同井回注排水采气方法及管柱与流程

1.本发明涉及石油工程采气领域，特别涉及一种排水采气方法及管柱。


背景技术：

2.气藏开采过程由于地层出水造成水淹，降低了气层的生产压差，使气层产量下降。目前有泡沫助排、速度管、柱塞气举、泵抽等措施来进行排水采气，技术也相对较为成熟，其目的都是将井底存水排出地面，降低井底压力，恢复气层产量。然而，各种排水采气工艺都普遍要消耗能量，增加投资和运行成本，且不利于环保。
3.有鉴于此，本发明的发明人提供一种同井回注排水采气方法及管柱，其应用在合适的回注层时，无需将水排出地面，即可实现采气，而且能够最大限度地减少排水消耗的费用或投资，最大限度的降低水淹对产能的影响，极大地提高了气层的生产潜力。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种同井回注采气方法及管柱，其直接将气层产水直接注入井下低压层，不再将水排出地面，从而最大限度的减少了排水消耗的费用或投资，最大程度提高了气层的生产潜力。
5.为达上述目的，本发明提供一种同井回注排水采气管柱，其应用于回注层位于产水气层下方的工况，所述管柱包括：油管、套管、上封隔器、液位开关阀以及下封隔器，
6.所述油管同心设置于套管的内部，且油管靠近下方的外周与套管之间通过上封隔器进行封隔，
7.所述液位开关阀位于套管的内部、油管的下方且位于回注层，液位开关阀的外周与套管之间通过下封隔器进行封隔，所述下封隔器用于对回注层和产水气层进行封隔。
8.所述的同井回注排水采气管柱，其中，所述液位开关阀包括阀座和位于阀座上方的空心球。
9.所述的同井回注排水采气管柱，其中，所述液位开关阀还包括弹簧，所述弹簧的下端固定于阀座内，空心球坐于弹簧的上端。
10.本发明还提供一种同井回注排水采气方法，其采用上述应用于回注层位于产水气层下方工况的同井回注排水采气管柱，所述方法包括以下步骤：
11.(1)下入套管；
12.(2)将下封隔器连同液位开关阀下入套管内，将下封隔器坐封于气层和回注层之间；
13.(3)将上封隔器连同油管下入套管内，上封隔器坐封于气层。
14.本发明又提供一种同井回注排水采气管柱，其应用于产水气层位于回注层下方的工况，其中，所述管柱包括：油管、套管、液位开关阀、下封隔器、插管、插管密封筒以及桥式接头，
15.所述油管同心设置于套管的内部；
16.所述油管下方连接插管，所述插管下方插入插管密封筒，所述插管密封筒的下方连接有桥式接头，所述桥式接头使得所述插管密封筒的下方的至少一侧具有与产水气层连通的开口；
17.所述插管密封筒与套管之间坐封有下封隔器，所述下封隔器用于对回注层和产水气层进行封隔；
18.所述液位开关阀位于套管的内部、油管的下方且位于产水气层，所述液位开关阀位于桥式接头的下方并与套管连通。
19.所述的同井回注排水采气管柱，其中，所述液位开关阀具有阀芯、阀体以及液孔，所述阀体为空心环形阀体且套设在阀芯上，所述液孔位于阀芯上且由阀体打开或关闭。
20.所述的同井回注排水采气管柱，其中，所述阀芯上在阀体的下方设有止挡结构。
21.所述的同井回注排水采气管柱，其中，所述油管外周与套管之间通过上封隔器进行封隔。
22.本发明还提供一种同井回注排水采气方法，其应用于产水气层位于回注层下方工况的同井回注排水采气管柱，其中，所述方法包括以下步骤：
23.(1)下入套管；
24.(2)将下封隔器连同插管密封筒、桥式接头、液位开关阀下入套管内，将下封隔器坐封于气层和回注层之间，并使液位开关阀位于气层之下；
25.(3)将油管及插管下入套管内内，并将插管插入插管密封筒内形成密封。
26.所述的同井回注排水采气方法，其中，所述在步骤(3)中一并下入上封隔器，上封隔器位于油管与套管之间。
27.综上所述，本发明的有益效果在于：
28.(1)本发明将气层产出的水直接注入低压层，不需要采出地面处理，不需要消耗采水能量，无额外运行费用；
29.(2)本发明可始终将井内液面维持在最低状态，从而可使气层产能发挥到极致。
附图说明
30.图1为采上注下排水采气管柱在液位高于液位开关阀时的示意图；
