CN106223914A - 蒸汽吞吐不压井作业注汽装置 - Google Patents

蒸汽吞吐不压井作业注汽装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种蒸汽吞吐不压井作业注汽装置，该装置包括：管状的主体，设置在所述外壳中；所述管状的主体包括：内管、位于所述内管外侧的外管、贯穿所述内管与外管之间的通孔、以及位于所述内管与外管之间的多个插孔，所述通孔沿所述内管的径向方向延伸，所述插孔沿所述内管的轴向方向延伸；环状插板，沿所述内管的轴向方向能移动的设置在每个插孔中，并且所述环状插板的两端分别伸出所述插孔的两端；多个所述插孔中共设有多个所述环状插板；挡块，连接在多个所述环状插板的底端，并位于所述插孔的下方。本发明不需要压井作业，即可完成井下封堵，不会损失较多的热效率。

Description

蒸汽吞吐不压井作业注汽装置
技术领域
本发明涉及油田开采领域，属于高温不压井作业的管内封堵领域，具体涉及稠油井蒸汽吞吐开采，尤其是一种蒸汽吞吐不压井作业注汽装置。
背景技术
目前稠油井进行蒸汽吞吐开采时，吞吐一轮后，进行采油作业前，由于蒸汽的高温高压作用，使井筒内压力过高，一般需要压井作业，但是压井后会损失较多的热效率。
综上所述，现有技术中存在以下问题：稠油井进行蒸汽吞吐开采时，压井作业会损失较多的热效率。
发明内容
本发明提供一种蒸汽吞吐不压井作业注汽装置，以解决压井作业会损失较多的热效率的问题。
为此，本发明提出一种蒸汽吞吐不压井作业注汽装置，所述蒸汽吞吐不压井作业注汽装置包括：
外壳；
管状的主体，设置在所述外壳中；
所述管状的主体包括：内管、位于所述内管外侧的外管、贯穿所述内管与外管之间的通孔、以及位于所述内管与外管之间的多个插孔，所述通孔沿所述内管的径向方向延伸，所述插孔沿所述内管的轴向方向延伸，并且，所述通孔与所述插孔在所述内管的径向截面上互不连通；
环状插板，沿所述内管的轴向方向能移动的设置在每个插孔中，并且所述环状插板的两端分别伸出所述插孔的两端；多个所述插孔中共设有多个所述环状插板；
挡块，连接在多个所述环状插板的底端，并位于所述插孔的下方；
撞击帽，连接在各所述环状插板的顶端；
堵头，封堵在所述内管的内腔的顶端，并且所述堵头伸出所述内管的顶端；
剪切销钉，连接在所述堵头与所述环状插板之间；
弹簧，抵紧在所述堵头的底部并位于所述内管之内；
弹簧座，抵紧在所述弹簧的底部并位于所述内管之内；
封堵球，设置在所述弹簧座下方，抵紧所述弹簧座并位于所述内管之内；
密封座，安装在所述内管的内壁上，位于所述封堵球的下方，对所述封堵球限位；所述封堵球在行程终点对所述密封座进行密封；
压紧套，连接在所述内管的内壁上，并紧固所述密封座；
顶球管，位于所述内管之内，并位于封堵球之下，支撑所述封堵球；
第一开槽，设置在所述顶球管的侧壁上；
第二开孔，设置在所述压紧套上；
锁紧球，设置在第一开槽和第二开孔形成的空腔内；
所述挡块具有封堵第二开孔的锁紧位置，和露出第二开孔的松开位置；挡块的顶端与内管的底端之间具有间隔空间；在松开位置，所述锁紧球位于所述间隔空间内。
进一步地，所述外壳包括依次从上至下连接的上接头、防砂外套和下接头，所述防砂外套上设有流体流通通道。
进一步地，所述蒸汽吞吐不压井作业注汽装置还包括：
盘根，安装在所述内管的内壁上，并位于所述密封座之下；
压紧套，连接在所述内管的内壁上，并位于所述盘根之下；所述压紧套通过紧固所述盘根，将所述密封座紧固。
进一步地，所述盘根为石墨盘根。
进一步地，所述插孔的数目为3个，3个所述插孔沿所述内管的周向均匀布置。
进一步地，在所述内管的径向截面上，所述通孔的数目为3个，相邻的两个所述插孔通过所述通孔分隔开。
进一步地，所述蒸汽吞吐不压井作业注汽装置还包括：护环，套设在环状插板的顶端。
进一步地，所述撞击帽通过螺纹连接在各所述环状插板的顶端并位于各所述环状插板之内。
进一步地，所述封堵球的口径大于所述锁紧球的口径。
进一步地，所述管状的主体分别与上接头和下接头螺纹连接。
