CN212202023U - 一种螺杆泵注采一体化开采装置 - Google Patents

Abstract

一种螺杆泵注采一体化开采装置，包括第一注汽开关阀、注汽保护阀，所述第一注汽开关阀的注汽流道第一端与注汽设备连通，注汽流道的第二端与油套管间环空连通，注汽开关阀下方连接注汽保护阀，注汽开关阀的内孔与注汽保护阀的通孔连通，还包括第二注汽开关阀，所述第二注汽开关阀设置在注汽保护阀下方，第二注汽开关阀的注汽流道第一端与注汽保护阀通孔连通，注汽流道的第二端与油套管间环空连通；由第一注汽开关阀实现由环空注汽的功能，注汽保护阀防止蒸汽进入螺杆泵内孔中，保护螺杆泵；注汽后焖井一段时间后，地层流体通过第二注气开关阀的注汽流道第二端，推开打开第二注气开关阀，实现放喷。

Description

一种螺杆泵注采一体化开采装置

技术领域

本发明涉及石油开采领域，特别涉及一种螺杆泵注采一体化开采装置。

背景技术

目前，稠油热采主要包括蒸汽吞吐、蒸汽驱、常规热水驱的方法，而其中蒸汽吞吐适应各种稠油井的热采，并实现了较高的采收率。蒸汽吞吐对注入蒸汽的压力、温度、干度、数量都有较高的要求，为避免蒸汽吞吐在注入、焖井等生产过程中尽可能的减少热损失，现多采用注采一体化的方式实现，201910119046.8一种新型稠油热采成套装备发明专利申请提出了一种注汽、采油一体化设备；论文《螺杆泵试采一体化技术研究与应用》、《全金属螺杆泵蒸汽吞吐注采一体化试油技术》、《热采高温井全金属螺杆泵举升技术及其适应性》提出了以泵筒作为注汽通道的方式，这种注汽方式结构简单易于操作；但是由于蒸汽的高温和原油组分的特性，易产生垢和焦化层粘结在泵筒和柱塞的工作表面上，出现注汽后柱塞不能进入泵筒以及卡泵等现象，造成频繁的修井作业，影响油井正常生产，增加了大量修井费用。

也有一些专利提出了环空注汽的思路方式以及部件应用，申请号为201820269387.4、201721247247.9的实用新型专利提出了环空注汽的想法以及开关阀，申请号为201721290501.3提出了采用注气保护装置防止高温蒸汽进入螺杆泵的方案，但行业内缺乏可以完成注汽、采油一体化的整体装置和方案。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种螺杆泵注采一体化开采装置，以实现螺杆泵带泵注汽、采油一体化的生产工艺需求。

本发明一种螺杆泵注采一体化开采装置的技术方案为：包括第一注汽开关阀、注汽保护阀，所述第一注汽开关阀的注汽流道第一端与注汽设备连通，注汽流道的第二端与油套管间环空连通，注汽开关阀下方连接注汽保护阀，注汽开关阀的内孔与注汽保护阀的通孔连通，其特征在于：还包括第二注汽开关阀，所述第二注汽开关阀设置在注汽保护阀下方，第二注汽开关阀的注汽流道第一端与注汽保护阀通孔连通，注汽流道的第二端与油套管间环空连通。

由第一注汽开关阀实现由环空注汽的功能，注汽保护阀防止蒸汽进入螺杆泵内孔中，保护螺杆泵；注汽后焖井一段时间后，地层流体通过第二注气开关阀的注汽流道第二端，推开打开第二注气开关阀，实现放喷。

作为本发明一种螺杆泵注采一体化开采装置的一种改进：还包括热采锚，所述热采锚设置在螺杆泵下方，包括有热采锚锚牙、热采锚扭矩滑杆、热采锚中心管，热采锚锚牙固定在套管上，热采锚中心管与热采锚锚牙连接，热采锚扭矩滑杆设置有外扁方，热采锚中心管设置有内扁方，所述内外扁方形成间隙配合，热采锚扭矩滑杆上端连接抽油泵，热采锚扭矩滑杆上的外扁方穿过热采锚中心管的内扁方形成间隙滑动配合。

注汽时，高温蒸汽会使整个油管柱受热伸长，伸长部分通过热采锚扭矩滑杆上的外扁方在热采锚中心管的内扁方内滑动释放，温度下降时收缩，实现了自适应调节。

作为本发明的一种螺杆泵注采一体化开采装置的注汽开关阀的具体实现方式：第一注汽开关阀和第二注汽开关阀的结构相同，注汽开关阀体均为环形，注汽开关阀体内孔上、下端加工有油管密封螺纹，注汽开关阀体上端面加工有1个或数个阀腔，阀腔内孔加工有内螺纹及密封凡尔线、注汽流道，注汽流道第一端与注汽阀体内孔连通，注汽流道第二端与注汽开关阀体下端面连通；注汽开关阀体阀腔内安装有阀芯、密封阀杆、调压部件、丝堵，所述阀芯与密封凡尔线配合，丝堵通过调压部件、密封阀杆将阀芯与阀腔压紧。

