CN202215220U - 同心式分层汽驱井下工艺管柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种同心式分层汽驱井下工艺管柱，其包括：内注汽管，其具有内注汽通道；外注汽管，其套设在所述内注汽管外，外注汽管与内注汽管之间形成有环形注汽通道，外注汽管由上至下依次连接有伸缩管、隔热油管、上封隔器、同心配气装置、下封隔器和伸缩式滑动密封装置；其中：伸缩管可轴向伸缩地连接在隔热油管上；伸缩式滑动密封装置具有外筒和穿设在外筒内的内筒，在外筒与内筒之间密封设有多个分瓣密封环组，外筒与下封隔器相连，内筒连接在内注汽管上。本实用新型的同心式分层汽驱井下工艺管柱，能够在注汽过程中，对因井内高温使管柱产生的热应力变形提供一定的补偿，避免管柱破坏的情况发生，并可实现双流道分层注汽。

Description

同心式分层汽驱井下工艺管柱

技术领域

本实用新型有关于一种井下工艺管柱，尤其有关于一种对稠油油藏进行蒸汽驱注汽时使用的同心式分层汽驱井下工艺管柱。

背景技术

在稠油油藏的开采过程中，由于稠油粘度高，密度大，油层渗流阻力大，使得原油不能从地层流入井筒，即使原油能够流到井底，在从井底向井口流动的过程中，由于降压脱气和散热降温，而使原油粘度进一步增加，严重地影响原油的正常生产，使得稠油流动性差，开采难度大。目前，广泛采用向稠油油藏中注热蒸汽的方法，将一定量的高温高压下的湿饱和蒸汽注入油层，闷井数天，加热油层中的原油，然后开井回采。

采用上述注蒸汽的方法进行稠油开采，需要配合使用分层汽驱井下工艺管柱将热蒸汽注入井内不同生产层中。现有分层汽驱井下工艺管柱，多采用封隔器与金属密封器相配合分层的单通道注汽管柱，或采用封隔器密封内外注汽管环空的同心式分层注汽管柱。

采用单通道注汽管柱进行分层注汽时，当需要调整配汽量时，需要实施更换管柱，作业成本较高，且更换管柱不仅会破坏地层已经形成的温场，而且也会污染油层；另外，注汽管柱长期在高温条件下工作易产生变形，作业难度也较大。

同心式分层注汽管柱，主要是在套管内下入隔热管，隔热管顺序连接封隔器与注汽筛管，封隔器用于密封隔热管与套管之间的环空，进一步，在隔热管内下入内注汽管与内封隔器，内封隔器用于密封隔热管与内注汽管之间的环空。在向管柱内注蒸汽时，隔热管与内注汽管环空中的蒸汽，通过注汽筛管注入至上层油层中，下层油层接受来自内注汽管中的蒸汽。该种同心式分层注汽管柱，其内注汽管与隔热管之间通过内封隔器而固定连接在一起，二者之间不具有灵活性，在注汽过程中井下管柱受热会产生一定的伸缩性，由于内注汽管与隔热管之间不能相对移动，将会导致注汽过程中内注汽管、隔热管产生的热应力无法释放，长此以往，不仅会影响注汽效果，严重情况下还会对管柱造成破坏，这样的分层密封方法不能有效提供井下管柱的热补偿；再有，该同心式注汽管柱是通过注汽筛管实现对上层油层注汽的，注入蒸汽通过注汽筛管上的筛孔喷出，喷出的蒸汽会直接作用至套管上，对套管腐蚀相对严重。

因此，有必要提供一种新型的井下工艺管柱，来克服上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种同心式分层汽驱井下工艺管柱，该管柱能够在注汽过程中，对因井内高温使管柱产生的热应力变形提供一定的补偿，避免管柱破坏的情况发生，并可实现双流道分层注汽。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本实用新型提供一种同心式分层汽驱井下工艺管柱，所述同心式分层汽驱井下工艺管柱包括：

