CN113216919B - 一种分层火驱注入管柱 - Google Patents

Abstract

本发明为一种分层火驱注入管柱，包括竖直设置的外管管柱以及能插设在外管管柱内的内管管柱，外管管柱包括从上至下顺序设置的顶部液力式封隔器、滑套式分层注气阀、插入密封器、可熔式火驱注气上滑套、层间液力式封隔器、可熔式火驱注气下滑套以及定压坐落球座，在定压坐落球座上坐落有能够封堵外管管柱底端的第一坐落球，在可熔式火驱注气上滑套和层间液力式封隔器之间设有可熔式坐落挡板，内管管柱的下端能够密封插设在插入密封器内。本发明的分层火驱注入管柱能够全部实现液力坐封；同时整个分层火驱作业能够通过电点火器一次性下入来实现，无需起下电点火器，简化了作业工序；而且能够实现真正意义上的分层点火。

Description

一种分层火驱注入管柱

技术领域

本发明是关于石油开采技术领域，尤其涉及一种分层火驱注入管柱及点火方法。

背景技术

火驱技术具有驱油效率高、开采成本低等优势，目前已经得以广泛应用，并且也取得了明显的增产效果，成为稠油开发后期重要的转换方式。但传统的火驱技术均为全井笼统火驱技术，由于井下各层间压力、渗透率存在着差异，导致了油藏在纵向动用程度上存在着较大差异，各层吸气不均，单层突进问题严重。为改善火驱油层纵向动用状况，解决注气不均的矛盾，目前普遍采用分层火驱，人为的将开发目的层进行分层，实现分层火驱开发，改善了火驱开发情况。

然而，近期出现的分层火驱技术存在以下问题：

1、现有的分层火驱大部分采用热力式封隔器，利用封隔器内的膨胀剂在高温下膨胀来实现胶筒的坐封，但是，在火驱作业中，井下实际温度受多因素影响，可能会存在井下实际温度过高而导致膨胀剂提前泄漏，造成封隔器坐封不完全的情况，坐封并不稳定；

2、现有的层间封隔器并没有验封功能，一般只能通过外管和内管放压的方式去验证层间封隔器的密封效果，但是放压时气体瞬间的冲蚀会对胶桶造成一定的损伤，而且操作极为繁琐；而且，一旦层间封隔器失效，就变成了笼统火驱，无法实现分层点火，所以，层间封隔器的密封效果至关重要；

3、上层点火时，注入热空气的同时会进入上下层，也就是说在上层点火时仍处于笼统点火状态，要求点火器的功率非常大，并且上下层渗透率存在较大差异，并没有达到真正意义上的分层火驱。

4、分层火驱一般利用上层滑套和下层滑套分别对应上部油层和下部油层，对上部油层点火时上层滑套打开、下部油层关闭，对下部油层点火时下层滑套打开、上层滑套关闭。但是，现有的上层滑套和下层滑套普遍为撞击式滑套，内部设有剪切钉，在实现打开和关闭时需要利用撞击工具撞断剪切钉来实现，剪切钉直径增大会增大开启难度，加之火驱点火高温变形因素，较难开关，且作业繁琐；

但若剪切钉直径较小的话，下井过程中因各种因素，剪切钉很可能会提前被剪断，且提前剪断后操作人员也无法提前知晓，造成滑套出现误操作的可能，使滑套的开关容易出现问题；

另外，在分层点火时，一开始上层滑套打开、下层滑套关闭，下入点火器对上层油层进行点火，接下来对下部油层点火时，需要先起出井内电点火器，然后下入撞击工具使上层滑套关闭、下层滑套打开，再起出撞击工具，再下入点火器对下部油层进行点火，整个过程需要起下点火工具和撞击工具，作业较为繁琐。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种分层火驱注入管柱，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分层火驱注入管柱，能够全部实现液力坐封，确保坐封的稳定性；同时整个分层火驱作业能够通过电点火器一次性下入来实现，无需起下电点火器，减少了作业工具并简化了作业工序；而且能够实现在上层点火过程中只对上层进行点火，下层点火过程中只对下层进行点火，能够实现真正意义上的分层点火。

本发明的目的是这样实现的，一种分层火驱注入管柱，包括：竖直设置的外管管柱，外管管柱包括从上至下顺序设置的顶部液力式封隔器、滑套式分层注气阀、插入密封器、可熔式火驱注气上滑套、层间液力式封隔器、可熔式火驱注气下滑套以及定压坐落球座，在定压坐落球座上坐落有能够封堵外管管柱底端的第一坐落球；在可熔式火驱注气上滑套和层间液力式封隔器之间设有可熔式坐落挡板，在所述可熔式坐落挡板上开设有多个过流孔，并在所述可熔式坐落挡板上坐落有能够封堵外管管柱底端的第二坐落球；以及能插设在外管管柱内的内管管柱，内管管柱的下端能够密封插设在插入密封器内。