31.图2为采上注下排水采气管柱在液位低于液位开关阀时的示意图；
32.图3为采下注上排水采气管柱在液位高于液位开关阀时的示意图；
33.图4为采下注上排水采气管柱在液位低于液位开关阀时的示意图；
34.图5为采下注上排水采气管柱的结构中的插管密封筒及桥式接头的剖视图。
35.附图标记说明：
36.1-采上注下排水管柱；11-油管；12-套管；13-上封隔器；14-液位开关阀；141-阀座；142-空心球；143-弹簧；15-下封隔器；
37.2-采下注上排水管柱；21-油管；22-套管；23-上封隔器；24-液位开关阀；25-下封隔器；26-插管；27-插管密封筒；28-桥式接头。
具体实施方式
38.下面将结合附图对本发明作进一步说明。
39.本发明为解决气井井筒及井底附近地层积液过多、产水的问题，在采用本发明提供的同井回注排水采气方法及管柱将井下积液注入回注层(即低压水层)之外，回注层的选择也至关重要。具体而言，回注层的选择主要是选择地层压力低、渗透性好、地层厚度较厚、并和气层有稳定夹层的地层。回注层的地层压力要低于气层压力，同时渗透性好，便于气层产水能流入回注层；地层较厚目的是有较大的空间储存回注的水；和气层有稳定夹层目的使防止和气层窜通，从而造成无效回注。具体的地层选择要结合水体大小、物性参数等进行模拟计算，在油藏工程领域技术非常成熟。
40.同井回注根据回注层和产水气层的位置关系包括采上注下和采下注上两种，采上注下即产水气层位于回注层的上方，采下注上即产水气层位于回注层的下方。
41.基于以上本领域的知识，本发明提供了同井回注排水采气方法及管柱。
42.第一实施例
43.第一实施例针对的工况是回注层位于产水气层下方。根据图1和图2所示，其分别为采上注下排水采气管柱在液位高于和低于液位开关阀时的示意图。第一实施例中的管柱为采上注下排水采气管柱1，其主要包括：油管11、套管12、上封隔器13、液位开关阀14以及下封隔器15。
44.所述油管11同心设置于套管12的内部，且油管11靠近下方的外周与套管12之间通过上封隔器13进行封隔。
45.所述液位开关阀14位于套管12的内部、油管11的下方，液位开关阀14的外周与套管12之间通过下封隔器15进行封隔。
46.其中，封隔器将气层和回注层进行封隔，液位开关阀14是控制回注层的开关，气层以上管柱为常规采气管柱。
47.其中，所述液位开关阀14包括阀座141和位于阀座141上方的空心球142。液位开关阀的作用是控制液面自动开启和关闭，其原理是利用液体和气体对空心球的浮力差异控制液位开关阀的打开和关闭。如图1所示，当液位开关阀14的空心球142被液体淹没时，其所受浮力使阀体保持开启状态，当液面下降，空心球142处于气体中时失去浮力，空心球在重力作用下下降并落在阀座142的密封锥面上，使液位开关阀14关闭，如图2所示。
48.液位开关阀具体设计可根据液体密度、压力、空心球的体积、重量来决定，必要时可配合使用弹簧143来调节力量。具体地，所述弹簧143的下端固定于阀座141内，空心球142坐于弹簧143的上端(自由端)。弹簧的作用是平衡调节浮力、阀球重力和压力的差值。
49.第二实施例
50.第二实施例针对应用采上注下排水采气管柱的采气方法，其包括以下步骤：
51.(1)下入套管12；
52.(2)将下封隔器15连同液位开关阀14下入套管12内，将下封隔器15坐封于气层和回注层之间；
53.(3)将上封隔器13连同油管11下入套管12内，上封隔器13坐封于气层。
54.本实施例的工作原理在于：上封隔器13和下封隔器15将气层和回注层进行封隔，液位开关阀14是控制回注层的开关，气层以上管柱为常规采气管柱。气层中的水随气进入井筒内，在重力作用下自然分离，气体向上进入油管12内采出地面，水则向下自动流入下部的回注层(回注层压力低于气层压力)，当液面低于液位开关阀14时，空心球142不受浮力的
