一种小直径排水采气管柱制造技术

本发明专利技术涉及一种小直径排水采气管柱；它是由无缝管（1）和接头（2）组成，材质分为2种，一种为45#碳钢，一种为5083铝合金，当井深≤3000米时，全井段采用45#碳钢无缝管（1）及其接头（2），采用接单根方式下入；当井深＞3000米时，管柱采用组合方式下入，井筒上部采用45#碳钢无缝管（1）及其接头（2）；下部采用5083铝合金无缝管（1）及其接头（2），采用接单根方式下入，两种油管之间采用绝缘接头过渡，避免电偶腐蚀发生；该管柱的排水采气功能与连续油管相当，但成本仅为连续油管的40-50%，它是通过缩小气井的采气通道，提高气井携液能力，及时将地层水从井筒排出，恢复气井产能，延长生产期。

【技术实现步骤摘要】
一种小直径排水采气管柱
本专利技术公开了一种小直径排水采气管柱，涉及油气田采气
，特别涉及一种低成本的小直径排水采气管柱。
技术介绍
国内绝大部分低压低产气井在生产过程中，会有烃类凝析液或地层水流入井底。生产初期，地层压力大，携液能力强，产出水会随采出气带至地面。随着气井生产年数的增加，地层能量自然减弱，使得气井携液能力越来越差，采出气会因流速过小而达不到连续携液的要求，导致井筒内积液不断增多，井底回压不断增大，有时甚至会将气井完全压死以致关井，直接影响到气井的产量和开采率。另外，随着井筒积液的增加，管柱的腐蚀会加剧，严重影响气井的运行安全和使用寿命。因此，选择合适的排水采气技术，及时将井筒积液排出，恢复气井正常生产十分重要。目前常用的排水采气技术主要有：泡沫排水采气、连续油管排水采气、柱塞气举、气举复产等，这些技术均有各自的特点和适用环境。如泡沫排水采气技术，虽然应用十分广泛，但主要是对于那些具有一定地层压力且产量大于0.8×104m3/d的积液气井效果明显，措施后产气量增幅约为30%左右。柱塞气举和气举复产技术主要适用于产气量小于0.3×104m3/d的积液气井或着水淹停产气井，产气量增幅可达50%以上。连续油管排水采气技术，是通过缩小油管直径，来提高井筒中气流的携液能力，从而达到有效排出井底积液的目的，该技术对于产气量在0.3-0.8×104m3/d的积液气井有明显优势，可以使气井产量增幅70%以上，油套压差降低3.6MPa。从以上几种技术的对比可以看出，连续油管排水采气技术的增产效果最为明显，是目前最具潜力的排水采气技术之一。但是，由于连续油管的价格较高，且需要配套专业的作业工具，单井施工费用一般在45万元以上，很大程度上限制了该技术的应用和推广。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低成本的小直径排水采气管柱，提高气井携液能力，及时将地层水从井筒排出，恢复气井产能，延长生产期，管柱成本仅为连续油管的40-50%。本专利技术的具体
技术实现思路
如下：一种小直径排水采气管柱由无缝管（1）和接头（2）组成，无缝管（1）的材质有两种：一种为45#碳钢，所述的45#碳钢化学成分（质量分数）为：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；另一种为5083铝合金无缝管，所述的5083铝合金化学成分（质量分数）为：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。所述小直径排水采气管柱的规格为Φ38×4mm。小直径排水采气管柱的接头（2）通过管端热处理、墩粗、车扣、检测等工序加工而成，扣型选择油管常用梯形螺纹，最大抗拉伸载荷可达350kN，抗内压能力达65MPa，气密封性能良好。对Φ38×4mm管柱的拉伸强度进行校核，45#碳钢的最小屈服强度为353MPa，5083铝合金的最小屈服强度为211MPa。按照平端管油管公式，油管的单位质量Wpe为：Wpe=3.14*ρ*(D-t)t（公式1）式中，ρ为油管密度，45#钢密度为7.80g/cm3，5083铝合金密度为2.72g/cm3；D为油管外径；t为油管厚度。由公式1可以得出，45#碳钢管单位长度质量为：3.33kg/m；5083铝合金管单位长度质量为：1.16kg/m。由此可知，在屈服强度范围内，油管的最大下深H为：（公式2）式中，σs为油管屈服强度，45#钢屈服强度为353MPa，5083铝合金屈服强度为211MPa；S为油管的横截面积，此规格油管横截面积为427.04mm2；a为安全系数，通常取1.5。由公式2可以得出，单独使用45#碳钢油管最大下深为3078m，单独使用5083铝合金管最大下深为1840m。因此，小直径排水采气管柱的下入方式按气井深度可以有2种结构：当井深≤3000米时，全井段采用45#碳钢无缝管（1）及其接头（2），采用接单根方式下入。