在本发明的一较佳实施方式中，还包括能插设在内管管柱中的电点火器。

在本发明的一较佳实施方式中，共设有两个层间液力式封隔器，外管管柱还包括设在两个层间液力式封隔器之间的液力式验封滑套。

在本发明的一较佳实施方式中，定压坐落球座包括坐落接管以及通过一剪切销钉固定在坐落接管中部内壁的阀芯，第一坐落球的直径大于阀芯的内径；坐落接管上部内壁为向上渐扩的锥面，第二坐落球的直径大于该锥面的底端直径。

在本发明的一较佳实施方式中，插入密封器、可熔式火驱注气上滑套、层间液力式封隔器、可熔式火驱注气下滑套和定压坐落球座之间均通过隔热管连接。

在本发明的一较佳实施方式中，可熔式火驱注气上滑套包括上下固定的上接管和下接管；上接管的下部内壁从上向下设有孔径依次增大的第一阶梯孔和第二阶梯孔；下接管的中部侧壁周向开设有多个第一注气孔，并在下接管的侧壁内设有能够覆盖第一注气孔且能够定温熔化的上承压熔套，在下接管的上部内壁向上设有一直径扩大的第三阶梯孔，在下接管的下部内壁向下设有一直径缩小的第四阶梯孔；在下接管内套设一支撑管，在支撑管外壁上套设一剪环并通过一剪切钉固定在支撑管上，剪环插设在第三阶梯孔内，支撑管的侧壁周向开设有多个能够与第一注气孔对应导通的第二注气孔；支撑管的上部穿设在第一阶梯孔中，支撑管的上部外径与第一阶梯孔直径相同，支撑管的内径与上接管内径和第四阶梯孔直径相同；支撑管的上部侧壁设有一圈环槽，环槽的槽底周向设有至少两个透孔；支撑管的上部内壁套设一衬管，衬管的侧壁周向设有环状的沉槽，每个透孔中分别设有一锁块，锁块的外侧面与环槽顶部平齐，锁块内侧穿过对应的透孔并卡设在沉槽中；支撑管的上部外壁与第二阶梯孔之间形成一环形退块空间。

在本发明的一较佳实施方式中，沉槽的上槽壁为向上渐扩的锥面，锁块的上端内壁为向上渐扩的倾斜面。

在本发明的一较佳实施方式中，在支撑管的下端与第四阶梯孔的上端孔肩之间套设一防冲击熔环。

在本发明的一较佳实施方式中，上承压熔套和防冲击熔环均由可熔材料制成，防冲击熔环沿下接管轴向的长度大于锁块与环形退块空间的轴向距离。

在本发明的一较佳实施方式中，衬管的上端向上形成一直径缩小的凸环，并在凸环的侧壁沿周向开设有多个轴向贯通孔。

在本发明的一较佳实施方式中，下接管包括上下固定的上套管和下套管；上套管的上端内壁与上接管的下端外壁螺纹连接，第三阶梯孔形成在上套管的上部内壁，上套管的下部外壁向下形成一外径缩小的上阶梯管，上阶梯管的上部侧壁周向开设有多个第一内注气孔；下套管的上部内壁从下向上设有孔径依次增大的第五阶梯孔和第六阶梯孔，下套管的下部内壁构成上述的第四阶梯孔，上阶梯管的下部穿设在第五阶梯孔中，且第五阶梯孔的内壁与上阶梯管的下部外壁螺纹连接，第六阶梯孔对应的下套管侧壁周向开设有多个能够与第一内注气孔对应导通的第一外注气孔，第一内注气孔和第二外注气孔构成上述的第一注气孔；上阶梯管的上部外壁与第六阶梯孔之间形成上环形安装空腔，上承压熔套套设在上环形安装空腔内并覆盖第一内注气孔和第一外注气孔。

在本发明的一较佳实施方式中，可熔式火驱注气下滑套包括竖直设置的外护管，外护管的侧壁周向开设有多个第三注气孔，并在外护管的侧壁内设有能够覆盖第三注气孔且能定温熔化的下承压熔套。

在本发明的一较佳实施方式中，外护管包括上下固定的上护管和下护管；上护管的下部外壁向下形成一外径缩小的下阶梯管，下阶梯管的上部侧壁周向开设有多个第三内注气孔；下护管的上部外壁从下向上设有孔径依次增大的第七阶梯孔和第八阶梯孔，下阶梯管的下部穿设在第七阶梯孔中，且第七阶梯孔的内壁与下阶梯管的下部外部螺纹连接，第八阶梯孔对应的下护管侧壁周向开设有多个能够与第三内注气孔对应导通的第三外注气孔，第三内注气孔和第三外注气孔构成上述的第三注气孔；下阶梯管的上部外壁与第八阶梯孔之间形成下环形安装空腔，下承压熔套套设在下环形安装空腔内并覆盖第三内注气孔和第三外注气孔。

