CN104213888A - 一种稠油热采井井下注汽管柱 - Google Patents

Abstract

本发明公开的是一种稠油热采井井下注汽管柱，可在注汽井中保护套管，提高井底蒸汽干度，提高注汽热效率和注汽效果。本注汽管柱包括隔热管和悬挂封隔器，隔热管、反洗阀与密封伸缩管依次连接构成注汽内管柱；悬挂封隔器与密封套筒和开关总成依次连接形成注汽外管柱；注汽外管柱的悬挂封隔器座封并悬挂在套管的内壁上，注汽内管柱的密封伸缩管插入注汽外管柱的开关总成中并能够在密封套筒中滑动。本发明可实现一次下放、多次使用，注汽质量得到明显改善，提高了油汽比，增油效果明显。本发明管柱结构简单，工作可靠，提高了蒸汽波及体积和多轮次注汽效率，充分节约了能源，并使套管得到有效保护，消除了现有注汽管柱井口套管头泄漏的弊端。

Description

一种稠油热采井井下注汽管柱

技术领域

本发明属于石油工业的井下注汽管柱，特别是一种稠油热采井井下注汽管柱，可在注汽井中保护套管，提高井底蒸汽干度，提高注汽热效率和注汽效果，节省能源，提高油汽比。

背景技术

稠油油藏由于粘度高，不易流动，怎样将其从地层抽吸到到井筒，再由井筒举升到地面，是一个比较困难的问题。向油层中注入蒸汽，使其粘度降低，是目前最常用也是最有效的方法。但油层在地下一到两千米深，从地面用管柱向油层注入蒸汽的过程中，如果该管柱和油层以上套管井筒之间不密封，大量蒸汽将渗入注汽管柱和套管环空，使大量热量在进入油层之前无谓消耗，导致注汽效果差，达不到降粘开采的目的。同时注汽时套管承受蒸汽压力，容易将井口刺穿，造成蒸汽泄漏事故。

目前稠油热采井的注汽管柱包括隔热管、热补偿伸缩器、环空充氮保温和井底热敏封隔器。以7in套管为例，注蒸汽时，随着温度的提高，二千米的管柱热胀冷缩即达到6-7米，并产生很大的轴向力，这个伸缩距离可以由热补偿器克服。但同时注汽压差如在15Mpa,作用在热敏封隔器上的由压差产生的上顶力也达到300KN，由于热敏封隔器没有固定锚定装置，导致其和套管的相对上下滑动释放，其密封件被破坏，造成蒸汽渗漏到热敏封隔器以上的套管中，并传导给其它地层，造成大量热能损耗，也损害了套管，并容易造成井口套管头泄露，导致油层注汽效果差，达不到降粘开采的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种稠油热采井井下注汽管柱，保护油层套管，提高井底蒸汽干度，提高注汽热效率，节省能源，提高注汽效果，避免井口套管头泄漏。

　　本发明的技术解决方案是：一种稠油热采井井下注汽管柱包括隔热管和悬挂封隔器，隔热管、反洗阀与密封伸缩管依次连接构成注汽内管柱；悬挂封隔器与密封套筒和开关总成依次连接形成注汽外管柱；注汽外管柱的悬挂封隔器座封并悬挂在套管的内壁上，注汽内管柱的密封伸缩管插入注汽外管柱的开关总成中并能够在密封套筒中滑动。

与现有技术相比，本发明的显著效果是：由于本发明的悬挂封隔器与密封套筒和开关总成形成的注汽外管柱由悬挂封隔器固定在了套管上，并将悬挂封隔器的上下套管密封封隔。注汽内管柱的密封伸缩管可以在注汽外管柱的密封套筒中滑动并保持密封，由热胀冷缩产生的注汽内管柱的伸缩可以在注汽外管柱的滑动中释放。改善了管柱的受力条件，有效避免了注汽内管柱受热伸长将注汽外管柱压坏并使注入蒸汽密闭在悬挂封隔器以下，保证了蒸汽全部注入注汽外管柱下方的油层。极大地节省了能源，并使套管得到有效保护，消除了现有注汽管柱井口套管头泄漏的弊端。注汽外管柱下部的开关总成可以根据需要随时将油层和本发明打开和关闭，有利于作业时溢流的处理，保证作业安全。本发明可实现一次下放、多次使用，注汽质量得到明显改善，提高了油汽比，增油效果明显。本发明管柱结构简单，工作可靠，注蒸汽效果显著提高，提高了蒸汽波及体积和多轮次注汽效率，充分节约了能源。显著提高了注汽采油井的经济效益。

