CN102287156A - 用于蒸汽辅助重力泄油开采稠油的同心管井口装置 - Google Patents

Abstract

用于蒸汽辅助重力泄油开采稠油的同心管井口装置，应用于油田稠油热采生产技术领域。在大四通两侧通过法兰分别连接一个套管闸阀；在大四通内有圆柱体形的偏心主通道和辅通道。在大四通上端通过法兰固定有外管小三通和外管生产或注汽闸阀。外管小三通下端通过内螺纹固定有一个外油管悬挂短节。在外管小三通上端固定有内管小三通和内管生产或注汽闸阀。在内管小三通下端通过内螺纹固定有一个内油管悬挂短节。在内管小三通的上端固定有清蜡闸阀或光杆密封器。效果是：满足稠油热采井注汽、自喷、抽油、测试工艺技术要求，又可实现两点注汽、一点循环排液、独立的副管测试通道实现实时测试。

Description

用于蒸汽辅助重力泄油开采稠油的同心管井口装置

技术领域

本发明涉及油田稠油热采生产技术领域，特别涉及一种稠油热采生产井的井口装置，是一种用于SAGD工艺开采稠油的同心管井口装置。

背景技术

蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术是开发超稠油的一项前沿技术，其机理是在注汽井中注入蒸汽，蒸汽向上超覆在地层中形成蒸汽腔，蒸汽腔向上及侧面扩展，与油层中的原油发生热交换，加热后的原油和蒸汽冷凝水靠重力作用泄到下面的水平生产井中产出。利用SAGD技术开发超稠油的方式，已成为国际上超稠油开发的一项成熟技术。

采用蒸汽辅助重力泄油(SAGD)的井口装置与普通采油井口不同。油田使用的稠油水平井SAGD工艺开采井口装置，品种较少。中国专利公开号为：CN1789657A，提供了一种“稠油水平井SAGD工艺开采井口装置”。由平板阀、关井装置、四通、连续油管密封和悬挂装置、中钢圈、小钢圈、大钢圈、双管悬挂器、油管头四通和上法兰组成，上法兰上端通过螺栓与四通相连接，四通内装有关井装置，一侧通过螺栓接装有平板阀；上法兰下方通过螺栓与油管头四通相连接，油管头四通一侧通过螺栓接装有平板阀；上法兰顶面以一定角度斜向焊接有连续油管密封和悬挂装置；油管头四通内设有双管悬挂器。能满足稠油水平井SAGD开采工艺生产、测试、井下作业的需要，保证稠油水平井正常生产。中国专利公开号为：CN201209417Y，提供了一种“同心双管分层注水井口装置”。实现从注水站内的流体，通过内管闸阀和内油管悬挂短节的通道对下层注水，通过外管闸阀和外油管悬挂短节的通道对上层注水，对单井不同层分别注水或同时进行双通道分层注水的工艺。在大四通侧端安装有套管闸阀和/或套管流量调节阀，顶端安装有转换法兰，外管四通侧端安装有外管闸阀和/或外管流量调节阀，内管四通侧端安装有内管闸阀和/或内管流量调节阀，内管四通下部装有内油管悬挂短节，外管四通下部装有外油管悬挂短节。满足对单井不同层分别或同时进行双通道分层注水的工艺技术要求。在井下封隔器的坐封、解封时不必再转动井口装置，操作方便。

目前，使用的稠油水平井SAGD工艺开采井口装置配置齐全，满足稠油水平井SAGD工艺热采井注汽、自喷、抽油、测试工艺技术要求。但在稠油水平井SAGD开采应用中，由于现在稠油水平井SAGD工艺开采的井口装置(SAGA热采井口和热采双管井口)只能悬挂两根油管，在采用双管自喷工艺时，没有独立的管柱作为测试使用，在自喷或生产管柱中进行测试，对温度、压力测试造成一定影响，不能实时测取井筒中的温度和压力状况，因此考虑采用新的开采方法-同心双管自喷生产，两同心双管作为自喷生产的通道，副管作为测试管，进行单独的温度、压力测试。转抽生产时，去掉清蜡闸阀以上部分，装上热采盘根盒，下入抽油泵即可进行抽油生产。