由上所述，本发明中的顶部液力式封隔器和层间液力式封隔器全部采用液力坐封，通过打压便可实现坐封，同时在层间液力式封隔器坐封后通过打压便可打掉第一坐落球，使得管内液体卸掉以保证后续管柱内正常进行火驱作业，相较于现有技术的热力坐封来说坐封更加稳定，以保证分层火驱的正常进行。

同时，本发明中通过设置可熔式火驱注气上滑套和可熔式火驱注气下滑套，整个可熔式火驱注气上滑套的开闭以及可熔式火驱注气下滑套的打开操作过程无需再起下电点火器，也无需再下入专门的撞击工具来开闭滑套，整个滑套的开闭直接通过电点火器一次性下入便可实现，大大减少了作业工具，同时简化了作业工序。

另外，本发明中通过设置可熔式坐落挡板，在进行上层点火之前通过熔化可熔式坐落挡板使得第二坐落球能够封堵外管管柱底端，并配合层间液力式封隔器对上下油层的隔离作用以及插入密封器对内外管环空的封隔作用，无论对上部油层点火阶段，还是在对下部油层点火阶段以及点火结束后注入阶段，本发明的管柱均能够实现真正意义上的分层点火、分层注入。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

其中：

图1：为本发明提供的分层火驱注入管柱的结构示意图一。

图2：为本发明提供的分层火驱注入管柱的结构示意图二。

图3：为本发明提供的分层火驱注入管柱的结构示意图三。

图4：为本发明提供的可熔式火驱注气上滑套的结构示意图。

图5：为本发明提供的上接管的结构示意图。

图6：为本发明提供的上套管的结构示意图。

图7：为本发明提供的下套管的结构示意图。

图8：为本发明提供的支撑管的结构示意图。

图9：为图8中沿M-M方向的剖视图。

图10：为本发明提供的衬管结构示意图。

图11：为本发明提供的锁块的结构示意图。

图12：为本发明提供的防冲击环的结构示意图。

图13：为本发明提供的可熔式火驱注气下滑套的结构示意图。

附图标号说明：

100、可熔式火驱注气上滑套；

1、上接管；11、第一阶梯孔；12、第二阶梯孔；13、环形退块空间；

2、上套管；21、第三阶梯孔；22、上阶梯管；221、第一内注气孔；

3、下套管；31、第四阶梯孔；32、第五阶梯孔；33、第六阶梯孔；34、第一外注气孔；

4、上承压熔套；

5、支撑管；51、第二注气孔；52、环槽；521、透孔；53、锁块；

6、剪环；61、剪切钉；

7、衬管；71、沉槽；72、凸环；721、轴向贯通孔；

8、防冲击熔环；81、减重孔；

200、可熔式火驱注气下滑套；

201、上护管；2011、下阶梯管；2012、第三内注气孔；

202、下护管；2021、第三外注气孔；

203、下承压熔套；

301、顶部液力式封隔器；302、滑套式分层注气阀；303、插入密封器；304、隔热管；305、可熔式坐落挡板；3051、第二坐落球；306、层间液力式封隔器；307、液力式验封滑套；308、定压坐落球座；3081、第一坐落球；

400、内管管柱

500、电点火器；

601、套管；602、上部油层；603、下部油层。

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的具体实施方式。

如图1所示，本实施例提供一种分层火驱注入管柱，包括竖直设置的外管管柱以及能插设在外管管柱内的内管管柱400，外管管柱包括从上至下顺序设置的顶部液力式封隔器301、滑套式分层注气阀302、插入密封器303、可熔式火驱注气上滑套100、层间液力式封隔器306、可熔式火驱注气下滑套200以及定压坐落球座308，在定压坐落球座308上设有能够封堵外管管柱底端的第一坐落球3081。在可熔式火驱注气上滑套100和层间液力式封隔器306之间设有可熔式坐落挡板305，在可熔式坐落挡板305上开设有多个过流孔，并在可熔式坐落挡板305上坐落有第二坐落球3051(第二坐落球3051直径大于过流孔直径)。内管管柱400的下端能够密封插设在插入密封器303内。

其中，在实际应用中，为了便于点火，分层火驱注入管柱还包括能插设在内管管柱400中的电点火器500，电点火器500一般通过连接一油管下入内管管柱400内。下入外管时，顶部液力式封隔器301位于上部油层602上方位置，能够在液压作用下坐封在套管601上，其作用是隔离点火油层，保护点火层位上部套管601；层间液力式封隔器306位于上部油层602射孔处和下部油层603射孔处之间，能够在液压作用下坐封在套管601上，其作用是对上部油层602和下部油层603进行分隔；滑套式分层注气阀302能够在液压作用下实现开启；插入密封器303能够在内管管柱400插入时与内管管柱400下端构成插入密封，其作用是实现外管管柱与内管管柱400之间的内外管环空封隔。对于顶部液力式封隔器301、层间液力式封隔器306、滑套式分层注气阀302和插入密封器303的具体结构均为现有技术，在此不再赘述。

