排水采气管柱的制作方法

本实用新型涉及油气开采技术，尤其涉及一种排水采气管柱。

背景技术：

在油气开采领域，目前国内外的油气田大部分是边、底水气田。开发作业人员通过向钻至气层的井筒内下入套管和油管，并进行套管射孔完井，以使气层的气体经射孔进入套管和油管形成的通道，从而被开采出地面。随着气田的开发，尤其是到了开发中后期，地层水的大量侵入会造成井筒内的油管积液甚至水淹，影响气井的开采效率。同时地层水大量侵入气层，造成气体渗流通道被干扰、截断，气体无法进入井筒生产，严重影响气田整体的采收率。

目前国内外有水气田开发过程中主要采取电潜泵、射流泵等排水技术，协助出水严重井排出井筒积液恢复生产，或作为排水井持续排水。

但是，现有技术的这种方案仅适用于排出开发中后期井筒内的积液，当在开发初期，井筒的油管内具有气液混合物时，利用现有技术的方案无法协助油管内的液体排出，导致气体产出效率不高，并且无法达到气田早期治水的目的。

技术实现要素：

本实用新型提供一种排水采气管柱，用以解决现有技术在气田开发初期，无法协助油管内的液体排出，导致气体产出效率不高的技术问题。

第一方面，本实用新型提供一种排水采气管柱，包括：套管、油管、单流阀、封隔器、气举阀和采气树；

所述油管套设在所述套管中，所述单流阀安装在所述油管的末端，所述气举阀固定在所述油管位于气层的位置处，所述套管和所述油管之间的环形空间中设置有所述封隔器，且所述封隔器位于所述气举阀和所述单流阀之间；

所述套管的一端固定在水层，所述套管的另一端与所述采气树的第一阀门连通，所述油管的另一端与所述采气树的第二阀门连通，所述套管和所述油管之间的环形空间和所述第一阀门形成第一生产通道，所述单流阀、所述油管和所述第二阀门形成第二生产通道，所述套管、所述气举阀、所述油管和所述第二阀门形成第三生产通道。

进一步地，所述采气树还包括加注剂阀门，所述加注剂阀门与所述油管连通；

所述加注剂阀门用于提供发泡剂注入口，所述发泡剂经所述加注剂阀门进入所述油管中。

可选的，所述气举阀为多个，自上而下间隔的设置在所述油管位于气层的位置处，且最后一级气举阀位于所述封隔器的正上方。

进一步地，所述排水采气管柱还包括：液控柜，所述液控柜通过线路与所述第一阀门电连接；

所述液控柜，用于监测经所述第一阀门排出的气体的排气量、以及控制所述第一阀门的开合度以调节所述第一阀门的排气速度。

可选的，所述液控柜，还用于控制所述第二阀门的开合度以调节所述第二阀门的排水速度。

可选的，所述第一阀门还用于提供外部气体注入口，所述外部气体包括氮气、惰性气体或天然气。

可选的，所述液控柜还用于控制所述第一阀门的开合度以控制所述外部气体的注入量。

进一步地，所述液控柜包括控制面板，用于接收用户的输入指令，以控制所述第一阀门和所述第二阀门的开合度。

可选的，所述排水采气管柱还包括：气液分离器，所述气液分离器与所述第二阀门连接，用于分离经所述第二阀门流出的气液混合物。

本实用新型提供的排水采气管柱，油管套设在套管中，在油管的末端设置单流阀，在且油管和套管的环形空间中设置封隔器，并在油管位于气层的位置处安装气举阀，并保证该气举阀位于封隔器之上，这样使得水层侵入的水不会进入到套管和油管之间的环形空间中，只能经由单流阀进入油管，当气层气体在压力作用下经射孔进入上述环形空间后，一部分气体通过压差打开油管上的气举阀从而进入油管并携带油管中的液体从第二阀门排出，另一部分气体进入套管后经环形空间从第一阀门排出。因此，本实施例提供的排水采气管柱，在气田开采初期就可以实现气田的主动排水，提高了气田的气体采收率。

