CN108590577A - 电点火分层注气阀以及分层电点火管柱 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电点火分层注气阀以及分层电点火管柱，所述电点火分层注气阀包括：纵长延伸的外管；所述外管上设有第一出气孔；可滑动地套设于所述外管内的内管；所述内管与所述外管通过剪切销钉相连接，所述内管上设有第二出气孔；所述内管被所述剪切销钉定位于所述第二出气孔与所述第一出气孔相通的第一位置；套设于所述内管的内部的衬管；在所述内管位于第一位置时，所述衬管能在电点火装置推动下带动所述内管移动至第二位置；所述内管位于第二位置时，所述第二出气孔不与所述第一出气孔相通，并且，所述衬管与所述内管相分离。该电点火分层注气阀以及分层电点火管柱能够实现火驱过程中对多个油层分别点火。

Description

电点火分层注气阀以及分层电点火管柱

技术领域

本发明属于石油井下工具技术领域，涉及一种电点火分层注气阀以及分层电点火管柱。

背景技术

火驱是稠油油藏开发后期重要的转换方式。在火驱开发过程中，油藏在纵向动用程度上存在着较大差异，各层吸气不均，存在单层突进，导致注气井注空气参数提高难度大，生产井则表现为构造高部位先见效，构造低部位后见效，且存在见效不均并有突进现象的问题。吸气剖面监测结果表明：火驱总体动用程度整体达到75％，但是纵向上动用状况存在较大差异。为改善火驱油层纵向动用状况，解决注气不均的矛盾，有必要开展火驱分层注气技术的研究与现场试验,以实现注气井的相对均匀注气，改善火驱开发效果。分层火驱是在常规火驱的基础上，人为的将开发目的层进行分层，实现分层火驱开发，保证分层火驱开发效果的重点是每小层的成功点火和注气，以形成平稳的燃烧前缘，实现地下原油的顺利驱替。

火烧油层成功的关键是油层点火的成功。油层点火主要有化学点火、电点火两种，在电点火的过程中，点火器对周围油藏进行加热，井口辅助空气注入使油层发生自燃点火。点火成功后需要根据油层燃烧特性持续注入定量空气使油层易燃部分保持燃烧，高凝油受热流动而采出。电点火技术能够通过电加热器获取更高的点火温度，适用于油层燃烧门槛温度较高的油井，但现阶段单井电点火受制于管柱结构，只能进行单层点火单层定量注气，多层点火多层分别定量注气现阶段无法实现。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种电点火分层注气阀以及分层电点火管柱，以实现火驱过程中多个油层分别点火。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电点火分层注气阀以及分层电点火管柱，以克服现有技术中单层点火工艺存在的问题。该电点火分层注气阀以及分层电点火管柱能在完成上层点火以后，可以将电点火分层注气阀关闭，使阀门处于关闭状态，然后进行下层点火，实现火驱过程中对多个油层分别点火，有效降低成本，提高火驱效果。

本发明采用的技术方案如下：

一种电点火分层注气阀，包括：

纵长延伸的外管；所述外管上设有第一出气孔；

可滑动地套设于所述外管内的内管；所述内管与所述外管通过剪切销钉相连接，所述内管上设有第二出气孔；所述内管被所述剪切销钉定位于所述第二出气孔与所述第一出气孔相通的第一位置；

套设于所述内管的内部的衬管；在所述内管位于第一位置时，所述衬管能在电点火装置推动下带动所述内管移动至第二位置；所述内管位于第二位置时，所述第二出气孔不与所述第一出气孔相通，并且，所述衬管与所述内管相分离。

作为一种优选的实施方式，

所述内管的上端设有爪簧；所述爪簧能推动所述内管下行；所述衬管的外壁上设有卡槽；

所述内管位于第一位置时，所述爪簧的上端套设于所述衬管外且卡入所述卡槽，所述爪簧的上端被所述衬管和所述外管的内壁限制无法脱出所述卡槽，进而所述衬管能带动所述爪簧及所述内管向下移动；