可熔式坐落挡板305由可熔式材料制成，能够在一定温度下熔化。可熔式火驱注气上滑套100和可熔式火驱注气下滑套200在点火时其熔芯(下述的上承压熔套4和下承压熔套203)在一定温度下能够熔化，以实现打开；同时可熔式火驱注气上滑套100还具有撞击关闭功能，在下入电点火器500时对其撞击来实现关闭。分层火驱注入管柱在使用时共有四种工作状态：下井状态、上层点火状态、下层点火状态和点火结束后注入状态，每个工作状态时两个滑套分别处于不同的开关状态，具体如下：

下井时，可熔式火驱注气上滑套100和可熔式火驱注气下滑套200均处于关闭状态；上层点火时，可熔式火驱注气上滑套100处于打开状态，可熔式火驱注气下滑套200处于关闭状态；下层点火时，可熔式火驱注气上滑套100处于关闭状态，可熔式火驱注气下滑套200处于打开状态；点火结束后注入状态时，可熔式火驱注气上滑套100处于关闭状态，可熔式火驱注气下滑套200处于打开状态。

详细来说，整个分层点火的工作过程如下：

首先、先下入外管管柱，再下入内管管柱400，当内管管柱400遇阻时说明内管管柱400下端已密封插设在插入密封器303内。一般先将内管管柱400上提3米左右(以避免加热时内管管柱400因受热而伸长)，此时内管管柱400下端仍与插入密封器303插入密封，然后在地面安装同心双管井口装置(为现有技术，具有两条注气通道，分别与内管管柱400和内外管环空相连通，并对应安装压力计和流量计)连接，完成管柱下入过程。

其次、通过内管打压坐封层间液力式封隔器306；继续打压，打掉定压坐落球座308的阀芯以及第一坐落球3081，将管内液体卸掉；然后通过内外管环空进行打压，便可坐封顶部液力式封隔器301；再继续打压打开滑套式分层注气阀302，以连通内外管环空和上部油层602对应的油套环空，此时内外管环空的液体通过滑套式分层注气阀302卸掉，至此完成管柱前期的下井准备。

再次、下入电点火器500对上部油层602点火，电点火器500先对可熔式火驱注气上滑套100和可熔式坐落挡板305进行低温预热(一般200℃左右，具体温度根据所选的可熔式材料的熔点而定)，达到一定温度后可熔式火驱注气上滑套100的熔芯以及可熔式坐落挡板305均熔化，此时可熔式火驱注气上滑套100处于打开状态，第二坐落球3051掉落至定压坐落球座308上，将外管管柱的底端封死。然后加大电点火器500的功率对上部油层602进行点火，注气路径如图2中的第一注气通道A所示。

上层点火结束后，通过内外管环空进行注气，注气路径如图3中的第二注气通道B所示，以保证上部油层602持续燃烧。然后下放电点火器500，利用电点火器500对可熔式火驱注气上滑套100的撞击来关闭可熔式火驱注气上滑套100，将电点火器500下到可熔式火驱注气下滑套200的上方，对其进行低温预热(一般在250℃左右)，可熔式火驱注气下滑套200的熔芯熔化后可熔式火驱注气下滑套200处于打开状态，然后增加电点火器500的功率对下部油层603进行点火，注气路径如图3中的第三注气通道C所示。

下部油层603点火完毕后便可提出电点火器500，整个分层点火流程完毕。之后通过第二注气通道B可以保证为上部油层602持续注气，通过第三注气通道C可以保证为下部油层603持续注气，便可以保证上部油层602和下部油层603持续燃烧。第二注气通道B和第三注气通道C这两条注气通道互不干扰，可以通过井口上的注气阀进行注气量的调控。

由此，本实施例中的顶部液力式封隔器301和层间液力式封隔器306全部采用液力坐封，通过打压便可实现坐封，同时在层间液力式封隔器306坐封后通过打压便可打掉第一坐落球3081，使得管内液体卸掉以保证后续管柱内正常进行火驱作业，相较于现有技术的热力坐封来说坐封更加稳定，以保证分层火驱的正常进行。

同时，本实施例中通过设置可熔式火驱注气上滑套100和可熔式火驱注气下滑套200，通过电点火器500下入过程中对可熔式火驱注气上滑套100进行预热便可实现其打开，通过电点火器500继续下放对可熔式火驱注气上滑套100进行撞击便可实现其关闭，然后继续下放并对可熔式火驱注气下滑套200进行预热便可实现其打开，整个可熔式火驱注气上滑套100的开闭以及可熔式火驱注气下滑套200的打开操作过程无需再起下电点火器500，也无需再下入专门的撞击工具来开闭滑套，整个滑套的开闭直接通过电点火器500一次性下入便可实现，大大减少了作业工具，同时简化了作业工序。

