CN107387048A - 注气井流道转换装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种注气井流道转换装置，其包括：通过油管扣密封连接的上连接体和下连接体，下连接体包括：直径最小的第一轴段、用于和上连接体密封连接的第二轴段及直径最大的第三轴段，第一轴段的侧壁设置有侧向孔；第一轴段与所述上连接体之间形成有环形空腔，第三轴段上设置有至少一个径向孔，自第一轴段、第二轴段至部分第三轴段设置有与径向孔连通的中心孔，第一轴段的侧向孔位置铰接有能密封侧向孔或中心孔的密封机构；自第二轴段至第三轴段设置有与中心孔相隔离且与环形空腔连通的偏心孔，所述上连接体内部设置有内芯管。本发明提供的注气井流道转换装置，能够简易方便的改变注气井注气流道，用于实现多层油藏注气井的多层注气。
Description
技术领域
本发明涉及注气井高温环境下采油技术领域，特别涉及一种注气井流道转换装置。
背景技术
目前，辽河油田的稠油区块都已进入蒸汽吞吐中后期，地层压力大幅度降低。一般的，为了对稠油油藏注蒸汽后期的接替开发，通常需要利用火驱技术。火驱技术是稠油热采领域的前沿技术，与其他热采方法相比，火驱具有明显的技术优势：热效率高，适用油藏范围广，对环境污染小，采收效率高等。特别是火驱技术作为稠油油藏注蒸汽后期的接替开发技术，能够大幅度提高原油采收率。
火驱采油技术又称为火烧油层，是通过把空气或氧气气体注入到油层里，使其在油层中与一部分油层内重质组分起反应，用反应产生的热量和反应尾气将原油驱出地面。该技术凭借其驱油效率高、单位热成本低、补偿地层能量、油藏适应范围广等特点得到了大力推广和应用。
然而，国内火驱区块主要为多层油藏，需要对多层油藏进行火驱采油。因此需要一种流道转换的配套装置，可以简易方便的改变注气井注气流道，满足火驱采油时，不同层间独立注气从而达到不同层火驱驱油的效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种注气井流道转换装置，可以简易方便的改变注气井注气流道，用于实现多层油藏注气井的多层注气，从而满足多层油藏火驱采油需求，降低作业成本，提高作业效率。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
一种注气井流道转换装置，包括：通过油管扣密封连接的上连接体和下连接体，其中，
所述下连接体呈阶梯轴型，自上而下至少包括：直径最小的第一轴段、用于和上连接体密封连接的第二轴段及直径最大的第三轴段，
所述第一轴段的侧壁设置有侧向孔；所述第一轴段与所述上连接体之间形成有环形空腔，所述第三轴段上设置有至少一个径向孔，
自所述第一轴段、第二轴段至部分所述第三轴段设置有与所述径向孔连通的中心孔，所述中心孔与所述径向孔能形成第一注气流道；所述第一轴段的侧向孔位置铰接有能密封所述侧向孔或所述中心孔的密封机构；
自所述第二轴段至所述第三轴段设置有与所述中心孔相隔离且与所述环形空腔连通的偏心孔，所述侧向孔、环形空腔和偏心孔之间能形成第二注气流道；
所述上连接体呈中空的管体，其下端与所述上连接体的第二轴段密封，其内部设置有内芯管；
在第一状态下，所述内芯管的下端位于所述侧向孔以下，所述密封机构密封所述侧向孔，所述第一注气流道处于连通状态；
在第二状态下，所述内芯管的下端位于所述侧向孔以上，所述密封机构转为密封所述中心孔，所述第二注气流道处于连通状态。
在一个优选的实施方式中，所述密封机构包括：密封瓣、扭簧、密封瓣销、密封瓣支撑，所述密封瓣支撑和密封瓣与所述下连接体通过所述密封瓣销铰接，且在铰接位置设置所述扭簧。
在一个优选的实施方式中，所述下连接体设置有用于和所述内芯管配合的密封面。
在一个优选的实施方式中，所述内芯管整体呈中空的管体，所述中空部分为贯通孔，其下端用于和所述下连接体的密封面相配合，其上端设置有用于和打捞机构连接的打捞部。
在一个优选的实施方式中，所述内芯管的外部设置有第一限位部，在所述第一状态下，所述第一限位部与所述下连接体的上端面具有预定距离。
在一个优选的实施方式中，还包括固定内管，所述固定内管呈中空的管体，其套设在所述内芯管外，并通过剪钉与所述上连接体固定连接。
在一个优选的实施方式中，所述固定内管的中空部分为贯通孔，在所述贯通孔内壁上设置有卡合部，所述内芯管的中部外侧壁上设置有与所述卡合部相配合的扣合部。
