CN103334730B - 用于稠油井放喷准确控制日产量的组合油嘴装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于稠油井放喷准确控制日产量的组合油嘴装置，包括装置本体(1)，装置本体(1)内有空腔(50)，装置本体(1)内密封连接有筒形的无级油嘴(6)，阀杆(51)穿过装置本体(1)的一端并插接于无级油嘴(6)内，无级油嘴(6)的侧壁上沿轴向设有能够连通装置本体(1)的另一端和空腔(50)的条形的喷油嘴(8)，装置本体(1)的侧壁设置有与空腔(50)连通的装置出口导管(5)。该组合油嘴装置可根据需要放喷量任意、准确调节。实现调节放喷量操作一步化，装油嘴操作一步化，拆油嘴操作一步化，调节油嘴时放喷流量可视化，放喷流量在采油站时时可视化。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采设备领域，特别是一种在石油开采过程中，用于稠油、超稠油、特稠油井放喷期间能够准确控制日产量的组合油嘴装置。
背景技术
在油田开发中，稠油井、超稠油井、特稠油井普遍采用“蒸汽吞吐”的方式开采，此种开发方式由作业下热采管柱、向油层注饱和蒸汽、停注焖井、油井放喷、作业起出热采管柱下机采管柱、机采生产这六个过程返复循环构成。实践证明油井放喷环节需要连续、平稳、合理的控制好生产压差。由于注入的高温高压蒸汽对地层结构有较强的冲刷，破坏地层结构，降低了地层胶结程度。放喷生产压差控制过大，在初中期，地层压力大，喷势猛烈、产量高，此时若不合理控制，会引起岩层松动，导致出砂，喷倒油井。放喷生产压差控制过小及不连续和平稳，地层能量不能充分释放，直接影响作业下机采管柱环节，能够造成重复压井，污染油层，损失地层热能，影响一次下泵成功率，降低油汽比，影响周期产量。在长时间的放喷井管理中，摸索出用放喷量定生产压差的模式；即：有出砂史的油井，放喷量控制在25～30m3/d，无出砂史油井，放喷量控制在30～40m3/d。油井放喷有初期、中期、末期三个生产阶段，放喷初期油压大于4MPa，喷出的是水、蒸汽和少量的油，放喷中期油压在1～4MPa，喷出的是水和油，放喷末期油压在1MPa以下，喷出液油多水少，放喷井初期和中期生产能力大于25m3/d，需要装油嘴控制生产压差，放喷井末期生产能力小于25m3/d，需要拆油嘴放大生产压差。目前现有的是1.5～20mm单孔或多孔有级油嘴。放喷量一定值时，放喷井压力与油嘴孔径成反比，压力降低孔径加大。因此，整个放喷阶段用一个级别油嘴无法实现合理控制生产压差，随着压力的降低需要频繁更换大级别油嘴。更换油嘴操作要依次经过下述步骤：关生产闸门停喷、关接力泵连通闸门、污油桶接油、打开放空闸门、卸掉死堵、卸掉油嘴、安装油嘴、安装死堵、关放空闸门、开接力泵连通闸门、开生产闸门放喷、计量核产、处理污油、清洗工具和油嘴。这些操作不算计量核产步骤需要30分钟，如果核产不达标还要重复上诉操作。因管理繁琐难于落实，放喷井多时，输差很难控制。因此，有级油嘴不能很好的完成放喷井生产压差的控制。
发明内容
为了解决现有技术中有级油嘴不能很好的完成放喷井生产压差控制的技术问题，本发明提供了一种用于稠油井放喷准确控制日产量的组合油嘴装置，该用于稠油井放喷准确控制日产量的组合油嘴装置可根据需要放喷量任意、准确调节。实现调节放喷量操作一步化，装油嘴操作一步化，拆油嘴操作一步化，调节油嘴时放喷流量可视化，放喷流量在采油站时时可视化。达到简化调节生产压差操作程序，准确控制放喷量，利于管理的目的。
