CN108868717B - 机械强闭式采油系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种机械强闭式采油系统，包括：井筒；伸入所述井筒内的采油管柱；所述采油管柱的末端设有打开机构；所述采油管柱具有伸入所述采油管柱并且可切换的第一长度和第二长度；所述第二长度大于所述第一长度；安装于所述井筒内的悬挂机构；所述悬挂机构将所述井筒内封隔形成第一空间以及位于所述第一空间下方的第二空间；安装于所述悬挂机构下方的开关机构；所述采油管柱具有所述第一长度时，所述开关机构关闭，使得所述第二空间无法所述采油管柱相通；所述采油管柱具有所述第二长度时，所述打开机构将所述开关机构打开，使得所述第二空间与所述采油管柱相通。本申请的机械强闭式采油系统能够发挥蒸汽对稠油的作用，使稠油产量稳定提高。

Description

机械强闭式采油系统

技术领域

本申请涉及油田稠油开采中注汽生产井的井下分层开采领域，尤其涉及一种机械强闭式采油系统。

背景技术

我国稠油资源丰富，约占石油总资源的20％，所以在油田开发的各种工艺措施中，注汽热采是一种有效的稠油开采方式。

但是，随着油田生产进入中晚期，因长期注汽导致生产井井底产生漏失，井底出水量增大，生产的原油含水率不断上升，对油井分层生产工艺的成本、技术可靠性和方便性提出更高的要求。

由于稠油开采时需要不断的加热升温，所以现行技术中的分采管柱会彻底封闭下层的出水层，这样也就导致油层温度经过一段时间开采后，会慢慢下降直至无法开采，从而达不到预期的注汽效果，严重影响了油田整体开发方案的实施。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种机械强闭式采油系统，当原油含水率上升，则封闭下层出水层，进行开采作业；当开采一段时间后油层温度降低时，则根据所需热水量打开下层，加热油层，进而发挥蒸汽对稠油的作用，使稠油产量稳定提高。

本申请的技术方案如下：

一种机械强闭式采油系统，包括：

井筒；

伸入所述井筒内的采油管柱；所述采油管柱的末端设有打开机构；所述采油管柱具有伸入所述采油管柱并且可切换的第一长度和第二长度；所述第二长度大于所述第一长度；

安装于所述井筒内的悬挂机构；所述悬挂机构将所述井筒内封隔形成第一空间以及位于所述第一空间下方的第二空间；

安装于所述悬挂机构下方的开关机构；所述采油管柱具有所述第一长度时，所述开关机构关闭，使得所述第二空间无法所述采油管柱相通；所述采油管柱具有所述第二长度时，所述打开机构将所述开关机构打开，使得所述第二空间与所述采油管柱相通。

作为一种优选的实施方式，所述开关机构包括：

沿所述采油管柱长度方向延伸的主体；所述主体内设有沿其长度方向将其贯穿的通道；

位于所述通道内的封堵件；所述封堵件具有将所述通道封堵的第一位置、以及将所述通道打开的第二位置；

设置于所述主体上的弹性件；所述弹性件向所述封堵件施加向所述第一位置移动的弹性作用力。

作为一种优选的实施方式，所述通道的内壁设有位于所述封堵件上方的环形台阶；所述封堵件位于所述第一位置时顶抵所述环形台阶，将所述通道封堵；所述封堵件的侧壁与所述通道的内壁之间具有过流间隙；所述封堵件从所述第一位置向所述第二位置移动时，远离所述环形台阶运动。

作为一种优选的实施方式，所述主体的下端设有固定环；所述固定环上设有与所述通道连通的连通孔；所述弹性件包括夹设于所述固定环与所述封堵件之间的弹簧。

作为一种优选的实施方式，所述打开机构包括固定于所述采油管柱末端的打开杆；所述打开杆的外径小于所述环形台阶的内径。

作为一种优选的实施方式，所述井筒的井口位置设有悬挂器；所述采油管柱可拆卸地安装于所述悬挂器上。

作为一种优选的实施方式，所述采油管柱具有可拆卸的临时管段；所述采油管柱的顶端安装有所述临时管段时，所述采油管柱具有所述第二长度；所述采油管柱未安装有所述临时管段时，所述采油管柱具有所述第一长度。

