CN104481484B - 水平井分段间歇蒸汽吞吐注采一体化管柱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水平井分段间歇蒸汽吞吐注采一体化管柱，其包括留井管柱与设置于该留井管柱内的注汽段与采油段，该注汽段包括至少一个用于注入热蒸汽的配注器，该配注器之间通过油管连接，该采油段包括至少一个用于油管放喷的配产器及至少两个密封杆，相邻两个密封杆之间连接至少一个该配产器，该配产器之间通过油管连接，该采油段一端与注气段中间通过密封杆隔隔离，该采油段另一端的密封杆与一隔热管连接，该隔热管连通至井口；该留井管柱内设有多个密封筒，每一密封筒与对应的所述密封杆过盈配合。本发明将水平井分为独立的注汽段和采油段，且不同层段间完全隔离，准确的分段注汽，不存在蒸汽窜层的情况，提高了注汽效率。

Description

水平井分段间歇蒸汽吞吐注采一体化管柱

技术领域

本发明有关一种石油工程领域中石油开采设备，特别是指一种用于石油开采井稠油注汽热采的水平井分段间歇蒸汽吞吐注采一体化管柱。

背景技术

目前在石油开采中，针对疏松砂岩特稠油及超稠油油藏，所采用的均匀注汽管柱是在筛管内部下入配注器，实现水平段的多点注汽。由于筛管段没有密封段，筛管和井壁之间都是连通的，蒸汽会因为地层渗透率的差异，发生局部汽窜，难以实现真正的分段注汽。

疏松砂岩稠油油藏现阶段作业流程是先下防砂管柱，然后下注汽管柱，进行注汽、焖井、放喷，最后撤出注汽管柱，下泵进行投产。这种开采模式逐渐暴露出生产周期短、周期产油量低等问题。

目前注汽的水平井筛管受多轮次蒸汽吞吐和放喷时的冲刷作用，易出现筛管错断、变形等问题，致使注汽水平井的使用寿命非常短。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种利用蒸汽吞吐的水平井分段间歇蒸汽吞吐注采一体化管柱。

为达到上述目的，本发明提供一种水平井分段间歇蒸汽吞吐注采一体化管柱，其包括留井管柱与设置于该留井管柱内的注汽段与采油段，该注汽段包括至少一个用于注入热蒸汽的配注器，该配注器之间通过油管连接，该采油段包括至少一个用于油管放喷的配产器及至少两个密封杆，相邻两个密封杆之间连接至少一个该配产器，该配产器之间通过油管连接，该采油段一端与注气段中间通过密封杆隔隔离，该采油段另一端的密封杆与一隔热管连接，该隔热管连通至井口；该留井管柱内设有多个密封筒，每一密封筒与对应的所述密封杆过盈配合。

所述密封杆包括依次通过螺纹连接的接箍、上部提升短节、上部变扣接头、多个密封套、下部变扣接头及下部短节。

各所述密封套之间通过螺纹首尾相接，在相邻两个密封套连接台阶处设有高温密封环。

所述高温密封环包括两侧的不锈钢环与镶嵌在不锈钢环之间的耐高温全氟橡胶。

所述配产器包括：第一变扣接头、分流塞、第一双通体及反向单流阀，该第一双通体包括内壁与外壁，该第一变扣接头为筒体结构，其一端通过螺纹连接该第一双通体的外壁一端，该分流塞为圆柱筒体结构，其设于该第一变扣接头内部，该分流塞一端与该第一双通体的内壁一端螺纹连接，该反向单流阀设于由该分流塞与该第一双通体内壁形成的腔体中。

所述反向单流阀包括第一弹簧、第一挡球板、第一钢球，其中该第一挡球板设于该第一弹簧与第一钢球之间，该第一弹簧另一端抵靠于所述分流塞的开口端，该第一钢球抵靠在所述第一双通体的内壁端口处，并将该内壁端口密封。

所述第一双通体中分为两个通道，分别为该内壁中央的内腔体与设于该内壁与外壁之间两侧的多个夹壁通道，该夹壁通道两端为夹壁孔，该外壁上具有贯穿该内腔体的放喷孔。

所述配注器包括：第二变扣接头、球座、第二双通体及正向单流阀；该第二双通体包括内壁与外壁，该第二变扣接头为圆柱筒体结构，其一端与该第二双通体的外壁通过螺纹连接；所述球座为圆柱壳体，其设于该第二变扣接头内，其一端与所述第二双通体的内壁通过螺纹连接，该正向单流阀设于由所述球座与所述第二双通体的内壁形成的腔体中。

