CN105156084A - 环空积液排驱装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供的环空积液排驱装置包括：能下入到油汽井的套管中预定位置的管柱，所述管柱与所述套管之间形成环空，所述管柱具有下入到套管中时靠近油汽井的井口的第一端和远离油汽井的井口的第二端；与管柱连接的封隔器，所述封隔器位于第一端与第二端之间；贯穿开设于管柱的管壁上的通孔，所述通孔位于第一端与封隔器之间，其能沟通环空与管柱；设置于所述管柱内的单向阀，所述单向阀能封堵所述通孔，当所述环空中的压力达到预定值时，所述单流阀解除对所述通孔的封堵，以使所述环空与所述管柱连通；能对环空施加压力的加压装置，所述加压装置的压力输出口与环空连通。

Description

环空积液排驱装置

技术领域

本申请属于油气开发技术领域，尤其涉及一种环空积液排驱装置。

背景技术

油气开采时，为降低举升难度，通常需要向储层补充能量，例如可以向储层注汽/水，以改善油气的流动能力。

以注蒸汽热采稠油为例，通常在下入管柱后，将蒸汽通过管柱注入储层。而在下入管柱时，管柱与套管之间形成的环空中通常留存有积液。环空积液的来源是多方面的，例如可以是钻井时的注入液，也可以是地下水。通常情况下，液体的导热性高于气体，因此环空中积液的存在，使得蒸汽的热能更容易通过管柱和积液传递至套管及周边岩层，从而导致实际用于补充储层的蒸汽热能受到损失，造成注入蒸汽能量的浪费。

为减少向储层注汽/水的能量损失，可采用泵抽或氮气气举将环空积液举升至地面。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

本申请的发明人发现：环空积液的温度较高，具有的能量较大；利用泵抽或氮气气举的方式将环空积液举升至地面，将造成能量的浪费。

本申请提供的一种环空积液排驱装置能够将环空积液压入储层，不仅达到排驱积液的目的，还充分利用了环空积液中蕴含的能量，较好的避免了能量的浪费。

为实现上述目的，本申请提供了如下技术方案。

一种环空积液排驱装置，所述装置包括：能下入到油汽井的套管中预定位置的管柱，所述管柱与所述套管之间形成环空，所述管柱具有下入到所述套管中时靠近所述油汽井的井口的第一端和远离所述油汽井的井口的第二端，所述管柱为注汽/水提供通道；与所述管柱连接的封隔器，所述封隔器位于所述第一端与所述第二端之间；贯穿开设于所述管柱的管壁上的通孔，所述通孔位于所述第一端与所述封隔器之间，其能连通所述环空与所述管柱；设置于所述管柱内的单向阀，所述单向阀能封堵所述通孔，当所述环空中的压力达到预定值时，所述单流阀解除对所述通孔的封堵，以使所述环空与所述管柱连通；能对所述环空施加压力的加压装置，所述加压装置的压力输出口与所述环空连通。

一个实施方式中，所述单向阀包括：设置于所述管柱内的能坐封于所述通孔上的球体；具有预定弹性系数的弹簧，所述弹簧的一端与所述管柱的内壁连接，另一端与所述球体连接，所述球体能在所述弹簧的偏压作用下坐封于所述通孔上。

一个实施方式中，所述管柱对应于所述通孔的内侧壁设置有能与所述球体相契合的凹部，所述凹部呈内凹圆弧状。

一个实施方式中，所述球体和所述弹簧套设于一筒体内，所述球体能在所述筒体内移动；所述筒体的筒壁开设有沥液通孔。

一个实施方式中，所述单向阀包括：能密封封堵所述通孔的所述盖板，所述盖板设置于所述管柱内且与所述管柱内壁连接；具有预定弹性系数的扭簧，所述扭簧设置于所述盖板与所述管柱内壁的连接，所述扭簧的一端顶固所述管柱的内壁，另一端顶固所述盖板；所述扭簧能对所述盖板施加使其朝向所述通孔方向转动的扭力。