在一个优选的实施方式中，所述卡合部和扣合部为所述内芯管与固定内管上形成的齿形配合面。
在一个优选的实施方式中，所述固定内管的外侧设置有第二限位部，所述上连接体内侧设置有与所述第二限位部配合的台肩部。
在一个优选的实施方式中，所述上连接体在设置所述剪钉的开孔位置设置有焊接块。
本发明的特点和优点是：本申请实施方式中提供一种注气井流道转换装置，通过设置内部设置第一注气通道和第二注气通道，且通过耐高温的密封机构实现从第一注气通道至第二注气通道的转换，简易方便地改变了注气井注气流道，能够实现多层油藏注气井的多层注气，从而满足多层油藏火驱采油需求，降低作业成本，提高作业效率。
参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。
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
图1是本申请实施方式中一种注气井流道转换装置下入状态的剖视图；
图2是本申请实施方式中一种注气井流道转换装置流道改变后的剖视图；
图3是本申请实施方式中一种注气井流道转换装置下连接体的半剖图；
图4是本申请实施方式中一种注气井流道转换装置下连接体的A-A剖视图。
附图标记说明：
1-下连接体、1a-第一轴段、1b-第二轴段、1c第三轴段、11-侧向孔、12-环形空腔、13-径向孔、14-中心孔、15-偏心孔、2-上连接体、3-扭簧、4-密封瓣销、5-密封瓣支撑、6-密封瓣、7-内芯管、71-打捞部、72-第一限位部、73-扣合部、8-固定内管、81-卡合部、82-第二限位部、9-焊接块、10-剪钉。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明提供一种注气井流道转换装置，可以简易方便的改变注气井注气流道，用于实现多层油藏注气井的多层注气，从而满足多层油藏火驱采油需求，降低作业成本，提高作业效率。
此外，火驱采油由于其自身特点，作业时温度很高，对于注气井流道转换装置而言，必须放弃传统的O型橡胶密封圈、石墨密封等方式，采用一种能耐高温且可靠的密封方式。
请参阅图1至图4，本申请实施方式中提供一种注气井流道转换装置，其可以包括：通过油管扣密封连接的上连接体2和下连接体1，其中，所述下连接体1呈阶梯轴型，自上而下至少包括：直径最小的第一轴段1a、用于和上连接体2密封连接的第二轴段1b及直径最大的第三轴段1c，所述第一轴段1a的侧壁设置有侧向孔11；所述第一轴段1a与所述上连接体2之间形成有环形空腔12，所述第三轴段1c上设置有至少一个径向孔13，自所述第一轴段1a、第二轴段1b至部分所述第三轴段1c设置有与所述径向孔13连通的中心孔14，所述中心孔14与所述径向孔13能形成第一注气流道；所述第一轴段1a的侧向孔11位置铰接有能密封所述侧向孔11或所述中心孔14的密封机构；自所述第二轴段1b至所述第三轴段1c设置有与所述中心孔14相隔离且与所述环形空腔12连通的偏心孔15，所述侧向孔11、环形空腔12和偏心孔15之间能形成第二注气流道；所述上连接体2呈中空的管体，其下端与所述上连接体2的第二轴段1b密封，其内部设置有内芯管7；在第一状态下，所述内芯管7的下端位于所述侧向孔11以下，所述密封机构密封所述侧向孔11，所述第一注气流道处于连通状态；在第二状态下，所述内芯管7的下端位于所述侧向孔11以上，所述密封机构转为密封所述中心孔14，所述第二注气流道处于连通状态。
本申请所提供的注气井流道转换装置，通过设置内部设置第一注气通道和第二注气通道，且通过耐高温的密封机构实现从第一注气通道至第二注气通道的转换，简易方便地改变了注气井注气流道，能够实现多层油藏注气井的多层注气，从而满足多层油藏火驱采油需求，降低作业成本，提高作业效率。
在本实施方式中，注气井流道转换装置设置在注气管柱中，用于改变注气管柱的注气位置，即改变注气井注气流道，用于实现多层油藏注气井的多层注气。该注气井流道转换装置整体呈回转体型，其上端设置有带预定角度的螺纹丝扣，用于和上部零件连接，其下部设置有带预定角度的螺纹丝扣用于和下部管柱相连接。具体的，该注气井流道转换装置包括通过油管扣密封连接的上连接体2和下连接体1。
