專利名稱：氣井排液采氣用柱塞工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種柱塞工具，尤其涉及一種用于大斜度的天然氣定向開發(fā)井排液采氣工藝的新型氣舉柱塞工具。
背景技術(shù)：
近年來，天然氣開發(fā)利用獲得了快速發(fā)展。隨著氣田的采出程度提高，許多氣井已進入低壓低產(chǎn)的階段。氣井流速過低，不能達到氣井的臨界攜液流量，井底逐步產(chǎn)生積液， 井筒壓力升高，最終導致井被壓死，無法生產(chǎn)。因此，必須采取有效的清除積液工藝以保證氣井的長期穩(wěn)產(chǎn)。目前現(xiàn)場使用多種排液采氣工藝，柱塞氣舉是一種利用儲層本身能量來攜液的間歇式舉升方法(如圖1所示)。柱塞是一個與油管相匹配的可在油管內(nèi)自由游動的活塞。 工作時，先關(guān)井提高井底壓力，壓力上升到能滿足舉升要求時再開井，井底的柱塞5依靠氣井的壓力在油管內(nèi)上升，一直升至井口防噴管1。管線的開關(guān)由電動開關(guān)閥3和電子控制器 4來控制，位于主閥門8上方的是柱塞到達傳感器9，當柱塞5經(jīng)過柱塞到達傳感器9時，柱塞到達傳感器9向電子控制器4發(fā)送信號，電子控制器4打開電動開關(guān)閥3，液體從管線三通2排出，天然氣從油套環(huán)空產(chǎn)出。隨著天然氣不斷采出，井筒壓力下降，電動開關(guān)閥3重新關(guān)井，柱塞5依靠自身重力下落至井底，開始下一個壓力恢復過程。井筒底部有底部減震器6，防止柱塞5下落后損壞。氣井開井和關(guān)井形成一個柱塞氣舉的工作周期，循環(huán)重復這一周期性動作就可以把井底積液和天然氣不斷采出。通過柱塞氣舉，在氣體與采出的液體之間形成一個固定的界面，能有效防止液體的回落。與其它排液采氣工藝相比，柱塞氣舉完全利用儲層能量進行工作，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)簡單，成本大約只有有桿泵的1/5-1/4，非常適合氣田中后期開采的需要。目前，現(xiàn)場除了采用傳統(tǒng)的直井以外，還普遍采用定向井對天然氣資源進行開發(fā)， 通過增大井筒與氣藏的接觸面積而有效提高單井產(chǎn)量，提高氣田的采收率。傳統(tǒng)的柱塞氣舉工具可以在直井中有效工作，但是在定向井中運行時，由于柱塞本身是剛性裝配體，在通過造斜段或狗腿度較大的井段時摩擦阻力較大，可能導致上下行速度下降，柱塞本體磨損嚴重，并造成柱塞上部的液體漏失，系統(tǒng)無法正常工作，工作效率下降。目前已有多項柱塞氣舉的專利，這些申請保護的專利技術(shù)只能用于直井，可適應(yīng)大斜度定向井的特殊柱塞工具尚未見公開的報道。專利號為CN200971772的實用新型涉及一種用于石油及天然氣開采領(lǐng)域中，特別是針對高氣液比井的接力式柱塞氣舉采油氣裝置。它適用于上大下小兩種直徑的組合油管的柱塞氣舉，擴大了柱塞氣舉工藝的適用范圍。它主要由井口部分、井下部分及柱塞三部分組成，其特征是油管為內(nèi)徑上大下小的組合油管柱，井下部分的緩沖彈簧、油管卡定器安裝在下部小油管中；接力式柱塞由大柱塞與小柱塞間通過瓣狀彈簧卡爪連接，大柱塞安裝在上部大油管內(nèi)，大柱塞中空并能與小柱塞上的對接接頭自動脫、接，小柱塞安裝在下部小油管內(nèi)。小柱塞在小油管內(nèi)舉升，小柱塞與大柱塞對接后在大直徑油管內(nèi)舉升，小、大柱塞的脫、接依靠慣性力自動實現(xiàn)，充分利用地層產(chǎn)出氣推動柱塞運動來采油或排水采氣。專利號為2010201230050涉及一種雙元件分體式柱塞氣舉工具，主要由頂桿、柱塞本體和鋼球組成，其特征在于頂桿為圓柱體形，頂桿的上端有螺紋，柱塞本體的外徑與井下油管直徑相同，柱塞本體為圓柱體形，柱塞本體有中心孔，中心孔的直徑大于頂桿的外徑l_25mm，柱塞本體中心孔的下端為錐形口，形成球閥的閥座，鋼球的直徑大于柱塞本體中心孔直徑2-30mm，柱塞本體的外壁上均勻分布有環(huán)形凹槽。專利號為200310111081涉及一種溫控傘式氣舉柱塞，該工具特點是利用傘的開合能大幅改變其遮擋面積的原理來改變氣舉柱塞的工況，而控制傘開合的時機和能量是溫度。