CN107013190A - 蒸汽驱油井生产管柱及实施方法 - Google Patents
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Abstract
一种蒸汽驱油井生产管柱及实施方法，包括：抽油杆、油管、套管、抽油泵、过压过流阀、安全接头、插管桥塞、底阀、尾管、丝堵；其特征在于：油管通过螺纹与抽油泵相连，抽油杆下部与柱塞螺纹连接，通过油管下入抽油泵內，抽油泵通过油管短节与过压过流阀螺纹相连，过压过流阀与安全接头螺纹相连，安全下接头与插管桥塞螺纹连接，插管桥塞通过外管与底阀螺纹相连接，底阀通过螺纹与尾管连接，尾管下端与丝堵螺纹连接。本发明实现了蒸汽驱油井随时停井随时作业，提高了油井的生产时率，防止作业过程中压井液的漏失的问题。它的技术关键是通过压过流阀、插管桥塞、插管底阀的结构设计加工，提供蒸汽驱生产管柱，实现原油抽吸生产。
Description
技术领域
本发明涉及采油技术领域的蒸汽驱油井连续生产技术，具体而言是一种蒸汽驱油井生产管柱及实施方法。用于蒸汽驱油井随时停井随时作业和防止作业过程中压井液的漏失。
背景技术
孤岛的蒸汽驱共有油井103口，开井99口，平均单井日产液量24.8t/d，日油3.8t/d，含水84.6%。蒸汽驱见效初期,地层能量得到补充，和实施前相比：动液面回升，沉没度增加，井筒温度升高，粘度降低，油井生产指标得到改善。但由于蒸汽驱注汽温度为330-350℃、注汽压力10MPa左右，生产井的泵挂处温度约为180-200℃，井口平均温度约为50℃左右、压力5-6MPa，举升系统长期处于高温高压环境中，井况比较恶劣。目前，采油厂蒸汽驱井举升方式为有杆泵举升，在举升中主要存在以下问题：一是采油管柱不能满足连续生产要求，油井检泵时，不能随时停井随时作业，油井生产时率低。二是作业过程中压井、洗井入井液流失量大导致井温下降较快，影响了蒸汽驱的注汽效果。针对上述问题，设计一种合理且有效改善上述缺失的蒸汽驱生产管柱配套技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种蒸汽驱油井生产管柱及实施方法，实现了蒸汽驱油井随时停井随时作业，提高了油井的生产时率，防止作业过程中压井液的漏失。它的技术关键是通过压过流阀、插管桥塞、插管底阀的结构设计加工，提供蒸汽驱生产管柱。该发明具有防地层返吐，防漏失，耐温高，抗老化耐腐蚀，耐H2S腐蚀，对防结垢卡阻具有一定的适应性。
本发明的技术方案是通过以下方式实现的：
本发明包括：抽油杆、油管、套管、抽油泵、过压过流阀、安全接头、插管桥塞、底阀、尾管、丝堵。其特征在于：油管通过螺纹与抽油泵相连，抽油杆下部与柱塞螺纹连接，通过油管下入抽油泵內，抽油泵通过油管短节与过压过流阀螺纹相连，过压过流阀与安全接头螺纹相连，安全下接头与插管桥塞螺纹连接，插管桥塞通过外管与底阀螺纹相连接，底阀通过螺纹与尾管连接，尾管下端与丝堵螺纹连接。
所述过流过压阀和安全接头，如图2所示，过压过流阀连接在抽油泵的下部，安全接头连接在过压过流阀的下部，滑套外部装有复位弹簧，由背帽固定在上阀体内孔，上阀体侧孔装有铜销钉，上阀体与下阀体螺纹连接，并由O型圈密封，下阀体内的钢球支撑在阀杆上，阀座用压套压紧固定在下阀体内；过流板、挡帽固定在下阀体内孔下部，过流板通过內剪钉固定在阀杆上，阀杆上部支撑的钢球与阀座之间构成环空通道；下阀体下部与安全接头的安全上接头螺纹连接，安全上接头与安全下接头由左旋螺纹连接，并由O型圈密封，通过外剪钉固定。
