CN209195386U - 一种热采管柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种热采管柱，以提高氮气隔热助排注汽时的安全性能。热采管柱包括外管组件，外管组件包括用于座封在套管上的热采封隔器，热采封隔器设有由上到下单向导通的环形注氮通道，外管组件包括中心通道和可向上摆动打开中心通道、向下摆动堵死中心通道的阀板，热采管柱包括穿装于中心通道内并在向下移动时顶推阀板向下摆动的注汽内管，外管组件还包括在注汽内管上移后驱动阀板向上摆动的复位件。注汽的过程中若出现异常情况，通过迅速向上提拔注汽内管即可快速堵死中心通道，防止地层中的油水进入中心通道内，而且氮气和蒸汽之间的间隔距离加大，降低了蒸汽的热量损失，而且不需要将外管组件提出，避免造成热量损失。

Description

一种热采管柱

技术领域

本实用新型涉及一种热采管柱。

背景技术

近年来，热采井氮气隔热助排工艺成为了一项新的稠油热采技术，将油套环空注入的氮气与油管环空注入蒸汽混合注入地层，既能较好的起到隔热保护套管的作用，又能提高地面压力，从而使得油水返排，增加油井的产量，并延长了油田的有效期，提高开采效率。由于海上平台开采的安全性和环保型极其重要，常采井均安装有单流装置，防止平台出现事故或者套管破损时，污染环境，但热采井单流装置无法耐高温高压。为防止出现此类异常情况，需要热采防污染管柱，通过封隔器密封油套环空，防止井底压力上涌。而目前国内又缺乏适应氮气隔热助排工艺技术的封隔器，因此需要一种热采防污染封隔器能够耐高温高压，又能通过油套环空将氮气从套管注入封隔器以下，并与油管内注入的蒸汽在地层附近接触注入。当井下出现异常停注时，封隔器的注氮气通道将关闭，防止井底压力从油套环空传至井口。

授权公告号为CN205743821U的一篇实用新型专利公开了一种热采封隔器，该热采封隔器具有相对独立的中心注汽通道和环形注氮通道，中心注汽通道与油管相连通，在环形注氮通道上设置有由上至下单向导通的单向阀。使用时，将热采封隔器连接在油管的下端，并随油管一起下入套管内，将高温的蒸汽由中心注汽通道内通入地层中，同时，将氮气通过环形注氮通道通入油套环空中，最后注入地层中。当海上平台出现问题或者套管破损时，单向阀将自动关闭，密封油套环空，保证了井底压力不会从油套环空上涌，防止油水流入海洋，满足了氮气隔热助排热采工艺的需求，又保证了海上热采的安全性和环保性。

现有技术中，通过设置中心注汽通道和环形注氮通道可以实现蒸汽和氮气的分别注入且互不影响。但是，现有技术中，在进行注汽的过程中，若地层出现井喷等现象，则需要操作人员在地面关闭阀门防止井喷，安全性能较差。而且，在注汽完成进行焖井时，需要将热采封隔器解封，将热采封隔器和上方的油管一起提出井内后再封闭井口，在此过程中，井内的高温环境会受到破坏，导致温度降低，不利于焖井。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种热采管柱，以提高氮气隔热助排注汽时的安全性能。