本发明为解决其技术问题采用的技术方案是：一种用于稠油井放喷准确控制日产量的组合油嘴装置，包括装置本体，装置本体内有空腔，装置本体内密封连接有筒形的无级油嘴，阀杆穿过装置本体的一端并插接于无级油嘴内，无级油嘴的侧壁上沿轴向设有能够连通装置本体的另一端和空腔的条形的喷油嘴，装置本体的侧壁设置有与空腔连通的装置出口导管。
无级油嘴的侧壁中设有出油槽，出油槽的一端与喷油嘴连通，出油槽的另一端与空腔连通，喷油嘴的面积小于出油槽在垂直于无级油嘴轴线的平面上的投影面积。
无级油嘴为圆筒形，出油槽在垂直于无级油嘴轴线的平面上的投影为弧形。
无级油嘴为圆筒形，出油槽在穿过无级油嘴母线的平面上的投影为梯形，所述梯形的顶边朝向所述装置本体的另一端，所述梯形的底边朝向空腔，所述梯形与喷油嘴相对的腰相对于无级油嘴的轴线倾斜设置。
喷油嘴的面积为157mm2，所述装置本体的另一端还设置有用于固定无级油嘴的无级油嘴锁死环，无级油嘴锁死环上设有油嘴扳手插孔。
喷油嘴设置在无级油嘴的两端之间，当阀杆插接于无级油嘴内时，阀杆的一端与无级油嘴之间设有缝隙，装置本体的另一端与空腔通过所述缝隙连通。
在空腔内，阀杆能够与无级油嘴分离。
阀杆包括插接于无级油嘴中的柱形闸板，还包括与柱形闸板固定连接的丝杠，在所述装置本体的一端外，丝杠外套接有铜套，铜套内设置有与所述丝杠相匹配的内螺纹，铜套能够以丝杠的轴线为轴转动并使丝杠沿轴线移动，铜套外还固定套接有用于转动铜套的手轮。
装置本体包括筒形的卡瓦连接头和与卡瓦连接头密封连接的筒形的上盖铜套室，无级油嘴设置在卡瓦连接头内，铜套和丝杠插接于上盖铜套室，装置出口导管与卡瓦连接头密封连接。
装置出口导管连接有流量计，卡瓦连接头的侧壁上设置用于与空腔连通的掺液阀门。
本发明的有益效果是：
一是将目前在用的直径为1.5～20mm有级油嘴相应的变成面积为0～157mm2无级油嘴，将放喷井流量在井口和采油站可视化，该两项技术的应用，实现可根据需要放喷量任意、准确调节，解决了放喷井生产过程中，生产压差控制环节节点达不到平稳、连续、准确难题，同时使油井放喷生产实现科学化管理。
二是将放喷井装、拆油嘴由十四步操作变为一步操作；将放喷井装、拆油嘴由30分钟操作变为30秒操作操作。简化操作程序，节省操作时间，降低员工劳动强度，提高了生产力。
附图说明
下面结合附图对本发明所述的用于稠油井放喷准确控制日产量的组合油嘴装置作进一步详细的描述。
图1是用于稠油井放喷准确控制日产量的组合油嘴装置的装配图。
图2是图1中无级油嘴的剖视图。
图3是图2中沿A-A线的剖视图。
图4是另一种无级油嘴沿图2中B-B线的剖视图。
图5是显示器部分的剖视图。
图6是用于稠油井放喷准确控制日产量的组合油嘴装置的使用状态示意图。
图7是图1中阀杆移动到最右端时的示意图。
其中1.装置本体，2.无级油嘴锁死环，3.流量计，5.装置出口导管，6.无级油嘴，7.柱形闸板，8.喷油嘴，9.出油槽，10.掺液阀门，11.流量计显示器连接座，12.放喷管线连接头，13.密封圈，14.上盖铜套室，15.轴承，16.铜套，17.丝杠，18.手轮压冒丝杠保护套，19.手轮，20.铜套压盖，21.铜套轴承滚动垫环，22.油嘴扳手插孔，24.显示器保护罩，25.显示器安装管，26.开口钢丝环，27.显示器，28.油压表，29.套压表，30.总闸门，31.生产闸门，32.组合油嘴装置，33.井口流程掺液闸门，34.井口流程连通闸门，35.井口流程回油闸门，36.采油站与仪表对接的电脑，37.接力泵出口闸门，38.接力泵连通闸门，39.接力泵进口闸门，40.接力泵，41.柱形闸板槽，42.掺液丝扣头，43.销钉，45.放喷软管，46.掺液软管，50.空腔，51.阀杆，52.