附图说明

图1为本实用新型提供的排水采气管柱实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型提供的排水采气管柱实施例二的结构示意图；

图3为本实用新型提供的排水采气管柱实施例三的结构示意图；

图4为本实用新型提供的排水采气管柱实施例四的结构示意图。

附图标记：

1：套管；

2：油管；

3：单流阀；

4：封隔器；

5：气举阀；

6：环形空间；

7：气层；

8：水层；

9：采气树；

21：第一阀门；

22：第二阀门；

23：加注剂阀门

24：液控柜；

241：控制面板；

25：气液分离器。

具体实施方式

本实用新型提供的排水采气管柱，主要是针对有水气田开发过程中的“防、治水”工艺，其目的在于能够实现气田主动排水生产，且根据需求能够监测和控制排水量大小，减缓有水气田开发过程中水侵速度，达到提高气田采收率目的。

由于目前国内外有水气田开发过程中主要采取电潜泵、射流泵等排水技术，主要应用于开发中后期井筒积液严重的气井，但是其错过了气田的最佳排水期，使得生产井最终转变为排水井，对整个气田保护意义不大。另外，现有技术的这种方案仅适用于排出开发中后期井筒内的积液，当在有水气田开发初期，井筒的油管内具有气液混合物时，利用现有技术的方案无法将油管内的液体排出，导致气体产出效率不高。

故，本实用新型提供的排水采气管柱，考虑了气田开发初期气、水协同开发的需求，能够实现气田主动排水生产，从而提高气田的气体采收率。

下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本实用新型提供的排水采气管柱实施例一的结构示意图。如图1所示，该排水采气管柱包括：套管1、油管2、单流阀3、封隔器4、气举阀5和采气树9；

所述油管2套设在所述套管1中，所述单流阀3安装在所述油管2的末端，所述气举阀5固定在所述油管2位于气层7的位置处，所述套管1和所述油管2之间的环形空间6中设置有所述封隔器4，且所述封隔器4位于所述气举阀5和所述单流阀3之间；

所述套管1的一端固定在水层8，所述套管1的另一端与所述采气树9的第一阀门21连通，所述油管2的另一端与所述采气树9的第二阀门22连通，所述套管1和所述油管2之间的环形空间6和所述第一阀门21形成第一生产通道，所述单流阀3、所述油管2和所述第二阀门22形成第二生产通道，所述套管1、所述气举阀5、所述油管2和所述第二阀门22形成第三生产通道。

具体的，本实施例中涉及的油管2和套管1，其可以为气田边部直井、斜井、水平井的完井管柱，还可以是气田生产过程中出水井转排水井中的管柱，本实施例对此并不做限定。参见图1所示，上述套管1的一端固定在水层8，套管1的另一端位于井口处且与井口处的采气树9连通，油管2套设在套管1中，且该油管2和套管1之间具有环形间隙，封隔器4设置在该环形间隙中，以防止水层8侵入的水进入环形空间6中。油管2的末端位于该封隔器4的之下，且该油管2的末端设置有一个单流阀3，该单流阀3即单向阀，确保水层8侵入的水只能流向油管2，而不能回流。另外，在油管2位于气层7的位置上设置有气举阀5(具体的安装方式可以参见现有技术所示)，该气举阀5的安装深度位于封隔器4之上，也就是说，自上而下，气举阀5位于最上面，其次是封隔器4，然后是油管2末端的单流阀3。

由于上述套管1与油管2均与采气树9连通，本实施例中的采气树9可以包括第一阀门21和第二阀门22，上述套管1与第一阀门21连通，油管2与第二阀门22连通，因此，本实施例涉及的排水采气管柱，可以包括三条生产通道，分别是经套管1和油管2之间的环形空间6、上述第一阀门21构成的第一生产通道，经单流阀3、油管2和第二阀门22构成的第二生产通道，经套管1、气举阀5、油管2和第二阀门22构成的第三生产通道。