内注汽管，其具有内注汽通道；

外注汽管，其套设在所述内注汽管外，所述外注汽管与所述内注汽管之间形成有环形注汽通道，所述外注汽管由上至下依次连接有伸缩管、隔热油管、上封隔器、同心配气装置、下封隔器和伸缩式滑动密封装置；其中：所述伸缩管可轴向伸缩地连接在所述隔热油管上；所述伸缩式滑动密封装置具有外筒和穿设在所述外筒内的内筒，在所述外筒与所述内筒之间密封设有多个分瓣密封环组，所述外筒与所述下封隔器相连，所述内筒连接在所述内注汽管上。

在优选的实施方式中，所述伸缩管包括：

中心管，其上端连接有上接头；

密封盒，其套设在所述中心管的下端，所述中心管与所述密封盒之间设有密封件，所述密封件的两端通过压环与垫环顶抵固定，所述密封盒的下端连接有变扣接头，所述变扣接头与所述隔热油管相连；

压帽，其连接在所述密封盒的上端，并围设在所述中心管的管壁上。

在优选的实施方式中，所述密封盒内设有下刮环，所述下刮环与所述垫环相连，所述压帽的上端连接有上刮环，所述上刮环的外部套设有刮环罩，所述刮环罩螺纹连接在所述压帽上。

在优选的实施方式中，所述同心配气装置包括：

中心管，其上开设有多个喷孔，所述中心管的上端连接有上接头，其下端连接有下接头，所述上接头与所述上封隔器相连，所述下接头与所述下封隔器相连；

保护套管，其套接在所述中心管设有所述喷孔的外侧，所述保护套管上设有多个开孔，所述开孔与所述喷孔交错设置。

在优选的实施方式中，所述保护套管与所述下接头之间夹设有弹性元件。

在优选的实施方式中，所述隔热油管与所述上封隔器之间还连接有锚定器，所述锚定器包括：

中心管，其侧壁上开设有相互平行的短轨道和长轨道，所述短轨道与所述长轨道之间通过换向通道相连通，所述中心管的上端连接有上接头，其下端连接有下接头，所述上接头与所述隔热油管相连，所述下接头与所述上封隔器相连；

一个以上卡瓦，其设在所述中心管的外侧，所述卡瓦通过卡瓦座连接在所述中心管上；

滑环套，其连接在所述卡瓦座上，所述滑环套内设有导向滑块，所述导向滑块可轴向移动地设置在所述短轨道或所述长轨道内。

在优选的实施方式中，在所述滑环套与所述卡瓦座之间设有扶正座，所述扶正座上设有摩擦块，所述扶正座与所述摩擦块之间设有板簧。

在优选的实施方式中，所述上封隔器与所述下封隔器均为K361封隔器。

在优选的实施方式中，所述伸缩式滑动密封装置的外筒下端连接有油管，所述油管的下端连接有扩张接口。

在优选的实施方式中，在所述伸缩式滑动密封装置的内筒下端连接有打孔油管，所述打孔油管的下方连接有导向头。

本实用新型的同心式分层汽驱井下工艺管柱的特点及优点是：

一、本实用新型的同心式分层汽驱井下工艺管柱，在注汽过程中，由于注入的蒸汽温度较高，内注汽管会产生向下的应力变形，伸缩式滑动密封装置的内筒在外筒内滑动，提供内注汽管柱的热补偿；外注汽管采用大通径井下伸缩管，注入的热蒸汽会使外注汽管产生热应力变形，外注汽管相对内注汽管收缩，伸缩管提供外注汽管的热补偿，使管柱热应力得到释放，从而有效防止井下内注汽管与外注汽管损坏的情况发生，有效地提高了注汽效果。

二、本实用新型的同心式分层汽驱井下工艺管柱，同心配气装置的保护套管有效地避免蒸汽直接喷注到井下套管，减缓蒸汽对套管的腐蚀损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的同心式分层汽驱井下工艺管柱的示意图。