当井深＞3000米时，管柱采用组合方式下入，井筒上部采用45#碳钢无缝管（1）及其接头（2）；下部采用5083铝合金无缝管（1）及其接头（2），采用接单根方式下入。两种油管之间采用绝缘接头过渡，避免电偶腐蚀发生。关于每种材质油管的长度可根据公式2计算，由于5083铝合金无缝管价格高于45#碳钢无缝管，因此5083铝合金无缝管的用量要适中，安全系数取1.5即可。本专利技术的有益效果：（1）小直径排水采气管柱成本低，仅为连续油管成本的40-50%。（2）小直径排水采气管柱可以显著提高气井携液能力，及时将地层水从井筒排出，恢复气井产能，延长生产期。（3）两种管柱的组合式下入方式可以满足3000米以上深井的排水采气需求，使管柱整体重量显著降低。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图1中，1.无缝管，2.接头。具体实施方式结合附图对本专利技术进行详细说明。实施实例1：井深小于3000米气井。苏东A井井深2991.5m，油管下深2975m。试验前油压2.27MPa，套压8.85MPa，油套压差6.58MPa，日平均产气量0.43×104m3/d。由于井深≤3000m，所以全井段采用45#碳钢无缝管（1）及其接头（2），采用接单根方式下入，参阅图1。管柱下深H为2975m，由于油管为自由悬挂方式固定，井口悬挂处油管的拉伸载荷最大，根据公式2，最大拉伸载荷为：（公式3）根据公式3可得，井口处最大拉伸载荷为227MPa，因此，井口油管的安全系数为1.55，可以满足生产需求。试验后，该井油压下降为1.05MPa，套压下降为3.78MPa，油套压差2.73MPa，日平均产气量0.81×104m3/d。因此，通过下入小直径排水采气管柱措施后，使苏东A井气井产量增幅88%，油套压差降低3.85MPa，效果与连续油管排水采气技术相当。45#碳钢无缝管（1）及其接头（2）用量为2975m，费用总计12万元，仅为连续油管成本的40%。实施实例2：井深大于3000米气井。苏B井井深3349m，油管下深3320m，试验前油压1.15MPa，套压7.12MPa，油套压差5.97MPa，日平均产气量0.38×104m3/d。由于井深＞3000m，所以管柱采用组合方式下入，井筒上部采用45#碳钢无缝管（1）及其接头（2），下部采用5083铝合金无缝管（1）及其接头（2），采用接单根方式下入，参阅图1。管柱下深H为3320m，根据公式2，井口油管的最大拉伸载荷为：（公式4）式中，Wpe1为5083铝合金油管的单位质量，为1.16kg/m，H1为铝合金油管总长；Wpe2为45#碳钢油管的单位质量，为3.33kg/m，H2为45#碳钢油管总长。根据公式4，H1取420m，H2取2900m，井口处最大拉伸载荷为233MPa，井口油管的安全系数为1.51，可以满足生产需求，且铝合金油管用量较少。管柱采用接单根方式下入，先下入5083铝合金无缝管（1）及其接头（2）420m，然后下入绝缘接头，最后下入45#碳钢无缝管（1）及其接头（2）2900m，井口上方坐采气树。试验后，该井油压下降为0.95MPa，套压下降为3.11MPa，油本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小直径排水采气管柱，其特征在于：由无缝管（1）和接头（2）组成，材质分为2种，一种为45#碳钢，一种为5083铝合金；所述小直径排水采气管柱的规格为Φ38×4mm当井深≤3000米时，全井段采用45#碳钢无缝管（1）及其接头（2），采用接单根方式下入；当井深＞3000米时，管柱采用组合方式下入，井筒上部采用45#碳钢无缝管（1）及其接头（2）；下部采用5083铝合金无缝管（1）及其接头（2），采用接单根方式下入，两种油管之间采用绝缘接头过渡，避免电偶腐蚀发生。

【技术特征摘要】
1.一种小直径排水采气管柱，其特征在于：由无缝管(1)和接头(2)组成，材质分为2种，一种为45#碳钢，一种为5083铝合金；所述小直径排水采气管柱的规格为Φ38×4mm当井深≤3000米时，全井段采用45#碳钢无缝管(1)及其接头(2)，采用接单根方式下入；当4918m＞井深＞3000米时，管柱采用组合方式下入，井筒上部采用45#碳钢无缝管(1)及其接头(2)；下部采用5083铝合金无缝管(1)及其接头(2)，采用接单根方式下入，两种油管之间采用绝缘接头过渡，避免电偶腐蚀发生。2.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：奚运涛，慕立俊，付钢旦，杨全安，李琼玮，李明星，董晓焕，程碧海，李慧，张振云，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11