具体开采时，水层8侵入的水由于封隔器4的封堵作用，所侵入的水会经过单流阀3进入油管2，气层7的气体在地层压力作用下经射孔进入套管1，这部分气体一部分经套管1和油管2的环形空间6从第一阀门21(即经过第一生产通道)排出，另一部分气体由于具有一定的压力，该压力大于设置在油管2上的气举阀5的设计压差，因此这部分气体可以打开气举阀5进入油管2中，由于气体的压力较大，因此这部分可以将进入油管2的水经第二阀门22带出(即经第二生产通道和第三生产通道的是气液混合物)，基于此，本实用新型提供的排水采气管柱，就可以实现气举排液，即实现了气田在开采初期的主动排水，从而提高气田的气体采收率。需要说明的是，上述经第一生产通道排出的均是气体。

本实用新型提供的排水采气管柱，油管套设在套管中，在油管的末端设置单流阀，在且油管和套管的环形空间中设置封隔器，并在油管位于气层的位置处安装气举阀，并保证该气举阀位于封隔器之上，这样使得水层侵入的水不会进入到套管和油管子还能的环形空间中，只能经由单流阀进入油管，当气层气体在压力作用下经射孔进入上述环形空间后，一部分气体通过压差打开油管上的气举阀从而进入油管并携带油管中的液体从第二阀门排出，另一部分气体进入套管后经环形空间从第一阀门排出。因此，本实施例提供的排水采气管柱，在气田开采初期就可以实现气田的主动排水，提高了气田的气体采收率。

图2为本实用新型提供的排水采气管柱实施例二的结构示意图。在上述图1所示实施例的基础上，参见图2所示，上述采气树9还可以包括加注剂阀门23，该加注剂阀门23与上述排水采气管柱中的油管2连通。该加注剂阀门23用于提供发泡剂注入口，所述发泡剂经所述加注剂阀门23进入所述油管2中。

具体的，随着气田的开采不断进行，气层7的压力不断下降，进入油管2的气体的压力也就相应的减小，这样导致这部分气体的携液能力不足，无法良好的排水。此时，可以通过打开采气树9上与油管2连通的加注剂阀门23，从而提供一个发泡剂入口，开采人员可以通过该加注剂阀门23向油管2中注入发泡剂，可选的，该发泡剂可以为泡沫棒、烃类等有机物，其加入水中可以产生大量的气泡，从而减小油管2内水的密度，进而使得经过气举阀5进行油管2的气体能够携带大量的气泡排出第二阀门22(该气泡实际上为水的一种形态)，从而提高气体的携液能力或者排水能力。

当然，在不需要加入发泡剂时，该加注剂阀门23关闭，确保油管2和套管1与外部环境的隔离。

本实用新型提供的排水采气管柱，通过在采气树上假设一与油管连通的加注剂阀门，当后期排水采气管柱携液能力不足时，可以通过在加注剂阀门向油管内注入发泡剂，以减小油管中水的密度，进而使得经过气举阀进行油管的气体能够携带大量的气泡排出第二阀门，从而提高气体的携液能力或者排水能力。

图3为本实用新型提供的排水采气管柱实施例三的结构示意图。在上述图2所示实施例的基础上，参见图3所示，所述气举阀5为多个，自上而下间隔的设置在所述油管2位于气层7的位置处，且最后一级气举阀5位于所述封隔器4的正上方。