图2为本实用新型的伸缩式滑动密封装置的剖视图。

图3为本实用新型的伸缩式滑动密封装置的分瓣密封环组的半剖视图。

图4为本实用新型的伸缩管的半剖视图。

图5为本实用新型的同心配气装置的半剖视图。

图6为本实用新型的锚定器的半剖视图。

图7为本实用新型的锚定器的中心管的展开示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供一种同心式分层汽驱井下工艺管柱，其包括：内注汽管1和外注汽管2。其中，所述内注汽管1具有内注汽通道11；外注汽管2套设在所述内注汽管1外，所述外注汽管2与所述内注汽管1之间形成有环形注汽通道21，所述外注汽管2由上至下依次连接有伸缩管22、隔热油管23、上封隔器24、同心配气装置25、下封隔器26和伸缩式滑动密封装置27；其中：所述伸缩管22可轴向伸缩地连接在所述隔热油管23上；所述伸缩式滑动密封装置27具有外筒271和穿设在所述外筒271内的内筒272，在所述外筒271与所述内筒272之间密封设有多个分瓣密封环组273，所述外筒271与所述下封隔器26相连，所述内筒272连接在所述内注汽管1上。

具体是，内注汽管1大体呈圆柱筒形，其为无接箍油管，内注汽管1的下端位于井下第二油层3的位置处，注入的蒸汽通过内注汽管1的内注汽通道11注入井下第二油层3。

外注汽管2大体呈圆柱筒形，其同心配气装置25与井下第一油层4相对，位于同心配气装置25上下两端的上封隔器24与下封隔器26用于密封外注汽管2与井下套管之间的环空，以使自环形注汽通道21内注入的蒸汽，通过同心配气装置25注入第一油层4时，保证注入蒸汽不会反上井口或窜至其它油层中。外注汽管2的隔热油管23为N80石油油管，其具有很好的隔热效果。

伸缩式滑动密封装置27密封设置在内注汽管1与外注汽管2之间的环形注汽通道21内，如图2所示，伸缩式滑动密封装置27的内筒272具有注汽通道274，内筒272的外壁与外筒271的内壁紧密配合，二者之间通过多个分瓣密封环组273密封。如图3所示，分瓣密封环组273设置在外筒271内壁的凹槽中，其由多个并排设置的分瓣密封环2731组成，每个分瓣密封环2731由三个相互对接在一起并围设在内筒272外壁上的环瓣组成，在每个分瓣密封环2731的外缘形成有容纳环槽2732，在容纳环槽2732中容设有圈弹簧2733，两两分瓣密封环2731的环瓣之间形成的开口2734交错设置。分瓣密封环2731的三个环瓣通过圈弹簧2733的径向弹力而紧密压设在内筒272的外壁上，从而能时时保持内筒272与外筒271之间的密封状态，有效密封内注汽管1与外注汽管2之间的环形注汽通道21，保证注入蒸汽不会窜至其它油层中。

在使用时，将伸缩式滑动密封装置27的内筒272连接在内注汽管1的下端，将外筒271连接在下封隔器26的下端；在注汽过程中，向内注汽管1的内注汽通道11内注蒸汽，以及向内注汽管1与外注汽管2之间的环形注汽通道21内注蒸汽，一部分蒸汽自内注汽通道11、伸缩式滑动密封装置27的内筒272注入井下第二油层3内，另一部分蒸汽自环形注汽通道21、同心配气装置25注入井下第一油层4内。