作为一种优选的实施方式，所述采油管柱包括油管、以及串联在所述油管上的泵筒、筛管；所述采油管柱的内部设有抽油杆以及抽油柱塞；所述临时管段为油管管段。

作为一种优选的实施方式，所述悬挂机构具有丢手结构；所述悬挂机构的内径大于所述油管的外径。

作为一种优选的实施方式，所述第二空间对应连通出水层；所述第一空间对应连通采油层。

有益效果：

本申请中的机械强闭式采油系统现场操作简单，需要开启下层时，无需取出封隔器，只需延长采油管柱伸入井筒内长度，将采油管柱由第一长度切换至第二长度，然后在井筒中下放采油管柱，相应的，采油管柱末端的打开机构会将开关机构打开，使得所述第二空间与所述采油管柱相通，从而将下层开启，利用下层空间的高温蒸汽对油层进行加热；当需要封闭下层时，同样只需将采油管柱的长度缩短，将采油管柱由第二长度切换至第一长度，然后在井筒中下放采油管柱，相应的，打开机构无法将开关机构打开，开关机构处于关闭状态，进而封闭下层空间，避免稠油注汽热采生产井井底出水。

本申请所提供的机械强闭式采油系统通过设有可切换第一长度和第二长度的采油管柱并与其相配合的开关机构，从而当原油含水率上升，利用第一长度的采油管柱将开关机构关闭，封闭下层出水层，进行开采作业；当开采一段时间后油层温度降低时，根据所需热水量利用第二长度的采油管柱将开关机构打开，打开下层，利用下层空间的加热油层，进而发挥蒸汽对稠油的作用，使稠油产量稳定提高。

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是本申请实施方式中提供一种机械强闭式采油系统结构示意图；

图2是图1的开关机构结构示意图；

图3是图2中的90部分放大图。

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另一个元件。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另一个元件。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、图3。本申请实施方式中提供一种机械强闭式采油系统，包括：井筒2；伸入所述井筒2内的采油管柱；所述采油管柱的末端设有打开机构7；所述采油管柱具有伸入所述采油管柱并且可切换的第一长度和第二长度；所述第二长度大于所述第一长度；装于所述井筒2内的悬挂机构6；所述悬挂机构6将所述井筒2内封隔形成第一空间以及位于所述第一空间下方的第二空间；安装于所述悬挂机构6下方的开关机构8；所述采油管柱具有所述第一长度时，所述开关机构8关闭，使得所述第二空间无法所述采油管柱相通；所述采油管柱具有所述第二长度时，所述打开机构7将所述开关机构8打开，使得所述第二空间与所述采油管柱相通。

本实施方式中的机械强闭式采油系统现场操作简单，需要开启下层时，无需取出封隔器，只需延长采油管柱伸入井筒2内长度，将采油管柱由第一长度切换至第二长度，然后在井筒2中下放采油管柱，相应的，采油管柱末端的打开机构7会将开关机构8打开，使得所述第二空间与所述采油管柱相通，从而将下层开启，利用下层空间的高温蒸汽对油层进行加热；当需要封闭下层时，同样只需将采油管柱的长度缩短，将采油管柱由第二长度切换至第一长度，然后在井筒2中下放采油管柱，相应的，打开机构7无法将开关机构8打开，开关机构8处于关闭状态，进而封闭下层空间，避免稠油注汽热采生产井井底出水。

综上所述，本实施方式所提供的机械强闭式采油系统通过设有可切换第一长度和第二长度的采油管柱并与其相配合的开关机构8，从而当原油含水率上升，利用第一长度的采油管柱将开关机构8关闭，封闭下层出水层，进行开采作业；当开采一段时间后油层温度降低时，根据所需热水量利用第二长度的采油管柱将开关机构8打开，打开下层，利用下层空间的加热油层，进而发挥蒸汽对稠油的作用，使稠油产量稳定提高。

并且，本实施方式所提供的机械强闭式采油系统可以不受井内因素干扰，通过调整采油管柱的长度实现开关机构8的强制打开和关闭，从而更好的达到预期的注汽效果，有效的提升了油田整体开采效率。

在实施方式中，井筒2具有套管。井筒2上可以设有对应各个油层的射孔段。采油管柱也可以称为生产管柱。其中，所述井筒2的井口位置可以设有悬挂器(未示出)。所述采油管柱可拆卸地安装于所述悬挂器上。在需要调整采油管柱的长度时，将采油管柱从悬挂器上卸下后调整至所需的长度即可，调整十分方便。

在本实施方式中，如图1所示，所述采油管柱具有可拆卸的临时管段1。临时管段1可拆卸地安装于采油管柱的顶端。从而在需要调整采油管柱的长度时，无需将采油管柱全部取出，只需在采油管柱的顶端将临时管段1安装或卸下即可，十分方便。

