一種小直徑排水采氣管柱的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種小直徑排水采氣管柱；由井筒上部的45#碳鋼構(gòu)成的無(wú)縫管和接頭，井筒下部5083鋁合金構(gòu)成的無(wú)縫管和接頭，以及兩者之間的絕緣轉(zhuǎn)換接頭組成，管柱為Φ38×4mm，井筒上部的45#碳鋼構(gòu)成的無(wú)縫管和接頭長(zhǎng)度在3000m，下部5083鋁合金構(gòu)成的無(wú)縫管和接頭長(zhǎng)度在1800m，該組合管柱可適用于4800m以?xún)?nèi)深井；該管柱的排水采氣功能與連續(xù)油管相當(dāng)，但成本僅為連續(xù)油管的40-50%，它是通過(guò)縮小氣井的采氣通道，提高氣井?dāng)y液能力，及時(shí)將地層水從井筒排出，恢復(fù)氣井產(chǎn)能，延長(zhǎng)生產(chǎn)期。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種小直徑排水采氣管柱
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種小直徑排水采氣管柱。
【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)內(nèi)絕大部分低壓低產(chǎn)氣井在生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)有烴類(lèi)凝析液或地層水流入井底。生產(chǎn)初期，地層壓力大，攜液能力強(qiáng)，產(chǎn)出水會(huì)隨采出氣帶至地面。隨著氣井生產(chǎn)年數(shù)的增力口，地層能量自然減弱，使得氣井?dāng)y液能力越來(lái)越差，采出氣會(huì)因流速過(guò)小而達(dá)不到連續(xù)攜液的要求，導(dǎo)致井筒內(nèi)積液不斷增多，井底回壓不斷增大，有時(shí)甚至?xí)饩耆珘核酪灾玛P(guān)井，直接影響到氣井的產(chǎn)量和開(kāi)采率。另外，隨著井筒積液的增加，管柱的腐蝕會(huì)加劇，嚴(yán)重影響氣井的運(yùn)行安全和使用壽命。因此，選擇合適的排水采氣技術(shù)，及時(shí)將井筒積液排出，恢復(fù)氣井正常生產(chǎn)十分重要。
[0003]目前常用的排水采氣技術(shù)主要有:泡沫排水采氣、連續(xù)油管排水采氣、柱塞氣舉、氣舉復(fù)產(chǎn)等，這些技術(shù)均有各自的特點(diǎn)和適用環(huán)境。如泡沫排水采氣技術(shù)，雖然應(yīng)用十分廣泛，但主要是對(duì)于那些具有一定地層壓力且產(chǎn)量大于0.8X IO4HiVd的積液氣井效果明顯，措施后產(chǎn)氣量增幅約為30%左右。柱塞氣舉和氣舉復(fù)產(chǎn)技術(shù)主要適用于產(chǎn)氣量小于
0.3X 104m3/d的積液氣井或著水淹停產(chǎn)氣井，產(chǎn)氣量增幅可達(dá)50%以上。連續(xù)油管排水采氣技術(shù)，是通過(guò)縮小油管直徑，來(lái)提高井筒中氣流的攜液能力，從而達(dá)到有效排出井底積液的目的，該技術(shù)對(duì)于產(chǎn)氣量在0.3-0.8 X 104m3/d的積液氣井有明顯優(yōu)勢(shì)，可以使氣井產(chǎn)量增幅70%以上，油套壓差降低3.6MPa。從以上幾種技術(shù)的對(duì)比可以看出，連續(xù)油管排水采氣技術(shù)的增產(chǎn)效果最為明顯，是目前最具潛力的排水采氣技術(shù)之一。