筒固定部8设置在第一卡挂件4上。例如，在胶筒固定部8上设置内螺纹，而在第一卡挂件4上设置相应的外螺纹以进行连接。根据需要，内螺纹和外螺纹的设置也可反过来。在胶筒6的上端与下端之间，胶筒6与外筒5间隔开而形成空闲空间63。插入体7的下端固定套设在中心筒2的外壁上，而上端轴向向上延伸搭接到了外筒5的外壁上，同时插入到空闲空间63内。插入体7在中心筒2带动下能相对于胶筒6轴向移动，在插入体7相对向上运动过程中，能插入到空闲空间63内并径向向外推动胶筒6，从而完成坐封组件的坐封。
[0042]
胶筒6可具有大致上为梯形或三角形的截面，下端具有较小的截面，而上端具有较大的截面。由此，能够使胶筒6与外筒5在径向方向上间隔开，从而可在胶筒6与外筒5之间形成一定的空闲空间63。
[0043]
在插入体的朝向胶筒6的上端以及远离胶筒6的下端之间设置倾斜的外表面71。也就是，插入体7的上端构造为在从上到下的方向上径向尺寸逐渐增大的楔形，以在跟随中心筒2上移过程中，能插入到空闲空间63中从而催动胶筒6径向运动。
[0044]
在一个实施例中，在胶筒5内朝向所述空闲空间63的一侧设置金属接触件64，以使得插入体7插入到空闲空间63后与金属接触件64表面相接合，如图4所示。优选地，该金属接触件64为多个并在周向上间隔式分布。也就是，该金属基础件为伞骨状，与胶筒5通过硫化工艺粘合在一起。在插入体7相对胶筒5上移过程中，胶筒5变形，且金属接触件64的下端张开。相反地，在插入体7相对于胶筒5下移过程中，胶筒5回缩，而金属接触件64的下端闭合。通过设置金属接触件64减小了插入体7与胶筒5之间的摩擦力，从而保证了密封性能，同时，能增加胶筒5的使用寿命，提高其密封能力。
[0045]
在一个实施例中，在外筒5与胶筒6之间设置第一密封圈9。在外筒5与中心筒2之间设置第二密封圈10。通过设置上述两个密封圈9、10能防止流体通过相应位置进一步上移，以使得流体能全部通过小油管3上移，从而保证了排水采气效果。
[0046]
在中心筒2的外壁上设置卡簧21。同时，在外筒5的内壁上间隔式设置有多个能与卡簧21配合的卡簧槽51，例如卡簧槽51的数量为两个。在中心筒2相对于外筒5轴向移动过程中，卡簧21处在不同的卡簧槽51内。具体地，在小油管装置100下入过程中，卡簧21处于下端内的卡簧槽51中，使得插入体7与胶筒6处于初始搭接位置。在小油管装置100下入后，上提中心筒2(通过上提送放芯轴1而实现)，此时第一卡挂件4已经卡挂在万用工作筒200处，则外筒5不动，使得中心筒2相对于外筒5向上运动，卡簧21跟随中心筒2向上移动并进入到位于上端的卡簧槽51内。同时，中心筒2带动插入体7上移，从而促动胶筒6径向扩张。而在解除坐封的时候，向下压中心筒2，以带动插入体7一起相对于胶筒与外筒5向下移动，从而解除胶筒6的坐封。也就是，通过卡簧21与卡簧槽51的配合，而限定插入体7的位置，从而保证胶筒6的坐封或者解封。在外筒5的内腔中设置限位环52，用于限制中心筒2进一步上移。限位环52自身为环状，固定设置在外筒5的内壁上，在送放芯轴1上提过程中，卡簧21与上端的卡簧槽51匹配后，中心筒2的上端面抵接在限位环52处，防止上提送放芯轴1时中心筒2继续上移。
[0047]
在一个实施例中，如图1所示，送放芯轴1具有轴状的芯轴主体11和送放头12。其中，送放头12设置在芯轴主体11的上端，其径向截面面积大于芯轴主体11的径向截面面积，用于与送放工具固定连接。例如，可以在送放头12的外壁上设置螺纹以与送放工具实现连接。芯轴主体11竖向延伸且其下端与第一卡挂件4通过剪切销101连接，用于实现送放芯轴1与第一卡挂件4可选择性连接。在将小油管装置100送入到预定位置并促动胶筒6坐封后，上提送放芯轴1，剪切销101被剪断，以将送放芯轴1提出，如图2所示。
[0048]
在第一卡挂件本体41的内壁上嵌设有棘齿座44。该棘齿座44能与打捞装置300的棘齿303匹配，以将第一卡挂件4提出井筒。也就是说，在不需要进行排水采气时，可以将小油管装置100提出井筒，以实现全通径，利于后期排水采气等采输工艺工序顺利实施。
[0049]
在弹性爪42的上端面与外侧面之间设置朝向上的第一斜面45。该第一斜面45用于
在打捞中与打捞装置配合(后续详细论述)。
[0050]
