一种水平气井用柔性旋转柱塞排水工具的制作方法

本发明涉及采气工程技术领域，属于一种水平气井用柔性旋转柱塞排水工具。

背景技术：

柱塞排水采气工艺，是一种利用储层自身能量来携液的间歇式举升方法。目前，现场除了采用传统的直井开发以外，还普遍采用水平井对天然气资源进行开发。传统的柱塞气举工具可以在直井中有效工作，但是在水平井中运行时，由于柱塞本身是刚性装配体，在通过造斜段或狗腿度较大的井段时摩擦阻力较大，可能导致上下行速度下降或者无法通过，柱塞本体磨损严重，并造成柱塞上部的液体漏失，系统无法正常工作，工作效率下降。

技术实现要素：

本发明的目的是提供可以改善并克服在水平井中通过造斜段或狗腿度较大的井段时现有柱塞工具适应性差的一种水平气井用柔性旋转柱塞排水工具。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种水平气井用柔性旋转柱塞排水工具，它由打捞头、减震弹簧、上压帽、测压仪器外筒、测压仪器、下压帽、定位接头、柔性总成上接头、垫片、固位卡环、金属橡胶、柱塞工具环、挠性体、带喷射孔柱塞工具环、柔性总成下接头、旋转工具组成，其中柔性总成上接头、挠性体、固位卡环、柔性总成下接头、垫片、金属橡胶、柱塞工具环和带喷射孔柱塞工具环组成柔性总成部件，打捞头与测压仪器外筒螺纹连接，定位接头与测压仪器外筒螺纹连接，测压仪器外筒内设置上压帽和下压帽，测压仪器外筒上下端分别通过减震弹簧与打捞头、定位接头相连接，测压仪器外筒内置测压仪器，柔性总成上接头与定位接头螺纹连接，柔性总成下接头与旋转工具螺纹连接，挠性体穿过金属橡胶、柱塞工具环和带喷射孔柱塞工具环交错布置的串联体，挠性体两端布置垫片并通过固位卡环固定限位。

金属橡胶材料是一种新型多孔非线性弹性阻尼材料，该材料由特殊的成型工艺制成，具备材料所具有的金属性能。

挠性体是由具有挠性的增强热塑性高密度聚乙烯制成。

金属橡胶为空间网状结构，其外径较柱塞工具环小，在相邻柱塞工具环之间形成环形凹槽。

金属橡胶和柱塞工具环均为中空环状结构。

柱塞工具环和金属橡胶可以互换。

带喷射孔柱塞工具环和带喷射孔柱塞工具环上开有径向均布喷射孔。

旋转工具圆周开设斜线凹槽。

本发明与已有技术相比具有如下优点：

本发明克服了现有刚性柱塞只能用于直井的缺点，保证了在水平井中排液采气作业的顺利实施。本发明工具具备柔性，易磨损部件具备互换性，井筒内测压数据存储，工具始终与井筒内壁保持接触、气密性与举升效果良好，工具上升过程具备旋转加速功能等优点。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为柔性总成部件的示意图；

图3为带喷射孔柱塞工具环15的a-a径向截面图；

图4为带喷射孔柱塞工具环14的b-b径向截面图；

图5为金属橡胶11的径向截面图；

图6为挠性体13端头固定连接示意图；

图7为旋转工具17示意图。

图中1-打捞头、2-减震弹簧、3-上压帽、4-测压仪器外筒、5-测压仪器、6-下压帽、7-定位接头、8-柔性总成上接头、9-垫片、10-固位卡环、11-金属橡胶、12-柱塞工具环、13-挠性体、14-带喷射孔柱塞工具环、15-带喷射孔柱塞工具环、16-柔性总成下接头、17-旋转工具、-柔性总成部件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：本发明它由打捞头1、减震弹簧2、上压帽3、测压仪器外筒4、测压仪器5、下压帽6、定位接头7、柔性总成上接头8、垫片9、固位卡环10、金属橡胶11、柱塞工具环12、挠性体13、带喷射孔柱塞工具环14、带喷射孔柱塞工具环15、柔性总成下接头16、旋转工具17组成，其中柔性总成上接头8、挠性体13、固位卡环10、柔性总成下接头16、垫片9、金属橡胶11、柱塞工具环12、带喷射孔柱塞工具环14及带喷射孔柱塞工具环15组成柔性总成部件，打捞头1与测压仪器外筒4螺纹连接，定位接头7与测压仪器外筒4螺纹连接，测压仪器外筒4内设置上压帽3和下压帽6，测压仪器外筒4上下端分别通过减震弹簧2与打捞头1、定位接头7相连接，测压仪器外筒4内置测压仪器5，柔性总成上接头8与定位接头7螺纹连接，柔性总成下接头16与旋转工具17螺纹连接，挠性体13穿过金属橡胶11、柱塞工具环12、带喷射孔柱塞工具环14和带喷射孔柱塞工具环15交错布置的串联体，挠性体13两端布置垫片9并通过固位卡环10固定限位。