但是，由于連續(xù)油管的價(jià)格較高，且需要配套專(zhuān)業(yè)的作業(yè)工具，單井施工費(fèi)用一般在45萬(wàn)元以上，很大程度上限制了該技術(shù)的應(yīng)用和推廣。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種低成本的小直徑排水采氣管柱，提高氣井?dāng)y液能力，及時(shí)將地層水從井筒排出，恢復(fù)氣井產(chǎn)能，延長(zhǎng)生產(chǎn)期，管柱成本僅為連續(xù)油管的40-50%ο
[0005]本實(shí)用新型所述的小直徑排水采氣管柱由井筒上部的45#碳鋼構(gòu)成的無(wú)縫管和接頭，井筒下部5083鋁合金構(gòu)成的無(wú)縫管和接頭，以及兩者之間的絕緣轉(zhuǎn)換接頭連接組成，管柱為Φ 38 X 4mm,井筒上部的45#碳鋼構(gòu)成的無(wú)縫管和接頭長(zhǎng)度在3000m，井筒下部5083鋁合金構(gòu)成的無(wú)縫管和接頭長(zhǎng)度在1800m。
[0006]絕緣轉(zhuǎn)換接頭由上接頭、絕緣填料、勾套、螺紋、絕緣墊、絕緣圈、絕緣密封墊、夕卜套、下接頭、-內(nèi)凸緣、O形密封圈組成；上接頭由管柱和管柱下端管外壁上設(shè)有的凸緣構(gòu)成，凸緣的外表面呈八邊形狀，絕緣圈內(nèi)表面呈與其相對(duì)應(yīng)的八邊形卡在凸緣的外表面，上接頭管外壁上依次由絕緣填料、絕緣墊、絕緣圈、絕緣密封墊，O形密封圈密封；下接頭由管柱和管柱上端的鋁合金構(gòu)成的外套組成，絕緣圈的外表面呈八邊形狀，鋁合金構(gòu)成的外套的內(nèi)環(huán)勾槽表面呈與其對(duì)應(yīng)的八邊形卡在絕緣圈的外表面；勾套嵌在絕緣填料的勾槽中，外表面上設(shè)有螺紋，鋁合金構(gòu)成的外套與勾套螺紋連接；上接頭管柱上端設(shè)有內(nèi)螺紋，下接頭下端管柱設(shè)有外螺紋。
[0007]鋁金外套合的內(nèi)環(huán)勾槽表面呈八邊形，與此對(duì)應(yīng)裝配的碳鋼內(nèi)凸緣的外形也呈八邊形，兩者之間通過(guò)絕緣套裝配后，可有效防止上下管柱間的轉(zhuǎn)動(dòng)彎扭松扣，提高接頭絕緣性能；鋁合金外套與碳鋼內(nèi)凸緣外周對(duì)應(yīng)嚙合面進(jìn)行陽(yáng)極化氧化處理；鋁合金外套的勾套采用直螺紋與外套連接。絕緣接頭按從下往的順序裝配后，灌注環(huán)氧樹(shù)脂，上緊勾套，最后用熱收縮套作為接頭護(hù)套。
[0008]無(wú)縫管I的材質(zhì)有兩種:一種為45#碳鋼，所述的45#碳鋼化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為:C042-0.50%、Si0.17-0.37%、Mn0.50-0.80%、Cr ( 0.25%、Ni ( 0.30%、Cu ( 0.25%、S^0.35%、P^0.35%、其余Fe ;另一種為5083鋁合金無(wú)縫管，所述的5083鋁合金化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為:Mg4.0-4.9%、Si2-3.8%、Fe0.4%、Cu0.17%、Mn0.3-1.0%、Cr0.05-0.25%、Zn0.25%、Ti0.15%、其余Al。所述小直徑排水采氣管柱的規(guī)格為Φ38Χ4πιπι。
[0009]小直徑排水采氣管柱的接頭2通過(guò)管端熱處理、墩粗、車(chē)扣、檢測(cè)等工序加工而成，扣型選擇油管常用梯形螺紋，最大抗拉伸載荷可達(dá)350kN，抗內(nèi)壓能力達(dá)65MPa，氣密封性能良好。