所述正向单流阀包括第二钢球、第二挡球板、第二弹簧，其中该第二挡球板设于该第二弹簧与第二钢球之间，该第二弹簧一端抵靠在所述第一双通体的内壁中的台阶上，该第二钢球抵靠于该球座的开口端，并将该球座的开口端密封。

所述第二双通体中分为两个通道，分别为所述内壁的中央的内腔体与设于内壁与外壁之间两侧的多个夹壁通道，该夹壁通道两端为夹壁孔，该外壁上具有贯穿该内腔体的注气孔。

本发明将水平井分为独立的注汽段和采油段，且不同层段间完全隔离，准确的分段注汽，不存在蒸汽窜层的情况，提高了注汽效率。

附图说明

图1为本发明中的密封杆剖面结构示意图；

图2为本发明中的配产器结构示意图；

图3为本发明中的配注器结构示意图；

图4为本发明水平井分段间歇蒸汽吞吐注采一体化管柱结构及其应用示意图；

图5为本发明中的配产器的第一双通体的立体示意图；

图6为本发明中的配注器的第二双通体的立体示意图。

具体实施方式

为便于对本发明的结构及达到的效果有进一步了解，现结合附图并举较佳实施例详细说明如下。

如图4所示，本发明的水平井分段间歇蒸汽吞吐注采一体化管柱，包括留井管柱A与设置于留井管柱A内的注汽段和采油段，该注汽段包括至少一个用于注入热蒸汽的配注器3，各配注器3之间通过油管连接，该采油段包括至少一个用于油管放喷的配产器2及至少两个密封杆1，相邻两个密封杆1之间连接至少一个配产器2，各配产器2之间通过油管连接，该采油段一端与注汽段之间通过密封杆1隔离，该采油段另一端（即一体化管柱的最上层）的密封杆1连接一隔热管4，该隔热管4连通至井口，该留井管柱A内设有多个密封筒5，每一密封筒5与对应的密封杆1过盈配合。本发明的实施例中，密封杆1设有三个，相邻两个密封杆1之间的配产器2设有两个或三个，配注器3设有三个。

如图1所示，本发明的密封杆1，其包括依次连接的接箍11、上部提升短节12、上部变扣接头13、多个密封套14、下部变扣接头16及下部短节17；各密封套14之间通过螺纹首尾连接一起，密封套丝扣段设有75⁰锥面密封，以对各密封套14之间进行更有效的密封，其中接箍11与上部提升短节12、上部变扣接头13依次通过螺纹进行连接，上部变扣接头13另一端与其中一端的密封套14螺纹连接，另一端的密封套14与下部变扣接头16、下部短节17依次通过螺纹连接，本实施例中共九件密封套14，在相邻两个密封套14连接台阶处还设有高温密封环15，其中高温密封环15包括两侧的不锈钢环与镶嵌在不锈钢环之间的耐高温全氟橡胶，高温密封环15中的耐高温全氟橡胶与留井管柱A中的密封筒5过盈配合，在高温状态下密封，实现管内分段。

如图2所示，本发明的配产器2，其包括：第一变扣接头21、分流塞22、第一双通体27及反向单流阀，该第一变扣接头21为筒体结构，其一端为平式油管内螺纹，另一端为普通内螺纹，第一变扣接头21的另一端与第一双通体27大直径外壁外螺纹通过螺纹连接。该分流塞22为圆柱筒体结构，其设于该第一变扣接头21内部，该分流塞22一端设有弹簧底座，另一端设有内螺纹，设有内螺纹的一端通过丝扣连接在第一双通体27左端小直径内壁的外螺纹上。反向单流阀设于分流塞22与第一双通体27内壁形成的腔体中，该反向单流阀包括第一弹簧23、第一挡球板24、第一钢球25，其中该第一挡球板24设于第一弹簧23与第一钢球25之间，该第一弹簧23另一端抵靠于分流塞22的弹簧底座上，该第一钢球25抵靠在该第一双通体27内壁端口处，并将内壁端口密封。该第一挡球板24为圆柱体结构，中间设有小孔，小孔四周设有大孔上下连通。