這是一種可用于連續(xù)生產(chǎn)(不關(guān)井停產(chǎn))的氣舉柱塞，利用井下的溫度和熱能使材料產(chǎn)生熱變形或磁溫材料的磁性變化，使氣舉柱塞上的機構(gòu)產(chǎn)生位移來控制傘的開合。柱塞在下行時保持合攏直到井下開啟溫度段，上行時保持張開直到井口。由于此柱塞在傘片收攏時的橫截面積只有油管內(nèi)截面積的1/3左右，因此正常生產(chǎn)的狀態(tài)下，依靠自重下落到井底。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型解決的技術(shù)問題是提供一種氣井排液采氣用柱塞工具，以改善或克服在大斜度天然氣定向開發(fā)井中現(xiàn)有柱塞氣舉工具適應(yīng)性差的缺點。本實用新型的技術(shù)方案是一種氣井排液采氣用柱塞工具，該柱塞工具具有撓性， 該柱塞工具包括撓性柱塞總成，所述撓性柱塞總成包括撓性中心體，所述撓性中心體外周套設(shè)有多個串聯(lián)的柱塞單元體；當撓性柱塞總成通過斜井段時，撓性中心體發(fā)生彎曲，各個柱塞單元體發(fā)生相對位移，柱塞單元體之間依然保持密合接觸。如上所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其中，各相鄰的柱塞單元體之間為球面接觸；當撓性柱塞總成通過斜井段時，撓性中心體發(fā)生彎曲，各個柱塞單元體發(fā)生相對位移， 相鄰的柱塞單元體之間依然保持球面接觸。如上所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其中，所述撓性中心體是由具有撓性的增強熱塑性塑料制成。如上所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其中，所述撓性中心體是采用高密度聚乙烯制成。如上所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其中，每個柱塞單元體上部設(shè)有凸出的凸球面，下部設(shè)有凹入的凹球面；相鄰的柱塞單元體之間形成環(huán)形凹槽，用來清除井筒內(nèi)的雜質(zhì)。如上所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其中，所述撓性柱塞總成還包括撓性中心體頂部的限位筒及與所述撓性中心體相對固定并能在所述限位筒內(nèi)滑動的浮動機構(gòu)，當所述撓性柱塞總成在井筒內(nèi)受到油管內(nèi)壁對其的橫向力時，所述撓性中心體發(fā)生彎曲，其長度同時發(fā)生一定變化，浮動機構(gòu)會在頂部的所述限位筒內(nèi)滑動。如上所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其中，所述浮動機構(gòu)包括撓性體定位接頭、 頂部滑動套、頂部卡套和頂部卡套接頭；所述撓性體定位接頭具有外螺紋，所述頂部滑動套兩端具有內(nèi)螺紋，將所述撓性體定位接頭從頂部滑動套的第一端擰入頂部滑動套，其端部的錐體頂住撓性中心體，對其限位；所述頂部卡套設(shè)置于頂部滑動套、撓性中心體及頂部卡套接頭形成的空間內(nèi)，能夠通過施加載荷使頂部卡套抱緊該撓性中心體的上部。如上所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其中，所述頂部滑動套具有第一大徑部、小徑部和第二大徑部，所述小徑部的內(nèi)徑略大于撓性中心體的外徑，且所述第二大徑部與所述小徑部之間的內(nèi)壁形成錐形過渡部；所述頂部滑動套的第一大徑部與對應(yīng)的撓性中心體上端的撓性體定位接頭相配合，所述頂部滑動套的第二大徑部與頂部卡套接頭相配合，所述頂部卡套上端形成有錐形伸入部，該錐形伸入部與前述錐形過渡部配合而能夠伸入頂部滑動套的小徑部與撓性中心體之間的空隙，從而抱緊該撓性中心體上部。如上所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其中，所述撓性柱塞總成還包括設(shè)置于所述浮動機構(gòu)下方的壓縮彈簧和彈簧預緊接頭，壓縮彈簧的上端緊貼頂部卡套接頭底部，所述彈簧預緊接頭設(shè)有外螺紋，所述頂部限位筒設(shè)有內(nèi)螺紋，所述彈簧預緊接頭擰入所述限位筒，對所述壓縮彈簧進行預緊；當浮動機構(gòu)在所述限位筒內(nèi)滑動時，其滑動距離受所述壓縮彈簧和所述彈簧預緊接頭的限制。