一套新型連續油管排水采氣井下工具串的結構設計

摘 要：本文給出了一種連續油管排水采氣井下工具串的結構設計。利用Solidworks對其進行了三維建模，并通過結構圖闡述了連續油管連接器、液控雙瓣閥和防砂堵塞器的連接方式、工作原理以及優點。

關鍵詞：連續油管；井下工具串；三維建模

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.068

1 引言

含液氣井開采至中后期，由于氣井的日產氣量小于最小攜液流量，在含液氣井內或者井筒內就容易產生積液，導致氣井無法正常開采。當前，由于排水采氣效果良好，各大油氣田大多采用CT速度排水采氣技術進行氣井的開采；但是，目前使用的井下工具具有存在以下幾個不足：（1）由于連續油管和井下工具有一定的幾率被下入井底臟污之中，造成井下工具和連續油管的堵塞，無法正常將水排出；（2）如果需要更換合適管徑的連續油管時，由于含液氣井存在壓力，當前的井下工具無法將連續油管和井下工具串起出；（3）當前的井下工具尚無防砂工具，造成連續油管在工作期間容易出現砂堵，不能將氣井開采至枯竭；（4）當前的井下工具串在工作時，將堵頭打入含液氣井內，未能實現回收，對氣井內的環境造成了一定的污染，本文設計了一套新型的連續油管排水采氣井下工具。

2 井下工具串

如圖1所示，其為連續油管排水采氣裝置的新型井下工具串的三維圖。該井下工具串主要由連續油管連接器2、液控雙瓣閥3和防砂堵塞器4組成。相比之前的井下工具串，新型工具串有以下幾個優點：（1）在液控雙瓣閥的作用下，能夠使連續油管排水采氣技術對含液氣井實現帶壓起下工具的作業，完成對連續油管尺寸的合理更換；（2）增加了防砂堵塞器，一方面，方面可以防止連續油管和井下工具串出現砂堵現象；另一方面，也可以防止連續油管和井下工具串被臟污堵塞。

3 井下工具結構及工作原理

3.1 連續油管連接器

如圖2（a）所示，其為連續油管連接器的結構圖，與連續油管和井下工具安裝和拆卸比較方便。連續油管連接器的卡瓦內壁的牙齒能夠使其具有抗拉能力；錐形和圓周方向布有裂口的設計，使卡瓦具有收縮功能。如圖2（b）是連續油管連接器連接與連續油管結構圖。連續油管連接器的工作原理：當提起井下工具時時，卡瓦6與卡瓦內壁上的牙會緊緊地咬住連續油管11。對連續油管的提起的力越大，卡瓦上的牙嵌入連續油管越深，卡瓦的牙咬的越緊，防止連續油管滑落。連續油管連接器的下端與液控雙瓣閥通過螺紋連接。

3.2 液控雙瓣閥

如圖3所示，其為液控雙瓣閥的結構圖，其上端與連續油管連接器連接，下端與防砂堵塞器連接。液控雙瓣閥的工作原理：用投球器將鋼球3投入連續油管內，在自身重力作用下，鋼球坐落到滑套4的上端，實現對滑套的密封；然后，將氮氣或者天然氣加壓沖入連續油管內，在氣體壓力作用下，剪切銷釘9被滑套的推動力剪斷，滑套下落到防砂堵塞器；在扭簧的彈簧的恢復力作用下，瓣閥向內轉動并將液控雙瓣閥下端堵住，隔斷連續油管與井下氣體和液體，實現連續油管與井下工具串在帶壓下安全地從井筒內提出。

借助液控雙瓣閥，如果氣井的采氣量小于最小攜液流量，需要更換不同尺寸的連續油管時，可以將連續油管及井下工具串從井筒內起出，并且將連續油管更換成管徑較小的，實現氣井采氣時間的延長、達到增產的目的。同時，液控雙瓣閥也可以用作沖砂洗井單向閥使用。

3.3 防砂堵塞器

圖4為防砂堵塞器的結構圖，其本體中部設有割縫，上端和下端分別與液控雙瓣閥和導向頭通過螺紋連接。防砂堵塞器的工作原理：在連續油管排水采氣系統裝置安裝好時，將氮氣或者天然氣加壓注入連續油管內，蹩斷固定堵頭的剪切銷釘，將堵頭打落至導向頭處，最后， 連續油管排水采氣系統便可以投入正常生產。

與之前堵塞器相比，防砂堵塞器有以下幾個優點：（1）實現堵頭的回收，不會污染含液氣井環境；（2）外殼上的割縫可以在采氣時過濾井內的砂粒，有效地緩解砂堵，提高采氣量；（3）導向頭可以減小井下工具串下井的阻力；（4）具有節流的作用。

4 結論

（1）液控雙瓣閥可以使連續油管排水采氣系統能夠帶壓起出連續油管和井下工具，及時更換合適管徑的連續油管，達到延長氣井采氣時間、增產的效果。

（2）防砂堵塞器不但可以將防砂堵塞器的堵頭回收，也可以過濾井內的砂粒，起到緩解砂堵，提高采氣量作用。

參考文獻：

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