所述插管桥塞和底阀，如图2所示，插管桥塞的上接头外部连接密封筒并由O型圈密封，背帽把密封筒固定在上接头处，密封筒内部设有上中心管，密封筒与上中心管之间装有活塞并由O型圈密封；上中心管下部螺纹连接中间套，中间套外部连接锁爪和丢手活塞，丢手活塞用剪钉固定在锁爪内部，丢手活塞内装O型圈密封，中间套设在下中心管的外部，中间套与下中心管之间设有解封弹簧，中间套内孔中部和下中心管内孔上端部设有钢球，锁爪下部左旋外螺纹与连接套上端连接，连接套、解封套、卡环、卡环座装在锁套里，解封套与连接套由解封销钉和解封锁块固定，压套连接锁套下部和密封环座上部，密封环座外部设有密封环、挡环，密封环座下部与上锥体连接，上锥体与外管之间设有O型圈密封，外管上部与连接套下部连接，外管内部与内管外部滑动密封配合，内管上部与下中心管的下部螺纹连接并用O型圈密封；上锥体、卡瓦座、卡瓦、弹簧片、下锥体和挡帽组成坐封装置，下锥体由下锥体锁块和锁块挡套固定在外管外部；内管下部螺纹连接底阀的压管，压管下压滑套，使滑套过液孔与阀体下部过液孔处于连通状态，外管下部与阀体下部螺纹连接，阀体下部与底阀下接头螺纹连接，并设有O型圈密封，底阀下接头内设有滑套弹簧。
所述的蒸汽驱油井生产管柱的实施方法及工作原理：
1.起出原井蒸汽驱油井生产管柱；
2.探冲防砂管；
3.探冲砂至油层以下20～30m深度，在冲砂时应保证水泥车有足够的排量和冲击力，对油层及井筒砂粒进行彻底冲洗，保证井筒外壁无砂，为抽油泵4完井后的生产提供良好的工作环境；
4.起出防砂管柱；
5.起出防砂管柱，通井、刮套管并洗净井筒；
6.重新防砂，对地层进行重新防砂措施，保证地层砂能被彻底挡在防砂管外；
7.按设计方案管柱下到预定位置后，用泵车在井口给油管打压，液体通过过压过流阀，由于钢球座于下中心管内孔端部，液体无法下行，经上中心管的进液孔进入上接头与活塞之间而形成压差致使活塞向下推动锁套、压套移动，挤压密封环、挡环、上锥体向下移动，从而使卡瓦撑起，卡瓦上的合金块锚在套管内壁形成坐封；活塞继续下行，推动锁套、压套挤压密封环涨起在套管内壁形成环形空间，密封所要隔离的底层，同时锁套内孔的锯齿牙和卡环座上的卡环啮合。随着压力慢慢升高，进入中间套侧孔的液体形成压差克服解封弹簧的弹力而推动丢手活塞下行，露出中间套的反冲洗过流通道，同时使锁爪与丢手活塞接触的部分分开，被丢手活塞撑胀的锁爪内缩与连接套连接的左旋螺纹脱开，形成丢手，插管桥塞坐封完成。同时具备了下抽油杆柱的条件。如图2所示：下入抽油杆、柱塞，柱塞下压过压过流阀的滑套，滑套下行下部挤压钢球，钢球挤压阀杆剪断內剪钉向下移动，钢球与阀座接触形成一个单向阀。因插管桥塞在下井前通过插管桥塞的外管、内管和底阀装配好，此时的底阀是打开的，具备了抽油泵抽油的条件，启动抽机进行生产，油层原油从底阀进入插管桥塞，顶开钢球通过中间套的反冲洗过流通道，以油层的自身压力进入套管建立动液面，在建立动液面的过程中抽油泵同时把地层原油举生到井口，进入正常生产。
本发明与已有技术相比具有以下优点：
1.过压过流阀安装在泵下泄油器与固定凡尔的位置。替代了泵上原有的泄油器与固定凡尔。下井时凡尔球被卡簧托着，固定凡尔处于常开状态，井口打压时液压可顺利传递到插管桥塞。插管桥塞座封后，柱塞下井碰泵，凡尔球坐于球座上，成为常规固定凡尔.
2.安全接头安装在插管桥塞之上，下次作业如遇丢手困难，可正转管柱丢开，然后再处理下部管柱.