另外，本实施例中通过设置可熔式坐落挡板305，在进行上层点火之前通过熔化可熔式坐落挡板305使得第二坐落球3051能够封堵外管管柱底端，并配合层间液力式封隔器306对上下油层的隔离作用以及插入密封器303对内外管环空的封隔作用，在对上层进行点火时注入的热空气只能通过第一注气通道A进入上部油层602，并不会同时进入下部油层603；在对下层点火时只能通过第三注气通道C对下层点火，并不会同时进入上部油层602；下部油层603点火结束后，对上部油层602持续注气的第二注气通道B与对下部油层603持续注气的第三注气通道C，两者相互独立，互不干扰。无论对上部油层602点火阶段，还是在对下部油层603点火阶段以及点火结束后注入阶段，本实施例的管柱均能够实现真正意义上的分层点火、分层注入。

在具体实现方式中，为了能够更加方便验证层间封隔器的密封效果，以保证在点火时层间液力式封隔器306处于有效密封状态，共设有两个层间液力式封隔器306，外管管柱还包括设在两个层间液力式封隔器306之间的液力式验封滑套307。其中，液力式验封滑套307能够在液压作用下实现打开，其具体的结构也为现有技术，在此不再赘述。

这样，通过内管打压坐封两个层间液力式封隔器306后，两个层间液力式封隔器306与外管管柱外壁和套管601内壁之间形成密闭环空。然后先继续打压使液力式验封滑套307打开，开始进行对层间液力式封隔器306进行验封，再继续打压，液体将会通过液力式验封滑套307进入密闭环空，此时在地面观察打压时的压力变化，若能够起压则表示层间液力式封隔器306的密封效果良好；若不能起压，则说明层间液力式封隔器306的密封效果较差，密封不严，出现密封不严情况时则需要将管柱全部起出重新下入。验封结束后，若层间液力式封隔器306的密封效果良好，则继续进行打压，以打掉定压坐落球座308的阀芯以及第一坐落球3081。

在实际应用中，为了保证第一坐落球3081和第二坐落球3051都能够坐落至定压坐落球座308上，并在打压时第二坐落球3051掉落，定压坐落球座308包括坐落接管以及通过一剪切销钉固定在坐落接管中部内壁的阀芯(该阀芯为管状结构)，第一坐落球3081的直径大于阀芯的内径。坐落接管上部内壁为向上渐扩的锥面，第二坐落球3051的直径大于该锥面的底端直径。

这样，在打压时剪切销钉被剪断，阀芯和第一坐落球3081一起掉落，当可熔式坐落挡板305熔化后，第二坐落球3051便坐落在坐落接管的上部锥面上，以封堵外管管柱底端。其中，一般第一坐落球3081的直径小于第二坐落球3051的直径，阀芯的上端内壁为向上渐扩的锥面，坐落接管的中部紧靠阀芯上端的位置为向上渐扩的锥面，以保证第一坐落球3081坐落在定压坐落球座308时的密封性。

进一步地，为了起到隔热作用，插入密封器303、可熔式火驱注气上滑套100、层间液力式封隔器306、可熔式火驱注气下滑套200和定压坐落球座308之间均通过隔热管304(为现有技术)连接。

进一步地，如图4至图10所示，上述的可熔式火驱注气上滑套100包括上下固定的上接管1和下接管。其中，上接管1的下部内壁从上向下设有孔径依次增大的第一阶梯孔11和第二阶梯孔12。下接管的中部侧壁周向开设有多个第一注气孔，并在下接管的侧壁内设有能够覆盖第一注气孔且能够定温熔化的上承压熔套4，在下接管的上部内壁向上设有一直径扩大的第三阶梯孔21，在下接管的下部内壁向下设有一直径缩小的第四阶梯孔31。在下接管内套设一支撑管5，在支撑管5外壁上套设一剪环6并通过一剪切钉61固定在支撑管5上，剪环6插设在第三阶梯孔21内(剪环6的顶部和底部分别顶抵在上接管1的底面和第三阶梯孔21的底端孔肩上)，支撑管5的侧壁周向开设有多个能够与第一注气孔对应导通的第二注气孔51。

支撑管5的上部穿设在第一阶梯孔11中，支撑管5的上部外径与第一阶梯孔11直径相同，支撑管5的内径与上接管1内径和第四阶梯孔31直径相同。支撑管5的上部侧壁设有一圈环槽52，环槽52的槽底周向设有至少两个透孔521(优选周向对称设置两个透孔521)。支撑管5的上部内壁套设一衬管7，衬管7的侧壁周向设有环状的沉槽71，每个透孔521中分别设有一锁块53，锁块53的外侧面与环槽52顶部平齐，锁块53内侧穿过对应的透孔521并卡设在沉槽71中，由此将衬管7卡设定位在支撑管5的内壁面上。支撑管5的上部外壁与第二阶梯孔12之间形成一环形退块空间13。

使用时，将可熔式火驱注气上滑套100下井时衬管7通过锁块53与支撑管5连接，重量全部悬挂在位于剪环6的剪切钉61上，此时由于上承压熔套4的存在整个可熔式火驱注气上滑套100处于关闭状态。在对上部油层602进行点火需要将其打开时，可以利用电点火器500对其进行预热，预热至上承压熔套4的熔点后上承压熔套4熔化，此时第一注气孔贯通，可熔式火驱注气上滑套100打开，火驱高温空气通过第二注气孔51和第一注气孔进入上部油层602，实现对上部油层602进行点火。