附图说明

图1 是本发明的结构示意图。

图2 是本发明反洗阀的结构示意图。

图3 是本发明悬挂封隔器和密封套筒的结构示意图。

图4 是本发明开关总成的结构示意图。

图中：反洗阀1、密封伸缩管2、悬挂封隔器3、密封套筒4、开关总成5、上接头6、反洗阀中心管7、反洗孔8、反洗活塞9、弹簧10、外套11、封隔器中心管12、悬挂卡瓦13、锥体14、高温胶筒15、锁紧环16、活塞17、液压缸18、组合密封件19、开关外套20、密封滑套21、注汽孔22、束爪23、开关外套内槽24、滑套凸台25、束爪凸台26、尾管27。

具体实施方式

以下结合附图详述本发明，参见图1、图2和图3，一种稠油热采井井下注汽管柱包括隔热管和悬挂封隔器3，隔热管、反洗阀1与密封伸缩管2依次连接构成注汽内管柱；悬挂封隔器3与密封套筒4和开关总成5依次连接形成注汽外管柱；注汽外管柱的悬挂封隔器3座封并悬挂在套管的内壁上，注汽内管柱的密封伸缩管2插入注汽外管柱的开关总成5中并能够在密封套筒4中滑动。密封伸缩管2包括滑动管和束爪23，滑动管的上部与反洗阀1的外套11螺纹连接，其下部内圆与束爪23的上部外圆螺纹连接。束爪23是管状体，下部管体外圆设有束爪凸台26并在该段管体上开有竖槽成为筋条状管体，富有弹性可对开关总成5中的密封滑套21形成支撑。反洗阀1包括上接头6、反洗阀中心管7、反洗活塞9、弹簧10和外套11，上接头6设有反洗孔8，上接头6内接反洗阀中心管7、外接外套11，在反洗阀中心管7和外套11的夹层内安有反洗活塞9和弹簧10，反洗阀中心管7的外径小于外套11的内径与反洗孔8形成反洗井通道。反洗阀中心管7的下部外圆设有台肩安装弹簧10和反洗活塞9；反洗活塞9的上部外圆设有锥面与上接头6下部内圆的锥面配合。当反洗井时，在一定压力下，液体从反洗孔8进入，推开反洗活塞9和弹簧10流入油管。反洗阀1上部连接隔热管，下部连接密封伸缩管2，密封伸缩管2下部设有束爪23，注汽时由于热胀冷缩导致隔热管伸长缩短时，滑动管可以在密封套筒4内上下滑动且保持密封状态。悬挂封隔器3的封隔器中心管12作为骨架，其外表面依次安装套有悬挂卡瓦13、锥体14、高温胶筒15、锁紧环16、活塞17和液压缸18。封隔器中心管12上设有液流孔与位于封隔器中心管12下部的活塞17对应，通过打压坐封，压力在活塞17的端面产生推力，将高温胶筒15涨开压紧在套管内壁实现密封，同时推动锥体14将悬挂卡瓦13牢牢地压紧并卡在套管内壁上形成悬挂并封隔了油套环空。由于锁紧环16的内面有马牙扣，它和封隔器中心管12上的马牙扣配合，锁紧后不再松开。参见图4，开关总成5包括开关外套20、密封滑套21和尾管27，开关外套20的中部管体上设有注汽孔22，其下部管体上设有开关外套内槽24，该开关外套内槽24与密封滑套21下部的滑套凸台25相配合；开关外套20与尾管27螺纹连接，将密封滑套21卡持在开关外套20与束爪23之间。密封滑套21是筒状体，其阶梯内圆与束爪23的束爪凸台26相配合、其上端内圆设有倒角顶靠在束爪23的上部外圆台阶的下方；在密封滑套21的上部外圆设有密封圈与注汽孔22两侧的管体相对应，密封滑套21的下部外圆设有滑套凸台25并在该段管体加工竖槽，使该段管体成为筋条状管体。开关外套内槽24下方管体的内圆是上小下大的锥形内圆，便于滑套凸台25的上下滑动，尾管27底部封堵是盲管。密封套筒4的上部与悬挂封隔器3的液压缸18螺纹连接，在密封套筒4的中部内圆设有组合密封件19。该组合密封件19对密封伸缩管2的滑动管形成密封，使滑动中的密封伸缩管2仍不失去密封性。

本发明在现场使用时，按如下操作程序进行：

将开关总成5、密封套筒4、悬挂封隔器3从下到上依次连接，用油管下到井下油层以上的设计位置。从油管打压力，通过液力压差将悬挂封隔器3坐封，正转油管使油管和悬挂封隔器3上的反扣脱开，将油管提出，悬挂封隔器3及其以下部分悬挂在套管壁上并将套管上下密封封隔开。