如上所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其中，所述柱塞工具總成還包括位于所述撓性中心體底部的底部定位機構(gòu)，通過所述彈簧預緊接頭、所述壓縮彈簧和所述底部定位機構(gòu)來共同調(diào)節(jié)撓性中心體在限位筒內(nèi)的伸縮程度。如上所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其中，所述底部定位機構(gòu)包括底部卡套接頭、底部連接套、底部卡套和底堵，所述底部連接套兩端設(shè)有內(nèi)螺紋，所述底部卡套接頭和所述底堵設(shè)有外螺紋，分別從所述底部連接套的兩端擰入；所述底堵的錐體頂住所述撓性中心體，對其限位；所述底部卡套設(shè)置于底部連接套、撓性中心體及底部卡套接頭形成的空間內(nèi)，能夠通過施加載荷使底部卡套抱緊該撓性中心體的下部。如上所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其中，所述底部連接套具有第一大徑部、小徑部和第二大徑部，所述小徑部的內(nèi)徑略大于撓性中心體的外徑，且所述第二大徑部與所述小徑部之間的內(nèi)壁形成錐形過渡部；所述底部連接套的第一大徑部與對應(yīng)的撓性中心體下端的底堵螺紋連接，其第二大徑部與底部卡套接頭螺紋連接，所述底部卡套一端形成有錐形伸入部，該錐形伸入部與底部連接套的錐形過渡部配合而能夠伸入底部連接套小徑部與撓性中心體之間的空隙，從而能夠在施加在合適時抱緊該撓性中心體的下部。如上所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其中，該柱塞工具還包括儀器工作筒總成， 且所述儀器工作筒總成螺紋連接在所述撓性柱塞總成的上端，所述儀器工作筒總成包括打撈頭和內(nèi)部中空的工作筒本體，所述工作筒本體的內(nèi)部空間用于安裝井筒測量儀器；所述井筒測量儀器的兩端均設(shè)有減震彈簧和壓帽，以對所述井筒測量儀器進行限位、固定和緩沖減震，避免撓性柱塞在井筒內(nèi)運行時因各種撞擊導致內(nèi)部儀器失效；所述工作筒本體中部設(shè)有工作筒密封圈；所述儀器工作筒總成內(nèi)部設(shè)有數(shù)據(jù)接口，能夠采用有線或無線連接的方式讀取和下載柱塞儀器工作筒中存儲的數(shù)據(jù)。本實用新型提出了一種撓性柱塞工具，可將柱塞排液采氣工藝的應(yīng)用拓展至大斜度的定向井。該技術(shù)具有如下特點(1)具有撓性部件該部件構(gòu)成柱塞的核心，在柱塞通過斜井段時，在油管壁的橫向外力作用下自動變形彎曲，帶動柱塞整體順利通過斜井段，避免柱塞嚴重磨損引起的液體滑脫，進而導致系統(tǒng)工作效率的下降；(2)整體結(jié)構(gòu)緊湊機械結(jié)構(gòu)比較簡單，工作可靠性高，具有自動伸縮補償?shù)哪芰Γ?3)系統(tǒng)維護簡便除柱塞本身外，其它配套設(shè)備，如井口防噴管、捕捉裝置、井底裝置等，與現(xiàn)有技術(shù)相同；(4)可進行在線監(jiān)測柱塞攜帶的傳感器可在柱塞運行過程中進行井筒數(shù)據(jù)采樣，打開井口防噴管1取出儀器工作筒，將其與電腦連接就可讀取并分析數(shù)據(jù)；( 自動清除油管內(nèi)壁砂、蠟、垢通過柱塞工作時在油管內(nèi)的上下往復運動，可以有效清除管內(nèi)的沉砂、結(jié)垢和蠟，取消了單獨下入一趟清洗作業(yè)管柱，工作效率顯著提高。該技術(shù)克服了現(xiàn)有剛性柱塞只能用于直井的缺點，保證了在大斜度定向井排液采氣作業(yè)的順利實施。在當今天然氣開發(fā)快速發(fā)展的時代，該技術(shù)具有很好的市場前景。