所述内管位于所述第二位置时，所述爪簧的上端能从所述卡槽脱出，使得所述衬管能与所述内管相分离。

作为一种优选的实施方式，所述外管的内壁上设有第一内径段和内径大于所述第一内径段的第二内径段；所述第一内径段位于所述第二内径段的上方；

所述内管位于第一位置时，所述爪簧的上端被夹设于所述第一内径段与所述衬管之间；所述内管位于第二位置时，所述爪簧的上端被夹设于所述第二内径段与所述衬管之间。

作为一种优选的实施方式，所述外管的内壁上还设有限位部；所述限位部能在所述内管移动至第二位置时阻止所述内管继续下行。

作为一种优选的实施方式，所述内管的下端设有第一锥面部；所述限位部包括设置于所述外管的内壁上的第二锥面部；所述第二锥面部能与所述第一锥面部相贴合并阻止所述内管继续下行。

作为一种优选的实施方式，所述外管包括上接头、外套、下接头；所述外管连接于所述上接头与所述下接头之间；所述第一出气孔设置于所述外套上；所述限位部设置于所述下接头的内壁上；所述第一内径段和所述第二内径段设置于所述上接头的内壁上。

作为一种优选的实施方式，所述外套的内壁上设有第一台阶；所述上接头的下端与所述第一台阶夹设有剪切环；所述剪切销钉的一端连接所述剪切环，另一端连接所述内管的上端。

作为一种优选的实施方式，所述内管的内壁上设有第二台阶；所述爪簧的下端与所述第二台阶之间设有套设于所述衬管外的第一密封组件；所述第一密封组件包括第一垫环、第一石墨密封环、第二垫环；所述第一石墨密封环夹设于所述第一垫环和所述第二垫环之间。

作为一种优选的实施方式，所述外套的内壁上设有位于所述第一出气孔上方的第二密封组件、以及位于所述第一出气孔下方的第三密封组件；所述第二密封组件包括第二垫环、第二石墨密封环、第二垫环；所述第二石墨密封环夹设于所述第二垫环和所述第二垫环之间；所述第三密封组件包括第三垫环、第三石墨密封环、第三垫环；所述第三石墨密封环夹设于所述第三垫环和所述第三垫环之间。

一种分层电点火管柱，包括：

套管；

油管；所述油管的末端设有死堵；所述油管上串联有两个或更多个如上任一所述的电点火分层注气阀；所述油管上套设有三个或更多个将所述套管与所述油管之间环空分隔的封隔器；其中，每相邻两个封隔器之间设有一个所述电点火分层注气阀。

有益效果：

综上所述，本发明所提供的电点火分层注气阀通过内管与外管的第一出气孔和第二出气孔相通，实现对应油层的点火施工，同时，该电点火分层注气阀具有可带动内管移动的衬管，并且衬管在内管移动至第二位置将电点火分层注气阀关闭时可与内管脱离，保证电点火装置的顺利下放，对下部油层进行点火，因此，该电点火分层注气阀能在完成上层点火以后，可以将电点火分层注气阀关闭，使阀门处于关闭状态，然后进行下层点火，实现火驱过程中对多个油层分别点火，有效降低成本，提高火驱效果。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明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，本发明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

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施方式所提供的一种电点火分层注汽阀打开状态结构示意图；

图2是图1的关闭状态结构示意图；

图3是采用图1的分层电点火管柱结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

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”、“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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明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，不是旨在于限制本发明。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。

请参阅图1、图2，为本发明实施方式中所提供的一种电点火分层注气阀，包括：纵长延伸的外管；所述外管上设有第一出气孔10；可滑动地套设于所述外管内的内管13；所述内管13与所述外管通过剪切销钉5相连接，所述内管13上设有第二出气孔11；所述内管13被所述剪切销钉5定位于所述第二出气孔11与所述第一出气孔10相通的第一位置；套设于所述内管13的内部的衬管2；在所述内管13位于第一位置时，所述衬管2能在电点火装置推动下带动所述内管13移动至第二位置；所述内管13位于第二位置时，所述第二出气孔11不与所述第一出气孔10相通，并且，所述衬管2与所述内管13相分离。