所述采油管柱的顶端安装有所述临时管段1时，所述采油管柱具有所述第二长度。所述采油管柱未安装有所述临时管段1时，所述采油管柱具有所述第一长度。在采油管柱未安装临时管段1时，采油管柱的顶端与悬挂器连接并被悬挂。在采油管柱安装有临时管段1时，临时管段1的顶端与悬挂器连接并被悬挂。

在实施方式中，所述采油管柱包括油管、以及串联在所述油管上的泵筒3、筛管4。所述采油管柱的内部设有抽油杆(未示出)以及抽油柱塞(未示出)。所述临时管段1为油管管段。在将采油管柱从第一长度和第二长度之间切换时，将抽油杆及抽油柱塞取出。

本实施方式中，如图2、图3所示。所述开关机构8包括：沿所述采油管柱长度方向延伸的主体81；所述主体81内设有沿其长度方向将其贯穿的通道82；位于所述通道82内的封堵件83；所述封堵件83具有将所述通道82封堵的第一位置、以及将所述通道82打开的第二位置；设置于所述主体81上的弹性件84；所述弹性件84向所述封堵件83施加向所述第一位置移动的弹性作用力。

其中，所述通道82的内壁设有位于所述封堵件83上方的环形台阶88。所述封堵件83位于所述第一位置时顶抵所述环形台阶88，将所述通道82封堵。所述封堵件83的侧壁与所述通道82的内壁之间具有过流间隙87。所述封堵件83从所述第一位置向所述第二位置移动时，远离所述环形台阶88运动。封堵件83可以为挡帽结构，在与环形台阶88接触时形成环形接触密封，进而将通道82封堵。由于弹性件84的存在，保证该开关机构8形成单向开关，保证上下层之间无法形成串流。

在本实施方式中，通道82的部分内壁沿径向向内凸起形成凸环结构，凸环结构的下表面形成环形台阶88。在一个实施例中，位于环形台阶88下方的部分通道82的内壁可以为锥面结构。封堵件83的侧壁可以为圆柱面结构。采油管柱通过调整下入井筒2内的长度，调整封堵件83与环形台阶88之间的距离，进而改变过流间隙87宽度。如此可以根据实际需求，控制采油管柱的下入长度，获得目标过流间隙87宽度，实现过流流量的控制，保证分层注采的精确性。

在一个实施方式中，所述主体81的下端设有固定环85。所述固定环85上设有与所述通道82连通的连通孔。连通孔与通道82的延伸方向相同，可以同轴设置。所述弹性件84包括夹设于所述固定环85与所述封堵件83之间的弹簧。固定环85与通道82螺纹连接。固定环85的侧壁具有外螺纹，通道82的部分内壁具有内螺纹。通过旋动固定环85，可以调整弹性件84对封堵件83的初始作用力。

打开机构7位于采油管柱的末端，打开机构7可以通过悬挂机构6并可以顶抵封堵件83。打开机构7可以为杆体，也可以为管体。所述打开机构7包括固定于所述采油管柱末端的打开杆；所述打开杆的外径小于所述环形台阶88的内径。打开杆可以伸入环形台阶88中顶抵在封堵件83上。

在采油管柱安装有临时管段1时，下放采油管柱时打开杆顶抵并下压封堵件83，封堵件83离开环形台阶88后开关机构8被打开。在采油管柱未安装有临时管段1时，下放采油管柱时打开杆无法接触到封堵件83，在弹性件84的作用下封堵件83始终与环形台阶88接触，将开关机构8关闭。

在本实施方式中，所述悬挂机构6具有丢手结构。悬挂机构6可以通过送入管柱在井筒预定位置坐封，并进行丢手，丢手结束与送入管柱脱离，将送入管柱起出井外。所述悬挂机构6的内径可以大于所述采油管柱上的油管的外径。具体的，悬挂机构6可以采用可丢手封隔器。悬挂机构6的下方可以通过第二油管(采油管柱上的油管可以称为第一油管)连接开关机构8。第二油管的内径大于所述油管(第一油管)的外径。所述采油管柱可以伸入所述第二油管中，利用打开机构7将开关机构8顶开。

在实施方式中，第二空间位于第一空间的下方。所述第二空间可以对应连通出水层。所述第一空间可以对应连通采油层。该实施方式可以有效解决了油田稠油注汽热采生产井井底出水，在封闭出水层，进行生产一段时间后，需要打开出水层对油层进行加热的问题，从而达到预期的注汽效果，有效的提升了油田整体开采效率。