金属橡胶11材料是一种新型多孔非线性弹性阻尼材料，该材料由特殊的成型工艺制成，具备材料所具有的金属性能。

挠性体13是由具有挠性的增强热塑性高密度聚乙烯制成。

金属橡胶11为空间网状结构，其外径较柱塞工具环12小，在相邻柱塞工具环12之间形成环形凹槽。

金属橡胶11和柱塞工具环12均为中空环状结构。

柱塞工具环12和金属橡胶11可以互换。

带喷射孔柱塞工具环14和带喷射孔柱塞工具环15上开有径向均布喷射孔。

旋转工具17圆周开设斜线凹槽。

现场使用时，改造气井井口工艺流程，适配柱塞排水采气工艺措施，从井口投掷该柱塞工具进入油管。当柱塞通过造斜段或狗腿度较大的井段时，在油管壁的横向外力作用下自动变形弯曲，带动柱塞整体顺利通过斜井段到达水平段，柱塞工具环12与井筒仍然保持接触。柱塞工作时在油管内的上下往复运动，排出井筒积液，并随着井深变化，实时采集储存压力数据，通过相邻柱塞工具环12之间的凹槽清除管内的沉砂、结垢和蜡。柱塞工具在井筒中作周期性的上下运行，因始终与井壁接触，长期运行容易磨损，通过钢丝作业对该柱塞工具定期进行打捞，替换磨损的柱塞工具环12。

技术特征：

1.一种水平气井用柔性旋转柱塞排水工具，其特征在于：它由打捞头（1）、减震弹簧（2）、上压帽（3）、测压仪器外筒（4）、测压仪器（5）、下压帽（6）、定位接头（7）、柔性总成上接头（8）、垫片（9）、固位卡环（10）、金属橡胶（11）、柱塞工具环（12）、挠性体（13）、带喷射孔柱塞工具环（14）、带喷射孔柱塞工具环（15）、柔性总成下接头（16）、旋转工具（17）组成，其中柔性总成上接头（8）、挠性体（13）、固位卡环（10）、柔性总成下接头（16）、垫片（9）、金属橡胶（11）、柱塞工具环（12）、带喷射孔柱塞工具环（14）及带喷射孔柱塞工具环（15）组成柔性总成部件(i)，打捞头（1）与测压仪器外筒（4）螺纹连接，定位接头（7）与测压仪器外筒（4）螺纹连接，测压仪器外筒（4）内设置上压帽（3）和下压帽（6），测压仪器外筒（4）上下端分别通过减震弹簧（2）与打捞头（1）、定位接头（7）相连接，测压仪器外筒（4）内置测压仪器（5），柔性总成上接头（8）与定位接头（7）螺纹连接，柔性总成下接头（16）与旋转工具（17）螺纹连接，挠性体（13）穿过金属橡胶（11）、柱塞工具环（12）、带喷射孔柱塞工具环（14）和带喷射孔柱塞工具环（15）交错布置的串联体，挠性体（13）两端布置垫片（9）并通过固位卡环（10）固定限位。

2.根据权利要求1所述的一种水平气井用柔性旋转柱塞排水工具，其特征在于：金属橡胶（11）材料是一种新型多孔非线性弹性阻尼材料，该材料由特殊的成型工艺制成，具备材料所具有的金属性能。

3.根据权利要求1所述的一种水平气井用柔性旋转柱塞排水工具，其特征在于：挠性体（13）是由具有挠性的增强热塑性高密度聚乙烯制成。

4.根据权利要求1所述的一种水平气井用柔性旋转柱塞排水工具，其特征在于：金属橡胶（11）为空间网状结构，其外径较柱塞工具环（12）小，在相邻柱塞工具环（12）之间形成环形凹槽。

5.根据权利要求1所述的一种水平气井用柔性旋转柱塞排水工具，其特征在于：金属橡胶（11）和柱塞工具环（12）均为中空环状结构。

6.根据权利要求1所述的一种水平气井用柔性旋转柱塞排水工具，其特征在于：柱塞工具环（12）和金属橡胶（11）可以互换。

7.根据权利要求1所述的一种水平气井用柔性旋转柱塞排水工具，其特征在于：带喷射孔柱塞工具环（14）和带喷射孔柱塞工具环（15）上开有径向均布喷射孔。

8.根据权利要求1所述的一种水平气井用柔性旋转柱塞排水工具，其特征在于：旋转工具（17）圆周开设斜线凹槽。

技术总结
本发明涉及采气工程技术领域，属于一种水平气井用柔性旋转柱塞排水工具。它解决了在水平气井排水采气工艺中，传统柱塞无法通过造斜段或狗腿度较大井段的问题。它由打捞头（1）、减震弹簧（2）、上压帽（3）、测压仪器外筒（4）、测压仪器（5）、下压帽（6）、定位接头（7）、柔性总成上接头（8）、垫片（9）、固位卡环（10）、金属橡胶（11）、柱塞工具环（12）、挠性体（13）、带喷射孔柱塞工具环（14）、带喷射孔柱塞工具环（15）、柔性总成下接头（16）、旋转工具（17）组成，本发明具有工具具备柔性，易磨损部件具备互换性，工具气密性与举升效果良好，工具上升过程具备旋转加速功能等优点。

技术研发人员：蔡萌;马文海;张洪涛;冯明喜;马品刚;李俊亮;李楠;杨强;顾绍兴;张凤
受保护的技术使用者：大庆油田有限责任公司;中国石油天然气股份有限公司
技术研发日：2020.05.14
技术公布日：2020.08.25