发明内容

本发明的目的是：提供一种用于蒸汽辅助重力泄油开采稠油的同心管井口装置，满足蒸汽辅助重力泄油开采稠油的先导试验热采井注汽、循环预热、自喷、抽油、测试的工艺要求。同时能满足SAGD开采工艺要求，即同心双管自喷生产，副管作为测试管柱，进行单独的温度、压力测试，实现实时测取井筒温度及压力参数。

本发明采用的技术方案是：用于蒸汽辅助重力泄油开采稠油的同心管井口装置，主要由套管法兰短节、测试油管悬挂短节、大四通、连续油管悬挂密封装置、外油管悬挂短节、外管小三通、内油管悬挂短节、内管小三通、清蜡闸阀、内管生产或注汽闸阀、外管生产或注汽闸阀和套管闸阀组成。其特征在于：

套管法兰短节的下端有外螺纹，套管法兰短节能通过外螺纹连接井下套管柱的上端，套管法兰短节的上端有法兰；在套管法兰短节的上端通过法兰连接大四通；在大四通两侧通过法兰分别连接一个套管闸阀；在大四通内有圆柱体形的偏心主通道和辅通道。第一套管闸阀与主通道相连通；主通道的内壁有向内凸起并与大四通主通道中心线平行的圆柱体，在圆柱体内的下端有圆孔，圆孔与主通道平行，圆孔的下端有螺纹，在圆孔的下端螺纹连接测试油管悬挂短节。测试油管悬挂短节为圆形管并且在下端有螺纹，测试油管悬挂短节的下端能连接2³/₈″内加厚等外径油管管柱(也称无接箍油管)。圆柱体内圆孔的上端连通有斜孔，斜孔中心线与圆孔中心线的夹角在13～20度之间；斜孔的上端并在大四通壳体上有法兰，通过斜孔上端法兰连接有连续油管悬挂密封装置。第二套管闸阀通过一个水平孔与斜孔相连通。所述的主通道的中心线、圆孔的中心线、斜孔的中心线和水平孔的中心线在同一平面内；

大四通的上端有法兰，在大四通上端通过法兰固定有外管小三通。在外管小三通侧面垂直端口上通过法兰连接一个外管生产或注汽闸阀。外管小三通的下端有内螺纹，在外管小三通下端通过内螺纹固定有一个外油管悬挂短节。外油管悬挂短节为圆形管并且在下端有螺纹，外油管悬挂短节的下端能连接外管油管柱。外油管悬挂短节下端连接的外管油管管柱穿过大四通主通道。

外管小三通上端有法兰，在外管小三通上端法兰上固定有内管小三通。在内管小三通侧面垂直口上通过法兰连接一个内管生产或注汽闸阀。内管小三通的下端有内螺纹，在内管小三通下端通过内螺纹固定有一个内油管悬挂短节。内油管悬挂短节为圆形管并且在下端有螺纹，内油管悬挂短节的下端能连接内管油管管柱。内油管悬挂短节下端连接的内管油管管柱能穿过外油管悬挂短节。

在内管小三通的上端有法兰，通过内管小三通上端法兰固定有清蜡闸阀或光杆密封器。

这样，在大四通内形成四组通道。其中第一组通道：测试油管悬挂短节与大四通下部螺纹连接，测试油管悬挂短节下端连接2³/₈″内加厚等外径副管油管管柱(也称无接箍油管)，形成的一组独立的副管测试通道。副管测试通道实现了副管与套管环空间的密封隔离。连续油管悬挂密封装置悬挂和连接连续油管，连续油管是下入在2³/₈″内加厚等外径副管油管管柱内，连续油管内部预制了热电偶和多根毛细管。通过热电和毛细管技术测试井下的井筒环境温度压力。第二组通道是内油管悬挂短节下部连接内管油管管柱，形成内管中心通道。第三组通道为内油管悬挂短节下部连接的内管油管管柱与外油管悬挂短节下部连接的外管油管柱之间的环形空间通道。第四组通道为外油管悬挂短节下部连接的外管油管柱与油井套管之间的环形空间通道。