圖1為現(xiàn)有的柱塞排液采氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2A、圖2B為本實用新型的一具體實施例的撓性柱塞工具總成的剖視圖和外觀示意圖。圖3為圖2A、圖2B所示的柱塞工具的頂部結(jié)構(gòu)放大圖。圖4為圖2A、圖2B所示的柱塞工具的底部結(jié)構(gòu)放大圖。圖5為圖2A、圖2B所示的柱塞工具的頂部滑動套的剖視圖。圖6為圖2A、圖2B所示的柱塞工具所采用的儀器工作筒總成的結(jié)構(gòu)剖視圖。附圖主要標號說明1-防噴管總成；2-管線三通；3-電動開關(guān)閥；[0033]4-電子控制器；5-剛性柱塞；6-底部減震器；[0034]7-油管限位器；8-主閥門；9-柱塞到達傳感器[0035]10--柱塞捕捉器；11--儀器工作筒總成；12-撓性柱塞總成;[0036]13--撓性中心體；14--柱塞單元體；15-頂部限位筒；[0037]16--撓性體定位接頭；17--頂部滑動套；18--頂部卡套；[0038]19--頂部卡套接頭；20--壓縮彈簧；21-彈簧預緊接頭；[0039]22--底部卡套接頭；23--底部連接套；24-底部卡套；[0040]25--底堵；26--打撈頭；27-減震彈簧；[0041]28--壓帽；29--儀器工作筒本體；30-井筒測量儀器；[0042]31--工作筒密封圈。
具體實施方式
本實用新型提出一種氣井排液采氣用柱塞工具，該柱塞工具具有撓性。如圖2A至圖6所示，本實用新型的一具體實施例中，該柱塞工具包括撓性柱塞總成12，撓性柱塞總成包括柱狀的撓性中心體13，撓性中心體13外周套設(shè)有多個上下串聯(lián)的柱塞單元體14，全部柱塞單元體14通過撓性中心體13串聯(lián)在一起，各相鄰的柱塞單元體 14之間為相互密合接觸，較佳是采用球面接觸，以使得二者之間始終能保持可靠的接觸狀態(tài)；當撓性柱塞總成12通過斜井段時，撓性中心體13發(fā)生彎曲，各個柱塞單元體14發(fā)生相對位移，柱塞單元體14之間依然保持球面密合接觸。本實用新型的柱塞工具具有撓性部件，該部件構(gòu)成柱塞的核心，在柱塞通過斜井段時，在油管壁的橫向外力作用下自動變形彎曲，帶動柱塞整體順利通過斜井段，避免柱塞嚴重磨損引起的液體滑脫而導致系統(tǒng)工作效率的下降。
7[0046]較佳地，撓性中心體13的主要材料為具有一定撓性的增強熱塑性塑料，進一步地，撓性中心體13可以采用高密度聚乙烯制成，從而使撓性中心體13具有很好的耐腐蝕性，井下工作壽命更長。如圖2A、圖3及圖4所示，每個柱塞單元體14上部設(shè)有凸出的凸球面141，下部設(shè)有凹入的凹球面143，以利二者串接相連，保持緊密接觸狀態(tài)；較佳地，在裝設(shè)完成后，相鄰的柱塞單元體14之間形成有環(huán)形凹槽145，從而能夠自動清除井筒內(nèi)的砂、蠟、垢等，無需單獨下入一趟清洗作業(yè)管柱，工作效率顯著提高。如圖2A、圖2B及圖3所示，撓性柱塞總成12還包括撓性中心體頂部的限位筒15 及與撓性中心體13相對固定并能在限位筒15內(nèi)滑動的浮動機構(gòu)，當撓性柱塞總成12在井筒內(nèi)受到油管內(nèi)壁對其的橫向力時，撓性中心體13發(fā)生彎曲，其長度同時發(fā)生一定變化， 浮動機構(gòu)會在限位筒15內(nèi)滑動。本實用新型的一具體實施例中，請參閱圖3所示，浮動機構(gòu)包括撓性體定位接頭 16、頂部滑動套17、頂部卡套18和頂部卡套接頭19。具體地，撓性體定位接頭16具有外螺紋，所述頂部滑動套17兩端具有內(nèi)螺紋，將所述撓性體定位接頭16從頂部滑動套17的第一端擰入頂部滑動套17，其端部的錐體頂住撓性中心體13，對其限位。進一步地，按內(nèi)徑的大小來說，頂部滑動套17具有第一大徑部、小徑部173和第二大徑部175，其中，小徑部173的內(nèi)徑略大于撓性中心體13的外徑，第二大徑部175與小徑部173之間的內(nèi)壁形成有錐形過渡部174 ；頂部滑動套17的第一大徑部171與對應(yīng)的撓性中心體13上端的撓性體定位接頭16相配合螺接，頂部滑動套17的第二大徑部175與頂部卡套接頭19的上部相配合螺接。