为实现上述目的，本实用新型热采管柱的技术方案是：一种热采管柱，包括外管组件，外管组件包括用于座封在套管上的热采封隔器，热采封隔器设有由上到下单向导通的环形注氮通道，外管组件包括中心通道和可向上摆动打开中心通道、向下摆动堵死中心通道的阀板，热采管柱包括穿装于中心通道内并在向下移动时顶推阀板向下摆动的注汽内管，外管组件还包括在注汽内管上移后驱动阀板向上摆动的复位件。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的热采管柱包括外管组件和穿装在外管组件的中心通道内的注汽内管，外管组件包括热采封隔器，热采封隔器具有环形注氮通道，外管组件还包括阀板和复位件。注汽时，在注汽内管由上到下通过阀板时，推动阀板打开供注汽内管通过，在注汽内管向上退出时，阀板在复位件的作用下反向摆动堵死中心通道。本实用新型中，通过设置热采封隔器和注汽内管，实现了氮气隔热助排。与现有技术相比，在注汽的过程中，若出现异常情况，如井喷等，通过迅速向上提拔注汽内管即可快速堵死中心通道，防止地层中的油水进入中心通道内。与现有技术相比，氮气和蒸汽之间的间隔距离加大，降低了蒸汽的热量损失。进一步地，本实用新型中，在注汽内管提出后就可以更换采油管，不需要将外管组件提出，避免造成热量损失。

更进一步地，外管组件还包括连接在热采封隔器下端的热采密封器，中心通道包括设于热采密封器内的热采密封器贯通孔，热采密封器贯通孔的孔壁具有用于与注汽内管密封配合以隔开注汽内管和外管组件之间的环空的密封部。

更进一步地，注汽内管的外部设有用于与所述密封部配合的密封件。

更进一步地，注汽内管包括内油管和连接在内油管下端的插管，所述插管上设有所述的密封件。

更进一步地，外管组件还包括连接在管状热采密封器下端的热采开关，中心通道包括设于热采开关内的热采开关贯通孔，所述阀板和复位件设于热采开关贯通孔的孔壁上。

更进一步地，外管组件还包括连接在热采开关下端的单向打压阀，单向打压阀包括连接在热采开关下端的阀座，阀座内密封穿装有阀芯，所述阀芯和阀座之间通过径向延伸的剪断销钉相连。

更进一步地，所述阀芯包括阀球座，阀球座上设有上下贯通的阀孔，阀芯还包括设于阀孔上端开口处的用于实现阀孔由下至上单向导通的阀球。

更进一步地，阀芯还包括固设于阀球座上端的传压环，所述传压环上设有上下贯通的过流孔，所述传压环和阀球之间弹性压装有压簧。

更进一步地，所述传压环的下端面上设有盲孔，盲孔内嵌装有所述的压簧。

更进一步地，外管组件还包括设置在单向打压阀下端的筛管和丝堵。

附图说明

图1为本实用新型提供的热采管柱的工作原理图；

图2为图1中热采封隔器的示意图；

图3为图1中热采开关的示意图；

图4为本实用新型提供的热采管柱中插管与热采密封器的装配示意图；

图5为图1中单向打压阀的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型的热采管柱的具体实施例，如图1至图5所示，热采管柱包括同轴布置的注汽内管7和外管组件，其中，外管组件包括由上到下依次布置的外油管3、热采封隔器4、插管密封器5、热采开关6、单向打压阀8、筛管9和丝堵10。

其中，热采封隔器4的结构如图2所示，热采封隔器包括上下相互连接的封隔器上接头41、中心管43和封隔器下接头42，在封隔器上接头41的外部安装有卡瓦座44，在卡瓦座44上开设有过流进口45，在中心管43和卡瓦座44之间还固定有内密封管46，内密封管46上开设有过流孔47，内密封管46和中心管43之间具有上过流环空48，在封隔器下接头42上开设有与上过流环空48相连通的单流孔410，在单流孔内安装有单流阀座411，单流阀座411上通过压簧安装有单流阀球412。热采封隔器还包括可膨胀座封的胶筒49。具体地，热采封隔器的结构如授权公告号为CN205743821U所示，详细内容本申请中不再赘述。

热采开关6包括热采开关上接头61、热采开关下接头62和连接两者的外管63，在热采开关上接头61上滑动安装有助力爪64，在热采开关上接头61上还转动安装有阀板66和热采开关密封件65，其中，阀板66上通过固定销安装有推杆67，推杆67的下端铰接有滑动套68，滑动套68导向移动装配在外管63内，滑动套68与热采开关下接头62之间弹性压装有弹簧69。使用时，在插管由上到下插入时，顶推阀板66向下摆动打开热采开关的内部通道，在插管由下到上提拔出时，顶推阀板在弹簧的作用下向上摆动堵塞热采开关的内部通道。热采开关的具体结构见授权公告号CN206625827U所示，其详细内容本实施例中将不再详细介绍。