注汽时：外壳连接到注汽管柱的下部，在外壳的下部接根尾管，再连接上丝堵。完井后正常注汽，蒸汽通过油管进入，通过外壳的内部经过管状的主体上的环形通道(内管的内腔)，再经过顶球管的内腔及第一开孔，流经管状的主体上的侧向通道(通孔)，再经过外壳(防砂外套)进入地层。
启动时：当注完蒸汽，需要起出注汽管柱时，投入专用加重撞击棒或抽油杆，撞击撞击帽带动环状插板(也称分瓣体)向下移动，当环状插板(也称分瓣体)移动到一定位置时，锁紧球脱出在弹簧的弹力及重力作用下带动弹簧座、封堵球、顶球管向下移动，这时封堵球无顶球管支撑，落在12密封座上，井下蒸汽或液体由外壳(防砂外套)进入，经过管状的主体上的侧向通道(通孔)进入管状的主体的内腔，在弹簧、重力、以及蒸汽或液体压力的作用下使封堵球紧密的落在密封座上，使井下蒸汽或液体不可通过，完成井下封堵。
本发明不需要压井作业，即可完成井下封堵，不会损失较多的热效率。本发明操作简单。投入抽油杆或者加重撞击棒即可实现动作。本发明功能齐全。即有注汽功能又有封堵功能。本发明安全可靠。采用高温弹簧，氧化锆球及球座配合，以及重力与压力相结合，密封更可靠保证了安全性。
附图说明
图1为本发明的蒸汽吞吐不压井作业注汽装置的整体结构示意图；
图2为图1中A-A剖视结构；
图3为图1中B处的放大结构；
图4为图1中C处的放大结构；
图5为图1中D处的放大结构；
图6示出了压紧套与顶球管的安装结构示意图。
附图标号说明：
1上接头、2护环、3撞击帽、4环状插板(分瓣体)、5剪切销钉、6堵头、7管状的主体、8弹簧、9弹簧座、10防砂外套、11封堵球、12密封座、13盘根、14压紧套、15锁紧球、16顶球管、17下接头
41挡块 134间隔空间 141第二开孔 161第一开孔 163第一开槽
71内管 73外管 75通孔 77插孔 79内管的内腔
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明。
如图1所示，蒸汽吞吐不压井作业注汽装置包括：
外壳，外壳为管状，外壳的侧壁设有流体流通通道，以实现注汽或液体的进出；
管状的主体7，设置在所述外壳中；
如图2所示，所述管状的主体7包括：内管71、位于所述内管外侧的外管73、贯穿所述内管与外管之间的通孔75、以及位于所述内管与外管之间的多个插孔77，所述通孔75沿所述内管7的径向方向延伸，连通内管的内腔79与外壳上的流体流通通道，所述插孔77沿所述内管的轴向方向延伸，并且，所述通孔75与所述插孔77在所述内管的径向截面上互不连通；
环状插板4(也称为分瓣体)，沿所述内管的轴向方向能移动的设置在每个插孔77中，并且所述环状插板4的两端分别伸出所述插孔77的两端；多个所述插孔77中共设有多个所述环状插板4；环状插板4的主要作用是传递撞击力，带动下面的相关部件移动，露出或封堵流体进出的通道，但是由于井下狭窄的空间，本发明采用环状插板4能够实现井下封堵的特殊需要；
挡块41，连接在多个所述环状插板4的底端，并位于所述插孔77的下方，起到封堵的作用；挡块41与环状插板4可以做成一体式结构，以便安装；
撞击帽2，连接在各所述环状插板4的顶端，以接受撞击，保护环状插板4，另外，还封堵住多个环状插板4的内部腔体，也起到封堵住内管的内腔79的作用；
堵头6，封堵在所述内管的内腔79的顶端，并且所述堵头6伸出所述内管71的顶端，从顶部密封内管的内腔79；
剪切销钉5，连接在所述堵头6与所述环状插板4之间，起到一定范围内的紧固作用，在超过这个范围之外，则被剪断，松开对环状插板4的紧固；
弹簧8，抵紧在所述堵头6的底部并位于所述内管71之内，弹簧8为高温弹簧，采用耐高温材质做成；
弹簧座9，抵紧在所述弹簧8的底部并位于所述内管之内，起到支撑弹簧的作用；
封堵球11，为球体，设置在所述弹簧座9下方，抵紧所述弹簧座8并位于所述内管71之内，起到封堵的作用；封堵球11例如为氧化锆球，能够耐高温高压；
密封座12，安装在所述内管71的内壁上，位于所述封堵球的下方，对所述封堵球11限位；所述封堵球在行程终点对所述密封座12进行密封，从下部密封住内管的内腔79，关闭内管的流体流通通道；
压紧套14，连接在所述内管的内壁上，并紧固所述密封座12；
顶球管16，位于所述内管之内，并位于封堵球之下，支撑所述封堵球；