頂部卡套18設(shè)置于頂部滑動套17、撓性中心體13及頂部卡套接頭19形成的空間內(nèi)，其上端形成有錐形伸入部181，該錐形伸入部181與前述頂部滑動套17的錐形過渡部 174(錐面)配合而能夠伸入頂部滑動套17的小徑部173與撓性中心體13之間的空隙，頂部卡套接頭19有外螺紋，從頂部滑動套17的另一端擰入頂部滑動套17，端部頂住頂部卡套 18，從而可以通過施加載荷使頂部卡套18抱緊該撓性中心體13的上部。利用上述浮動機構(gòu)，本實用新型的柱塞工具具有自動伸縮補償?shù)哪芰?。當撓性柱?2在狗腿度較大井段運行時，撓性柱塞工具12受到油管內(nèi)壁的橫向力作用，撓性中心體 13的長度發(fā)生變化，柱塞工具12頂部的浮動機構(gòu)對撓性中心體13的伸縮進行補償，防止撓性中心體13發(fā)生損壞。進一步地，撓性柱塞總成12還包括設(shè)置于浮動機構(gòu)下方的壓縮彈簧20和彈簧預緊接頭21，壓縮彈簧20的上端緊貼頂部卡套接頭19底部，彈簧預緊接頭21設(shè)有外螺紋，頂部限位筒15設(shè)有內(nèi)螺紋，彈簧預緊接頭21擰入頂部限位筒15，對壓縮彈簧20進行預緊；限位筒15具有內(nèi)螺紋，彈簧預緊接頭21擰入限位筒15，對壓縮彈簧20進行預緊。較佳地，彈簧預緊接頭21頭部銑成扁方，便于扳手等工具進行裝配。當浮動機構(gòu)在頂部限位筒15內(nèi)滑動時，其滑動距離受壓縮彈簧20和彈簧預緊接頭21的限制。本實用新型的一具體實施例中，請參閱圖4所示，柱塞工具總成12還包括位于撓性中心體13底部的底部定位機構(gòu)，以便通過彈簧預緊接頭21、壓縮彈簧20和底部定位機構(gòu)來共同調(diào)節(jié)撓性中心體13在頂部限位筒15內(nèi)的伸縮程度，達到更好的調(diào)節(jié)效果。[0056]如圖所示，底部定位機構(gòu)包括底部卡套接頭22、底部連接套23、底部卡套M和底堵％，底部連接套^兩端設(shè)有內(nèi)螺紋，底部卡套接頭22和底堵％設(shè)有外螺紋，分別從底部連接套23的兩端擰入；底堵25上端的錐體251頂住撓性中心體13，對其限位。較佳地，底部卡套接頭22和底堵25的頭部銑成扁方，便于扳手等工具進行裝配。本實用新型的一具體實施例中，底部連接套23的形狀結(jié)構(gòu)與頂部滑動套17相同， 具有第一大徑部、小徑部和第二大徑部，所述小徑部的內(nèi)徑略大于撓性中心體13的外徑， 且第二大徑部與小徑部之間的內(nèi)壁形成錐形過渡部；底部連接套的第一大徑部與對應(yīng)的撓性中心體13下端的底堵25螺紋連接，其第二大徑部與底部卡套接頭22螺紋連接，底部卡套M設(shè)置于底部連接套23、撓性中心體13及底部卡套接頭22形成的空間內(nèi)，其下端形成有錐形伸入部Ml，該錐形伸入部241與底部連接套23的錐形過渡部配合而能夠伸入底部連接套的小徑部與撓性中心體13之間的空隙，底部卡套接頭22設(shè)有外螺紋，從底部連接套 23的上端擰入底部連接套23，其下端頂住底部卡套M的上端，從而可以通過施加載荷使底部卡套M抱緊撓性中心體13的下部。如圖2A、圖2B及圖6所示，該柱塞工具還可包括儀器工作筒總成11，且儀器工作筒總成11螺紋連接在撓性柱塞總成12的上端。如圖6所示，儀器工作筒總成11包括打撈頭沈和內(nèi)部中空的工作筒本體四，工作筒本體四的內(nèi)部空間用于安裝井筒測量儀器30。具體地，打撈頭沈可以采用符合行業(yè)標準的結(jié)構(gòu)，工作筒本體四外表面有進液孔 (圖中未示出)，使工作筒內(nèi)外連通，為壓力傳感器提供測量樣本。井筒測量儀器30內(nèi)部主要有各類傳感器、電源等。井筒測量儀器30下部有流體進液孔(圖中未示出)，工作筒本體 29中部有工作筒密封圈31，作用是防止下部的井筒流體竄到上部的電子儀器。井筒測量儀器30兩端的減震彈簧27和壓帽觀的作用是對井筒測量儀器30進行限位、固定和緩沖減震，避免撓性柱塞12在井筒內(nèi)運行時因各種撞擊導致內(nèi)部儀器失效。儀器工作筒總成11 通過螺紋與撓性柱塞12連接在一起。柱塞儀器工作筒11內(nèi)部有常規(guī)的數(shù)據(jù)接口，可以將柱塞12從防噴管1取出，采用有線或無線連接的方式讀取和下載柱塞儀器工作筒11中存儲的數(shù)據(jù)。如果需要對柱塞工具進行維護修理，可以對其實施打撈，通過下入打撈工具作用在打撈頭26上，就可以將柱塞工具整體取出。