注汽内管包括内油管和连接在内油管下端的插管71，插管密封器5为管状结构，在插管密封器5内具有供插管通过的内孔，插管密封器5包括上接头和下接头，上接头用来与热采封隔器相连，下接头用来与热采开关相连。插管密封器具有内密封面，用来与插管上套装的高温密封件密封装配，分隔开内外管之间的环空间隙和内管。在插管71的外周开设有环槽，在环槽内固定安装有高温密封件72，高温密封件72为密封圈结构，高温密封件与插管密封器的内密封面配合密封。

单向打压阀8包括阀座81，阀座81的上端具有与热采开关的下端直接相连或者通过外油管相连的连接螺纹，在阀座81的内孔中安装有阀芯，阀芯包括滑套球座82，在滑套球座82内开设有上下贯通的球座贯通孔85，球座贯通孔的孔口为V形结构，在滑套球座的V形孔口处放置有钢球86，钢球86的直径大于贯通孔的孔径。在滑套球座的侧部开设有径向的销钉槽，在阀座上与销钉槽对应的位置处也开设有销钉孔，初始安装时，将销钉84径向穿过销钉孔并伸入销钉槽内，使滑套球座82定位装配在阀座内。滑套球座上还螺纹安装有传压环83，传压环83上开设有传压环贯通孔，在传压环83和钢球86之间还弹性压装有压簧87，压簧87的一端嵌装于传压环内。使用时，当单向打压阀上方的压力大于下方的压力时，钢球被压紧在孔口上，封堵球座贯通孔，当压差足够大时，就可以将销钉剪断，将滑套球座向下推动导通阀座的内孔。当单向打压阀上方的压力小于下方的压力时，压差达到设定值时，推动钢球压缩弹簧，导通滑套球座的球座贯通孔。

本实施例中，外油管的贯通孔、热采封隔器的贯通孔、插管密封器的贯通孔、热采开关的贯通孔共同构成了热采管柱的中心通道。

使用本实用新型的热采管柱的热采工艺如下所示：

1、在套管1内下入外管组件，将外管组件下至采层2处，在下入的过程中，由于单向打压阀下方的压力大于上方的压力，阀球上移让开球座贯通孔，可以从底部进液，防止外管组件在下井过程中，受外压影响产生变形。通过热采管柱的中心通道打一定的压力，由于单向打压阀的钢球封闭球座贯通孔，使得热采封隔器座封在套管的内壁上。

2、继续提高压力，将单向打压阀的销钉剪断，使滑套球座和钢球掉落推至筛管内，使外部的气体或液体可以通过筛管进入到设定的地层处。

3、注汽：将内管组件插入外管组件的中心通道内，插管顶住热采开关内的助力爪，助力爪推动阀板摆动，使插管通过热采开关。同时，插管的高温密封件与插管密封器的内密封面形成密封，将内管组件的通道与内外管的环空隔开。防止插管内的高温蒸汽进入内外管的环空内，一方面，减小了注入至地层处的高温蒸汽量，另一方面，若高温蒸汽进入内外管的环空内，就会沿内外管的环空向上流动至地面，对操作人员造成伤害。