本发明还涉及打捞装置300。如图3所示，打捞装置300包括打捞头301和打捞芯轴302。打捞头301用于与外部结构相连接，使得外部结构(例如连续油管)能携带打捞装置300下放到井筒内的预定位置。打捞芯轴302与打捞头301固定连接，同时，打捞芯轴302还能够与位于万用工作筒200内的第一卡挂件4相锁止配合。上提打捞装置300以将第一卡挂件4提出井筒。
[0051]
具体地，在打捞芯轴302的下端外壁上设置棘齿303。为保证能与棘齿座44顺利配合以及连接的稳定性，在打捞芯轴302的下端外壁上设置多个棘齿303。多个棘齿303沿着打捞芯轴302的延伸方向并排设置。
[0052]
在打捞头301的下端面上设置安装槽304。打捞芯轴302的上端能延伸到安装槽304内，例如可以通过螺纹连接。安装槽304的侧壁与打捞芯轴302的外壁间隙配合。安装槽304的下端面与内壁面之间设置第二斜面305。在下入打捞装置300过程中，第二斜面305插入到第一斜面45与万用工作筒200形成的环空内，随着打捞装置300的不断下入，第二斜面305施力于第一斜面45，并促动弹性爪42径向收缩，以使得弹性爪42的上端收拢到安装槽304内，同时，第一卡挂部43由第二卡挂部201内脱出解除卡接限定。
[0053]
下面根据图1到3详细论述小油管装置100以及相关管串和打捞装置300的工作过程。
[0054]
首先，将万用工作筒200设置在管柱上，然后将管柱下入到井筒内。在下入到位后，由于万用工作筒200呈筒状，其并不影响其它气井操作。
[0055]
在需要排水采气时，通过连续油管等送入工具将小油管装置100下入到管柱内。在小油管装置100下入过程中，弹性爪42径向收缩，并不妨碍小油管装置100下入。同时，卡簧21处在下端的卡簧槽51中，插入体7处在初始位置未使胶筒6径向运动。而当第一卡挂部43到达所匹配的第二卡挂部201位置处，在自身弹力作用下，弹性爪42径向扩张，使得第一卡挂部43与第二卡挂部201配合完成卡挂，以将小油管装置100固定，如图1所示。在这个过程中，卡簧21一直处在下端的卡簧槽51中，以限定插入体7与胶筒6的相对位置，防止胶筒6提前坐封。
[0056]
接着，上提送入工具，送放芯轴1带动中心筒2向上移动(由于两者通过剪切销101连接)，而由于第一卡挂件4设置在万用工作筒200处，则第一卡挂件4不能移动，并由于胶筒6和外筒5均与第一卡挂件4固定连接，则胶筒6和外筒5并不能移动。从而，上述提拉一方面使得插入体7相对于胶筒6向上运动，从而促动胶筒6径向扩张而实现坐封；另一方面，卡簧21向上运动而进入到上端的卡簧槽51中，互相配合的卡簧21与卡簧槽51限定了插入体7的位置，保证了胶筒6的坐封稳定性。此时，中心筒2的上端面抵接限位环52。继续上提送放芯轴1，由于中心筒2由限位环52限定，不能继续上移，则剪切销101被剪断，解除了中心筒2与送放芯轴1的固定，从而将送放芯轴1提出井筒，如图2所示。此时，流体经过小油管3进入到中心筒2中，则产生排水采气效果。
[0057]
在不需要进行排水采气时，可以下入打捞装置300，将该小油管装置100打捞出管柱，以实现全通径。具体地，下入打捞装置300，并下压打捞装置300。在打捞装置300下移过程中，打捞装置300与中心筒2抵接，在下压打捞装置300的过程中，中心筒2跟随打捞装置300下移，以使得卡簧21从上端的卡簧槽51内脱出并继续下移进入到位于下端的卡簧槽51
内，此时，插入体7相对于胶筒6下移，而解封胶筒7。打捞装置300下移过程中，棘齿303与小油管装置100的棘齿座44配合，形成锁止结构。同时，第二斜面305施力于第一斜面45，促动弹性爪42径向收缩，解除第一卡挂件4与万用工作筒200的卡接限定。此时，可以通过上提打捞装置300将剩余的小油管装置100提出井筒。
[0058]
上述以小油管装置为例阐述了万用工作筒与采气装置的配合关系。而其它的采气装置例如柱塞卡定器、涡流装置、单流阀气举装置和射流泵装置等结构与上述小油管装置相似(略去详细描述)，与万用工作筒的配合也相同或者相似，只是下入到井筒中的时间或位置有可能不同。
[0059]
本申请中，方位用语“上”、“下”与小油管装置100的实际工作方位为参照。
[0060]
以上仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。