3.插管桥塞内置钢球，单向封闭油管，井口打压插管桥塞，受内压作用卡瓦径向扩张支撑在套管上，锚定管柱。同时胶筒受压扩张密封油套环空。座封完成后，插管桥塞的丢手活塞与封隔器分离，下次修井时插管桥塞可脱开封隔器部分随管柱取出，不用重复坐封。减少作业程序，节省作业成本，省时省力.
4.底阀安装在插管桥塞下部，下接尾管和丝堵，内置滑套，插管插入时，滑套下行底阀打开油套联通，插管拔出时滑套上行底阀关闭，油套分隔，油井在作业过程中不会发生井喷，井口不会溢油，不污染环境。
附图说明
图1-蒸汽驱油井生产管柱结构示意图
图2-过流过压阀5与安全接头6的连接及结构示意图
图3-插管桥塞7与底阀8的连接及结构示意图
图4-插管桥塞7的反冲洗通道示意图
图中，1.抽油杆、2.油管、3.套管、4.抽油泵、5.过流过压阀、5-1.滑套、5-2.复位弹簧、5-3.上阀体、5-4.铜销钉、5-5.背帽、5-6.下阀体、5-7.钢球、5-8.压套、5-9.阀座、5-10.阀杆、5-11.过滤板、5-12.內剪钉、5-13.挡帽；6.安全接头、6-1.安全上接头、6-2.外剪钉、6-3.安全下接头；7.插管桥塞、7-1.上接头、7-2.背帽、7-3.密封筒、7-4.活塞、7-5.上中心管、7-6.中间套、7-7.锁爪、7-8.锁套、7-9.丢手活塞、7-10.钢球、7-11.解封套、7-12.解封弹簧、7-13.下中心管、7-14.解封剪钉、7-15.解封锁块、7-16.卡环、7-17.卡环座、7-18.连接套、7-19.密封环座、7-20.压套、7-21.密封环、7-22.内管、7-23.外管、7-24.挡环、7-25.上锥体、7-26.卡瓦座、7-27.卡瓦、7-28.弹簧片、7-29.下锥体、7-30.下锥体锁块、7-31.挡帽、7-32.锁块挡套；8.底阀、8-1.阀体、8-2.压管、8-3.滑套、8-4.底阀下接头、8-5.滑套弹簧；9.尾管、10.丝堵。
具体实施方式
为进一步公开本发明的技术方案，下面结合说明书附图通过实施例作详细说明：
本发明的技术方案是通过以下方式实现的
如图1所示，本发明的蒸汽驱油井生产管柱由抽油杆1、油管2、套管3、抽油泵4、过压过流阀5、安全接头6、插管桥塞7、底阀8、尾管9、丝堵10组成。所述油管2通过螺纹与抽油泵4相连，抽油杆1下部与柱塞螺纹连接，通过油管2下入抽油泵4內，抽油泵4通过油管短节与过压过流阀5螺纹相连，过压过流阀5与安全接头6螺纹相连，安全下接头6-3与插管桥塞7螺纹连接，插管桥塞7通过外管7-23与底阀8螺纹相连接，底阀8通过螺纹与尾管9连接，尾管9下端与丝堵10螺纹连接。
如图2所示，所述过流过压阀5和安全接头6，过压过流阀5连接在抽油泵4的下部，安全接头6连接在过压过流阀5的下部，滑套5-1外部装有复位弹簧5-2，由背帽5-5固定在上阀体5-3内孔，上阀体5-3侧孔装有铜销钉5-4，上阀体5-3与下阀体5-6螺纹连接，并由O型圈密封，下阀体5-6内的钢球5-7支撑在阀杆5-10上，阀座5-9用压套5-8压紧固定在下阀体5-6内；过流板5-11、挡帽13固定在下阀体5-6内孔下部，过流板5-11通过內剪钉5-12固定在阀杆5-10上，阀杆5-10上部支撑的钢球5-7与阀座5-9之间构成环空通道；下阀体5-6下部与安全接头6的安全上接头6-1螺纹连接，安全上接头6-1与安全下接头6-3由左旋螺纹连接，并由O型圈密封，通过外剪钉6-2固定。