按照如图3所示连接形成分点电点火管柱，每个油层对应一个电点火分层注气阀400。在下入井中时，电点火分层注气阀400处于常开状态，此时可以通过第一出气孔10、第二出气孔11向油层中进行注气。然后，向管柱中下入电点火装置，电点火装置下入后位于上部油层所对应电点火分层注气阀400的衬管2的上方，开始加热进行电点火。

当上部油层点火完毕以后，下放电点火装置，电点火装置撞击推动衬管2，将衬管2向下压并将剪切销钉5剪断，衬管2此时带动内管13向下移动直至内管13位于第二位置，所述第二出气孔11不与所述第一出气孔10相通，此时，电点火分层注气阀400关闭。同时，衬管2与内管13相分离，可以继续下放电点火装置，进行下一层油层的点火施工。

综上所述，本实施方式所提供的电点火分层注气阀400通过内管13与外管的第一出气孔10和第二出气孔11相通，实现对应油层的点火施工，同时，该电点火分层注气阀400具有可带动内管13移动的衬管2，并且衬管2在内管13移动至第二位置将电点火分层注气阀400关闭时可与内管13脱离，保证电点火装置的顺利下放，对下部油层进行点火，因此，该电点火分层注气阀400能在完成上层点火以后，可以将电点火分层注气阀400关闭，使阀门处于关闭状态，然后进行下层点火，实现火驱过程中对多个油层分别点火，有效降低成本，提高火驱效果。

本实施方式中，内管13与外管同向延伸，均为管体构造。衬管2套设于内管13内，衬管2的内径为电点火分层注气阀400的最小内径，以使得电点火装置可以通过内管13，但无法通过衬管2，只能在衬管2的上方将衬管2向下推动。剪切销钉5将内管13定位于第一位置，同时，防止内管13发生转动，保证第一出气孔10和第二出气孔11的相通状态。

为实现衬管2能在内管13位于第一位置时带动内管13，并在内管13位于第二位置时与内管13脱离，所述内管13的上端设有爪簧3。所述爪簧3能推动内管13向下移动。所述爪簧3的下端可以顶抵所述内管13的上端，也可以固定连接所述内管13的上端，本申请并不限制。所述衬管2的外壁上设有卡槽。该卡槽供所述爪簧3卡入。

所述内管13位于第一位置时，所述爪簧3的上端14套设于所述衬管2外且卡入所述卡槽，所述爪簧3的上端14被所述衬管2和所述外管的内壁限制无法脱出所述卡槽，进而所述衬管2能带动所述爪簧3及所述内管13移动。所述内管13位于所述第二位置时，所述爪簧3的上端14能从所述卡槽脱出，使得所述衬管2能与所述内管13相分离。

在本实施方式中，爪簧3的上端14可以扩张，正常情况下，爪簧3的上端14处于向内收缩状态。爪簧3的上端14分成多个爪簧瓣，每个爪簧瓣卡入衬管2外壁上的卡槽中，此时，爪簧3可以处于正常状态或微撑开状态。

内管13位于第一位置时，外管的内壁与所述衬管2的外壁可以将爪簧3(瓣)夹紧，使得爪簧3无法从卡槽中向外扩张脱出，或者，外管的内壁与所述衬管2的外壁之间的间隙无法满足爪簧3从卡槽中向外扩张脱出所需的距离。

具体的，所述外管的内壁上设有第一内径段16和内径大于所述第一内径段16的第二内径段17；所述第一内径段16位于所述第二内径段17的上方。所述内管13位于第一位置时，所述爪簧3的上端14被夹设于所述第一内径段16与所述衬管2之间；所述内管13位于第二位置时，所述爪簧3的上端14被夹设于所述第二内径段17与所述衬管2之间。

