CN105370252B - 凝析气井开采方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种凝析气井开采方法及设备，属于油气田采气技术领域。该方法包括：通过井下节流器对高压气体进行节流降压得到压强小于第一预设压强的第一气体；第一气体在从井下节流器到达井口气嘴的过程中，吸收地层热量得到第二气体；通过井口气嘴对第二气体进行节流降压得到压强小于第二预设压强的第三气体，第三气体在通过地面管线时，吸收地面热量得到第四气体，完成凝析气井的节流降压开采。本发明通过由井下节流器对凝析气井内的高压气体进行一级节流降压，进而由井口气嘴对井下节流器节流后的气体进行二级节流降压，避免了单级节流水化物堵塞的问题；达到了降低开采成本且更环保的效果。

Description

凝析气井开采方法及设备

技术领域

本发明涉及油气田采气技术领域，特别涉及一种凝析气井开采方法及设备。

背景技术

在凝析气井开采天然气的过程中，气藏中的高压天然气在达到地表面变成低压天然气的过程中，需要吸收大量的热量，在热量不足时，会出现管线内天然气水化物堵塞的问题。

为了解决天然气开采过程中天然气水化物堵塞的问题，现有技术提供了一种方案，包括：在井口采气树上安装气嘴和水套炉，采用燃烧天然气或燃烧原油对水套炉加热，以提供高压天然气在降压过程中所需吸收的热量，解决管线内天然气水化物堵塞的问题。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：上述方案需要在井口建立水套炉加热装置，且需要燃烧大量的天然气或原油，开采成本高且环境污染严重。

发明内容

为了解决现有技术需要在井口建立水套炉加热装置，且需要燃烧大量的天然气或原油，开采成本高且环境污染严重的问题，本发明实施例提供了一种凝析气井开采方法及设备。所述技术方案如下：

提供了一种凝析气井开采设备，所述设备包括：

井口气嘴、油管和井下节流器；

所述井口气嘴设置于所述油管的上端，且安装在井口采气树上；

所述井下节流器设置于所述油管的下部，所述井下节流器包括节流气嘴、小中心杆、压头、中心管、密封胶碗、密封胶碗支架、密封胶筒；M个卡瓦、打捞头和限位环，M是自然数；

所述节流气嘴通过所述压头安装在所述小中心杆的下部，所述小中心杆为空心杆；

所述小中心杆、所述节流气嘴和所述压头形成的第一整体设置在所述中心管的内部；

所述密封胶碗内设有钢骨架，所述钢骨架上设有螺纹，所述密封胶碗支架通过所述螺纹与所述钢骨架相连接并形成第二整体，所述第二整体与所述密封胶筒一起套在所述中心管上；

所述打捞头上设有M个均匀分布的卡瓦槽，所述M个卡瓦分别对应的安装在所述M个卡瓦槽内；

所述限位环卡在所述中心管上的凹槽内，所述限位环用于限制所述M个卡瓦的活动范围。

可选地，所述中心管的内部设置有台阶，所述台阶用于控制所述第一整体在所述中心管的内部的滑动距离；

所述密封胶筒、所述密封胶碗和所述密封胶碗支架之间的相对位置为，所述密封胶筒在上，所述密封胶碗与所述密封胶碗支架的连接体在下。

可选地，所述井下节流器，还包括：座封弹簧、弹簧压杆、止退螺母、限位螺母、弹簧套筒和接头；

所述座封弹簧套在所述弹簧压杆上与所述弹簧压杆一起放置在弹簧套筒内，所述弹簧套筒的中间开设有一孔，所述弹簧压杆的下部穿过所述弹簧套筒中间的孔，所述弹簧压杆的下部有一段预设长度的螺纹，所述止退螺母和所述限位螺母通过所述预设长度的螺纹将所述接头固定在所述弹簧压杆的下部；