一个实施方式中，所述管柱的内壁开设有与所述盖板形状相适配的凹槽，所述盖板设置于所述凹槽内。

一个实施方式中，所述加压装置包括：空压机。一端与所述空压机连通的管线，所述管线的另一端与所述环空连通。

一个实施方式中，所述管线上设置有阀门。

借由以上的技术方案，本申请的有益效果在于：通过加压装置向环空施压至压力超过一定值时，单向阀打开，环空积液被引导进入管柱，并在管柱中注汽/水的压力和自身重力作用下被压入储层，达到排驱环空积液的目的。由于管柱中的注汽/水的热量传递，环空积液被加热具有较高的温度；且通常情况下环空中的压强大于标准大气压，导致积液在管柱中的注汽/水的热量传递下，温度通常可在100℃以上，最高可达300℃，因此环空积液具有的能量较大。本申请的环空积液排驱装置可以将环空积液压入储层，在解决积液排驱的问题的同时，又充分利用了环空积液蕴含的能量，即将环空积液蕴含的能量补充到储层中，较好的避免了能量的浪费。

上文广泛地概述本申请的技术特征，以使下文的本申请详细描述得以获得较佳了解。构成本申请的权利要求范围标的其它技术特征将描述于下文。本申请所属技术领域中普通技术人员应了解，可相当容易地利用下文揭示的概念与特定实施例可作为修改或设计其它结构或工艺而实现与本申请相同的目的。本申请所属技术领域中普通技术人员亦应了解，这类等效建构无法脱离所附的权利要求范围所界定的本申请的精神和范围。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本申请实施方式的环空积液排驱装置的结构示意图；

图2为本申请一个实施方式的单向阀的结构示意图；

图3为图2所示的单向阀处于打开状态的结构示意图；

图4为本申请另一个实施方式的单向阀的结构示意图；

图5为图4所示的单向阀处于打开状态的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上方”、“下方”、“上游”、“下游”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示方位或位置关系是基于说明书附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或部件必然具有特定的方位或位置，或以特定的方位或位置进行构造或操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

请参见图1。本申请实施方式提供的一种环空积液排驱装置，包括：能下入到油汽井的套管11中预定位置的管柱13，所述管柱13与所述套管11之间可以形成环空15，所述管柱13具有下入到所述套管11中时靠近所述油汽井的井口的第一端17和远离所述油汽井的井口的第二端19，所述管柱13可以为注汽/水提供通道。与所述管柱13连接的封隔器21，所述封隔器21位于所述第一端17与所述第二端19之间。贯穿开设于所述管柱13的管壁上的通孔(图1中未示出)，所述通孔位于所述第一端17与所述封隔器21之间，其能连通所述环空15与所述管柱13。设置于所述管柱13内的单向阀23，所述单向阀23能封堵所述通孔，当所述环空15中的压力达到预定值时，所述单流阀23能够解除对所述通孔的封堵，以使所述环空15与所述管柱13连通。能对所述环空15施加压力的加压装置25，所述加压装置25的压力输出口与所述环空15连通。

本实施方式中，管柱13的外径尺寸小于套管11的径向尺寸，保证管柱13能顺利下入到套管11的预定位置，并可以在两者之间形成环空15。以图1所示的竖直井为例，管柱13下入到套管11中时，应使管柱13上连接的封隔器21位于油气井的储层31的上方，以使经管柱13注入的蒸汽或高温水能进入储层31。当油气井为水平井时，应使管柱13上连接的封隔器21位于油气井水平段储层的上游，以使经管柱13注入的蒸汽或高温水能进入该水平段储层。