如图3所示，所述插管桥塞7和底阀8，插管桥塞7的上接头7-1外部连接密封筒7-3并由O型圈密封，背帽7-2把密封筒7-3固定在上接头7-1处，密封筒7-3内部设有上中心管7-5，密封筒7-3与上中心管7-5之间装有活塞7-4并由O型圈密封；上中心管7-5下部螺纹连接中间套7-6，中间套7-6外部连接锁爪7-7和丢手活塞7-9，丢手活塞7-9用剪钉固定在锁爪7-7内部，丢手活塞7-9内装O型圈密封，中间套7-6设在下中心管7-13的外部，中间套7-6与下中心管7-13之间设有解封弹簧7-12，中间套7-6内孔中部和下中心管7-13内孔上端部设有钢球7-10，锁爪7-7下部左旋外螺纹与连接套7-18上端连接，连接套7-18、解封套7-11、卡环7-16、卡环座7-17装在锁套7-8里，解封套7-11与连接套7-18由解封销钉7-14和解封锁块7-15固定，压套7-20连接锁套7-8下部和密封环座7-19上部，密封环座7-19外部设有密封环7-21、挡环7-24，密封环座7-19下部与上锥体7-25连接，上锥体7-25与外管7-23之间设有O型圈密封，外管7-23上部与连接套7-18下部连接，外管7-23内部与内管7-22外部滑动密封配合，内管7-22上部与下中心管7-13的下部螺纹连接并用O型圈密封；上锥体7-25、卡瓦座7-26、卡瓦7-27、弹簧片7-28、下锥体7-29和挡帽7-31组成坐封装置，下锥体7-29由下锥体锁块7-30和锁块挡套7-32固定在外管7-23外部；内管7-22下部螺纹连接底阀8的压管8-2，压管8-2下压滑套8-3，使滑套8-2过液孔与阀体8-1下部过液孔处于连通状态，外管7-23下部与阀体8-1下部螺纹连接，阀体8-1下部与底阀下接头8-4螺纹连接，并设有O型圈密封，底阀下接头8-4内设有滑套弹簧8-5。
蒸汽驱油井生产管柱的实施方法：
1.起出原井蒸汽驱油井生产管柱；
2.探冲防砂管；
3.探冲砂至油层以下20～30m深度，在冲砂时应保证水泥车有足够的排量和冲击力，对油层及井筒砂粒进行彻底冲洗，保证井筒外壁无砂，为抽油泵4完井后的生产提供良好的工作环境；
4.起出防砂管柱；
5.起出防砂管柱，通井、刮套管并洗净井筒；
6.重新防砂，对地层进行重新防砂措施，保证地层砂能被彻底挡在防砂管外；
7.按设计方案管柱下到预定位置后，用泵车在井口给油管2打压，液体通过过压过流阀5，由于钢球7-10座于下中心管7-13内孔端部，液体无法下行，经上中心管7-5的进液孔进入上接头7-1与活塞7-4之间而形成压差致使活塞7-4向下推动锁套7-8、压套7-20移动，挤压密封环7-21、挡环7-24、上锥体7-25向下移动，从而使卡瓦7-27撑起，卡瓦7-27上的合金块锚在套管内壁形成坐封；活塞7-4继续下行，推动锁套7-8、压套7-20挤压密封环7-21涨起在套管内壁形成环形空间，密封所要隔离的底层，同时锁套7-8内孔的锯齿牙和卡环座7-17上的卡环7-16啮合。随着压力慢慢升高，进入中间套7-6侧孔的液体形成压差克服解封弹簧7-12的弹力而推动丢手活塞7-9下行，露出中间套7-6的反冲洗过流通道，同时使锁爪7-7与丢手活塞7-9接触的部分分开，被丢手活塞7-9撑胀的锁爪7-7内缩与连接套7-18连接的左旋螺纹脱开，形成丢手，插管桥塞7坐封完成。同时具备了下抽油杆柱的条件。如图2所示：下入抽油杆1、柱塞，柱塞下压过压过流阀5的滑套5-1，滑套5-1下行下部挤压钢球5-7，钢球5-7挤压阀杆5-10剪断內剪钉5-12向下移动，钢球5-7与阀座5-9接触形成一个单向阀。因插管桥塞7在下井前通过插管桥塞7的外管7-23、内管7-22和底阀8装配好，此时的底阀8是打开的，具备了抽油泵4抽油的条件，启动抽机进行生产，油层原油从底阀8进入插管桥塞7，顶开钢球7-10通过中间套7-6的反冲洗过流通道，以油层的自身压力进入套管建立动液面，在建立动液面的过程中抽油泵4同时把地层原油举生到井口，进入正常生产。
为了适应蒸汽吞吐生产的高温条件，延长井下工具的使用寿命，具体部件采用了以下特殊材料：
1.主体材料采用13Cr不锈钢加工制造.
