适于出砂产液气井柱塞举升工艺的新型柱塞

摘要

本发明公开了适于出砂产液气井柱塞举升工艺的新型柱塞，该柱塞从上向下依次由打捞头1、刮砂结构2、密封结构3、排砂结构4及螺旋结构5组成，所述打捞头位于柱塞顶部，所述刮砂结构位于柱塞上部，为一圆台与圆柱相结合的结构，表面开有刮砂槽6，所述密封结构位于柱塞中部，为两层组合结构，内部为钢杆，表面为尼龙耐磨材料，该表面开有11个凹槽7，每两个凹槽中间有一个凸台，所述排砂结构位于柱塞下部，为一圆柱结构，表面开有排砂槽10，所述螺旋结构位于柱塞底部，表面设有变螺距的螺旋叶片11。本发明原理可靠，结构合理，下放于油管中，解决了举升排水采气过程中出现的柱塞砂卡或运行不畅等问题，克服了现有技术的缺陷和不足。

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于出砂产液气井的新型柱塞，能较好解决柱塞在油管中砂卡或运行 不畅等问题，属于石油与天然气生产技术领域。

背景技术

在气藏开发过程中，随着地层能量逐步降低，产气量逐渐降低，束缚水和边水或底水进 入井筒，由于气液物性差异大，气液上升过程中液体滑脱损失严重，由于液体的大量回落， 增大了井底回压，降低了地层的生产压差，造成了气井产量下降。柱塞是下放在油管中的一 种排水采气工具，外径略小于油管。柱塞举升是利用柱塞在气体和液体之间形成固体界面， 有效减少气体窜流和液体回落，提高举升效率，是解决液体滑脱损失的重要方法之一。目前， 油气田常用的柱塞大致分为卡瓦式柱塞、棒状柱塞以及刷式柱塞三类。对于出砂气井而言， 使用卡瓦式柱塞，砂子容易将卡瓦块堵死，造成砂卡或运行不畅等问题；棒状柱塞虽适用于 出砂气井，但其除砂效果不够理想；刷式柱塞除砂效果较好，但其刷式结构容易磨损，耐磨 性较差。

本发明针对常规柱塞在出砂气井中出现的问题，提高了柱塞本身的耐磨性及除砂效果， 能更好地解决排液气井的出砂问题。

发明内容

本发明的目的在于提供适于出砂产液气井柱塞举升工艺的新型柱塞，该柱塞原理可靠， 结构合理，下放于油管中，解决了举升排水采气过程中出现的柱塞砂卡或运行不畅等问题， 克服了现有技术的缺陷和不足。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。

适于出砂产液气井柱塞举升工艺的新型柱塞，从上向下依次由打捞头、刮砂结构、密封 结构、排砂结构及螺旋结构组成。

所述打捞头位于柱塞顶部，生产过程中与井口的捕捉器配套使用，开井后，在气体的推 动下柱塞上行，当柱塞到达井口时，捕捉器将其捕捉，开始产气，关井时，捕捉器松开柱塞， 柱塞依靠重力下落至井底。

所述刮砂结构位于柱塞上部，为一圆台与圆柱相结合的结构，表面开有斜凹槽为刮砂槽， 举升时，气体通过底部螺旋结构推动柱塞旋转上升时，刮砂结构对附在管壁上的砂子或垢起 到刮削作用，刮落的砂粒沿斜凹槽向下滑落。

所述密封结构位于柱塞中部，为两层组合结构，内部为钢杆，表面为尼龙耐磨材料（避 免被油管磨穿），该表面开有多个凹槽，每两个凹槽中间有一个凸台。柱塞上行时，举升气体 通过凹槽处形成湍流，能在柱塞和油管壁之间起到密封作用，减小漏失。凹槽间的凸台直径 分为2种，小直径凸台外径为柱塞上部刮砂结构圆台的最大外径，大直径凸台外径比小直径 凸台外径略大，但小于油管内径。由上至下，每两个小直径凸台后设有3个大直径凸台。柱 塞运行过程中，通过磨损大直径凸台来降低油管壁对柱塞的摩擦作用，同时，不等径凸台的 设计可以使柱塞通过油管较小距离的缩径部位。

所述排砂结构位于柱塞下部，为一圆柱结构，表面开有斜凹槽为排砂槽，起到排砂作用， 上方刮落的砂粒掉落至下方，可通过这些排砂槽排出，不会引起堆积造成砂卡。

所述螺旋结构位于柱塞底部，表面设有变螺距的螺旋叶片，当气体通过变螺距的螺旋叶 片时，可推动柱塞整体旋转式上升。

与现有技术相比，本发明提供的适用于出砂气井的柱塞，底部螺旋结构可使举升过程旋 转式上行，起到更好的除砂效果。此外，组合式的密封结构为尼龙材料，提高了柱塞的耐磨 性。

附图说明

图1为本发明柱塞的结构示意图。

图中：1打捞头、2刮砂结构、3、密封结构、4排砂结构、5螺旋结构、6刮砂槽、7 凹槽、8小直径凸台、9大直径凸台、10排砂槽、11螺旋叶片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

适于出砂产液气井柱塞举升工艺的新型柱塞，从上向下依次由打捞头1、刮砂结构2、 密封结构3、排砂结构4及螺旋结构5组成，所述打捞头位于柱塞顶部，所述刮砂结构位于 柱塞上部，为一圆台与圆柱相结合的结构，表面开有刮砂槽6，所述密封结构位于柱塞中部， 为两层组合结构，内部为钢杆，表面为尼龙耐磨材料，该表面开有11个凹槽7，每两个凹槽 中间有一个凸台，所述凸台分为小直径凸台8和大直径凸台9，所述小直径凸台外径为刮砂 结构圆台的最大外径，所述大直径凸台外径比小直径凸台外径略大，但小于油管内径，每两 个小直径凸台后设有3个大直径凸台；所述排砂结构位于柱塞下部，为一圆柱结构，表面开 有排砂槽10，所述螺旋结构位于柱塞底部，表面设有变螺距的螺旋叶片11。

将本发明用于出砂气井中，开井生产时，气体通过柱塞下部的螺旋结构推动柱塞旋转上 行，上行过程中，管壁上的砂经刮砂结构的刮削，沿凹槽掉落，最终经由柱塞下部的排砂结 构排至井底。柱塞中部的密封结构在旋转过程中也对管壁上未能刮落的残余砂起到一定的清 理作用。旋转式举升能起到更好的除砂效果，组合式密封结构采用尼龙材料，解决了旋转过 程中的磨损问题，提高了本发明的耐磨性。