[0010]對(duì)Φ38Χ4πιπι管柱的拉伸強(qiáng)度進(jìn)行校核，45#碳鋼的最小屈服強(qiáng)度為353MPa，5083鋁合金的最小屈服強(qiáng)度 為211MPa。按照平端管油管公式，油管的單位質(zhì)量Wpe為:
[0011]Wpe=3.14*P *(D-t)t (公式 I)
[0012]式中，p為油管密度，45#鋼密度為7.80g/cm3，5083鋁合金密度為2.72g/cm3;D為油管外徑；t為油管厚度。
[0013]由公式I可以得出，45#碳鋼管單位長(zhǎng)度質(zhì)量為:3.33kg/m ；5083鋁合金管單位長(zhǎng)度質(zhì)量為:1.16kg/m。由此可知，在屈服強(qiáng)度范圍內(nèi)，油管的最大下深H為:

Os * 5
[0014](公式 2)

I ,I * λ* Wpe
[0015]式中，Ss為油管屈服強(qiáng)度，45#鋼屈服強(qiáng)度為353MPa，5083鋁合金屈服強(qiáng)度為21IMPa ；S為油管的橫截面積，此規(guī)格油管橫截面積為427.04mm2 ；a為安全系數(shù)，通常取
1.5。
[0016]由公式2可以得出，單獨(dú)使用45#碳鋼油管最大下深為3078m，單獨(dú)使用5083鋁合金管最大下深為1840m。因此，小直徑排水采氣管柱的下入方式按氣井深度可以有2種結(jié)構(gòu):
[0017]當(dāng)井深< 3000米時(shí)，全井段采用45#碳鋼無(wú)縫管(I)及其接頭(2)，采用接單根方式下入。
[0018]當(dāng)井深> 3000米時(shí)，管柱采用組合方式下入，井筒上部采用45#碳鋼無(wú)縫管(I)及其接頭(2);下部采用5083鋁合金無(wú)縫管(I)及其接頭(2)，采用接單根方式下入。兩種油管之間采用絕緣接頭(3)過(guò)渡，避免電偶腐蝕發(fā)生。關(guān)于每種材質(zhì)油管的長(zhǎng)度可根據(jù)公式2計(jì)算，由于5083鋁合金無(wú)縫管價(jià)格高于45#碳鋼無(wú)縫管，因此5083鋁合金無(wú)縫管的用量要適中，安全系數(shù)取1.5即可。[0019]本實(shí)用新型的有益效果:
[0020](I)小直徑排水采氣管柱成本低，僅為連續(xù)油管成本的40-50%。
[0021 ] (2)小直徑排水采氣管柱可以顯著提高氣井?dāng)y液能力，及時(shí)將地層水從井筒排出，恢復(fù)氣井產(chǎn)能，延長(zhǎng)生產(chǎn)期。
[0022](3)絕緣轉(zhuǎn)換接頭滿(mǎn)足上部碳鋼管柱與下部鋁合金管柱的轉(zhuǎn)換連接強(qiáng)度，適應(yīng)高溫高壓氣井內(nèi)作業(yè)與生產(chǎn)環(huán)境，不發(fā)生周向轉(zhuǎn)動(dòng)失效，保證鋁合金管與上部碳鋼管材的電性絕緣，避免直接連接導(dǎo)致的電偶腐蝕。
[0023](4)兩種管柱的組合式下入方式可以滿(mǎn)足4800米以?xún)?nèi)深井的排水采氣需求，管柱
整體重量較輕。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是無(wú)縫管I和接頭2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖1中，1.無(wú)縫管，2.接頭。
[0026]圖2是絕緣轉(zhuǎn)換接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2中，3.1-上接頭、3.2-絕緣填料、3.3-勾套、3.4-螺紋、3.5-絕緣墊、3.6-絕緣圈、3.7-絕緣密封墊、3.8外套、3.9下接頭、3.10-內(nèi)凸緣，、3.11-0形密封圈。