本实施方式中，封隔器21可以将连通位于相对下方或下游的储层与位于相对上方或上游的岩层的环空15进行封隔，防止由管柱13流出的、主要应作用于储层的蒸汽或高温水经环空15上返，造成能量损失。封隔器21可以根据实际工程需要，选取任意合适的型号和尺寸。此外，为了保证封隔效果，封隔器21的数量也可以根据实际工程需要进行选择，例如可采取两个或多个封隔器首尾相连的方式形成封隔单元，其中封隔单元中相邻的两个封隔器的坐封原理优选不同，例如相邻封隔器中的一个可以为通过液力方式坐封的封隔器，另一个可以为通过重力方式坐封的封隔器；如此可以使相邻的封隔器在坐封时形成互补，更好的保证封隔效果。

本实施方式中，单向阀23可以在环空15的压力达到预定值时解除对通孔的封堵，从而将环空积液引导进入管柱13。由于通常管柱13中充满具有一定内压、用于补充储层能量的蒸汽或高温水，加之自身重力的作用，环空积液经通孔进入管柱13后可向下流动，并最终与蒸汽或高温水一道被压入储层，从而达到排驱环空积液的目的，并充分利用了环空积液的能量。

本实施方式中，加压装置25可用于对环空15施加压力，例如可以通过向环空25中泵注高压气体，增大环空积液的内压。

利用本申请实施方式的环空积液排驱装置，通过加压装置25向环空15施压至压力超过一定值时，单向阀23打开，环空积液被引导进入管柱13，并在管柱13中注汽/水的压力下被压入储层31，达到排驱环空积液的目的。由于管柱13中的注汽/水的热量传递，环空积液被加热具有较高的温度；且通常情况下环空15中的压强大于标准大气压，导致环空积液在管柱15中的注汽/水的热量传递下，温度通常可在100℃以上，最高可达300℃，因此环空积液具有的能量较大。本申请实施方式的环空积液排驱装置可以将环空积液压入储层31，在解决积液排驱的问题的同时，又充分利用了环空积液蕴含的能量，即将环空积液蕴含的能量补充到储层中，较好的避免了能量的浪费。

另，由上述可知，本申请实施方式的环空积液排驱装置在进行积液排驱工序时，并不影响正常的注汽/水工序。因此可取消现有技术在进行排驱和注汽/水两工序之间的衔接工序，大大缩短了中间的衔接周期，提高施工效率。

请参见图2和图3，一个实施方式中，单向阀23包括：设置于所述管柱13内的能坐封于所述通孔33上的球体39。具有预定弹性系数的弹簧37，所述弹簧37的一端与所述管柱13的内壁连接，另一端与所述球体39连接，所述球体39能在所述弹簧37的偏压作用下坐封于所述通孔33上。

本实施方式中，可以在管柱13对应于通孔33的内侧壁设置有能与球体39相契合的凹部47，凹部47呈内凹圆弧状。如此，不仅可保证球体39坐封时密封良好，且呈内凹圆弧状的凹部47能与球体39相契合，在球体39坐封过程中还能起到一定的对正和限位作用，进一步保证球体39的坐封严实，保证密封效果良好。

本实施方式中，当环空积液较少无需排驱时，可进行常规的注汽/水补充储层能量的工序。经管柱13中注入的具有一定压力的蒸汽或高温水可作用于球体39上，加之弹簧37的偏压作用，球体39可紧紧的坐封于凹部47上，进而可对通孔33进行封堵。当环空积液达到一定量需要排驱时，可通过加压装置25向环空15施加压力增大环空积液的内压；当压力超过一定值，更具体的是，当环空积液施加于球体39的压力大于管柱13内的蒸汽或高温水施加于球体39的压力及弹簧37施加于球体39的偏压之和时，单向阀23打开，更具体的是，球体39向左运动，脱离与凹部47的坐封接触，从而解除对通孔33的封堵，将环空积液引导进入管柱13，并最终与管柱13中的蒸汽或高温水一道被压入储层，从而达到排驱环空积液的目的，并充分利用了环空积液的能量。环空积液排驱降低至一定量后，关闭加压装置25停止对环空15施加压力，当环空积液施加于球体39的压力下降至小于管柱13内的蒸汽或高温水施加于球体39的压力及弹簧37施加于球体39的偏压力之和时，球体39在弹簧37的偏压及管柱13内的蒸汽或高温水的作用下向右运动，回位并坐封于凹部47上，通孔33被封堵，可继续进行常规的注汽/水补充储层能量的工序。