其中，爪簧3的上端14位于衬管2与第一内径段16之间时，衬管2的外壁与第一内径段16的内壁将爪簧3的上端14夹紧，如此衬管2与爪簧3位置相对固定，衬管2带动爪簧3一同向下移动。当爪簧3的上端14移动至第二内径段17与衬管2之间时，由于第二内径段17的内径大于所述第一内径段16的内径，从而第二内径段17的内壁与所述衬管2之间的间隙距离变大，并且满足爪簧3从卡槽脱开所需的扩张距离，如此使得内管13位于第二位置时，爪簧3可从衬管2脱开，进而衬管2可以与内管13脱离。

考虑到爪簧3的上端14具有向内收缩的弹性力，为使得衬管2与爪簧3顺利脱开，保证电点火分层注气阀400顺利关闭，所述外管的内壁上还设有限位部18；所述限位部18能在所述内管13移动至第二位置时阻止所述内管13继续下行。通过设有限位部18对内管13限位，使得衬管2将爪簧3撑开从而与爪簧3脱离，进而保证衬管2与内管13分离的顺利。具体的，如图2所示，所述内管13的下端设有第一锥面部；所述限位部18包括设置于所述外管的内壁上的第二锥面部；所述第二锥面部能与所述第一锥面部相贴合并阻止所述内管13继续下行。

请继续参阅图1、图2，所述外管包括上接头1、外套8、下接头15。所述外管连接于所述上接头1与所述下接头15之间。所述第一出气孔10设置于所述外套8上。所述限位部18设置于所述下接头15的内壁上。所述第一内径段16和所述第二内径段17设置于所述上接头1的内壁上。

为方便安装剪切销钉5，所述外套8的内壁上设有第一台阶；所述上接头1的下端与所述第一台阶夹设有剪切环4。所述剪切销钉5的一端连接所述剪切环4，另一端连接所述内管13的上端。另外的实施例中，外套8上也可以设有通孔，以便剪切销钉5穿过安装。

为适应井下的高温环境，避免密封措施因高温失效，所述内管13的内壁上设有第二台阶；所述爪簧3的下端与所述第二台阶之间设有套设于所述衬管2外的第一密封组件7。第一密封组件7能将所述爪簧3与外套8的连接处密封。为固定所述第一密封组件7，所述爪簧3的下端与所述第二台阶之间还可以设有被帽6。

具体的，所述第一密封组件7包括第一垫环、第一石墨密封环、第二垫环；所述第一石墨密封环夹设于所述第一垫环和所述第二垫环之间。其中，第一垫环和第二垫环将所述第一石墨密封环夹紧，保证密封效果。

如图1所示，内管13位于第一位置时，第一出气孔10和第二出气孔11沿径向相对齐连通。如图2所示，内管13位于第二位置时，第二出气孔11和第一出气孔10沿轴向错开，使得第二出气孔11与第一出气孔10不连通。相应的，内管13从第一位置移动至第二位置的轴向距离大于第一出气孔10和/或第二出气孔11的孔径。

所述外套8的内壁上设有位于所述第一出气孔10上方的第二密封组件9、以及位于所述第一出气孔10下方的第三密封组件12。所述第二密封组件9包括第二垫环、第二石墨密封环、第二垫环；所述第二石墨密封环夹设于所述第二垫环和所述第二垫环之间。所述第三密封组件12包括第三垫环、第三石墨密封环、第三垫环；所述第三石墨密封环夹设于所述第三垫环和所述第三垫环之间。

其中，第二密封组件9和第三密封组件12将所述第一出气孔10上下密封，保证只有第二出气孔11和第一出气孔10沿径向相通时才可连通。当第二出气孔11位于第二位置与第一出气孔10相隔开时，第二出气孔11与第一出气孔10之间被第三密封组件12密封隔断。

如图3所示，本申请实施方式中还提供一种分层电点火管柱，包括：套管100；油管200。所述油管200的末端设有死堵。该死堵将油管200的末端封堵。

所述油管200上串联有两个或更多个如上实施方式任一所述的电点火分层注气阀400；所述油管200上套设有三个或更多个将所述套管100与所述油管200之间环空分隔的封隔器300。相邻两个封隔器300之间对应连通一个油层。其中，每相邻两个封隔器300之间设有一个所述电点火分层注气阀400。