【具體實(shí)施方式】
[0028]本實(shí)用新型所述的小直徑排水采氣管柱由井筒上部的45#碳鋼構(gòu)成的無(wú)縫管I和接頭2，井筒下部5083鋁合金構(gòu)成的無(wú)縫管和接頭，以及兩者之間的絕緣轉(zhuǎn)換接頭連接組成，管柱為Φ 38 X 4mm,井筒上部的45#碳鋼構(gòu)成的無(wú)縫管和接頭長(zhǎng)度在3000m，井筒下部5083鋁合金構(gòu)成的無(wú)縫管和接頭長(zhǎng)度在1800m。
[0029]絕緣轉(zhuǎn)換接頭由上接頭3.1、絕緣填料3.2、勾套3.3、螺紋3.4、絕緣墊3.5、絕緣圈3.6、絕緣密封墊3.7、外套3.8、下接頭3.9、-內(nèi)凸緣3.10、O形密封圈3.11組成；上接頭3.1由管柱和管柱下端管外壁上設(shè)有的凸緣3.10構(gòu)成，凸緣3.10的外表面呈八邊形狀，絕緣圈3.6內(nèi)表面呈與其相對(duì)應(yīng)的八邊形卡在凸緣3.10的外表面，上接頭3.1管外壁上依次由絕緣填料3.2、絕緣墊3.5、絕緣圈3.6、絕緣密封墊3.7，O形密封圈3.11密封；下接頭3.9由管柱和管柱上端的鋁合金構(gòu)成的外套3.8組成，絕緣圈3.6的外表面呈八邊形狀，鋁合金構(gòu)成的外套3.8的內(nèi)環(huán)勾槽表面呈與其對(duì)應(yīng)的八邊形卡在絕緣圈3.6的外表面；勾套
3.3嵌在絕緣填料3.2的勾槽中，外表面上設(shè)有螺紋，鋁合金構(gòu)成的外套3.8與勾套3.3螺紋連接；上接頭3.1管柱上端設(shè)有內(nèi)螺紋，下接頭3.9下端管柱設(shè)有外螺紋。
【權(quán)利要求】
1.一種小直徑排水采氣管柱，其特征在于:由井筒上部的45#碳鋼構(gòu)成的無(wú)縫管和接頭，井筒下部5083鋁合金構(gòu)成的無(wú)縫管和接頭，以及兩者之間的絕緣轉(zhuǎn)換接頭組成，管柱為Φ 38 X 4mm,井筒上部的45#碳鋼構(gòu)成的無(wú)縫管和接頭長(zhǎng)度在3000m以?xún)?nèi)，下部5083鋁合金構(gòu)成的無(wú)縫管和接頭長(zhǎng)度在1800m以?xún)?nèi)，組合管柱可適用于4800m以?xún)?nèi)深井； 所述的絕緣轉(zhuǎn)換接頭由上接頭、絕緣填料、勾套、螺紋、絕緣墊、絕緣圈、絕緣密封墊、夕卜套、下接頭、-內(nèi)凸緣、O形密封圈組成；上接頭由管柱和管柱下端管外壁上設(shè)有的凸緣構(gòu)成，凸緣的外表面呈八邊形狀，絕緣圈內(nèi)表面呈與其相對(duì)應(yīng)的八邊形卡在凸緣的外表面，上接頭管外壁上依次由絕緣填料、絕緣墊、絕緣圈、絕緣密封墊，O形密封圈密封；下接頭由管柱和管柱上端的鋁合金構(gòu)成的外套組成，絕緣圈的外表面呈八邊形狀，鋁合金構(gòu)成的外套的內(nèi)環(huán)勾槽表面呈與其對(duì)應(yīng)的八邊形卡在絕緣圈的外表面；勾套嵌在絕緣填料的勾槽中，外表面上設(shè)有螺紋，鋁合金構(gòu)成的外套與勾套螺紋連接；上接頭管柱上端設(shè)有內(nèi)螺紋，下接頭下端管柱設(shè)有外螺紋。
【文檔編號(hào)】C22C38/42GK203756058SQ201320725235
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】奚運(yùn)濤, 慕立俊, 付鋼旦, 楊全安, 李瓊瑋, 李明星, 董曉煥, 程碧海, 李慧, 張振云 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司