请参阅图3至图4，所述下连接体1呈阶梯轴型，自上而下至少包括：直径最小的第一轴段1a、用于和上连接体2密封连接的第二轴段1b及直径最大的第三轴段1c，所述第一轴段1a的侧壁设置有侧向孔11；所述第一轴段1a与所述上连接体2之间形成有环形空腔12，所述第三轴段1c上设置有至少一个径向孔13，自所述第一轴段1a、第二轴段1b至部分所述第三轴段1c设置有与所述径向孔13连通的中心孔14，所述中心孔14与所述径向孔13能形成第一注气流道；所述第一轴段1a的侧向孔11位置铰接有能密封所述侧向孔11或所述中心孔14的密封机构；自所述第二轴段1b至所述第三轴段1c设置有与所述中心孔14相隔离且与所述环形空腔12连通的偏心孔15，所述侧向孔11、环形空腔12和偏心孔15之间能形成第二注气流道。
具体的，所述下连接体1具有中心轴，沿着该中心轴设置有注气盲孔，该注气盲孔结合与其连通的至少一个径向孔13，形成了所述第一注气流道。具体的，所述径向孔13的个数可以为多个，例如，可以为四个。四个径向孔13可以沿着周向均匀分布，以实现各个方向的均匀注气。所述径向孔13与所述下连接体1上的偏心孔15相互隔离不连通，保证不会影响到下连接体1上的第二注气流道。下连接体1靠近上端的位置开有能与所述偏心孔15连通的侧向孔11。下连接体1在所述第二轴段1b的外壁上形成有一带角度的密封面。所述密封面用于和所述上连接体2密封配合。此外，所述下连接体1的内部在所述中心管所在的内壁位置还设置有用于和所述内芯管7配合的密封面。相应的，上连接体2的下端也设置有一带角度的密封面，该密封面用于和下连接体1的密封面相配合。所述内芯管7的下端也设置有用于和下连接体1内部的密封面相配合的密封面。内芯管7的下入位置可以控制下连接体1和上连接体2的密封面的密封效果。
在本实施方式中，所述上连接体2呈中空的管体，其下端与所述上连接体2的第二轴段1b密封，其内部设置有内芯管7。所述内芯管7整体呈中空的管体，所述中空部分为贯通孔，其下端用于和所述下连接体1的密封面相配合，其上端设置有用于和打捞机构连接的打捞部71，以便于改变流道时，可以通过连接所述打捞部71上提内芯管7。
进一步的，所述内芯管7的外部设置有第一限位部72，在所述第一状态下，所述第一限位部72与所述下连接体1的上端面具有预定距离。具体的，所述第一限位部72可以由变截面形成的限位台肩，该限位台肩的外径大于所述下连接体1第一轴段1a位置中心孔14的孔径。正常情况下，所述第一限位部72具有所述下连接体1的上端面具有预定距离，该预定距离一般大于零。在极端情况下，例如，当内芯管7的使用多次出现磨损时，该内芯管7的限位部可以卡合在所述下连接体1的上端。
此外，所述上连接体2与内芯管7之间还设置有固定内管8，所述固定内管8呈中空的管体，其套设在所述内芯管7外，并通过剪钉10与所述上连接体2固定连接。进一步的，所述上连接体2在设置所述剪钉10的开孔位置设置有焊接块9。作业时，地底下的反冲力也会影响密封面之间的密封效果，因此固定内管8通过剪钉10固定后用焊接块9焊接，保证密封。
所述固定内管8的中空部分为贯通孔，在所述贯通孔内壁上设置有卡合部81，所述内芯管7的中部外侧壁上设置有与所述卡合部81相配合的扣合部73。当所述卡合部81和所述扣合部73相配合时，能够保证所述内芯管7沿着轴向单向移动。具体的，所述卡合部81和扣合部73可以为所述内芯管7与固定内管8上形成的齿形配合面。
进一步的，所述固定内管8的外侧设置有第二限位部82，所述上连接体2内侧设置有与所述第二限位部82配合的台肩部。
在一个实施方式中，所述密封机构可以包括：密封瓣6、扭簧3、密封瓣销4、密封瓣支撑5，所述密封瓣支撑5和密封瓣6与所述下连接体1通过所述密封瓣销4铰接，且在铰接位置设置所述扭簧3。所述密封机构完全为金属件，能够耐高温，在火驱采油过程中能可靠地实现密封。在使用过程中，所述密封机构能够密封所述侧向孔11或所述中心孔14。具体的，所述密封瓣支撑5用于连接所述下连接体1和所述密封瓣6。所述密封瓣6具有圆形密封面，用于和所述侧向孔11、及中心孔14相匹配，其能够密封所述侧向孔11或中心孔14。所述密封瓣6的一侧穿设有所述密封瓣销4，所述密封瓣销4上套设有所述扭簧3，所述扭簧3用于为所述密封瓣6提供自密封所述侧向孔11至密封所述中心孔14的动力。
使用过程中，如图1所示，将注气井流道转换装置下入到注气井中，所注气从上连接体2，经过内芯管7的贯通孔、下连接体1的中心孔14、下连接体1的径向孔13形成的第一注气流道到达火驱油藏层处点火。成功后从套管进行补气，进而满足该层火驱驱油。