所述弹簧压杆的上端设有一环形槽，所述环形槽内安装有一卡簧；

所述弹簧套筒的上端通过螺纹与所述中心管的尾部相连接；

所述接头有上下两个螺纹，上螺纹与外筒相连接，下螺纹与导向接头相连接。

可选地，所述井下节流器，还包括：内滤管；

所述内滤管通过螺纹固定在所述导向接头的内部。

可选地，所述井下节流器，还包括：投头和剪切销；

所述投头通过所述剪切销与所述中心管连接在一起。

可选地，所述井口气嘴，包括：密封体、N个密封体胶圈、气嘴、气嘴压帽、外壳和密封体压盖，N是自然数；

所述密封体为圆柱体，所述圆柱体的柱身中间部位开设有阶梯孔，所述气嘴通过所述气嘴压帽固定在所述阶梯孔内；

所述圆柱体的柱身上下部位分别对称的开设有N个密封槽，所述N个密封槽中每个密封槽内分别置有一个所述密封体胶圈；

所述密封体置于所述外壳中，所述密封体的阶梯孔轴线与所述外壳的轴线一致，所述密封体上有密封体压盖，所述密封体压盖与所述外壳通过螺纹相连接。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过由井下节流器对凝析气井内的高压气体进行一级节流降压，节流降压后的气体在到达井口气嘴的过程中吸收地层热量，使其温度升高，经过井下节流器节流后的气体到达井口气嘴时，由井口气嘴对其进行二级节流降压，避免了单级节流水化物堵塞以及现有技术需要在井口建立水套炉加热装置，且需要燃烧大量的天然气或原油，开采成本高且环境污染严重的问题；达到了降低开采成本且更环保的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例提供的凝析气井开采设备的结构示意图；

图2是图1所示实施例提供的井下节流器的结构示意图；

图3是图1所示实施例提供的井口气嘴的结构示意图；

图4是本发明一个实施例提供的凝析气井开采方法的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

请参考图1，其示出了本发明一个实施例提供的凝析气井开采设备的结构示意图。该凝析气井开采设备包括：井口气嘴1、油管2和井下节流器3。

其中，该井口气嘴1设置于该油管2的上端，且安装在井口采气树上。

其中，该井下节流器3设置于该油管2的下部。

请参考图2，其示出了图1所示凝析气井开采设备中的井下节流器3的结构示意图。参见图2，该井下节流器3包括：节流气嘴310、小中心杆311、压头312、中心管313、密封胶碗314、密封胶碗支架315、密封胶筒316、M个卡瓦317、打捞头318和限位环319，M是自然数；

节流气嘴310通过压头312安装在小中心杆311的下部，该小中心杆311为空心杆；

小中心杆311、节流气嘴310和压头312形成的第一整体设置在中心管313的内部；

密封胶碗314内设有钢骨架，该钢骨架上设有螺纹，密封胶碗支架315通过该螺纹与钢骨架相连接并形成第二整体，该第二整体与密封胶筒316一起套在中心管313上；

打捞头318上设有M个均匀分布的卡瓦槽，M个卡瓦317分别对应的安装在M个卡瓦槽内；

限位环319卡在中心管313上的凹槽内，限位环319用于限制M个卡瓦的活动范围。

可选地，中心管313的内部设置有台阶，该台阶用于控制第一整体在中心管313的内部的滑动距离；

密封胶筒316、密封胶碗314和密封胶碗支架315之间的相对位置为，密封胶筒316在上，密封胶碗314与密封胶碗支架315的连接体在下。

可选地，该井下节流器3，还包括：座封弹簧320、弹簧压杆321、止退螺母322、限位螺母323、弹簧套筒324和接头325；

座封弹簧320套在弹簧压杆321上与弹簧压杆321一起放置在弹簧套筒324内，弹簧套筒324的中间开设有一孔，弹簧压杆321的下部穿过弹簧套筒324中间的孔，弹簧压杆321的下部有一段预设长度的螺纹，止退螺母322和限位螺母323通过该预设长度的螺纹将接头325固定在弹簧压杆321的下部；

弹簧压杆321的上端设有一环形槽，该环形槽内安装有一卡簧326；

弹簧套筒324的上端通过螺纹与中心管313的尾部相连接；

接头325有上下两个螺纹，上螺纹与外筒327相连接，下螺纹与导向接头328相连接。

可选地，该井下节流器3，还包括：内滤管329；

该内滤管329通过螺纹固定在导向接头328的内部。

可选地，该井下节流器3，还包括：投头330和剪切销331；

该投头330通过剪切销331与中心管313连接在一起。

请参考图3，其示出了图1所示凝析气井开采设备中的井口气嘴1的结构示意图。参见图3，该井口气嘴1，包括：密封体10、N个密封体胶圈11、气嘴12、气嘴压帽13、外壳14和密封体压盖15，N是自然数；