2.插管滑动密封面采用喷焊合金后磨削处理.
3.弹簧采用0Cr17Ni7Al沉淀硬化性不锈钢制造.
4.卡瓦采用镶嵌合金棒的牙板制作.
5.密封圈全部采用进口VITON B氟橡胶材料，下椎体内密封圈采用四氟浸石墨矩形环.
6.胶筒采用进口氟橡胶26制作，长期耐温250℃、耐压性能优良，抗老化，耐酸碱。
Claims (4)
1.一种蒸汽驱油井生产管柱，包括：抽油杆（1）、油管（2）、套管（3）、抽油泵（4）、过压过流阀（5）、安全接头（6）、插管桥塞（7）、底阀（8）、尾管（9）、丝堵(10)；其特征在于：油管（2）通过螺纹与抽油泵（4）相连，抽油杆（1）下部与柱塞螺纹连接，通过油管（2）下入抽油泵（4）內，抽油泵（4）通过油管短节与过压过流阀（5）螺纹相连，过压过流阀（5）与安全接头（6）螺纹相连，安全下接头（6-3）与插管桥塞（7）螺纹连接，插管桥塞（7）通过外管（7-23）与底阀（8）螺纹相连接，底阀（8）通过螺纹与尾管（9）连接，尾管（9）下端与丝堵（10）螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的蒸汽驱油井生产管柱，其特征在于：所述过流过压阀（5）和安全接头（6），图2所示的过压过流阀（5）连接在抽油泵（4）的下部，安全接头（6）连接在过压过流阀（5）的下部，滑套（5-1）外部装有复位弹簧（5-2），由背帽（5-5）固定在上阀体（5-3）内孔，上阀体（5-3）侧孔装有铜销钉（5-4），上阀体（5-3）与下阀体（5-6）螺纹连接，并由O型圈密封，下阀体（5-6）内的钢球（5-7）支撑在阀杆（5-10）上，阀座（5-9）用压套（5-8）压紧固定在下阀体（5-6）内；过流板（5-11）、挡帽（13）固定在下阀体（5-6）内孔下部，过流板（5-11）通过內剪钉（5-12）固定在阀杆（5-10）上，阀杆（5-10）上部支撑的钢球（5-7）与阀座（5-9）之间构成环空通道；下阀体（5-6）下部与安全接头（6）的安全上接头（6-1）螺纹连接，安全上接头（6-1）与安全下接头（6-3）由左旋螺纹连接，并由O型圈密封，通过外剪钉（6-2）固定。
3.根据权利要求1所述的蒸汽驱油井生产管柱，其特征在于：所述插管桥塞（7）和底阀（8），图3所示的插管桥塞（7）的上接头（7-1）外部连接密封筒（7-3）并由O型圈密封，背帽（7-2）把密封筒（7-3）固定在上接头（7-1）处，密封筒（7-3）内部设有上中心管（7-5），密封筒（7-3）与上中心管（7-5）之间装有活塞（7-4）并由O型圈密封；上中心管（7-5）下部螺纹连接中间套（7-6），中间套（7-6）外部连接锁爪（7-7）和丢手活塞（7-9），丢手活塞（7-9）用剪钉固定在锁爪（7-7）内部，丢手活塞（7-9）内装O型圈密封，中间套（7-6）设在下中心管（7-13）的外部，中间套（7-6）与下中心管（7-13）之间设有解封弹簧（7-12），中间套（7-6）内孔中部和下中心管（7-13）内孔上端部设有钢球（7-10），锁爪（7-7）下部左旋外螺纹与连接套（7-18）上端连接，连接套（7-18）、解封套（7-11）、卡环（7-16）、卡环座（7-17）装在锁套（7-8）里，解封套（7-11）与连接套（7-18）由解封销钉（7-14）和解封锁块（7-15）固定，压套（7-20）连接锁套（7-8）下部和密封环座（7-19）上部，密封环座（7-19）外部设有密封环（7-21）、挡环（7-24），密封环座（7-19）