从内管组件的通道中注入高温蒸汽，从外油管与套管之间的环空中注入氮气，氮气通过卡瓦套上部的过流进口进入，再通过内密封管的过流孔，进入内密封管和中心管形成的上过流环空，最后通过下接头的单流孔进入推开单流阀球，从弹簧罩的过流出口再次进入外油管和套管之间的环空，向下注入。氮气和高温蒸汽在地层附近接触并注入地层。在注汽的过程中，若地层出现油液的喷出，则迅速向上提拔内管组件即可，此时，热采开关的阀板在弹簧的带动下堵死外管组件中的中心通道，停止柱氮，热采封隔器的环空通道在下压高于上压时，通过单流阀强制关闭环空注氮通道，密封外油管与套管的环空。使得由地面喷出的油液不会进入内管组件中，也不会进入外油管与套管的环空内，提高了安全防护，且堵塞过程迅速。

4、焖井：上提内管组件，热采开关在弹簧的带动下，推动推杆，反向推动阀板，使阀板与热采开关的高温密封件形成密封，堵死外管组件中的中心通道。同时，热采封隔器的环空通道在下压高于上压时，通过单流阀强制关闭环空注氮通道，密封外油管与套管的环空。而且，阀板和位于地面上的阀门起到了双重密封的作用。此时，由于阀板堵死中心通道，不影响上方内管组件的更换。

5、放喷、采油：将更换后的采油内管，采油内管与生产泵连接，将采油内管插入外管组件后，即可实现放喷和采油。

本实施例中，热采开关内的弹簧和推杆构成了复位件。插管密封器构成了热采密封器，本实施例中，热采密封器与插管配合实现密封，在其他实施例中，热采密封器可以与内油管配合实现密封。

本实施例中，在热采封隔器的下端设置热采开关，在热采开关内设置阀板和复位件，在其他实施例中，可以将热采开关取消，在热采封隔器的贯通孔内设置阀板和复位件。

Claims (10)

1.一种热采管柱，包括外管组件，外管组件包括用于座封在套管上的热采封隔器，热采封隔器设有由上到下单向导通的环形注氮通道，其特征在于：外管组件包括中心通道和可向上摆动打开中心通道、向下摆动堵死中心通道的阀板，热采管柱包括穿装于中心通道内并在向下移动时顶推阀板向下摆动的注汽内管，外管组件还包括在注汽内管上移后驱动阀板向上摆动的复位件。

2.根据权利要求1所述的热采管柱，其特征在于：外管组件还包括连接在热采封隔器下端的热采密封器，中心通道包括设于热采密封器内的热采密封器贯通孔，热采密封器贯通孔的孔壁具有用于与注汽内管密封配合以隔开注汽内管和外管组件之间的环空的密封部。

3.根据权利要求2所述的热采管柱，其特征在于：注汽内管的外部设有用于与所述密封部配合的密封件。

4.根据权利要求3所述的热采管柱，其特征在于：注汽内管包括内油管和连接在内油管下端的插管，所述插管上设有所述的密封件。

5.根据权利要求2或3或4所述的热采管柱，其特征在于：外管组件还包括连接在管状热采密封器下端的热采开关，中心通道包括设于热采开关内的热采开关贯通孔，所述阀板和复位件设于热采开关贯通孔的孔壁上。

6.根据权利要求5所述的热采管柱，其特征在于：外管组件还包括连接在热采开关下端的单向打压阀，单向打压阀包括连接在热采开关下端的阀座，阀座内密封穿装有阀芯，所述阀芯和阀座之间通过径向延伸的剪断销钉相连。

7.根据权利要求6所述的热采管柱，其特征在于：所述阀芯包括阀球座，阀球座上设有上下贯通的阀孔，阀芯还包括设于阀孔上端开口处的用于实现阀孔由下至上单向导通的阀球。

8.根据权利要求7所述的热采管柱，其特征在于：阀芯还包括固设于阀球座上端的传压环，所述传压环上设有上下贯通的过流孔，所述传压环和阀球之间弹性压装有压簧。

9.根据权利要求8所述的热采管柱，其特征在于：所述传压环的下端面上设有盲孔，盲孔内嵌装有所述的压簧。

10.根据权利要求6所述的热采管柱，其特征在于：外管组件还包括设置在单向打压阀下端的筛管和丝堵。