将反洗阀1和密封伸缩管2连接，反洗阀1上部与隔热管连接，用隔热管将密封伸缩管2和反洗阀1下到悬挂封隔器3处。下放管柱，用密封伸缩管2的束爪23将开关总成5中的密封滑套21推开下移到尾管27处，由于束爪23上有束爪凸台26，密封滑套21仍套在束爪23上而不滑落。此时开关总成5上的注汽孔22露出，接好地面注汽井口。注汽时，蒸汽从隔热管经反洗阀1、密封伸缩管2和密封滑套21与尾管27之间的环空以及密封滑套21上的筋条状管体经注汽孔22注到油层，而悬挂封隔器3和密封套筒4与密封伸缩管2的滑动管形成的密封将注入的蒸汽牢牢地限制在悬挂封隔器3以下的油层，不使其扩散到悬挂封隔器3以上的地层，达到很好的注汽效果。

注汽完成后，焖井，然后放喷，并用干净液体从油套环空经反洗阀1到隔热管内反清洗整个井筒，然后将隔热管、反洗阀1和密封伸缩管2提出。提出时，密封伸缩管2下部的束爪23将密封滑套21仍提到开关外套20内将注汽孔22密封住，以防止井口吐液。生产下泵时，泵下部带有密封伸缩管2，将密封滑套21压开，油液从注汽孔22经束爪23和滑动管进入抽油泵，经抽油泵提升到地面。

Claims (9)

1.一种稠油热采井井下注汽管柱，包括隔热管和悬挂封隔器（3），其特征是，隔热管、反洗阀（1）与密封伸缩管（2）依次连接构成注汽内管柱；悬挂封隔器（3）与密封套筒（4）和开关总成（5）依次连接形成注汽外管柱；注汽外管柱的悬挂封隔器（3）座封并悬挂在套管的内壁上，注汽内管柱的密封伸缩管（2）插入注汽外管柱的开关总成（5）中并能够在密封套筒（4）中滑动。

2.根据权利要求1所述的一种稠油热采井井下注汽管柱，其特征是，所述密封伸缩管（2）包括滑动管和束爪（23），滑动管的上部与反洗阀（1）的外套（11）螺纹连接，其下部内圆与束爪（23）的上部外圆螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的一种稠油热采井井下注汽管柱，其特征是，所述束爪（23）是管状体，下部管体外圆设有束爪凸台（26）并在该段管体上开有竖槽成为筋条状管体。

4.根据权利要求1所述的一种稠油热采井井下注汽管柱，其特征是，所述反洗阀（1）包括上接头（6）、反洗阀中心管（7）、反洗活塞（9）、弹簧（10）和外套（11），上接头（6）设有反洗孔（8），上接头（6）内接反洗阀中心管（7）、外接外套（11），在反洗阀中心管（7）和外套（11）的夹层内安有反洗活塞（9）和弹簧（10），反洗阀中心管（7）的外径小于外套（11）的内径与反洗孔（8）形成反洗井通道。

5.根据权利要求4所述的一种稠油热采井井下注汽管柱，其特征是，所述反洗阀中心管（7）的下部外圆设有台肩安装弹簧（10）和反洗活塞（9）；反洗活塞（9）的上部外圆设有锥面与上接头（6）下部内圆的锥面配合。

6.根据权利要求2所述的一种稠油热采井井下注汽管柱，其特征是，所述开关总成（5）包括开关外套（20）、密封滑套（21）和尾管（27），开关外套（20）的中部管体上设有注汽孔（22），其下部管体上设有开关外套内槽（24），该开关外套内槽（24）与密封滑套（21）下部的滑套凸台（25）相配合；开关外套（20）与尾管（27）螺纹连接，将密封滑套（21）卡持在开关外套（20）与束爪（23）之间。

7.根据权利要求6所述的一种稠油热采井井下注汽管柱，其特征是，所述密封滑套（21）是筒状体，其阶梯内圆与束爪（23）的束爪凸台（26）相配合、其上端内圆设有倒角顶靠在束爪（23）的上部外圆台阶的下方；在密封滑套（21）的上部外圆设有密封圈与注汽孔（22）两侧的管体相对应，密封滑套（21）的下部外圆设有滑套凸台（25）并在该段管体加工竖槽，使该段管体成为筋条状管体。

8.根据权利要求6所述的一种稠油热采井井下注汽管柱，其特征是，所述开关外套内槽（24）下方管体的内圆是上小下大的锥形内圆，尾管（27）底部封堵是盲管。

9.根据权利要求1所述的一种稠油热采井井下注汽管柱，其特征是，所述述密封套筒（4）的上部与悬挂封隔器（3）的液压缸（18）螺纹连接，在密封套筒（4）的中部内圆设有组合密封件（19）。