在对下部油层603进行点火需要将其关闭时，将电点火器500继续下入并撞击衬管7，撞击力经衬管7、锁块53和支撑管5传递到剪切钉61上使其剪断，衬管7通过锁块53与支撑管5一起下移，第二注气孔51与第一注气孔错开，此时可熔式火驱注气上滑套100关闭。由于上接管1内设计有环形退块空间13，支撑管5带动锁块53下移到一定距离后，锁块53进入环形退块空间13内，衬管7与支撑管5的卡接状态解除，衬管7掉落，释放内通径。锁块53的结构能够保证其不会落入井内而造成卡井现象(衬管7掉落到管柱下方的定压坐落球座308处，不会卡井)。

由此，本实施例中的可熔式火驱注气上滑套100通过巧妙地设置上承压熔套4，可熔式火驱注气上滑套100最初处于关闭状态，通过对上承压熔套4进行预热将其熔化就能使可熔式火驱注气上滑套100打开，实现了定温开启，简单方便。同时通过锁块53与衬管7、支撑管5和剪切钉61的配合，利用电点火器500下入撞击衬管7便能够方便实现可熔式火驱注气上滑套100的关闭且锁块53不会落入井内，进而实现了关—开—关的设计要求，以满足上述分层火驱注入管柱的火驱开关需求。

在具体实现方式中，为了在电点火器500撞击衬管7时锁块53能够更加顺利进入环形退块空间13内，如图10和图11所示，沉槽71的上槽壁为向上渐扩的锥面，锁块53的上端内壁为向上渐扩的倾斜面。这样，在撞击衬管7时，通过锥面和倾斜面的作用，将会对锁块53产生一个向外的分力，以保证锁块53顺利进入环形退块空间13内。

在实际应用中，由于电点火器500本身重力较小，能够产生的撞击力较小，为了能够保证电点火器500能够顺利撞断剪切钉61，本实施例中剪切钉61应选择低开关力销钉(这里的低开关力销钉一般是指总开关力低于2kN的销钉)，减小开启难度，同时适应电点火器500的小撞击力。为了在下井时对剪切钉61起到一定的保护作用，以避免下井过程中剪切钉61提前被剪断，如图4所示，在支撑管5的下端与第四阶梯孔31的上端孔肩之间套设一防冲击熔环8。

其中，这里的防冲击熔环8、上述的上承压熔套4和可熔式坐落挡板305以及下述的下承压熔套203均由可熔性材料制成(例如采用尼龙材料)，能够在定温下实现熔化(例如达到200℃时熔化)，并均具有一定的抗压能力(例如本实施例中上承压熔套4在可熔式火驱注气上滑套100常闭状态下可抗压25MPa)。当然，对于可熔性材料以及抗压能力的选择根据实际需要而定，本实施例仅为举例说明。

这样，在利用电点火器对可熔式火驱注气上滑套100进行预热时，上承压熔套4和防冲击熔环8便均会熔化。在防冲击熔环8熔化之前，由于防冲击熔环8的阻挡作用，支撑管5无法向下运动，剪切钉61也不会被提前剪断，避免出现误操作的可能。由于防冲击熔环8的保护作用，剪切钉61就可以选择低开关力销钉，在实现关闭时只需提供大于剪切钉61的开关力即可实现，大大降低了开关难度和作业风险。另外，由于开关力较小，一般为了受力均衡不剪偏，剪切钉61沿剪环6周向对称设置偶数个，优选设置两个。

在具体使用过程中，为了避免防冲击熔环8熔化变成液体后对井底造成影响，如图4和图12所示，在防冲击熔环8的侧壁周向开设有多个减重孔81。这样，在保证防冲击熔环8强度的前提下通过开设减重孔81能够减小整体的体积，进而减小其熔化后变成液体的量，减小对井底的影响。

进一步地，为了保证第二注气孔51与第一注气孔能够相对关闭，同时保证锁块53能够位于环形退块空间13的位置处，如图4所示，防冲击熔环8沿下接管轴向的长度大于锁块53与环形退块空间13的轴向距离s(具体为锁块53顶端与环形退块空间13顶端之间的轴向距离)。

为了保证电点火器500顺利撞击衬管7，同时增大可熔式火驱注气上滑套100内流道的流通面积，以保证对管柱打压或者注气等操作时具有足够的流道空间，如图10所示，衬管7的上端向上形成一直径缩小的凸环72，并在凸环72的侧壁沿周向开设有多个轴向贯通孔721。