下部与上锥体（7-25）连接，上锥体（7-25）与外管（7-23）之间设有O型圈密封，外管（7-23）上部与连接套（7-18）下部连接，外管（7-23）内部与内管（7-22）外部滑动密封配合，内管（7-22）上部与下中心管（7-13）的下部螺纹连接并用O型圈密封；上锥体（7-25）、卡瓦座（7-26）、卡瓦（7-27）、弹簧片（7-28）、下锥体（7-29）和挡帽（7-31）组成坐封装置，下锥体（7-29）由下锥体锁块（7-30）和锁块挡套（7-32）固定在外管（7-23）外部；内管（7-22）下部螺纹连接底阀（8）的压管（8-2），压管（8-2）下压滑套（8-3），使滑套（8-2）过液孔与阀体（8-1）下部过液孔处于连通状态，外管（7-23）下部与阀体（8-1）下部螺纹连接，阀体（8-1）下部与底阀下接头（8-4）螺纹连接，并设有O型圈密封，底阀下接头（8-4）内设有滑套弹簧（8-5）。
4.根据权利要求1所述的蒸汽驱油井生产管柱的实施方法为：
（1）起出原井蒸汽驱油井生产管柱；
（2）探冲防砂管；
（3）探冲砂至油层以下20～30m深度，在冲砂时应保证水泥车有足够的排量和冲击力，对油层及井筒砂粒进行彻底冲洗，保证井筒外壁无砂，为抽油泵4完井后的生产提供良好的工作环境；
（4）起出防砂管柱；
（5）起出防砂管柱，通井、刮套管并洗净井筒；
（6）重新防砂，对地层进行重新防砂措施，保证地层砂能被彻底挡在防砂管外；
（7）按设计方案管柱下到预定位置后，用泵车在井口给油管（2）打压，液体通过过压过流阀（5），由于钢球（7-10）座于下中心管（7-13）内孔端部，液体无法下行，经上中心管（7-5）的进液孔进入上接头（7-1）与活塞（7-4）之间而形成压差致使活塞（7-4）向下推动锁套（7-8）、压套（7-20）移动，挤压密封环（7-21）、挡环（7-24）、上锥体（7-25）向下移动，从而使卡瓦（7-27）撑起，卡瓦（7-27）上的合金块锚在套管内壁形成坐封；活塞（7-4）继续下行，推动锁套（7-8）、压套（7-20）挤压密封环（7-21）涨起在套管内壁形成环形空间，密封所要隔离的底层，同时锁套（7-8）内孔的锯齿牙和卡环座（7-17）上的卡环（7-16）啮合；随着压力慢慢升高，进入中间套（7-6）侧孔的液体形成压差克服解封弹簧（7-12）的弹力而推动丢手活塞（7-9）下行，露出中间套（7-6）的反冲洗过流通道，同时使锁爪（7-7）与丢手活塞（7-9）接触的部分分开，被丢手活塞（7-9）撑胀的锁爪（7-7）内缩与连接套（7-18）连接的左旋螺纹脱开，形成丢手，插管桥塞（7）坐封完成；同时具备了下抽油杆柱的条件，如图2所示：下入抽油杆（1）、柱塞，柱塞下压过压过流阀（5）的滑套（5-1），滑套（5-1）下行下部挤压钢球（5-7），钢球（5-7）挤压阀杆（5-10）剪断內剪钉（5-12）向下移动，钢球（5-7）与阀座（5-9）接触形成一个单向阀；因插管桥塞（7）在下井前通过插管桥塞（7）的外管（7-23）、内管（7-22）和底阀（8）装配好，此时的底阀（8）是打开的，具备了抽油泵（4）抽油的条件，启动抽机进行生产，油层原油从底阀（8）进入插管桥塞（7），顶开钢球（7-10）通过中间套（7-6）的反冲洗过流通道，以油层的自身压力进入套管建立动液面，在建立动液面的过程中抽油泵（4）同时把地层原油举生到井口，进入正常生产。
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