第一变扣接头21与第一双通体27的螺纹连接处还可设有O形密封圈26，以便使第一变扣接头21与第一双通体27的连接处更加密封。

结合图2与图5所示，本发明的第一双通体27为圆柱筒体，左端的外壁与内壁设有两个普通外螺纹，右端设有平式油管内螺纹；第一双通体27中分为两个通道，分别为内壁中央的内腔体270与设于内壁与外壁之间两侧的多个夹壁通道271，该夹壁通道271两端为夹壁孔272，该外壁上具有贯穿内腔体270的放喷孔273，内腔体270与第一双通体27外部相连，也通过两端的夹壁孔272上下联通，第一双通体27左端小直径内壁的外螺纹与分流塞22丝扣连接后，油管的注汽压力无法推开反向单流阀进入到第一变扣接头21和第一双通体27的钢件外部，只能通过第一双通体27的夹壁孔272将压力传递到注汽段下层，但是外部腔体的压力会经放喷孔273推开单流阀进入到第一变扣接头21与分流塞22的内腔中。

如图3所示，本发明的配注器3，其包括：第二变扣接头31、球座32、第二双通体37及正向单流阀；其中：该第二变扣接头31为圆柱筒体结构，其一端为平式油管内螺纹，另一端为普通内螺纹，该第二变扣接头31的另一端的内螺纹与第二双通体37外壁的外螺纹丝扣连接。所述球座32为圆柱壳体，其设于第二变扣接头31内，其一端为普通外螺纹，与第二双通体37内壁的普通内螺纹丝扣连接。该正向单流阀设于球座32与第二双通体37内壁形成的腔体中，该正向单流阀包括第二钢球33、第二挡球板34、第二弹簧35，其中该第二挡球板34设于第二弹簧33与第二钢球35之间，该第二弹簧一端抵靠在第一双通体37内壁中的台阶上，该第二钢球33抵靠于该球座32的开口端，并将球座32的开口端密封，通过调整第二弹簧35的压缩距和球座32孔径的大小来调整正向单流阀的开启压力。

第二变扣接头31与第二双通体37的螺纹连接处还可设有O形密封圈36，以便使第二变扣接头31与第二双通体37的连接处更加密封。

结合图3与图6所示，所述第二双通体37为圆柱筒体，左端外壁设有一个普通外螺纹，内壁设有一个普通内螺纹，右端设有平式油管内螺纹；第二双通体37中分为两个通道，分别为内壁中央的内腔体370与设于内壁与外壁之间两侧的多个夹壁通道371，该夹壁通道371两端为夹壁孔372，该外壁上具有贯穿内腔体的注气孔373，内腔体370即与第二双通体37外部相连，也通过两端夹壁孔372上下联通，第二双通体37左端内螺纹与球座32丝扣连接后，油管的注气压力推开正向单流阀经注气孔373进入到第二变扣接头31和第二双通体37的钢件外部，由于正向单流阀的作用，钢件外部压力无法推开单流阀进入到油管中。

本发明中配注器内的正向单流阀和配产器中的反向单流阀，与钢球接触的连接钢件的接触面都是45°斜面，钢件与钢球线性密封。

本发明中的螺纹连接（即丝扣连接）除平式油管螺纹高温密封外，普通螺纹的丝扣连接的密封方式都是75°锥面钢件密封。

如图4所示，其为水平井分段间歇蒸汽吞吐注采一体化管柱井下工作位置示意图。水平井分段间歇注采一体化管柱由下至上连接依次为：丝堵B、配注器3、密封杆1、配产器2、密封杆1、配产器2、密封杆1、隔热管稠油注采一体化管柱4至井口。通过调节工具之间连接油管的长度，使各密封杆均与留井管柱A内的密封筒5（密封筒指留井管柱中内径较小、表面粗糙度较好的腔体）实现配合密封，配产器处于每段油层的中部，根据油层长短在每个采油段内配置多个配产器，注汽段内可配置多个配注器。

管柱下放到位后井口安装注汽专用井口。油管内注入高温蒸汽，在注汽过程中，高温蒸汽通过蒸汽压力首先推开最下部配注器3的正向单流阀进入油层至上段使原油粘度降低。注汽完成后放喷时由原油压力推开上段配产器2的反向单流阀进入油管，经注采一体泵举升至地面。放喷时最下部配注器3的正向单流阀关闭，可有效防止下部注汽段筛管承受放喷时液流冲刷。