一些情况下，注入的蒸汽或高温水在管柱13中流速较快，压力较强，可对弹簧37和球体39造成持续的冲刷，则可能对球体39的坐封及回位产生影响。为解决上述问题，本申请的实施方式中，球体39和弹簧37可以套设于一筒体41内，筒体41可以具有一圆柱形的内腔42，球体39能在筒体41的圆柱形的内腔42内移动。筒体41可以将球体39和弹簧37容纳于其内，防止管柱13中的蒸汽或高温水对球体39和弹簧37的冲刷作用；且筒体41可限定所述球体39的活动范围和移动轨迹，有利于球体39与凹部47的对正和坐封。此外，筒体41的筒壁开设有沥液通孔35。管柱13中的蒸汽或高温水可通过沥液通孔35进入筒体41中并作用在球体39上；球体39与凹部47脱离坐封接触即解除对通孔33的封堵时，环空积液可进入筒体41内，并经沥液通孔35进入管柱13中。

请参见图4图5。本申请另一个实施方式中，所述单向阀23包括：能密封封堵通孔33的盖板43，所述盖板43设置于所述管柱13内且与所述管柱13内壁连接。具有预定弹性系数的扭簧45，所述扭簧45设置于所述盖板43与所述管柱13内壁的连接处，所述扭簧45的一端顶固所述管柱13的内壁，另一端顶固所述盖板43；所述扭簧45能对所述盖板43施加使其朝向所述通孔33方向转动的扭力。

本实施方式中，盖板43的板面面积应大于或等于通孔33的截面面积，以保证盖板43能完全封堵住通孔33。盖板43优选为圆形，且一个优选的实施例中，可以在管柱13的内壁开设有与盖板43相适配的凹槽44，盖板43可以设置于凹槽44内。如此，可保证盖板43能够较佳的封堵通孔33。凹槽44的形状优选与盖板43的形状相适配，例如盖板43和凹槽44均为圆形；此外，凹槽44的轮廓尺寸优选为略大于盖板43的轮廓尺寸，以避免盖板43在转动过程中与凹槽44的侧壁发生剐蹭。

本实施方式中，当环空积液较少无需排驱时，可进行常规的注汽/水补充储层能量的工序。经管柱13中注入的具有一定压力的蒸汽或高温水可作用于盖板43上，加之扭簧45的扭转作用，盖板43可紧紧的封堵于凹槽44内，进而可对通孔33进行封堵。当环空积液达到一定量需要排驱时，可通过加压装置25向环空15施加压力增大环空积液的内压；当压力超过一定值，更具体的是，当环空积液施加于盖板43的压力大于管柱13内的蒸汽或高温水施加于盖板43的压力及扭簧45施加于盖板43的扭力之和时，单向阀23打开，更具体的是，盖板43向左上转动，脱离与凹槽44的封堵接触，从而解除对通孔33的封堵，将环空积液引导进入管柱13，并最终与管柱13中的蒸汽或高温水一道被压入储层，从而达到排驱环空积液的目的，并充分利用了环空积液的能量。环空积液排驱降低至一定量后，关闭加压装置25停止对环空15施加压力，当环空积液施加于盖板43的压力下降至小于管柱13内的蒸汽或高温水施加于盖板43的压力及扭簧45施加于盖板43的扭力之和时，盖板43在扭簧45的扭力及管柱13内的蒸汽或高温水的内压作用向右下转动，回位并重新封堵凹槽44上，通孔33被封堵，可继续进行常规的注汽/水补充储层能量的工序。