卡瓦连接头。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所述的用于稠油井放喷准确控制日产量的组合油嘴装置进行详细说明。一种用于稠油井放喷准确控制日产量的组合油嘴装置，包括装置本体1，装置本体1内有空腔50，装置本体1内密封连接有筒形的无级油嘴6，阀杆51穿过装置本体1的一端并插接于无级油嘴6内，无级油嘴6的侧壁上沿轴向设有能够连通装置本体1的另一端和空腔50的条形的喷油嘴8，装置本体1的侧壁设置有与空腔50连通的装置出口导管5，如图1所示。
本发明所述的用于稠油井放喷准确控制日产量的组合油嘴装置的喷油嘴8的面积为157mm2，通过使阀杆51在图1中的左右移动可以任意的控制喷油嘴8的流量，此时便可使本发明所述的用于稠油井放喷准确控制日产量的组合油嘴装置成为0-157mm2的无级油嘴。另外，在装置出口导管5上安装可视的流量计，便可将放喷井流量在井口和采油站可视化，实现根据需要任意、准确的调节放喷量，解决了放喷井生产过程中，生产压差控制环节节点达不到平稳、连续、准确难题，同时使油井放喷生产实现科学化管理。与现有技术相比该组合油嘴装置由30分钟操作变为30秒操作操作，简化操作程序，节省操作时间，降低员工劳动强度，提高生产力。
由于井口内油的压力较高，如果从喷油嘴8喷出的高压原油直接对装置本体1进行喷射，在短期之内便会对装置本体1造成损害，降低其使用寿命。为了提高装置本体1的使用寿命，喷油嘴8采用高强度材料制成，无级油嘴6的侧壁中设有出油槽9，出油槽9的一端与喷油嘴8连通，出油槽9的另一端与空腔50连通，喷油嘴8的面积小于出油槽9在垂直于无级油嘴6轴线的平面上的投影面积，这样从喷油嘴8喷出的高压原油直接喷射出油槽9的表面，从而既可以对装置本体1的内表面形成保护，又不影响喷油嘴8的流量，提高了装置本体1的使用寿命。
为了使出油槽9的受力均匀，无级油嘴6为圆筒形，出油槽9在垂直于无级油嘴6轴线的平面上的投影为弧形，所述弧形所对应的圆心角β为30°～180°。
为了减小高压油对无级油嘴6的冲击，使出油槽9的受力均匀，高压的原油从喷油嘴8喷出后冲击的出油槽9的表面最好为斜面，这样有利于将力分散，如图2和图3所示，无级油嘴6为圆筒形，出油槽9在穿过无级油嘴6母线的平面上的投影为梯形，所述梯形的顶边朝向所述装置本体1的另一端，所述梯形的底边朝向空腔50，所述梯形与喷油嘴8相对的腰相对于无级油嘴6的轴线倾斜设置，即所述梯形与喷油嘴8相对的腰与无级油嘴6的轴线之间的夹角α为大于0°小于90°，同时，出油槽9在穿过无级油嘴6母线的平面上的投影也可以为三角形。
为了进一步减小从喷油嘴8喷出的高压原油对出油槽9内表面的冲击，提高无级油嘴6的使用寿命，还可以选择条形的喷油嘴8在穿过无级油嘴6母线的平面上的投影相对于无级油嘴6的轴线倾斜设置，如图4所示。
喷油嘴8的面积为157mm2，所述装置本体1的另一端还设置有用于固定无级油嘴6的无级油嘴锁死环2，无级油嘴锁死环2上设有油嘴扳手插孔22，无级油嘴6的洛氏硬度为HRC55～60,柱形闸板7D洛氏硬度也为HRC55～60。将油嘴扳手的插头插入油嘴扳手插孔22后旋转无级油嘴锁死环2可以固定无级油嘴6。
该用于稠油井放喷准确控制日产量的组合油嘴装置不但可以作为无级油嘴使用还可以作为有极油嘴使用，同时发挥有极油嘴和无级油嘴的优点。喷油嘴8设置在无级油嘴6的两端之间，当阀杆51插接于无级油嘴6内时，阀杆51的一端与无级油嘴6之间设有缝隙，装置本体1的另一端与空腔50通过所述缝隙连通，所述缝隙为0.05mm～0.3mm，此时可以用于油井放喷的生产初期，流量取决于所述缝隙的大小。另外，在空腔50内，阀杆51能够与无级油嘴6分离，如图7所示，此时无级油嘴6将不起作用，即相当于没有无级油嘴6，流量将达到最大，适用于油井放喷的生产最后期，即在油井放喷的生产最后期，产量无法达标时不用更换无级油嘴，依然可以快速地调节流量，提高生产效率。