生产一段时间后油层温度降低，原油粘度升高后重复上述步骤再次注汽。

经过多轮次注汽后如需要换段注汽或换段开采，则起出水平井分段间歇蒸汽吞吐注采一体化管柱，调整配注器、配产器的位置后下至设计位置。重复上述注采步骤继续生产。

与现有的技术相比，本发明具有以下有益效果：通过管内、管外两层密封将水平段分为独立的注汽段和采油段，且不同层段间完全隔离；准确的分段注汽，不存在蒸汽窜层的情况，提高了注汽效率；平井分为注汽段、采油段，注汽时配注器靠蒸汽压力打开，热蒸汽从注汽段进入油层至采油段油层，原油粘度降低后从采油段流入井筒；根据地质情况，可调换管柱换段注汽，从其他层注蒸汽实现稠油开采，如果筛管损坏，也可下入密封杆封堵损坏油层，从其他层注蒸汽实现稠油开采；注汽管柱的分层是通过密封杆的高温全氟橡胶与密封筒的过盈配合来完成，没有卡瓦胶筒机构，所以不会出现注汽完成后封隔器解封困难等情况；放喷时，由于正反向单流阀作用配产器开启，配注器关闭，可有效防止下部注汽段筛管承受放喷时液流冲刷，保护筛管。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种水平井分段间歇蒸汽吞吐注采一体化管柱，其特征在于，其包括留井管柱与设置于该留井管柱内的注汽段与采油段，注汽段包括至少一个用于注入热蒸汽的配注器，配注器之间通过油管连接，采油段包括至少一个用于油管放喷的配产器及至少两个密封杆，所述配产器包括第一变扣接头、分流塞、第一双通体及反向单流阀，第一双通体包括内壁与外壁，第一双通体中分为两个通道，分别为该内壁中央的内腔体与设于该内壁与外壁之间两侧的多个夹壁通道，该夹壁通道两端为夹壁孔，该外壁上具有贯穿该内腔体的放喷孔，第一变扣接头为筒体结构，其一端通过螺纹连接第一双通体的外壁一端，分流塞为圆柱筒体结构，其设于第一变扣接头内部，分流塞一端与第一双通体的内壁一端螺纹连接，反向单流阀设于分流塞与第一双通体内壁形成的腔体中，相邻两个密封杆之间连接至少一个配产器，配产器之间通过油管连接，该采油段一端与注气段中间通过密封杆隔离，该采油段另一端的密封杆与一隔热管连接，隔热管连通至井口；留井管柱内设有多个密封筒，每一密封筒与对应的所述密封杆过盈配合。

2.如权利要求1所述的水平井分段间歇蒸汽吞吐注采一体化管柱，其特征在于，所述密封杆包括依次通过螺纹连接的接箍、上部提升短节、上部变扣接头、多个密封套、下部变扣接头及下部短节。

3.如权利要求2所述的水平井分段间歇蒸汽吞吐注采一体化管柱，其特征在于，各所述密封套之间通过螺纹首尾相接，在相邻两个密封套连接台阶处设有高温密封环。

4.如权利要求3所述的水平井分段间歇蒸汽吞吐注采一体化管柱，其特征在于，所述高温密封环包括两侧的不锈钢环与镶嵌在不锈钢环之间的耐高温全氟橡胶。

5.如权利要求1所述的水平井分段间歇蒸汽吞吐注采一体化管柱，其特征在于，所述反向单流阀包括第一弹簧、第一挡球板、第一钢球，其中该第一挡球板设于该第一弹簧与第一钢球之间，该第一弹簧另一端抵靠于所述分流塞的开口端，该第一钢球抵靠在所述第一双通体的内壁端口处，并将该内壁端口密封。

6.如权利要求1所述的水平井分段间歇蒸汽吞吐注采一体化管柱，其特征在于，所述配注器包括：第二变扣接头、球座、第二双通体及正向单流阀；第二双通体包括内壁与外壁，第二双通体中分为两个通道，分别为所述内壁的中央的内腔体与设于内壁与外壁之间两侧的多个夹壁通道，该夹壁通道两端为夹壁孔，该外壁上具有贯穿该内腔体的注气孔，第二变扣接头为圆柱筒体结构，其一端与第二双通体的外壁通过螺纹连接；所述球座为圆柱壳体，其设于第二变扣接头内，其一端与所述第二双通体的内壁通过螺纹连接，正向单流阀设于由所述球座与所述第二双通体的内壁形成的腔体中。

7.如权利要求6所述的水平井分段间歇蒸汽吞吐注采一体化管柱，其特征在于，所述正向单流阀包括第二钢球、第二挡球板、第二弹簧，其中该第二挡球板设于该第二弹簧与第二钢球之间，该第二弹簧一端抵靠在所述第二双通体的内壁中的台阶上，该第二钢球抵靠于该球座的开口端，并将该球座的开口端密封。