所述的内油管悬挂短节的中心线、外油管悬挂短节的中心线和测试油管悬挂短节的主通道中心线在同一条直线上。

所述的内油管悬挂短节和外油管悬挂短节的中心线与套管法兰短节中心线之间的距离在40～45mm之间。

本发明用于蒸汽辅助重力泄油开采稠油的同心管井口装置，能连接同心双管的生产管柱，并单独设置平行测试管柱。这样生产通道、测试通道都互相独立，既有利于测取井下真实的井筒环境温度压力，又可保障测试管柱安全稳定工作。用于SAGD工艺开采稠油的同心管井口装置形成了相互独立的四组通道，两组通道注汽(循环预热排液)及生产通道、一组通道用于测试，一组是油套环空通道。能够满足今后SAGD注汽、循环预热、自喷、抽油、测试等各个阶段的生产和测试等工艺技术要求。适用于稠油热采井循环预热注高温蒸汽、自喷生产和油井抽油生产。

简述用于蒸汽辅助重力泄油开采稠油的同心管井口装置使用方法。

1、循环预热、注高温蒸汽和返排液：参阅图1。根据设计工艺要求，操作打开内管生产或注汽闸阀10和外管生产或注汽闸阀11，并连接注汽管线，通过注汽管线能进行注汽作业。操作打开套管闸阀12通过排液管道实现循环排液。

2、自喷生产：参阅图1为自喷配置，在外管小三通6的上端法兰上安装有内管小三通8、清蜡闸阀9和内管生产或注汽闸阀10。操作打开内管生产或注汽闸阀10和外管生产或注汽闸阀11，进行两点自喷生产。

3、抽油生产：参阅图2。转抽生产时去掉清蜡闸阀9，在内管小三通6的上端法兰上安装光杆密封器13。抽油机带动的光杆穿过光杆密封器13，光杆带动井下抽油泵，即能实施有杆抽油生产。抽油配置生产状态下，内管中心通道为抽油生产的通道，内油管悬挂短节7下部连接的内管与外油管悬挂短节5下部连接的外管之间的环形空间通道作为自喷生产的通道，实现井下一条通道自喷，一条通道抽油。独立的副管测试通道实现实时测取井筒温度及压力数据。

本发明的有益效果：本发明用于蒸汽辅助重力泄油开采稠油的同心管井口装置，生产管柱采用同心双管，并单独设置平行测试管柱，这样两组生产通道、一组测试通道都互相独立，有利于测取井下井筒环境温度压力，又可保障测试管柱安全稳定工作。用于SAGD工艺开采稠油的同心管井口装置装置能够满足SAGD工艺循环预热、自喷、抽油等各个阶段的生产和测试要求。

1、满足稠油热采井注汽、自喷、抽油、测试工艺技术要求，又可实现两点注汽、一点循环排液、独立的副管测试通道实现实时测试。

2、整套井口装置的油管悬挂机构的设计即内、外油管挂及测试油管悬挂短节的设计均采用了螺纹连接的设计，结构简单、密封和连接可靠。

3、与最接近的技术稠油水平井SAGD工艺开采井口装置相比，减少了双管悬挂器及密封机构、主副管密封环、顶丝组合件，降低了生产成本，减少作业程序，又减少了密封漏失点。

附图说明

图1是本发明用于蒸汽辅助重力泄油开采稠油的同心管井口装置结构示意图。

图2是用于蒸汽辅助重力泄油开采稠油的同心管井口装置在转变为抽油生产前，去掉清蜡闸阀9，在内管小三通6的上端法兰上安装有热采光杆密封器13，用于SAGD工艺开采稠油。