具体的，本实施例中，可以根据需要在油管2上布设多个不同参数规格的气举阀5，下设最深的气举阀5位于封隔器4之上，形成多级气举阀5，增强排水采气管柱的气举排液能力，该气举阀5设计参数包括下深、启动压力、流量等。可选的，该排水采气管柱，水层8流体(例如水层8侵入的水)经单流阀3、油管2、第二阀门22排出地表，为了保障水层8流体按照设计需求持续排出，避免地层水侵入气田的其它井，气层7气体通过下设的多级气举阀5进入油管2，从而携带液体从第二阀门22排出，实现气田主动排水生产目的。可选的，继续参见图3所示，上述排水采气管柱还可以包括：与第二阀门22连接的气液分离器25。由于经第二阀门22排出的是气液混合物，因此，该气液分离器25可以分离经第二阀门22排出的气液混合物，将气体分离出来，从而提高气体的回收率。

本实用新型提供的排水采气管柱，通过在油管上增设多个气举阀，形成多级气举阀，可以增大进入油管中的排气量，进而增大排水采气管柱的气举排液能力，进一步提高了气田的采收率；另外，在第二阀门的端口设置气液分离器，实现了气体的回收，进一步提高了气体的采收率。

图4为本实用新型提供的排水采气管柱实施例四的结构示意图。在上述图3所示实施例的基础上，进一步地，该排水采气管柱还可以包括液控柜24，该液控柜24与所述第一阀门21电连接，可选的，该电连接可以是有线连接，还可以是无线连接；所述液控柜24，用于监测经所述第一阀门21排出的气体的排气量、以及控制所述第一阀门21的开合度以调节所述第一阀门21的排气速度。可选的，该液控柜24可以通过语音播放的方式向开发人员提供当前第一阀门21的排气量或者排气速度，开发人员可以通过语音指令控制液控柜24调节第一阀门21的开合度。可选的，该液控柜24可以包括一控制面板241，通过将第一阀门21的排气量或者排气速度显示在控制面板124上供用户查看，用户可以在该控制面板241上输入相应的控制指令，来控制第一阀门21的开合度。

可选的，上述液控柜24，还可以用于控制上述第二阀门22的开合度以调节第二阀门22的排水速度，从而控制第二阀门22的排水量，提高了用户的可控性。

具体的，本实施例中，液控柜24可以监控第一阀门21的排气量、以及根据该排气量来控制所述第一阀门21的开合度，进而调节第一阀门21的排气速度。当后期排水采气管柱的携液能力不足时，用户可以通过液控柜24调节第一阀门21的开合度来减小第一阀门21的排气速度，进而减少经上述环形空间6和第一阀门21排出的排气量，从而使得大部分气体可以通过气举阀5进入油管2中，增大排水采气管柱的携液能力，进而提高排水采气管柱关注的排水能力。

可选的，上述第一阀门21还可以用于提供外部气体入口，由于该第一阀门21与套管1连通，因此当气层7后期压力较低时，可以打开该第一阀门21，通过该第一阀门21可以向环形空间6中注入外部气体，可选的，该外部气体可以为氮气、惰性气体或者天然气(当前气田采出的实际上就是天然气)，以确保井筒内不会发生爆炸事故。当注入外部气体后，由于外部气体也是具有一定压力的气体，该外部气体可以打开气举阀5，从而使得气层7的气体可以大量进入油管2中，从而增加排水能力。可选的，上述液控柜24可以通过控制第一阀门21的开合度以控制该外部气体的注入量，可选的，该外部气体可以是连续注入，还可以是间歇性注入。

可选的，用户可以通过上述液控柜24的控制面板241来设定第一阀门21、第二阀门22的开合度，从而控制第一阀门21的气体流出量，协调经气举阀5进入油管2的气量，还可以通过控制第一阀门21的开合度，控制外部气体的注入量，实现连续或者间歇性注气，并且还可以通过控制第二阀门22的开合度来控制第二阀门22的排水量。

本实用新型提供的排水采气管柱，通过控制线路与第一阀门连接的液控柜，可以实时监测第一阀门的排气量，并通过控制该第一阀门的开合度来协调经气举阀进入油管的气量，从而增加排水采气管柱的携液能力，同时该液控柜还可以通过控制第一阀门的开合度来调节外部气体的注入量，从而进一步提高排水采气管柱的排水能力。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。