当然，本申请实施方式不仅可适用于排驱环空中的积液，同样可用于排驱环空中的水蒸汽。当完成积液排驱工序后，管柱13的外壁以及套管11的内壁上可能附着有液滴，管柱13内的蒸汽或高温水可以对其进行热量传递。与较大量的积液具有较强的吸热能力相比，附着的少量液滴较容易被加热蒸发变成水蒸汽。因此，完成积液排驱工序后，可利用加压装置25向环空15加注空气的方式增加环空水蒸汽的内压，并最终将其压入储层，充分利用该部分水蒸汽的能量。

上述对本申请实施方式的单向阀23的结构以及工作原理进行了详细的描述，但是本申请实施方式的单向阀不限于上述所结构。在本实施方式的精髓指导下所作出的其他改变、修改和等同，只要单向阀23能在环空15的压力达到预定值时打开，解除对通孔33的封堵，将环空积液或水蒸汽引导进入管柱13，均应落入本申请的保护范围内。

本申请实施方式中，所述加压装置25可以包括：空压机251。一端与所述空压机251连通的管线252，所述管线252的另一端与所述环空15连通。空压机251能通过向环空15加注空气的方式增大环空积液或水蒸汽的内压。空压机251可根据实际工程需要，选取任意合适的型号及输出功率。本实施方式中，可以在所述管线252上设置阀门27，阀门27能够用于控制管线252的通断。当完成对环空15的加压后，可关闭空压机251和阀门27，确保环空15加注的空气不逸出，保证其内部具有一定的压力。

以上所述仅为本申请的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本申请实施例进行各种改动或变型而不脱离本申请的精神和范围。

Claims (8)

1.一种环空积液排驱装置，其特征在于，包括：

能下入到油汽井的套管中预定位置的管柱，所述管柱与所述套管之间形成环空，所述管柱具有下入到所述套管中时靠近所述油汽井的井口的第一端和远离所述油汽井的井口的第二端，所述管柱能为注汽/水提供通道；

与所述管柱连接的封隔器，所述封隔器位于所述第一端与所述第二端之间；

贯穿开设于所述管柱的管壁上的通孔，所述通孔位于所述第一端与所述封隔器之间，其能连通所述环空与所述管柱；

设置于所述管柱内的单向阀，所述单向阀能封堵所述通孔，当所述环空中的压力达到预定值时，所述单流阀解除对所述通孔的封堵，以使所述环空与所述管柱连通；

能对所述环空施加压力的加压装置，所述加压装置的压力输出口与所述环空连通。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单向阀包括：

设置于所述管柱内的能坐封于所述通孔上的球体；

具有预定弹性系数的弹簧，所述弹簧的一端与所述管柱的内壁连接，另一端与所述球体连接，所述球体能在所述弹簧的偏压作用下坐封于所述通孔上。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述管柱对应于所述通孔的内侧壁设置有能与所述球体相契合的凹部，所述凹部呈内凹圆弧状。

4.如权利要求2或3所述的装置，其特征在于：所述球体和所述弹簧套设于一筒体内，所述球体能在所述筒体内移动；所述筒体的筒壁上开设有沥液通孔。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单向阀包括：

能密封封堵所述通孔的盖板，所述盖板设置于所述管柱内且与所述管柱的管壁连接；

具有预定弹性系数的扭簧，所述扭簧设置于所述盖板与所述管柱内壁的连接处，所述扭簧的一端顶固所述管柱的内壁，另一端顶固所述盖板；所述扭簧能对所述盖板施加使其朝向所述通孔方向转动的扭力。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于：所述管柱的内壁开设有与所述盖板形状相适配的凹槽，所述盖板设置于所述凹槽内。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加压装置包括：

空压机；

一端与所述空压机连通的管线，所述管线的另一端与所述环空连通。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于：所述管线上设置有阀门。