然后，如图2所示，下入打捞结构与内芯管7的打捞部71相连后上提，内芯管7带动固定内管8向上运动，剪断剪钉10，此时密封瓣6由于扭簧3的作用复位，从而堵塞了下连接体1的轴向中心孔14，阻断原有注气通道，该层火驱驱油所需气体由套管进行补充。于是，注入气体经由密封瓣孔，经由下连接体1侧面的第二注气流道到达下一层火驱采油油层。
本申请所提供的注气井流道转换装置，通过设置内部设置第一注气通道和第二注气通道，且通过耐高温的密封机构实现从第一注气通道至第二注气通道的转换，简易方便地改变了注气井注气流道，能够实现多层油藏注气井的多层注气，从而满足多层油藏火驱采油需求，降低作业成本，提高作业效率。
本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。
除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。
披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。
多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。
以上所述仅为本发明的几个实施方式，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种注气井流道转换装置，其特征在于，包括：通过油管扣密封连接的上连接体和下连接体，其中，
所述下连接体呈阶梯轴型，自上而下至少包括：直径最小的第一轴段、用于和上连接体密封连接的第二轴段及直径最大的第三轴段，
所述第一轴段的侧壁设置有侧向孔；所述第一轴段与所述上连接体之间形成有环形空腔，所述第三轴段上设置有至少一个径向孔，
自所述第一轴段、第二轴段至部分所述第三轴段设置有与所述径向孔连通的中心孔，所述中心孔与所述径向孔能形成第一注气流道；所述第一轴段的侧向孔位置铰接有能密封所述侧向孔或所述中心孔的密封机构；
自所述第二轴段至所述第三轴段设置有与所述中心孔相隔离且与所述环形空腔连通的偏心孔，所述侧向孔、环形空腔和偏心孔之间能形成第二注气流道；
所述上连接体呈中空的管体，其下端与所述上连接体的第二轴段密封，其内部设置有内芯管；
在第一状态下，所述内芯管的下端位于所述侧向孔以下，所述密封机构密封所述侧向孔，所述第一注气流道处于连通状态；
在第二状态下，所述内芯管的下端位于所述侧向孔以上，所述密封机构转为密封所述中心孔，所述第二注气流道处于连通状态。
2.如权利要求1所述的注气井流道转换装置，其特征在于，所述密封机构包括：密封瓣、扭簧、密封瓣销、密封瓣支撑，所述密封瓣支撑和密封瓣与所述下连接体通过所述密封瓣销铰接，且在铰接位置设置所述扭簧。
3.如权利要求1所述的注气井流道转换装置，其特征在于，所述下连接体设置有用于和所述内芯管配合的密封面。
4.如权利要求3所述的注气井流道转换装置，其特征在于，所述内芯管整体呈中空的管体，所述中空部分为贯通孔，其下端用于和所述下连接体的密封面相配合，其上端设置有用于和打捞机构连接的打捞部。
5.如权利要求4所述的注气井流道转换装置，其特征在于，所述内芯管的外部设置有第一限位部，在所述第一状态下，所述第一限位部与所述下连接体的上端面具有预定距离。
6.如权利要求5所述的注气井流道转换装置，其特征在于，还包括固定内管，所述固定内管呈中空的管体，其套设在所述内芯管外，并通过剪钉与所述上连接体固定连接。
7.如权利要求6所述的注气井流道转换装置，其特征在于，所述固定内管的中空部分为贯通孔，在所述贯通孔内壁上设置有卡合部，所述内芯管的中部外侧壁上设置有与所述卡合部相配合的扣合部。
8.如权利要求7所述的注气井流道转换装置，其特征在于，所述卡合部和扣合部为所述内芯管与固定内管上形成的齿形配合面。
9.如权利要求6所述的注气井流道转换装置，其特征在于，所述固定内管的外侧设置有第二限位部，所述上连接体内侧设置有与所述第二限位部配合的台肩部。
10.如权利要求6所述的注气井流道转换装置，其特征在于，所述上连接体在设置所述剪钉的开孔位置设置有焊接块。
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