本实用新型的同心式分层汽驱井下工艺管柱，在注汽过程中，由于注入的蒸汽温度较高，内注汽管1会产生向下的应力变形，此时伸缩式滑动密封装置27的内筒272在外筒271内相对滑动，提供内注汽管1的热补偿；外注汽管2采用大通径井下伸缩管22，注入的热蒸汽会使外注汽管2产生热应力变形，外注汽管2相对内注汽管1收缩，伸缩管22可提供外注汽管2的热补偿，使管柱热应力得到释放。本实用新型的伸缩式滑动密封装置27与伸缩管22可有效地防止井下内注汽管1与外注汽管2损坏的情况发生，有效地提高了注汽效果，并且，本实用新型采用内注汽通道11与环形注汽通道21的双通道结构实现分层注汽，可根据实际生产需要有效地控制向每层油层注入蒸汽的注汽量。

如图4所示，根据本实用新型的一个实施方式，所述伸缩管22包括中心管221、密封盒222和压帽223。其中，中心管221的上端连接有上接头224；密封盒222套设在所述中心管221的下端，所述中心管221与所述密封盒222之间设有密封件225，所述密封件225的两端通过压环226与垫环227顶抵固定，所述密封盒222的下端连接有变扣接头228，所述变扣接头228与所述隔热油管23相连；压帽223连接在所述密封盒222的上端，并围设在所述中心管221的管壁上。

具体是，在本实用新型中，请再次参阅图1，伸缩管22的上端可通过上接头224连接一段油管231，油管231可为隔热油管，通过该油管231使外注汽管2与井口装置相连；密封件225用于密封伸缩管22的中心管221与密封盒222之间的缝隙，密封件225的上端通过压环226卡抵，其下端通过垫环227卡抵，在本实用新型中，该密封件225可为石墨密封环；变扣接头228螺纹连接在密封盒222的下端，其与隔热油管23的上端螺纹连接，从而将伸缩管22连接在隔热油管上；密封盒222的上端螺纹连接有压帽223，压帽223可将压环226卡抵定位在密封盒222内，从而有效固定密封件225。

当向外注汽管2与内注汽管1之间的环形注汽通道21内注蒸汽时，由于注入的蒸汽温度较高，此时井下外注汽管2会产生热应力变形，外注汽管2相对内注汽管1收缩，这时，伸缩管22的密封盒222将在外注汽管2的收缩位移过程中相对其中心管221轴向位移，以提供外注汽管2的热补偿，保证注汽的稳定性，防止外注汽管2损坏的情况发生。

进一步的，所述密封盒222内设有下刮环2291，所述下刮环2291与所述垫环227相连，所述压帽223的上端连接有上刮环2292，所述上刮环2292的外部套设有刮环罩229，所述刮环罩229螺纹连接在所述压帽223上。上刮环2291与下刮环2292的设置，可使伸缩管22的中心管221与密封盒222在轴向相对的位移的过程中，自动清除中心管221外壁的垢质和其它杂质，以减少密封件225的磨损。

更进一步的，在密封盒222与密封件225之间还可设有内密封盒230，内密封盒的上端与密封盒222焊接固定，其下端顶抵在垫环227上，当注蒸汽时，蒸汽自密封盒222与内密封盒230之间的环形缝隙中流入，进而产生一种压紧内密封盒230的作用力，进一步提高了密封件225的密封效果。

如图5所示，根据本实用新型的一个实施方式，所述同心配气装置25包括中心管251和保护套管252。其中，中心管251上开设有多个喷孔253，所述中心管251的上端连接有上接头254，其下端连接有下接头255，所述上接头254与所述上封隔器24相连，所述下接头255与所述下封隔器26相连；保护套管252套接在所述中心管251设有所述喷孔253的外侧，所述保护套管252上设有多个开孔256，所述开孔256与所述喷孔253交错设置。具体是，保护套管252的上端通过连接件257固定在中心管251上，其下端与中心管251之间形成一个环形凹槽，在环形凹槽中放置有挡圈258，在挡圈258与所述下接头255之间夹设有弹性元件259。在本实用新型中，弹性元件259为弹簧。该弹性元件259能实时将挡圈258顶抵在环形凹槽中，以有效密封保护套管252与中心管251之间的环形空间。