如图1所示，采油管柱由油管从上到下依次连接有抽油泵(泵筒3)、筛管4、打开机构7。筛管4与打开机构7通过油管以及连接接头5相连接。采油管柱的下方具有丢手管柱。丢手管柱包括依次连接的：悬挂机构6(比如丢手悬挂器)、第二油管、开关机构8。开关机构8的下方可以连接有丝堵9。

在施工时，先对套管(井筒2)进行通井至预定坐封段。再下入丢手管柱(打开机构7处于关闭状态)。丢手管柱下入过程中向管柱内灌入液体(由于井内温度过高灌入液体降温，以保护丢机构的坐封机构)。丢手管柱下至预定位置后，投球打压，使丢手机构坐封，然后起出送入管柱；下入采油管柱至预定生产位置进行生产。

如果要开启开关机构8，则需要先起出采油管柱中的抽油杆和抽油柱塞，在采油管柱上方接油管管段(临时管段1)，使采油管柱下方接的打开机构7顶至封堵件83，挤压弹簧和固定环85，使封堵件83后移，通道82通过过流间隙87上下贯通，使下层空间(第二空间)的热水流入上层空间(第一空间)；此时可以下入抽油杆和柱塞进行生产。

如果要关闭开关机构8，则需要起出采油管柱中的抽油杆和抽油柱塞，去掉开启开关机构8连接的临时管段1，采油管柱下方连接的打开机构7则接触不到封堵件83，被挤压的弹簧恢复原来位置，封堵件83被推至原位置，封堵件83重新与环形台阶88相接触，开关机构8关闭，上下层空间完全封闭。

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。

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)

1.一种机械强闭式采油系统，其特征在于，包括：

井筒；

伸入所述井筒内的采油管柱；所述采油管柱的末端设有打开机构；所述采油管柱具有伸入所述采油管柱并且可切换的第一长度和第二长度；所述第二长度大于所述第一长度；

安装于所述井筒内的悬挂机构；所述悬挂机构将所述井筒内封隔形成第一空间以及位于所述第一空间下方的第二空间；

安装于所述悬挂机构下方的开关机构；所述采油管柱具有所述第一长度时，所述开关机构关闭，使得所述第二空间无法所述采油管柱相通；所述采油管柱具有所述第二长度时，所述打开机构将所述开关机构打开，使得所述第二空间与所述采油管柱相通。

2.如权利要求1所述机械强闭式采油系统，其特征在于，所述开关机构包括：

沿所述采油管柱长度方向延伸的主体；所述主体内设有沿其长度方向将其贯穿的通道；

位于所述通道内的封堵件；所述封堵件具有将所述通道封堵的第一位置、以及将所述通道打开的第二位置；

设置于所述主体上的弹性件；所述弹性件向所述封堵件施加向所述第一位置移动的弹性作用力。

3.如权利要求2所述机械强闭式采油系统，其特征在于，所述通道的内壁设有位于所述封堵件上方的环形台阶；所述封堵件位于所述第一位置时顶抵所述环形台阶，将所述通道封堵；所述封堵件的侧壁与所述通道的内壁之间具有过流间隙；所述封堵件从所述第一位置向所述第二位置移动时，远离所述环形台阶运动。

4.如权利要求3所述机械强闭式采油系统，其特征在于，所述主体的下端设有固定环；所述固定环上设有与所述通道连通的连通孔；所述弹性件包括夹设于所述固定环与所述封堵件之间的弹簧。

5.如权利要求4所述机械强闭式采油系统，其特征在于，所述打开机构包括固定于所述采油管柱末端的打开杆；所述打开杆的外径小于所述环形台阶的内径。

6.如权利要求1-5任一所述机械强闭式采油系统，其特征在于，所述井筒的井口位置设有悬挂器；所述采油管柱可拆卸地安装于所述悬挂器上。

7.如权利要求1-5任一所述机械强闭式采油系统，其特征在于，所述采油管柱具有可拆卸的临时管段；所述采油管柱的顶端安装有所述临时管段时，所述采油管柱具有所述第二长度；所述采油管柱未安装有所述临时管段时，所述采油管柱具有所述第一长度。

8.如权利要求7所述机械强闭式采油系统，其特征在于，所述采油管柱包括油管、以及串联在所述油管上的泵筒、筛管；所述采油管柱的内部设有抽油杆以及抽油柱塞；所述临时管段为油管管段。

9.如权利要求8所述机械强闭式采油系统，其特征在于，所述悬挂机构具有丢手结构；所述悬挂机构的内径大于所述油管的外径。

10.如权利要求1所述机械强闭式采油系统，其特征在于，所述第二空间对应连通出水层；所述第一空间对应连通采油层。

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