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柱塞气举采油工艺技术研究 中国石化中原油田分公司新科力技术公司 二00二年六月 前 言 柱塞气举实质上是间歇气举采油的一种特殊形式，由于在举升气体和被举升液载之间提供了一种固体的密封界面，减少了气体的窜流和液体的回落，从而能有效提高气体能量的举升效率，使井的产量大大提高。 柱塞气体的举升能量来源于气体的膨胀能（地层气或注入气），它可以充分利用地层的能量，所以尤其适用于高气液比的采油井。在常规间歇气举效率不高、效果不明显的井，采用柱塞气举可以提高生产效率，避免气体的无效消耗。 柱塞气举在正常生产时，由于柱塞在油管内往复运动，所以可以起到清、防蜡除垢的作用，可以节约生产时间和生产费用。 柱塞气举井下工具的安装都非常简便，只需利用钢丝绳就可以完成安装和打捞工作，避免了修井作业，这样既可以减少作业对油层的污染，同时可以节约生产时间。 柱塞气举采油管柱示意图如下： 1、工具设备的研制 1．1 工作过程 柱塞气举装置的正常工作，由时间控制器定时控制气动切断阀的开关来完成，当气动切断阀关闭是，柱塞上的凡尔已被防喷管内的撞击杆顶开，这时，柱塞靠自身重量下落，柱塞撞击缓冲弹簧后凡尔关闭。当柱塞上方积聚到设计要求的液量时，气动切断阀打开，高压气体经过气举凡尔进入油管，从而把柱塞举升到井口，完成一周期再开始下一循环。 1．2 工具设备的结构和技术参数 1、柱塞 为弹簧加载的扩张叶片式柱塞，弹簧加载片直径接近于油管内径，扩张开为Ф61，收拢为Ф56，中间有一靠外部顶杆完成开或关的阀，柱塞密封受弹簧叶片及油管内径相对公差大小的影响。 技术参数： 材 质： 合金钢 ，作防腐处理 长 度： 445mm 叶片扩张最大外径：Ф61mm 叶片收拢最小外径：Ф56mm 打捞颈： Ф35mm 质 量： 6Kg 工作过程： 上行状态：柱塞座在缓冲弹簧上后，阀杆与缓冲弹簧碰撞上移。堵塞孔2，使孔1与孔2不连通。而柱塞叶片在弹簧作用下处于扩张状态，故与油管间隙较小，在举升过程滑脱损失小。 下行状态：柱塞上行，把液体举出井筒后，阀杆与井口防喷盒碰撞下移，孔2与孔1连通。使井筒中流体（主要是气体）能通过通道，柱塞依靠自重下落。 图1-1 1、阀体 2、滑瓦 3、阀杆 4、锁紧螺钉 5、阀盒 6、弹簧 7、钢球 8、支撑弹簧 2、卡定器 停卡在2 7/8油管（内径Ф62mm）接箍的凹槽内，用钢丝投捞的方法投放和捞出。 技术参数： 材 质：45#钢，经防腐处理。 打捞颈：45mm 最大尺寸：64mm 伸 长：345mm 质 量：1.5kg 图1-2 1、扩张式短节 2、套爪 3、圆柱销4、释放弹簧 工作原理： 当释放弹簧卡定圆柱销后，在释放弹簧作用下，卡爪紧缩（直径由70mm缩至55mm）。用投捞工具把卡定器送入油管内设计深度以下10m处，然后上提工具串至油管接箍位置时，释放弹簧的钢丝头卡入接箍凹槽，弹开，使卡爪释放。然后下放工具串，卡爪卡入接箍凹槽。 需要起出时，上提工具串，使卡爪回缩，即可提出。 3、缓冲弹簧： 放在卡定器上，当柱塞下落到底部时起缓冲及关闭柱塞下部阀的作用，上端有Ф35mm的打捞颈，可以用钢丝打捞。 技术参数： 长 度： 850mm 最大外径： Ф58.5mm 材 质： 60Si2Mn ，经防腐处理 质 量： 6.5Kg 图1-3 1、接头 2、弹簧 4、气动切断阀 由时间控制器的压力信号控制打开或关闭。 技术参数： 长： 170mm 高： 420mm 宽： 140mm 通径： Ф55mm 工作压力： 16MPa 耐压强度： 30MPa 工作介质： 天然气 最小开启所需压力0.2MPa 使用方法： 按流向箭头装在注气管线上,为常闭阀，由时间控制器发出指令信号，操纵阀的打开或关闭，阀上装有指示打开或关闭的标尺，以便于地面观察和控制两端为ZG2—12牙/英寸母扣。 5、减压调压阀 功能：将高压天然气减压阀调整到下游切断阀动作所需压力（约0.35~0.5Mpa），进口压力可达16MPa，出口压力可任意调节直到零，连接扣型为ZG 1/4~19牙/英寸。 作用：把井筒气体减压到（0.14—0.42MPa），作为气动切断截止阀动作的动力气体。 技术参数： 进口压力：16MPa 出口压力：0—0.525MPa 连接类型：ZG 1/4 调压范围：0—0.525MPa 总高度：150mm 质 量： 1.5Kg