在注汽过程中，当蒸汽流入同心配气装置25的中心管251后，蒸汽自中心管251的多个喷孔253中喷出，喷出的蒸汽存储在保护套管252与中心管251之间的环形空间中，然后再自保护套管252的多个开孔256喷入第一油层4。保护套管252上的开孔256与中心管251上的喷孔253交错设置，可减缓蒸汽喷出的速度，起到缓冲的作用；另外，该保护套管252还可避免蒸汽直接喷射在井下套管的内壁上，减缓对套管的腐蚀损坏。

如图6所示，根据本实用新型的一个实施方式，所述隔热油管23与所述上封隔器24之间还连接有锚定器30，所述锚定器30包括中心管301、一个以上卡瓦302和滑环套303。其中，如图7所示，中心管301的侧壁上开设有相互平行的短轨道304和长轨道305，短轨道304和长轨道305交错设置，所述短轨道304与所述长轨道305之间通过换向通道306相连通，所述中心管301的上端连接有上接头307，其下端连接有下接头308，所述上接头307与所述隔热油管23相连，所述下接头308与所述上封隔器24相连；一个以上卡瓦302设在所述中心管301的外侧，所述卡瓦302通过卡瓦座309连接在所述中心管301上；滑环套303连接在所述卡瓦座309上，所述滑环套303内设有导向滑块310，所述导向滑块310可轴向移动地设置在所述短轨道304或所述长轨道305内。

本实用新型的锚定器30在使用时，通过上提管柱，使导向滑块310自短轨道304内脱出，通过换向通道306滑动到长轨道305内，之后通过下放管柱，使导向滑块310在长轨道305内轴向向上位移，导向滑块310带动滑环套303轴向位移，此时连接在卡瓦座309上的卡瓦302，在滑环套303的带动下向上运动，卡瓦302靠近中心管301一侧的斜面3021与上接头307的导向斜面3071相接触，此时继续下放管柱，卡瓦302在导向斜面3071的作用下不断径向向外移动，从而卡在井下套管的管壁上，实现外注汽管2与井下套管的固定；再次上提管柱，导向滑块310自长轨道305内脱出，通过换向通道306滑动到与长轨道305相邻的另一短轨道304内，此时卡瓦302脱离井下套管内壁。本实用新型的锚定器30能够防止位于锚定器30上方的管柱窜动，并可保证上封隔器24下入深度的准确性。

进一步的，在所述滑环套303与所述卡瓦座309之间设有扶正座311，所述扶正座311上设有摩擦块312，所述扶正座311与所述摩擦块312之间设有板簧313。摩擦块312在板簧313的作用下被始终顶抵，以保证锚定器30在下入井内时，摩擦块312实时顶抵在井下套管的内管壁上。

根据本实用新型的一个实施方式，所述上封隔器24与所述下封隔器26均为K361封隔器。K361封隔器为扩张式热力封隔器，特别适用于井下注蒸汽过程中，井下套管与外注汽管2之间环空的密封。

请再次参阅图1，根据本实用新型的一个实施方式，所述伸缩式滑动密封装置27的外筒271下端连接有油管281，所述油管281的下端连接有扩张接口291。设置在外注汽管2最下端的扩张接口291有助于自内注汽管1的内注汽通道11输送的蒸汽扩散至第二油层3，有利于实现注汽。

根据本实用新型的一个实施方式，在所述伸缩式滑动密封装置27的内筒272下端连接有打孔油管282，所述打孔油管282的下方连接有导向头292。具体是，打孔油管282的管壁上开设有多个通孔(图中未示出)，自内注汽管1注入的蒸汽自打孔油管282的通孔中渗出，并流入外注汽管2与内注汽管1之间的环形注汽通道21内；设置在伸缩式滑动密封装置27内筒272下端的导向头292，大体呈倒椎体形状，其有助于内筒272顺利导入外筒271内。