如图6所示，
第一开槽163，设置在所述顶球管16的侧壁上；
第二开孔141，设置在所述压紧套14的侧壁上；
锁紧球15，设置在第一开槽163和第二开孔141形成的空腔内；
所述挡块41具有封堵第二开孔141的锁紧位置，和露出第二开孔141的松开位置；挡块的顶端与内管的底端之间具有间隔空间134；如图5和图6所示，在锁紧位置，锁紧球15位于第一开槽163和第二开孔141形成的空腔内；在松开位置，第一开槽163和第二开孔141形成的空腔与间隔空间内134连通，所述锁紧球15移动到所述间隔空间134内。
注汽时：外壳连接到注汽管柱的下部，在外壳的下部接根尾管，再连接上丝堵。完井后正常注汽，蒸汽通过油管进入，通过外壳的内部经过管状的主体上的环形通道(内管的内腔79)，再经过顶球管的内腔及第一开孔，流经管状的主体上的侧向通道(通孔)，再经过外壳(防砂外套)进入地层。
启动时：当注完蒸汽，需要起出注汽管柱时，投入专用加重撞击棒或抽油杆，撞击撞击帽带动环状插板(也称分瓣体)向下移动，当环状插板(也称分瓣体)移动到一定位置时，锁紧球脱出在弹簧的弹力及重力作用下带动弹簧座、封堵球、顶球管向下移动，这时封堵球无顶球管支撑，落在密封座12上，井下蒸汽或液体由外壳(防砂外套)进入，经过管状的主体上的侧向通道(通孔)进入管状的主体的内腔，在弹簧、重力、以及蒸汽或液体压力的作用下使封堵球紧密的落在密封座上，使井下蒸汽或液体不可通过，完成井下封堵。
进一步地，所述外壳包括依次从上至下连接的上接头1、防砂外套10和下接头17，所述防砂外套10例如为防砂管，其上设有流体流通通道。这样的分体设置，便于上下连接，便于安装。
进一步地，如图4所示，所述蒸汽吞吐不压井作业注汽装置还包括：
盘根13，安装在所述内管71的内壁上，并位于所述密封座之12下；
压紧套14，连接在所述内管的内壁上，并位于所述盘根13之下；所述压紧套14通过紧固所述盘根13，将所述密封座12紧固。这样，在紧固密封座的同时，还能够发挥盘根的作用。
进一步地，所述盘根13为石墨盘根，以耐高温，耐腐蚀。
进一步地，如图2所示，所述插孔77的数目为3个，3个所述插孔沿所述内管的周向均匀布置。这样，便于制作，便于各环状插板的移动。
进一步地，在所述内管的径向截面上，所述通孔75的数目为3个，相邻的两个所述插孔77通过所述通孔75分隔开。这样，在径向上和轴向上，内管能够分别实现流体流动的控制，二者互补干涉。
进一步地，如图3所示，所述蒸汽吞吐不压井作业注汽装置还包括：护环2，套设在环状插板4的顶端，起到保护的作用。
进一步地，所述撞击帽3通过螺纹连接在各所述环状插板4的顶端并位于各所述环状插板之内。这样，安装方便，并且结构紧凑。
进一步地，如图1和图5所示，所述封堵球11的口径大于所述锁紧球15的口径，以实现较好的封堵。
进一步地，所述管状的主体7分别与上接头1和下接头17螺纹连接，这样连接方便，安装迅速。
本发明例如可以按照下面的方式来实现：
内管71的顶端与上接头1下端为螺纹连接，下端与下接头17为螺纹连接，如图5所示，密封座12、盘根13，从管柱的主体7的下端内管71装入，并通过压紧套14与管状的主体7螺纹连接压紧。如图6所示，顶球管16装到压紧套14内部通过锁球15连接，锁紧球15通过压紧套14上的3个第二开孔141装在顶球管16的圆弧处(第一开槽处)，环状插板4从管状的主体7下端的三个插孔77插入并压在压紧套14外部。封堵球11、弹簧座9、弹簧8、依次从管状的主体7上端的内孔装入，堵头6与管状的主体7上端的螺纹连接。环状插板4通过5剪切销钉与6堵头连接，环状插板4上端外部通过护环2固定，内部撞击帽3为螺纹连接。
注汽时：本发明的蒸汽吞吐不压井作业注汽装置连接到注汽管柱的下部，在蒸汽吞吐不压井作业注汽装置的下部接根尾管，再连接上丝堵。完井后正常注汽，蒸汽通过油管进入，通过上接头1经过管状的主体7上的环形通道，再经过下接头17、顶球管16流经管状的主体7上的侧向通道，再经过防砂外套10进入地层。
