一套新型连续油管排水采气井下工具串的结构设计

摘 要：本文给出了一种连续油管排水采气井下工具串的结构设计。利用Solidworks对其进行了三维建模，并通过结构图阐述了连续油管连接器、液控双瓣阀和防砂堵塞器的连接方式、工作原理以及优点。

关键词：连续油管；井下工具串；三维建模

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

1 引言

含液气井开采至中后期，由于气井的日产气量小于最小携液流量，在含液气井内或者井筒内就容易产生积液，导致气井无法正常开采。当前，由于排水采气效果良好，各大油气田大多采用CT速度排水采气技术进行气井的开采；但是，目前使用的井下工具具有存在以下几个不足：（1）由于连续油管和井下工具有一定的几率被下入井底脏污之中，造成井下工具和连续油管的堵塞，无法正常将水排出；（2）如果需要更换合适管径的连续油管时，由于含液气井存在压力，当前的井下工具无法将连续油管和井下工具串起出；（3）当前的井下工具尚无防砂工具，造成连续油管在工作期间容易出现砂堵，不能将气井开采至枯竭；（4）当前的井下工具串在工作时，将堵头打入含液气井内，未能实现回收，对气井内的环境造成了一定的污染，本文设计了一套新型的连续油管排水采气井下工具。

2 井下工具串

如图1所示，其为连续油管排水采气装置的新型井下工具串的三维图。该井下工具串主要由连续油管连接器2、液控双瓣阀3和防砂堵塞器4组成。相比之前的井下工具串，新型工具串有以下几个优点：（1）在液控双瓣阀的作用下，能够使连续油管排水采气技术对含液气井实现带压起下工具的作业，完成对连续油管尺寸的合理更换；（2）增加了防砂堵塞器，一方面，方面可以防止连续油管和井下工具串出现砂堵现象；另一方面，也可以防止连续油管和井下工具串被脏污堵塞。

3 井下工具结构及工作原理

3.1 連续油管连接器

如图2（a）所示，其为连续油管连接器的结构图，与连续油管和井下工具安装和拆卸比较方便。连续油管连接器的卡瓦内壁的牙齿能够使其具有抗拉能力；锥形和圆周方向布有裂口的设计，使卡瓦具有收缩功能。如图2（b）是连续油管连接器连接与连续油管结构图。连续油管连接器的工作原理：当提起井下工具时时，卡瓦6与卡瓦内壁上的牙会紧紧地咬住连续油管11。对连续油管的提起的力越大，卡瓦上的牙嵌入连续油管越深，卡瓦的牙咬的越紧，防止连续油管滑落。连续油管连接器的下端与液控双瓣阀通过螺纹连接。

3.2 液控双瓣阀

如图3所示，其为液控双瓣阀的结构图，其上端与连续油管连接器连接，下端与防砂堵塞器连接。液控双瓣阀的工作原理：用投球器将钢球3投入连续油管内，在自身重力作用下，钢球坐落到滑套4的上端，实现对滑套的密封；然后，将氮气或者天然气加压冲入连续油管内，在气体压力作用下，剪切销钉9被滑套的推动力剪断，滑套下落到防砂堵塞器；在扭簧的弹簧的恢复力作用下，瓣阀向内转动并将液控双瓣阀下端堵住，隔断连续油管与井下气体和液体，实现连续油管与井下工具串在带压下安全地从井筒内提出。

借助液控双瓣阀，如果气井的采气量小于最小携液流量，需要更换不同尺寸的连续油管时，可以将连续油管及井下工具串从井筒内起出，并且将连续油管更换成管径较小的，实现气井采气时间的延长、达到增产的目的。同时，液控双瓣阀也可以用作冲砂洗井单向阀使用。

3.3 防砂堵塞器

图4为防砂堵塞器的结构图，其本体中部设有割缝，上端和下端分别与液控双瓣阀和导向头通过螺纹连接。防砂堵塞器的工作原理：在连续油管排水采气系统装置安装好时，将氮气或者天然气加压注入连续油管内，蹩断固定堵头的剪切销钉，将堵头打落至导向头处，最后， 连续油管排水采气系统便可以投入正常生产。

与之前堵塞器相比，防砂堵塞器有以下几个优点：（1）实现堵头的回收，不会污染含液气井环境；（2）外壳上的割缝可以在采气时过滤井内的砂粒，有效地缓解砂堵，提高采气量；（3）导向头可以减小井下工具串下井的阻力；（4）具有节流的作用。

4 结论

（1）液控双瓣阀可以使连续油管排水采气系统能够带压起出连续油管和井下工具，及时更换合适管径的连续油管，达到延长气井采气时间、增产的效果。

（2）防砂堵塞器不但可以将防砂堵塞器的堵头回收，也可以过滤井内的砂粒，起到缓解砂堵，提高采气量作用。

参考文献：

[1]钟晓瑜，颜光宗，黄艳等.连续油管深井排水采气技术[J].天然气工业，2005（01）：111-113.

[2]苗亮.CT速度管柱排水采气系统设计与技术研究[D].西安石油大学，2016.

[3]白晓弘，李旭日，刘凯文等.速度管柱排水采气技术的应用及改进[J].石油机械，2011（12）：60-62.