阀杆51包括插接于无级油嘴6中的柱形闸板7，还包括与柱形闸板7固定连接的丝杠17，在所述装置本体1的一端外，丝杠17外套接有铜套16，铜套16内设置有与所述丝杠相匹配的内螺纹，铜套16能够以丝杠17的轴线为轴转动并使丝杠17沿轴线移动，铜套16外还固定套接有用于转动铜套16的手轮19。柱形闸板7插接与无级油嘴6的柱形闸板槽41中。
装置本体1包括筒形的卡瓦连接头52和与卡瓦连接头52密封连接的筒形的上盖铜套室14，无级油嘴6设置在卡瓦连接头52内，铜套16和丝杠17插接于上盖铜套室14，装置出口导管5与卡瓦连接头52密封连接。丝杠17与上盖铜套室14之间设有密封圈13，上盖铜套室14内还设有轴承15和铜套轴承滚动垫环21，铜套16还连接有手轮压冒丝杠保护套18。
装置出口导管5连接有流量计3，卡瓦连接头52的侧壁上设置用于与空腔50连通的掺液阀门10。流量计3为无叶轮流量计，如图5所示，流量计3包括显示器保护罩24、显示器安装管25、开口钢丝环26，27显示器与采油站仪表对接的电脑36无线对接。
该用于稠油井放喷准确控制日产量的组合油嘴装置的使用：
流程连接：油井在“停注焖井’阶段，按照正常生产程序，连好放喷流程；将组合油嘴装置32用通用卡瓦和钢圈使装置本体1的卡瓦连接头52与生产闸门31连接；放喷管线连接头12与放喷软管45丝扣连接；掺液闸门10与掺液软管46丝扣活接连接。放喷流程依次包括：总闸门30、生产闸门31、组合油嘴装置32、放喷软管45、接力泵连通闸门38、接力泵进口闸门39、接力泵出口闸门37、放喷软管45、井口流程回油闸门35，如图6所示。掺液流程依次包括：井口流程掺液闸门33、掺液软管46、掺液闸门10、装置整体32、放喷软管45、接力泵连通闸门38、接力泵进口闸门39、接力泵出口闸门37、放喷软管45、井口流程回油闸门35，如图6所示。
放喷：
第一步倒流程；关闭掺液闸门10、井口流程掺液闸门33、接力泵进口闸门39、接力泵出口闸门37；打开总闸门30、接力泵连通闸门38、井口流程回油闸门35、井口流程连通闸门34；将组合油嘴装置32调整到拆掉油嘴状态，逆时针转动手轮19，使丝杠17向图1中的右侧移动至死点。
第二步放死油；缓慢小开生产闸门31放掉井口死油帽。
第三步装油嘴；当井口回油温度高于50℃以上时，将组合油嘴装置32调整到装油嘴状态，顺时针转动19手轮，使丝杠17向图1中的左侧移动至死点，适当开大生产闸门31，旋转显示器保护罩24使显示器27外露。
第四步放喷；缓慢逆时针转动手轮19，同时观察显示器27确定流量，按照规定放喷量调整到位后，进入正常放喷程序。
第五步检查调整放喷量；通过巡回检查和采油站电脑时时观察，发现放喷量降低时，到井口缓慢逆时针转动手轮19，同时观察显示器27确定流量，按照规定放喷量调整到位。
第六步放喷末期调整；当油压表28压力降到1MPa时，油井放喷进入末期，需要启动接力泵40和投放喷流程掺液。，打开接力泵进口闸门39、接力泵出口闸门37启动接力泵40，关闭接力泵连通闸门38，将生产闸门31开到最大，观察显示器27确定流量，当放喷量低于25m3/d时,将组合油嘴装置32调整到拆掉油嘴状态，使丝杠17向图1中的右侧移动至死点，如图7所示，打开掺液闸门10、井口流程掺液闸门33，关闭井口流程连通闸门34进行放喷流程掺液。