實施例1某一用于31/2”油管的撓柱塞工具(如圖2A、圖2B所示)工作在天然氣定向井中， 該工具由儀器工作筒總成11和撓性柱塞總成12組成，整體長度1630mm，最大外徑72mm。其中，撓性柱塞總成12主要由撓性中心體13、柱塞單元體14、頂部限位筒15、撓性體定位接頭16、頂部滑動套17、頂部卡套18、頂部卡套接頭19、壓縮彈簧20、彈簧預緊接頭21、底部卡套接頭22、底部連接套23、底部卡套M和底堵25組成。撓性中心體13采用的熱塑性塑料為高密度聚乙烯，并通過金屬鋼絲纏繞方式進行結(jié)構(gòu)增強。撓性中心體13直徑30mm，長度為960mm。頂部限位筒15外徑68mm，長度MOmm。撓性體定位接頭16有外螺紋，頂部滑動套 17兩端有內(nèi)螺紋，將撓性體定位接頭16從頂部滑動套17 —端擰入頂部滑動套17，其錐體頂住撓性中心體13，對其限位。頂部卡套18與頂部滑動套17中間的錐面配合，頂部卡套接頭19有外螺紋，從另一端擰入頂部滑動套17，端部頂住頂部卡套18，通過施加載荷使頂部卡套18抱緊撓性中心體13。壓縮彈簧20緊貼頂部卡套接頭19，彈簧預緊接頭21有外螺紋，頭部銑成扁方。彈簧預緊接頭21擰入頂部限位筒15，對壓縮彈簧20進行預緊。安裝完成后，撓性體定位接頭16、頂部滑動套17、頂部卡套18和頂部卡套接頭19 一起構(gòu)成撓性柱塞總成12的浮動機構(gòu)(如圖3所示)。頂部滑動套17長度84mm，最大外徑60mm，最小內(nèi)徑 38mm,兩端細牙內(nèi)螺紋M48。底部卡套接頭22、底部連接套23、底部卡套M和底堵25 —起構(gòu)成撓性柱塞總成 12的底部定位機構(gòu)(如圖4所示)。底部連接套23兩端有內(nèi)螺紋，底部卡套接頭22和底堵25有外螺紋，分別從底部連接套23兩端擰入。底堵25的錐體頂住撓性中心體13，對其限位。底部卡套接頭22和底堵25的頭部銑成扁方。撓性柱塞總成12的本體通過撓性中心體13將多個柱塞單元體14串聯(lián)組成。柱塞單元體14長52mm，最大外徑72mm，內(nèi)徑32mm，單元體上部直徑66mm。每個柱塞單元體14 上部有凸出的凸球面，下部有凹進的凹球面。撓性柱塞總成12裝配完成后，柱塞單元體14 之間是球面接觸，配合緊密。安裝完成后，各柱塞單元體14之間形成環(huán)形凹槽結(jié)構(gòu)。儀器工作筒總成11 (如圖6所示)由打撈頭沈、減震彈簧27、壓帽觀、工作筒本體四、井筒測量儀器30和工作筒密封圈31組成。儀器工作筒總成11通過螺紋與撓性柱塞12 連接在一起。井筒測量儀器30為壓力傳感器，最高測量值3000psi，電源為可充電鋰離子電源，額定電壓3. 6v。柱塞儀器工作筒11內(nèi)部有常規(guī)的數(shù)據(jù)接口，可以將柱塞12從防噴管1 取出，采用有線連接的方式讀取和下載柱塞儀器工作筒11中存儲的數(shù)據(jù)。綜上所述，本實用新型提出了一種大斜度定向井專用的撓性柱塞工具12(如圖 2A、2B所示)。該工具采用增強熱塑性塑料制造的撓性中心體13作為核心部件，柱塞工具 12的頂部有浮動機構(gòu)，柱塞主體串聯(lián)多個柱塞單元體14，柱塞單元體14之間為緊密球面接觸。當撓性柱塞12在狗腿度較大井段運行時，撓性柱塞工具12受到油管內(nèi)壁的橫向力作用，撓性中心體13的長度發(fā)生變化，柱塞工具12頂部的浮動機構(gòu)對撓性中心體13的伸縮進行補償，防止撓性中心體13發(fā)生損壞。同時，柱塞工具12頂部連接有儀器工作筒11，在排液采氣的同時對井筒生產(chǎn)動態(tài)進行測量。本實用新型的該柱塞工具在運行時，可順利通過造斜段或狗腿度較大的井段，將井底積液舉升出井筒，維持氣井的平穩(wěn)生產(chǎn)。該技術(shù)結(jié)構(gòu)緊湊，作業(yè)效率高，工具具有自適應(yīng)調(diào)節(jié)的能力，可用于各類大斜度天然氣定向開發(fā)井的排液采氣作業(yè)，包括低產(chǎn)氣井、氣藏壓力衰竭氣井、開采后期的凝析氣氣井、致密氣氣井、頁巖氣氣井、煤層氣氣井等常規(guī)和非常規(guī)氣藏開發(fā)井。