为了便于电点火器500顺利下入管柱，如图10所示，凸环72的顶面为向上渐扩的锥面，以对电点火器500的下入起到引导作用。

进一步地，为了便于加工和安装，如图4、图6和图7所示，下接管包括上下固定的上套管2和下套管3。

其中，上套管2的上端内壁与上接管1的下端外壁螺纹连接，上述的第三阶梯孔21形成在上套管2的上部内壁，上套管2的下部外壁向下形成一外径缩小的上阶梯管22，上阶梯管22的上部侧壁周向开设有多个第一内注气孔221。

下套管3的上部内壁从下向上设有孔径依次增大的第五阶梯孔32和第六阶梯孔33，下套管3的下部内壁构成上述的第四阶梯孔31，上阶梯管22的下部穿设在第五阶梯孔32中，且第五阶梯孔32的内壁与上阶梯管22的下部外壁螺纹连接，第六阶梯孔33对应的下套管3侧壁周向开设有多个能够与第一内注气孔221对应导通的第一外注气孔34，第一内注气孔221和第二外注气孔构成上述的第一注气孔。上阶梯管22的上部外壁与第六阶梯孔33之间形成上环形安装空腔，上承压熔套4套设在上环形安装空腔内并覆盖第一内注气孔221和第一外注气孔34。

在实际应用中，为了保证对管柱打压或者注气时的密封性，以避免泄漏，如图4所示，在上接管1和下套管3与上套管2的螺纹连接处分别设有一环形密封圈，上承压熔套4的内壁与上阶梯管22外壁密封接触，也是通过设置环形密封圈来实现。

由此，本实施例中的火驱可熔式火驱注气上滑套100能够实现关—开—关三种状态，满足了火驱开关需要；设有上承压熔套4可以定温开启，开启方便；设有防冲击熔环8，剪切钉61可以采用低开关力销钉，采用低开关力，下井安全，且降低了开关难度和作业风险，下井时的冲击力由防冲击熔环8承受，可以保证剪切钉61下井过程中不会被提前剪断，防止可熔式火驱注气上滑套100出现误操作的可能。

进一步地，如图13所示，上述的可熔式火驱注气下滑套200包括竖直设置的外护管，外护管的侧壁周向开设有多个第三注气孔，并在外护管的侧壁内设有能够覆盖第三注气孔且能定温熔化的下承压熔套203。

这样，下井时由于下承压熔套203的存在整个可熔式火驱注气下滑套200处于关闭状态，在需要对下部油层603进行点火而将电点火器500继续下入至可熔式火驱注气下滑套200的上方时，下承压熔套203熔化，此时第三注气孔贯通，可熔式火驱注气下滑套200打开，火驱高温空气通过第三注气孔进入下部油层603，实现对下部油层603进行点火，简单方便。

在实际应用中，为了便于加工和安装，外护管包括上下固定的上护管201和下护管202，上护管201的下部外壁向下形成一外径缩小的下阶梯管2011，下阶梯管2011的上部侧壁周向开设有多个第三内注气孔2012。下护管202的上部外壁从下向上设有孔径依次增大的第七阶梯孔和第八阶梯孔，下阶梯管2011的下部穿设在第七阶梯孔中，且第七阶梯孔的内壁与下阶梯管2011的下部外部螺纹连接，第八阶梯孔对应的下护管202侧壁周向开设有多个能够与第三内注气孔2012对应导通的第三外注气孔2021，第三内注气孔2012和第三外注气孔2021构成上述的第三注气孔。下阶梯管2011的上部外壁与第八阶梯孔之间形成下环形安装空腔，下承压熔套203套设在下环形安装空腔内并覆盖第三内注气孔2012和第三外注气孔2021。

进一步地，为了保证对管柱打压或者注气时的密封性，以避免泄漏，如图13所示，在上护管201与下护管202的螺纹连接处分别设有一环形密封圈，下承压熔套203的内壁与下阶梯管2011外壁密封接触，也是通过设置环形密封圈来实现。

以上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。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 (12)

1.一种分层火驱注入管柱，其特征在于，包括：

竖直设置的外管管柱，所述外管管柱包括从上至下顺序设置的顶部液力式封隔器、滑套式分层注气阀、插入密封器、可熔式火驱注气上滑套、层间液力式封隔器、可熔式火驱注气下滑套以及定压坐落球座，在所述定压坐落球座上坐落有能够封堵外管管柱底端的第一坐落球；在可熔式火驱注气上滑套和层间液力式封隔器之间设有可熔式坐落挡板，在所述可熔式坐落挡板上开设有多个过流孔，并在所述可熔式坐落挡板上坐落有能够封堵外管管柱底端的第二坐落球；

以及能插设在所述外管管柱内的内管管柱，所述内管管柱的下端能够密封插设在所述插入密封器内；

所述可熔式火驱注气上滑套包括上下固定的上接管和下接管；

上接管的下部内壁从上向下设有孔径依次增大的第一阶梯孔和第二阶梯孔；下接管的中部侧壁周向开设有多个第一注气孔，并在下接管的侧壁内设有能够覆盖第一注气孔且能够定温熔化的上承压熔套，在下接管的上部内壁向上设有一直径扩大的第三阶梯孔，在下接管的下部内壁向下设有一直径缩小的第四阶梯孔；