其中，该密封体10为圆柱体，该圆柱体的柱身中间部位开设有阶梯孔，该气嘴12通过气嘴压帽13固定在该阶梯孔内；

该圆柱体的柱身上下部位分别对称的开设有N个密封槽，该N个密封槽中每个密封槽内分别置有一个密封体胶圈11；

该密封体10置于外壳14中，该密封体10的阶梯孔轴线与外壳14的轴线一致，该密封体10上有密封体压盖15，该密封体压盖15与该外壳14通过螺纹相连接。

参见图1，可选地，该凝析气井开采设备，还可以包括：筛管4和丝堵5；

该筛管4的下端与该丝堵5相连接，该筛管4的上端与该油管2相连接。

综上所述，本发明实施例提供的凝析气井开采设备，通过由井下节流器对凝析气井内的气体进行一级节流降压，节流降压后的气体在达到井口气嘴的过程中吸收地层热量，使其温度升高，经过井下节流器节流后的气体到达井口气嘴时，由井口气嘴对其进行二级节流降压，避免了单级节流水化物堵塞以及现有技术需要在井口建立水套炉加热装置，且需要燃烧大量的天然气或原油，开采成本高且环境污染严重的问题；达到了降低开采成本且更环保的效果。

由于采用二级节流降压方法开采凝析气井时，高压气体的压强是逐级降低的，即，不是一次性将高压气体的压强降低到地面管线输压要求的，一级节流降压后的第一气体的压强较高，且第一气体的体积膨胀，在传输管径一定的情况下，该第一气体在到达井口气嘴时的气体流速相对较大，因此，可以很好的带出气井内的水化物，从而本发明提供的二级节流降压开采凝析气井的设备，可以延长凝析气井的带液自喷生产周期。

需要补充说明的是，在本发明实施例中，以上井下节流器3可以看作由节流机构、密封机构、初密封加力机构、过滤机构、卡定机构和脱手机构构成的。其中，该节流机构用于对气井内的高压气体进行一级节流降压；该密封机构用于密封井下节流器3和油管2之间的环形空间；该初密封加力机构用于为该密封机构提供张力，以实现该密封机构的密封；该过滤机构用于滤掉该凝析气井内的高压气体中的砂石；该卡定机构用于将该井下节流器3卡在油管2上；该脱手机构用于帮助将该井下节流器3安装在该油管2上。

其中，该节流机构的主要构件包括：节流气嘴310、小中心杆311、压头312；该密封机构的主要构件包括：密封胶碗314、密封胶碗支架315、密封胶筒316和外筒327；该初密封加力机构的主要构件包括：座封弹簧320、弹簧压杆321、止退螺母322和接头325；该过滤机构的主要构件包括：内滤管329和导向接头328；该卡定机构的主要构件包括：M个卡瓦317、打捞头318、限位环319和中心管313；该脱手机构的主要构件包括：投头330和剪切销331。

其中，该井下节流器3以中心管313为基础构件，节流机构、密封机构、初密封加力机构、过滤机构、卡定机构和脱手机构均安装在该中心管313上。

下面结合附图1至附图3来对该凝析气井开采设备的工作原理及工作过程进行简单说明。

在本发明实施例中，油管2的内径大于井下节流器3的外径，以使得该井下节流器3可以卡在油管2内部，可选地，该油管2的内径可以为62mm，该井下节流器3的外径可以为58mm。

该凝析气井在作业时，首先将丝堵5、筛管4、油管2顺序下入井内，进而安装井下节流器3。用钢丝系住井下节流器3的投头330，通过钢丝借助该投头330将该井下节流器3下到井下设计深度(例如1800m)，将井下节流器3的剪切销331剪断，将该投头330随钢丝起到地面。在下放井下节流器3的过程中，该井下节流器3的M个卡瓦317始终与油管2的内壁接触，在油管2的内壁的摩擦力下该M个卡瓦317相对于油管2向上滑动以保证该井下节流器3的顺利下行，当井下节流器3到达设计深度(例如1800m)时，向上提钢丝，此时，由于该钢丝系在投头330上，且该投头330固定在中心管313上，那么上提钢丝的过程中，该中心管313会向上移动，该M个卡瓦317在该中心管313的上锥面的作用下撑开并卡在油管2的内壁，从而实现将该井下节流器3安装在井下设计深度(例如1800m)处。