图3是大四通的结构示意图。

图4是图3的A-A剖面图。

图5是图3的俯视图，

图中，1-套管法兰短节，2-测试油管悬挂短节，3-大四通，4-连续油管悬挂密封装置，5-外油管悬挂短节，6-外管小三通，7-内油管悬挂短节，8-内管小三通，9-清蜡闸阀，10-内管生产或注汽闸阀，11-外管生产或注汽闸阀，12-套管闸阀，13-光杆密封器。

具体实施方式

实施例1：以一个用于蒸汽辅助重力泄油开采稠油的同心管井口装置为例，对本发明作进一步详细说明。

参阅图1。本发明用于蒸汽辅助重力泄油开采稠油的同心管井口装置，主要由套管法兰短节1、测试油管悬挂短节2、大四通3、连续油管悬挂密封装置4、外油管悬挂短节5、外管小三通6、内油管悬挂短节7、内管小三通8、清蜡闸阀9、内管生产或注汽闸阀10、外管生产或注汽闸阀11和套管闸阀12组成。

套管法兰短节1的下端有9⁵/₈BCSG(外径244.5mm)(国内使用的标准是中华人民共和国国家标准《石油天然气工业套管、油管和管线管螺纹的加工、测量和检验》GB/T 9253.2-1999)套管外螺纹，套管法兰短节1能通过外螺纹连接井下有9⁵/₈BCSG(外径244.5mm)套管套管柱的上端，套管法兰短节1的上端有法兰。在套管法兰短节1的上端通过法兰连接大四通3。在大四通3两侧通过法兰分别连接一个套管闸阀12；在大四通3内有圆柱体形的偏心主通道31和辅通道。主通道31为圆形孔，内径150mm。第一套管闸阀12与主通道31相连通；主通道的内壁有向内凸起并与大四通3主通道中心线平行的圆柱体，在圆柱体内的下端有圆孔32，圆孔32与主通道31平行，圆孔32的下端有螺纹，在圆孔32的下端螺纹连接测试油管悬挂短节2。测试油管悬挂短节2的内径43.5mm，长度180mm。测试油管悬挂短节2为圆形管并且在下端有螺纹，测试油管悬挂短节2的下端能连接2³/₈″内加厚等外径油管管柱。圆柱体内圆孔32的上端连通有斜孔33，斜孔33中心线与圆孔32中心线的夹角为16.5度。斜孔33的上端并在大四通3壳体上有法兰，通过斜孔33上端法兰连接有连续油管悬挂密封装置4。第二套管闸阀12通过一个水平孔34与斜孔33相连通。所述的主通道31的中心线、圆孔32的中心线、斜孔33的中心线和水平孔34的中心线在同一平面内。

大四通3的上端有法兰，在大四通3上端通过法兰固定有外管小三通6。在外管小三通6侧面垂直端口上通过法兰连接一个外管生产或注汽闸阀11。外管小三通6的下端有内螺纹，在外管小三通6下端通过内螺纹固定有一个外油管悬挂短节5。外管悬挂短节5的外径114.3mm，内径100.3mm，长度250mm。外油管悬挂短节5为圆形管并且在下端有螺纹，外油管悬挂短节5的下端能连接外管油管柱。外油管悬挂短节5下端连接的外管油管管柱穿过大四通3主通道。

外管小三通6上端有法兰，在外管小三通6上端法兰上固定有内管小三通8。在内管小三通8侧面垂直口上通过法兰连接一个内管生产或注汽闸阀10。内管小三通8的下端有内螺纹，在内管小三通8下端通过内螺纹固定有一个内油管悬挂短节7。内管悬挂短节7的外径73mm，内径62mm，长度250mm。内油管悬挂短节7为圆形管并且在下端有螺纹，内油管悬挂短节7的下端能连接内管油管管柱。内油管悬挂短节7下端连接的内管油管管柱能穿过外油管悬挂短节5。