因此，本實用新型提出的撓性柱塞技術(shù)克服了傳統(tǒng)剛性柱塞適應(yīng)性差、磨損嚴重、工作效率低的缺點，提高了柱塞氣舉工藝在大斜度定向井應(yīng)用的適應(yīng)性，新工具同時兼顧在線測量技術(shù)，顯著提高了作業(yè)效率，有利于提高氣井單井產(chǎn)量，有利于氣田的穩(wěn)產(chǎn)和經(jīng)濟效益的提高。雖然本實用新型已以具體實施例揭示，但其并非用以限定本實用新型，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型的構(gòu)思和范圍的前提下所作出的等同組件的置換，或依本實用新型專利保護范圍所作的等同變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本專利涵蓋的范疇。
權(quán)利要求1.一種氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，該柱塞工具包括撓性柱塞總成(12)， 所述撓性柱塞總成包括撓性中心體(13)，所述撓性中心體(1 外周套設(shè)有多個串聯(lián)的柱塞單元體(14)，且相鄰的柱塞單元體(14)之間依然保持密合接觸狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，各相鄰的柱塞單元體 (14)之間為球面接觸。
3.如權(quán)利要求1所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，所述撓性中心體(13) 是由具有撓性的增強熱塑性塑料制成。
4.如權(quán)利要求1所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，所述撓性中心體(13) 是采用高密度聚乙烯制成。
5.如權(quán)利要求2所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，每個柱塞單元體(14) 上部設(shè)有凸出的凸球面，下部設(shè)有凹入的凹球面；相鄰的柱塞單元體(14)之間形成環(huán)形凹槽。
6.如權(quán)利要求2所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，所述撓性柱塞總成 (12)還包括撓性中心體頂部的限位筒(1 及與所述撓性中心體相對固定并能在所述限位筒(15)內(nèi)滑動的浮動機構(gòu)，所述撓性中心體(13)處于彎曲狀態(tài)時，浮動機構(gòu)能夠在所述限位筒(15)內(nèi)滑動。
7.如權(quán)利要求6所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，所述浮動機構(gòu)包括撓性體定位接頭(16)、頂部滑動套(17)、頂部卡套(18)和頂部卡套接頭(19)；所述撓性體定位接頭(16)具有外螺紋，所述頂部滑動套(17)兩端具有內(nèi)螺紋，所述撓性體定位接頭(16) 從頂部滑動套(17)的第一端擰入頂部滑動套(17)，其端部的錐體頂住撓性中心體(1 ；所述頂部卡套(18)設(shè)置于頂部滑動套(17)、撓性中心體(1 及頂部卡套接頭(19)形成的空間內(nèi)，所述頂部卡套(18)能夠抱緊該撓性中心體(1 的上部。
8.如權(quán)利要求7所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，所述頂部滑動套具有第一大徑部、小徑部和第二大徑部，所述小徑部的內(nèi)徑略大于撓性中心體(13)的外徑，且所述第二大徑部與所述小徑部之間的內(nèi)壁形成錐形過渡部；所述頂部滑動套(17)的第一大徑部與對應(yīng)的撓性中心體(1 上端的撓性體定位接頭(16)相配合，所述頂部滑動套 (17)的第二大徑部與頂部卡套接頭(19)相配合，所述頂部卡套(18)上端形成有錐形伸入部，該錐形伸入部與前述錐形過渡部配合而能夠伸入頂部滑動套(17)的小徑部與撓性中心體(13)之間的空隙。