作用，在重力作用下向下压弹性件143直至空心球143将阀座141封闭，即液位开关阀14自动关闭，防止气体进入回注层造成浪费(如图2所示)。当气层产水使液面上升高于液位开关阀14时，空心球142受浮力作用向上浮起，液位开关阀14自动打开，从而使井筒内的液位保持较低的水平，可以使气层的生产压差保持最大，从而能最大限度发挥气层潜力。
55.第三实施例
56.第三实施例针对的工况是回注层位于产水气层上方。根据图3-图5所示，其分别为采下注上排水采气管柱在液位高于和低于液位开关阀时的示意图以及插管密封筒及桥式接头的剖视图。第三实施例中的管柱为采下注上排水采气管柱2，其主要包括：油管21、套管22、上封隔器23、液位开关阀24、下封隔器25、插管26、插管密封筒27以及桥式接头28。
57.所述油管21同心设置于套管22的内部。油管21下方连接插管26，插管26下方插入插管密封筒27，所述插管密封筒27的下方连接有桥式接头28，所述桥式接头28使得所述插管密封筒27的下方的至少一侧具有开口281，用于使产水气层中的气体通过桥式接头28依次进入到插管密封筒27、插管26以及油管21中。
58.所述插管密封筒27与套管22之间坐封有下封隔器25，用于对回注层和产水气层进行封隔。
59.所述液位开关阀24位于桥式接头的下方，其与套管22连通。具体地，所述液位开关阀24具有阀芯241、阀体242以及液孔243，其中，所述阀体242为空心环形阀体且套设在阀芯241上。当井筒内液位保持较高水平时，使得阀体242淹没在液体中，浮力使阀体242向上保持开启状态(液孔243被打开)，当井筒内液位保持较低水平时，阀体242暴露于气体中，因此阀体242在重力作用下下降，关闭流体通道(液孔243被关闭)。
60.优选地，所述阀芯241上在阀体242的下方设有止挡结构(图中未示出)，当阀体242下降到一定高度时会由止挡结构限位，避免阀体242从阀芯241上脱离。
61.液位开关阀具体设计可根据液体密度、压力、阀体的体积、重量来决定。
62.更优选地，所述油管21外周与套管22之间通过上封隔器23进行封隔。
63.第四实施例
64.第四实施例针对应用采下注上排水采气管柱的采气方法，其包括以下步骤：
65.(1)下入套管22；
66.(2)将下封隔器25连同插管密封筒27、桥式接头28、液位开关阀24下入套管22内，将下封隔器25坐封于气层和回注层之间，并使液位开关阀24位于气层之下；
67.(3)将油管21及插管26下入套管内22内，并将插管26插入插管密封筒27内形成密封。
68.优选地，所述可在步骤(3)中一并下入上封隔器23，上封隔器23位于油管21与套管22之间(视情况而定可取消上封隔器23)。
69.本实施例的工作原理在于：下封隔器25将气层和回注层进行封隔，气层中的水随气进入套管内，在重力作用下自然分离，气体通过桥式接头28向上依次进入插管密封筒27、插管26以及进入油管22内，而后采出地面，气层中的水在重力作用下沉积在井底，水在产层与回注层的压差作用下(回注层压力低于气层)向下经液位开关阀24向上进入回注层。桥式接头28上接插管密封筒27，插管密封筒27和插管26配合形成密封。桥式接头的作用是使气体和水的流道交叉而不干扰。液位开关阀24的作用是使水通过而不使气体通过，从而使井
筒内的液位保持较低的水平，使气层的产能发挥到最大，此处的液位开关阀24也是利用液体和气体对阀体控制件的浮力差异控制阀体242的打开和关闭。当井筒内液位保持较高水平时，使得阀体242淹没在液体中，浮力使阀体242向上保持开启状态(液孔243被打开)，当井筒内液位保持较低水平时，阀体242暴露于气体中，因此阀体242在重力作用下下降，关闭流体通道(液孔243被关闭)。
70.综上所述，本发明提供了同井回注排水采气方法及管柱，其将气层产水直接注入井下低压层，并根据低压层的位置设计了采下注上和采上注下两种管柱，并用液位开关阀将液位始终保持在最低，不再将水排出地面，从而最大限度的减少了排水消耗的费用或投资，最大程度提高了气层的生产潜力。
71.虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。