内油管悬挂短节7的中心线、外油管悬挂短节5的中心线和测试油管悬挂短节2的主通道31中心线在同一条直线上。内油管悬挂短节7和外油管悬挂短节5的中心线与套管法兰短节1中心线之间的距离(偏心距)为42mm。

在内管小三通8的上端有法兰，通过内管小三通8上端法兰固定有清蜡闸阀9；当采用抽油杆抽油时，内管小三通8上端法兰固定光杆密封器13。

Claims (3)

1.一种用于蒸汽辅助重力泄油开采稠油的同心管井口装置，主要由套管法兰短节(1)、测试油管悬挂短节(2)、大四通(3)、连续油管悬挂密封装置(4)、外油管悬挂短节(5)、外管小三通(6)、内油管悬挂短节(7)、内管小三通(8)、清蜡闸阀(9)、内管生产或注汽闸阀(10)、外管生产或注汽闸阀(11)和套管闸阀(12)组成；其特征在于：

套管法兰短节(1)的下端有外螺纹，套管法兰短节(1)的上端有法兰；在套管法兰短节(1)的上端通过法兰连接大四通(3)；在大四通(3)两侧通过法兰分别连接一个套管闸阀(12)；在大四通(3)内有圆柱体形的偏心主通道(31)和辅通道；第一套管闸阀(12)与主通道(31)相连通；主通道的内壁有向内凸起并与大四通(3)主通道中心线平行的圆柱体，在圆柱体内的下端有圆孔(32)，圆孔(32)与主通道(31)平行，圆孔(32)的下端有螺纹，在圆孔(32)的下端螺纹连接测试油管悬挂短节(2)，测试油管悬挂短节(2)为圆形管并且在下端有螺纹，圆柱体内圆孔(32)的上端连通有斜孔(33)，斜孔(33)中心线与圆孔(32)中心线的夹角在13～20度之间；斜孔(33)的上端并在大四通(3)壳体上有法兰，通过斜孔(33)上端法兰连接有连续油管悬挂密封装置(4)；第二套管闸阀(12)通过一个水平孔(34)与斜孔(33)相连通；所述的主通道(31)的中心线、圆孔(32)的中心线、斜孔(33)的中心线和水平孔(34)的中心线在同一平面内；

大四通(3)的上端有法兰，在大四通(3)上端通过法兰固定有外管小三通(6)，在外管小三通(6)侧面垂直端口上通过法兰连接一个外管生产或注汽闸阀(11)；外管小三通(6)的下端有内螺纹，在外管小三通(6)下端通过内螺纹固定有一个外油管悬挂短节(5)，外油管悬挂短节(5)为圆形管并且在下端有螺纹；

外管小三通(6)上端有法兰，在外管小三通(6)上端法兰上固定有内管小三通(8)，在内管小三通(8)侧面垂直口上通过法兰连接一个内管生产或注汽闸阀(10)；内管小三通(8)的下端有内螺纹，在内管小三通(8)下端通过内螺纹固定有一个内油管悬挂短节(7)，内油管悬挂短节(7)为圆形管并且在下端有螺纹；

在内管小三通(8)的上端有法兰，通过内管小三通(8)上端法兰固定有清蜡闸阀(9)或光杆密封器(13)。

2.根据权利要求1所述的用于蒸汽辅助重力泄油开采稠油的同心管井口装置，其特征是：所述的内油管悬挂短节(7)的中心线、外油管悬挂短节(5)的中心线和测试油管悬挂短节(2)的主通道(31)中心线在同一条直线上。

3.根据权利要求1所述的用于蒸汽辅助重力泄油开采稠油的同心管井口装置，其特征是：所述的内油管悬挂短节(7)和外油管悬挂短节(5)的中心线与套管法兰短节(1)中心线之间的距离在40～45mm之间。

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