此外，当剪断剪切销331后，由座封弹簧320、弹簧压杆321、止退螺母322和接头325组成的初密封加力机构推动密封胶碗支架315向上移动，撑开密封胶碗314内的钢骨架，使得密封胶碗314撑开，进而使得由密封胶碗314、密封胶碗支架315、密封胶筒316和外筒327组成的密封机构与油管2紧密结合，以达到密封的目的。

此外，由节流气嘴310、小中心杆311和压头312形成的第一整体也会随着初密封加力机构的推动而上移，最终卡在中心管313内部的台阶上。

至此，已完成了井下节流器3的安装以及密封。

当安装完井下节流器3后，就可以安装井口气嘴1，完成井口气嘴1的安装后，即可进行凝析气井的节流降压开采。

需要说明的是，在本发明实施例中，该M为3，该N为4，而事实上，在本发明提供的其他实施例中，该M和N还可以为其他自然数，本发明对此不做限定。

其中，该凝析气井开采设备中的丝堵5用于防止井内落物直接落入井底，该凝析气井在工作的过程中，凝析气井内的高压气体(例如压强为20MPa)首先经过油管2下方的筛管4，该筛管4用于过滤掉该高压气体中的固体颗粒，以免该高压气体中的固体颗粒进入节流气嘴310造成节流气嘴310堵塞。进而该高压气体进入井下节流器3的节流气嘴310进行一级节流降压，此时，密封机构的存在可以保证气体尽量从节流气嘴310通过，以实现更好的节流降压。高压气体通过井下节流器3后，压强产生损失，得到压强较低的气体(例如压强为14MPa)，经过井下节流器3的气体体积膨胀，温度大大降低，在从井下节流器3达到井口气嘴1的过程中，该气体与地层进行热量交换，吸收热量后温度升高，到达井口后，通过井口气嘴1进行二级节流降压，使其压强进一步降低以达到地面管线输压的要求，同时，经过井口气嘴1的气体体积进一步膨胀，温度降低，该气体在经过地面管线时与地面进行热量交换，进一步吸收热量使其温度升高。至此完成凝析气井的二级节流降压开采。

请参考图4，其示出了本发明一个实施例提供的凝析气井开采方法的方法流程图，本实施例以该凝析气井开采方法应用于图1所示包括有油管、设置于油管下部的井下节流器和设置于油管的上端的井口气嘴的凝析气井开采设备中来进行说明。参见图4，该方法流程具体包括：

401、通过井下节流器对凝析气井内的高压气体进行节流降压得到压强小于第一预设压强的第一气体，该第一气体的温度小于该高压气体的温度。

402、第一气体在从井下节流器到达井口气嘴的过程中，在与地层进行热量交换时，吸收热量得到第二气体。

403、通过井口气嘴对第二气体进行节流降压得到压强小于第二预设压强的第三气体，该第三气体的压强不超过地面管线承受的传输气体的最大压强，该第三气体的温度小于该第二气体的温度。

404、第三气体在通过该地面管线时，与地面进行热量交换，吸收热量得到第四气体，完成该凝析气井的节流降压开采。

其中，第一气体的体积大于高压气体的体积，第二气体的体积等于第一气体的体积，第三气体的体积大于第二气体的体积。

其中，凝析气井内的高压气体通过井下节流器的节流气嘴对其进行一级节流降压得到第一气体，进而进行一级节流降压后的第一气体通过井下节流器的空心小中心杆到达井口气嘴，在此过程中，第一气体与地层进行热量交换，吸收地层热量得到第二气体，由井口气嘴对该第二气体进行二级节流降压，使其压强进一步减小以达到地面管线的输压要求，第三气体在通过地面管线传输的过程中，吸收地面热量得到第四气体，完成节流降压开采。

综上所述，本发明实施例提供的凝析气井开采方法，通过由井下节流器对凝析气井内的气体进行一级节流降压，节流降压后的气体在达到井口气嘴的过程中吸收地层热量，使其温度升高，经过井下节流器节流后的气体到达井口气嘴时，由井口气嘴对其进行二级节流降压，避免了单级节流水化物堵塞以及现有技术需要在井口建立水套炉加热装置，且需要燃烧大量的天然气或原油，开采成本高且环境污染严重的问题；达到了降低开采成本且更环保的效果。