以上所述仅为本实用新型的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本实用新型实施例进行各种改动或变型而不脱离本实用新型的精神和范围。

Claims (10)

1.一种同心式分层汽驱井下工艺管柱，其特征在于，所述同心式分层汽驱井下工艺管柱包括：

内注汽管，其具有内注汽通道；

外注汽管，其套设在所述内注汽管外，所述外注汽管与所述内注汽管之间形成有环形注汽通道，所述外注汽管由上至下依次连接有伸缩管、隔热油管、上封隔器、同心配气装置、下封隔器和伸缩式滑动密封装置；其中：所述伸缩管可轴向伸缩地连接在所述隔热油管上；所述伸缩式滑动密封装置具有外筒和穿设在所述外筒内的内筒，在所述外筒与所述内筒之间密封设有多个分瓣密封环组，所述外筒与所述下封隔器相连，所述内筒连接在所述内注汽管上。

2.如权利要求1所述的同心式分层汽驱井下工艺管柱，其特征在于，所述伸缩管包括：

中心管，其上端连接有上接头；

密封盒，其套设在所述中心管的下端，所述中心管与所述密封盒之间设有密封件，所述密封件的两端通过压环与垫环顶抵固定，所述密封盒的下端连接有变扣接头，所述变扣接头与所述隔热油管相连；

压帽，其连接在所述密封盒的上端，并围设在所述中心管的管壁上。

3.如权利要求2所述的同心式分层汽驱井下工艺管柱，其特征在于，所述密封盒内设有下刮环，所述下刮环与所述垫环相连，所述压帽的上端连接有上刮环，所述上刮环的外部套设有刮环罩，所述刮环罩螺纹连接在所述压帽上。

4.如权利要求1所述的同心式分层汽驱井下工艺管柱，其特征在于，所述同心配气装置包括：

中心管，其上开设有多个喷孔，所述中心管的上端连接有上接头，其下端连接有下接头，所述上接头与所述上封隔器相连，所述下接头与所述下封隔器相连；

保护套管，其套接在所述中心管设有所述喷孔的外侧，所述保护套管上设有多个开孔，所述开孔与所述喷孔交错设置。

5.如权利要求4所述的同心式分层汽驱井下工艺管柱，其特征在于，所述保护套管与所述下接头之间夹设有弹性元件。

6.如权利要求1所述的同心式分层汽驱井下工艺管柱，其特征在于，所述隔热油管与所述上封隔器之间还连接有锚定器，所述锚定器包括：

中心管，其侧壁上开设有相互平行的短轨道和长轨道，所述短轨道与所述长轨道之间通过换向通道相连通，所述中心管的上端连接有上接头，其下端连接有下接头，所述上接头与所述隔热油管相连，所述下接头与所述上封隔器相连；

一个以上卡瓦，其设在所述中心管的外侧，所述卡瓦通过卡瓦座连接在所述中心管上；

滑环套，其连接在所述卡瓦座上，所述滑环套内设有导向滑块，所述导向滑块可轴向移动地设置在所述短轨道或所述长轨道内。

7.如权利要求6所述的同心式分层汽驱井下工艺管柱，其特征在于，在所述滑环套与所述卡瓦座之间设有扶正座，所述扶正座上设有摩擦块，所述扶正座与所述摩擦块之间设有板簧。

8.如权利要求1所述的同心式分层汽驱井下工艺管柱，其特征在于，所述上封隔器与所述下封隔器均为K361封隔器。

9.如权利要求1所述的同心式分层汽驱井下工艺管柱，其特征在于，所述伸缩式滑动密封装置的外筒下端连接有油管，所述油管的下端连接有扩张接口。

10.如权利要求1所述的同心式分层汽驱井下工艺管柱，其特征在于，在所述伸缩式滑动密封装置的内筒下端连接有打孔油管，所述打孔油管的下方连接有导向头。

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