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。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。

Claims (10)

1.一种电点火分层注气阀，其特征在于，包括：

纵长延伸的外管；所述外管上设有第一出气孔；

可滑动地套设于所述外管内的内管；所述内管与所述外管通过剪切销钉相连接，所述内管上设有第二出气孔；所述内管被所述剪切销钉定位于所述第二出气孔与所述第一出气孔相通的第一位置；

套设于所述内管的内部的衬管；在所述内管位于第一位置时，所述衬管能在电点火装置推动下带动所述内管移动至第二位置；所述内管位于第二位置时，所述第二出气孔不与所述第一出气孔相通，并且，所述衬管与所述内管相分离。

2.如权利要求1所述的电点火分层注气阀，其特征在于：所述内管的上端设有爪簧；所述爪簧能推动所述内管下行；所述衬管的外壁上设有卡槽；

所述内管位于第一位置时，所述爪簧的上端套设于所述衬管外且卡入所述卡槽，所述爪簧的上端被所述衬管和所述外管的内壁限制无法脱出所述卡槽，进而所述衬管能带动所述爪簧及所述内管向下移动；

所述内管位于所述第二位置时，所述爪簧的上端能从所述卡槽脱出，使得所述衬管能与所述内管相分离。

3.如权利要求2所述的电点火分层注气阀，其特征在于：所述外管的内壁上设有第一内径段和内径大于所述第一内径段的第二内径段；所述第一内径段位于所述第二内径段的上方；

所述内管位于第一位置时，所述爪簧的上端被夹设于所述第一内径段与所述衬管之间；所述内管位于第二位置时，所述爪簧的上端被夹设于所述第二内径段与所述衬管之间。

4.如权利要求3所述的电点火分层注气阀，其特征在于：所述外管的内壁上还设有限位部；所述限位部能在所述内管移动至第二位置时阻止所述内管继续下行。

5.如权利要求4所述的电点火分层注气阀，其特征在于：所述内管的下端设有第一锥面部；所述限位部包括设置于所述外管的内壁上的第二锥面部；所述第二锥面部能与所述第一锥面部相贴合并阻止所述内管继续下行。

6.如权利要求5所述的电点火分层注气阀，其特征在于：所述外管包括上接头、外套、下接头；所述外管连接于所述上接头与所述下接头之间；所述第一出气孔设置于所述外套上；所述限位部设置于所述下接头的内壁上；所述第一内径段和所述第二内径段设置于所述上接头的内壁上。

7.如权利要求6所述的电点火分层注气阀，其特征在于：所述外套的内壁上设有第一台阶；所述上接头的下端与所述第一台阶夹设有剪切环；所述剪切销钉的一端连接所述剪切环，另一端连接所述内管的上端。

8.如权利要求6所述的电点火分层注气阀，其特征在于：所述内管的内壁上设有第二台阶；所述爪簧的下端与所述第二台阶之间设有套设于所述衬管外的第一密封组件；所述第一密封组件包括第一垫环、第一石墨密封环、第二垫环；所述第一石墨密封环夹设于所述第一垫环和所述第二垫环之间。

9.如权利要求6所述的电点火分层注气阀，其特征在于：所述外套的内壁上设有位于所述第一出气孔上方的第二密封组件、以及位于所述第一出气孔下方的第三密封组件；所述第二密封组件包括第二垫环、第二石墨密封环、第二垫环；所述第二石墨密封环夹设于所述第二垫环和所述第二垫环之间；所述第三密封组件包括第三垫环、第三石墨密封环、第三垫环；所述第三石墨密封环夹设于所述第三垫环和所述第三垫环之间。

10.一种分层电点火管柱，其特征在于，包括：

套管；

油管；所述油管的末端设有死堵；所述油管上串联有两个或更多个如权利要求1至9任一所述的电点火分层注气阀；所述油管上套设有三个或更多个将所述套管与所述油管之间环空分隔的封隔器；其中，每相邻两个封隔器之间设有一个所述电点火分层注气阀。