由于采用二级节流降压方法开采凝析气井时，高压气体的压强是逐级降低的，即，不是一次性将高压气体的压强降低到地面管线输压要求的，一级节流降压后的第一气体的压强较高，且第一气体的体积膨胀，在传输管径一定的情况下，该第一气体在到达井口气嘴时的气体流速相对较大，因此，可以很好的带出气井内的水化物，从而本发明提供的二级节流降压开采凝析气井的方法，可以延长凝析气井的带液自喷生产周期。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种凝析气井开采设备，其特征在于，所述设备包括：井口气嘴、油管和井下节流器；

所述井口气嘴设置于所述油管的上端，且安装在井口采气树上；

所述井下节流器设置于所述油管的下部，所述井下节流器包括节流气嘴、小中心杆、压头、中心管、密封胶碗、密封胶碗支架、密封胶筒、M个卡瓦、打捞头和限位环，M是自然数；

所述节流气嘴通过所述压头安装在所述小中心杆的下部，所述小中心杆为空心杆；

所述小中心杆、所述节流气嘴和所述压头形成的第一整体设置在所述中心管的内部；

所述密封胶碗内设有钢骨架，所述钢骨架上设有螺纹，所述密封胶碗支架通过所述螺纹与所述钢骨架相连接并形成第二整体，所述第二整体与所述密封胶筒一起套在所述中心管上；

所述打捞头上设有M个均匀分布的卡瓦槽，所述M个卡瓦分别对应的安装在所述M个卡瓦槽内；

所述限位环卡在所述中心管上的凹槽内，所述限位环用于限制所述M个卡瓦的活动范围。

2.根据权利要求1所述的凝析气井开采设备，其特征在于，

所述中心管的内部设置有台阶，所述台阶用于控制所述第一整体在所述中心管的内部的滑动距离；

所述密封胶筒、所述密封胶碗和所述密封胶碗支架之间的相对位置为，所述密封胶筒在上，所述密封胶碗与所述密封胶碗支架的连接体在下。

3.根据权利要求1所述的凝析气井开采设备，其特征在于，所述井下节流器，还包括：座封弹簧、弹簧压杆、止退螺母、限位螺母、弹簧套筒和接头；

所述座封弹簧套在所述弹簧压杆上与所述弹簧压杆一起放置在弹簧套筒内，所述弹簧套筒的中间开设有一孔，所述弹簧压杆的下部穿过所述弹簧套筒中间的孔，所述弹簧压杆的下部有一段预设长度的螺纹，所述止退螺母和所述限位螺母通过所述预设长度的螺纹将所述接头固定在所述弹簧压杆的下部；

所述弹簧压杆的上端设有一环形槽，所述环形槽内安装有一卡簧；

所述弹簧套筒的上端通过螺纹与所述中心管的尾部相连接；

所述接头有上下两个螺纹，上螺纹与外筒相连接，下螺纹与导向接头相连接。

4.根据权利要求3所述的凝析气井开采设备，其特征在于，所述井下节流器，还包括：内滤管；

所述内滤管通过螺纹固定在所述导向接头的内部。

5.根据权利要求4所述的凝析气井开采设备，其特征在于，所述井下节流器，还包括：投头和剪切销；

所述投头通过所述剪切销与所述中心管连接在一起。

6.根据权利要求1至5任一所述的凝析气井开采设备，其特征在于，所述井口气嘴，包括：密封体、N个密封体胶圈、气嘴、气嘴压帽、外壳和密封体压盖，N是自然数；

所述密封体为圆柱体，所述圆柱体的柱身中间部位开设有阶梯孔，所述气嘴通过所述气嘴压帽固定在所述阶梯孔内；

所述圆柱体的柱身上下部位分别对称的开设有N个密封槽，所述N个密封槽中每个密封槽内分别置有一个所述密封体胶圈；

所述密封体置于所述外壳中，所述密封体的阶梯孔轴线与所述外壳的轴线一致，所述密封体上有密封体压盖，所述密封体压盖与所述外壳通过螺纹相连接。