9.如權(quán)利要求7所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，所述撓性柱塞總成還包括設(shè)置于所述浮動機構(gòu)下方的壓縮彈簧00)和彈簧預緊接頭(21)，壓縮彈簧OO)的上端緊貼頂部卡套接頭(19)底部，所述彈簧預緊接頭設(shè)有外螺紋，所述頂部限位筒(15) 設(shè)有內(nèi)螺紋，所述彈簧預緊接頭能夠擰入所述限位筒(1 而對所述壓縮彈簧OO)預緊；浮動機構(gòu)在所述限位筒(1 內(nèi)的滑動距離受所述壓縮彈簧OO)和所述彈簧預緊接頭 (21)的限制。
10.如權(quán)利要求9所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，所述柱塞工具總成 (12)還包括位于所述撓性中心體(1 底部的底部定位機構(gòu)，所述彈簧預緊接頭(21)、所述壓縮彈簧OO)和所述底部定位機構(gòu)共同調(diào)節(jié)撓性中心體(1 在限位筒(1 內(nèi)的伸縮程度。
11.如權(quán)利要求10所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，所述底部定位機構(gòu)包括底部卡套接頭(22)、底部連接套(23)、底部卡套04)和底堵(25)，所述底部連接套 (23)兩端設(shè)有內(nèi)螺紋，所述底部卡套接頭0 和所述底堵0 設(shè)有外螺紋，分別從所述底部連接套的兩端擰入；所述底堵0 的錐體頂住所述撓性中心體(1 ；所述底部卡套04)設(shè)置于底部連接套(23)、撓性中心體(1 及底部卡套接頭0 形成的空間內(nèi)，該底部卡套04)能夠抱緊該撓性中心體(1 的下部。
12.如權(quán)利要求11所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，所述底部連接套 (23)具有第一大徑部、小徑部和第二大徑部，所述小徑部的內(nèi)徑大于撓性中心體的外徑， 且所述第二大徑部與所述小徑部之間的內(nèi)壁形成錐形過渡部；所述底部連接套的第一大徑部與對應(yīng)的撓性中心體下端的底堵0 螺紋連接，其第二大徑部與底部卡套接頭(22)螺紋連接，所述底部卡套04)—端形成有錐形伸入部，該錐形伸入部與底部連接套(23)的錐形過渡部配合而能夠伸入底部連接套小徑部與撓性中心體之間的空隙，從而能夠在施加載荷時抱緊該撓性中心體的下部。
13.如權(quán)利要求1至12任一項所述的氣井排液采氣用柱塞工具，其特征在于，該柱塞工具還包括儀器工作筒總成(11)，且所述儀器工作筒總成(11)螺紋連接在所述撓性柱塞總成(12)的上端，所述儀器工作筒總成(11)包括打撈頭06)和內(nèi)部中空的工作筒本體 ( )，所述工作筒本體09)的內(nèi)部空間用于安裝井筒測量儀器(30)；所述井筒測量儀器 (30)的兩端均設(shè)有減震彈簧(XT)和壓帽08)；所述工作筒本體中部設(shè)有工作筒密封圈； 所述儀器工作筒總成(11)內(nèi)部設(shè)有數(shù)據(jù)接口，能夠采用無線或有線連接的方式讀取和下載柱塞儀器工作筒(11)中存儲的數(shù)據(jù)。
專利摘要本實用新型公開了一種氣井排液采氣用柱塞工具，該柱塞工具具有撓性，具體地，該柱塞工具包括撓性柱塞總成，所述撓性柱塞總成包括撓性中心體，所述撓性中心體外周套設(shè)有多個串聯(lián)的柱塞單元體，各相鄰的柱塞單元體之間為球面接觸；當撓性柱塞總成通過斜井段時，撓性中心體發(fā)生彎曲，各個柱塞單元體發(fā)生相對位移，柱塞單元體之間依然保持球面接觸。當撓性柱塞(12)在狗腿度較大井段運行時，撓性柱塞工具(12)受到油管內(nèi)壁的橫向力作用，撓性中心體(13)的長度發(fā)生變化，柱塞工具(12)頂部的浮動機構(gòu)對撓性中心體(13)的伸縮進行補償，防止撓性中心體(13)發(fā)生損壞。本實用新型克服了傳統(tǒng)剛性柱塞的缺點，提高了柱塞氣舉工藝在大斜度定向井應(yīng)用的適應(yīng)性。
文檔編號E21B47/00GK202152671SQ20112027495
公開日2012年2月29日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者丁愛芹, 李明, 沈澤俊, 王新忠, 童征, 薛建軍, 郝忠獻, 黃紅梅 申請人:中國石油天然氣股份有限公司