第七步收回；当放喷结束后，旋转显示器保护罩24至死点拧紧，将组合油嘴装置32同掺液软管46、放喷软管45等配件拆卸收回。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。
Claims (9)
1.一种用于稠油井放喷准确控制日产量的组合油嘴装置，其特征在于，所述用于稠油井放喷准确控制日产量的组合油嘴装置包括装置本体(1)，装置本体(1)内有空腔(50)，装置本体(1)内密封连接有筒形的无级油嘴(6)，阀杆(51)穿过装置本体(1)的一端并插接于无级油嘴(6)内，无级油嘴(6)的侧壁上沿轴向设有能够连通装置本体(1)的另一端和空腔(50)的条形的喷油嘴(8)，装置本体(1)的侧壁设置有与空腔(50)连通的装置出口导管(5)；
无级油嘴(6)的侧壁中设有出油槽(9)，出油槽(9)的一端与喷油嘴(8)连通，出油槽(9)的另一端与空腔(50)连通，喷油嘴(8)的面积小于出油槽(9)在垂直于无级油嘴(6)轴线的平面上的投影面积。
2.根据权利要求1所述的用于稠油井放喷准确控制日产量的组合油嘴装置，其特征在于：无级油嘴(6)为圆筒形，出油槽(9)在垂直于无级油嘴(6)轴线的平面上的投影为弧形。
3.根据权利要求1所述的用于稠油井放喷准确控制日产量的组合油嘴装置，其特征在于：无级油嘴(6)为圆筒形，出油槽(9)在穿过无级油嘴(6)母线的平面上的投影为梯形，所述梯形的顶边朝向所述装置本体(1)的另一端，所述梯形的底边朝向空腔(50)，所述梯形与喷油嘴(8)相对的腰相对于无级油嘴(6)的轴线倾斜设置。
4.根据权利要求1所述的用于稠油井放喷准确控制日产量的组合油嘴装置，其特征在于：喷油嘴(8)的面积为157mm2，所述装置本体(1)的另一端还设置有用于固定无级油嘴(6)的无级油嘴锁死环(2)，无级油嘴锁死环(2)上设有油嘴扳手插孔(22)。
5.根据权利要求1所述的用于稠油井放喷准确控制日产量的组合油嘴装置，其特征在于：喷油嘴(8)设置在无级油嘴(6)的两端之间，当阀杆(51)插接于无级油嘴(6)内时，阀杆(51)的一端与无级油嘴(6)之间设有缝隙，装置本体(1)的另一端与空腔(50)通过所述缝隙连通。
6.根据权利要求1所述的用于稠油井放喷准确控制日产量的组合油嘴装置，其特征在于：在空腔(50)内，阀杆(51)能够与无级油嘴(6)分离。
7.根据权利要求1所述的用于稠油井放喷准确控制日产量的组合油嘴装置，其特征在于：阀杆(51)包括插接于无级油嘴(6)中的柱形闸板(7)，还包括与柱形闸板(7)固定连接的丝杠(17)，在所述装置本体(1)的一端外，丝杠(17)外套接有铜套(16)，铜套(16)内设置有与所述丝杠相匹配的内螺纹，铜套(16)能够以丝杠(17)的轴线为轴转动并使丝杠(17)沿轴线移动，铜套(16)外还固定套接有用于转动铜套(16)的手轮(19)。
8.根据权利要求7所述的用于稠油井放喷准确控制日产量的组合油嘴装置，其特征在于：装置本体(1)包括筒形的卡瓦连接头(52)和与卡瓦连接头(52)密封连接的筒形的上盖铜套室(14)，无级油嘴(6)设置在卡瓦连接头(52)内，铜套(16)和丝杠(17)插接于上盖铜套室(14)，装置出口导管(5)与卡瓦连接头(52)密封连接。
9.根据权利要求8所述的用于稠油井放喷准确控制日产量的组合油嘴装置，其特征在于：装置出口导管(5)连接有流量计(3)，卡瓦连接头(52)的侧壁上设置用于与空腔(50)连通的掺液阀门(10)。
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