在下接管内套设一支撑管，在支撑管外壁上套设一剪环并通过一剪切钉固定在支撑管上，剪环插设在第三阶梯孔内，支撑管的侧壁周向开设有多个能够与第一注气孔对应导通的第二注气孔；支撑管的上部穿设在第一阶梯孔中，支撑管的上部外径与第一阶梯孔直径相同，支撑管的内径与上接管内径和第四阶梯孔直径相同；支撑管的上部侧壁设有一圈环槽，环槽的槽底周向设有至少两个透孔；

支撑管的上部内壁套设一衬管，衬管的侧壁周向设有环状的沉槽，每个透孔中分别设有一锁块，锁块的外侧面与环槽顶部平齐，锁块内侧穿过对应的透孔并卡设在沉槽中；支撑管的上部外壁与第二阶梯孔之间形成一环形退块空间。

2.如权利要求1所述的分层火驱注入管柱，其特征在于，

还包括能插设在所述内管管柱中的电点火器。

3.如权利要求1所述的分层火驱注入管柱，其特征在于，

共设有两个所述层间液力式封隔器，所述外管管柱还包括设在两个所述层间液力式封隔器之间的液力式验封滑套。

4.如权利要求1所述的分层火驱注入管柱，其特征在于，

所述定压坐落球座包括坐落接管以及通过一剪切销钉固定在所述坐落接管中部内壁的阀芯，所述第一坐落球的直径大于所述阀芯的内径；

所述坐落接管上部内壁为向上渐扩的锥面，所述第二坐落球的直径大于该锥面的底端直径。

5.如权利要求1所述的分层火驱注入管柱，其特征在于，

所述插入密封器、可熔式火驱注气上滑套、层间液力式封隔器、可熔式火驱注气下滑套和定压坐落球座之间均通过隔热管连接。

6.如权利要求1所述的分层火驱注入管柱，其特征在于，

所述沉槽的上槽壁为向上渐扩的锥面，所述锁块的上端内壁为向上渐扩的倾斜面。

7.如权利要求1所述的分层火驱注入管柱，其特征在于，

在所述支撑管的下端与第四阶梯孔的上端孔肩之间套设一防冲击熔环。

8.如权利要求7所述的分层火驱注入管柱，其特征在于，

所述上承压熔套和防冲击熔环均由可熔材料制成，所述防冲击熔环沿下接管轴向的长度大于锁块与环形退块空间的轴向距离。

9.如权利要求1所述的分层火驱注入管柱，其特征在于，

所述衬管的上端向上形成一直径缩小的凸环，并在凸环的侧壁沿周向开设有多个轴向贯通孔。

10.如权利要求1所述的分层火驱注入管柱，其特征在于，

所述下接管包括上下固定的上套管和下套管；

上套管的上端内壁与上接管的下端外壁螺纹连接，所述第三阶梯孔形成在上套管的上部内壁，上套管的下部外壁向下形成一外径缩小的上阶梯管，上阶梯管的上部侧壁周向开设有多个第一内注气孔；

下套管的上部内壁从下向上设有孔径依次增大的第五阶梯孔和第六阶梯孔，下套管的下部内壁构成所述的第四阶梯孔，上阶梯管的下部穿设在第五阶梯孔中，且第五阶梯孔的内壁与上阶梯管的下部外壁螺纹连接，第六阶梯孔对应的下套管侧壁周向开设有多个能够与第一内注气孔对应导通的第一外注气孔，第一内注气孔和第二外注气孔构成所述的第一注气孔；

上阶梯管的上部外壁与第六阶梯孔之间形成上环形安装空腔，所述上承压熔套套设在上环形安装空腔内并覆盖第一内注气孔和第一外注气孔。

11.如权利要求1所述的分层火驱注入管柱，其特征在于，

所述可熔式火驱注气下滑套包括竖直设置的外护管，外护管的侧壁周向开设有多个第三注气孔，并在外护管的侧壁内设有能够覆盖第三注气孔且能定温熔化的下承压熔套。

12.如权利要求11所述的分层火驱注入管柱，其特征在于，所述外护管包括上下固定的上护管和下护管；

上护管的下部外壁向下形成一外径缩小的下阶梯管，下阶梯管的上部侧壁周向开设有多个第三内注气孔；

下护管的上部外壁从下向上设有孔径依次增大的第七阶梯孔和第八阶梯孔，下阶梯管的下部穿设在第七阶梯孔中，且第七阶梯孔的内壁与下阶梯管的下部外部螺纹连接，第八阶梯孔对应的下护管侧壁周向开设有多个能够与第三内注气孔对应导通的第三外注气孔，第三内注气孔和第三外注气孔构成所述的第三注气孔；下阶梯管的上部外壁与第八阶梯孔之间形成下环形安装空腔，下承压熔套套设在下环形安装空腔内并覆盖第三内注气孔和第三外注气孔。

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