启动时：当注完蒸汽，需要起出注汽管柱时，投入专用加重撞击棒或抽油杆，撞击撞击帽3带动护环2、环状插板4向下移动，当移动到一定位置时，锁紧球15脱出，在弹簧8的弹力及重力作用下带动弹簧座9、封堵球11、顶球管16向下移动，这时封堵球11无16顶球管支撑，落在密封座12上，井下蒸汽或液体由防砂外套10进入，经过管状的主体7上的侧向通道(通孔75)进入管状的主体7的内腔，在弹簧8、重力、以及蒸汽或液体压力的作用下使封堵球11紧密的落在密封座12上，使井下蒸汽或液体不可通过，完成井下封堵。
本发明不需要压井作业，即可完成井下封堵，不会损失较多的热效率。本发明操作简单。投入抽油杆或者加重撞击棒即可实现动作。本发明功能齐全。即有注汽功能又有封堵功能。本发明安全可靠。采用高温弹簧，氧化锆球及球座配合，以及重力与压力相结合，密封更可靠保证了安全性。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种蒸汽吞吐不压井作业注汽装置，其特征在于，所述蒸汽吞吐不压井作业注汽装置包括：
外壳；
管状的主体，设置在所述外壳中；
所述管状的主体包括：内管、位于所述内管外侧的外管、贯穿所述内管与外管之间的通孔、以及位于所述内管与外管之间的多个插孔，所述通孔沿所述内管的径向方向延伸，所述插孔沿所述内管的轴向方向延伸，并且，所述通孔与所述插孔在所述内管的径向截面上互不连通；
环状插板，沿所述内管的轴向方向能移动的设置在每个插孔中，并且所述环状插板的两端分别伸出所述插孔的两端；多个所述插孔中共设有多个所述环状插板；
挡块，连接在多个所述环状插板的底端，并位于所述插孔的下方；
撞击帽，连接在各所述环状插板的顶端；
堵头，封堵在所述内管的内腔的顶端，并且所述堵头伸出所述内管的顶端；
剪切销钉，连接在所述堵头与所述环状插板之间；
弹簧，抵紧在所述堵头的底部并位于所述内管之内；
弹簧座，抵紧在所述弹簧的底部并位于所述内管之内；
封堵球，设置在所述弹簧座下方，抵紧所述弹簧座并位于所述内管之内；
密封座，安装在所述内管的内壁上，位于所述封堵球的下方，对所述封堵球限位；所述封堵球在行程终点对所述密封座进行密封；
压紧套，连接在所述内管的内壁上，并紧固所述密封座；
顶球管，位于所述内管之内，并位于封堵球之下，支撑所述封堵球，并且；
第一开孔，贯穿所述顶球管的侧壁并连通所述顶球管的内腔；
第一开槽，设置在所述顶球管的侧壁上；
第二开孔，设置在所述压紧套上；
锁紧球，设置在第一开槽和第二开孔形成的空腔内；
所述挡块具有封堵第二开孔的锁紧位置，和露出第二开孔的松开位置；挡块的顶端与内管的底端之间具有间隔空间；在松开位置，所述锁紧球位于所述间隔空间内。
2.如权利要求1所述的蒸汽吞吐不压井作业注汽装置，其特征在于，所述外壳包括依次从上至下连接的上接头、防砂外套和下接头，所述防砂外套上设有流体流通通道。
3.如权利要求1所述的蒸汽吞吐不压井作业注汽装置，其特征在于，所述蒸汽吞吐不压井作业注汽装置还包括：
盘根，安装在所述内管的内壁上，并位于所述密封座之下；
压紧套，连接在所述内管的内壁上，并位于所述盘根之下；所述压紧套通过紧固所述盘根，将所述密封座紧固。
4.如权利要求3所述的蒸汽吞吐不压井作业注汽装置，其特征在于，所述盘根为石墨盘根。
5.如权利要求1所述的蒸汽吞吐不压井作业注汽装置，其特征在于，所述插孔的数目为3个，3个所述插孔沿所述内管的周向均匀布置。
6.如权利要求1所述的蒸汽吞吐不压井作业注汽装置，其特征在于，在所述内管的径向截面上，所述通孔的数目为3个，相邻的两个所述插孔通过所述通孔分隔开。
7.如权利要求1所述的蒸汽吞吐不压井作业注汽装置，其特征在于，所述蒸汽吞吐不压井作业注汽装置还包括：护环，套设在环状插板的顶端。
8.如权利要求1所述的蒸汽吞吐不压井作业注汽装置，其特征在于，所述撞击帽通过螺纹连接在各所述环状插板的顶端并位于各所述环状插板之内。
9.如权利要求1所述的蒸汽吞吐不压井作业注汽装置，其特征在于，所述封堵球的口径大于所述锁紧球的口径。
10.如权利要求2所述的蒸汽吞吐不压井作业注汽装置，其特征在于，所述管状的主体分别与上接头和下接头螺纹连接。
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