所述调压部件为高温波形弹簧；可以适应高温井下环境。

通过支撑阀体实现第一注汽开关阀、第二注汽开关阀的布置：其特征在于：还包括支撑阀体，所述支撑阀体为环形，所述支撑阀体内孔上端设置有与第一注汽开关阀配合的螺纹，下端设置有和油管连接的螺纹，其中设置有用于安装注汽保护阀的腔体；所述支撑阀体上端与第一注汽开关阀内孔连接，支撑阀体下端与油管上端连接，注汽保护阀安装在支撑阀体内部；第二注汽开关阀与油管下端连接。

第一注汽开关阀的注汽流道第一端在支撑阀体上方，第二注汽开关阀的注汽流道第一端在油管下方。

通过支撑阀体，第一、第二注汽开关阀以及注汽保护阀可以方便的安装在油井中。

作为注汽保护阀的一种实施方式：固定阀座（12）安装在支撑阀体（8）内腔里，阀座压紧接头（9）的外螺纹与支撑阀体（8）的内螺纹联接，压紧固定阀座（12）形成密封；高温弹簧（7）安装在密封滑杆（6）上，滑阀（10）安装在密封滑杆（6）上，浮阀（11）安装在密封滑杆（6）上，密封滑杆（6）上端与抽油杆柱以螺纹联接，下端与螺杆泵转子（20）以螺纹联接；安装在密封滑杆（6）上的高温弹簧（7）、滑阀（10）、浮阀（11）与固定阀座（12）形成油管柱密封。

为了实现注汽和开采的协调：第一注汽开关阀设置的开启压力要高于第二注汽开关阀设置的开启压力。

作为目前国内地层的一种压力适应方式：第一注汽开关阀设置的开启压力位于3.5-8MPa之间；第二注汽开关阀设置的开启压力位于2-2.5MPa之间。

本发明提供一种螺杆泵注采一体化开采装置，在工艺要求的位置上，根据油井注汽压力预先设定注汽定压开关压力，建立蒸汽注入通道，将蒸汽注入地层，蒸汽停后，实现焖井、放喷、转抽的目的；通过管杆、柱的配合密封，使注汽通道和螺杆泵之间隔断，给隔断上方的注汽通道一个精准的开启压力和放喷开启压力，建立泵上注汽通道和放喷通道，同时给隔断下方的管柱隔热、并阻挡井筒内的油泥、砂等异物从高温井液内析出下沉，起到保护螺杆泵的作用。

附图说明

图1是本发明一种螺杆泵注采一体化开采装置的结构图。

具体实施方式

具体实施方式1：

结合附图1，对本发明一种螺杆泵注采一体化开采装置进行描述：

其特征在于为注汽阀体（5）上部沿圆周均布8个阀腔，阀腔内孔加工有内螺纹及密封凡尔线、注汽流道，注汽阀体（5）上、下端加工有油管密封螺纹，上端油管密封螺纹与采油管柱联接，中间注汽环形槽与注汽流道联通，下端密封螺纹与支撑阀体（8）联接，调压丝堵（1）与注汽阀体（5）阀腔内的螺纹连接，压缩高温波簧（2），产生推力推动向心密封阀杆（3）将倒齿密封阀芯（4）压在注气阀体（5）阀腔内的流道孔口上的密封凡尔线上，调节调压丝堵（1）与注汽阀体（5）阀腔内螺纹的联入长度调整高温波簧（2）对向心密封阀杆（3）和倒齿阀芯（4）的推力设定生产所需要的开启压力（3.5-8MPa）。支撑阀体（8）上端油管螺纹密封与注气阀体（5）联接，下端与油管（13）联接。固定阀座（12）安装在支撑阀体（8）内腔里，阀座压紧接头（9）的外螺纹与支撑阀体（8）的内螺纹联接，压紧固定阀座（12）形成密封。第二注汽阀体（18）上部沿圆周均布8个阀腔，阀腔内孔加工有内螺纹及密封凡尔线、注汽流道，注汽阀体（5）上、下端加工有油管密封螺纹，上端油管密封螺纹与油管（13）联接中间注汽环形槽与注汽流道联通，下端密封螺纹与螺杆泵定子（19）联接，第二调压丝堵（14）与第二注汽阀体（18）阀腔内的螺纹连接，压缩高温波簧（15），产生推力推动向心密封阀杆（16）将倒齿密封阀芯（17）压在第二注气阀体（18）阀腔内的流道孔口上的密封凡尔线上，第二调节调压丝堵（1）与第二注汽阀体（18）阀腔内螺纹的联入长度调整第二高温波簧（15）第二对向心密封阀杆（16）和第二倒齿密封阀芯（17）的推力设定生产所需要的开启压力（2-2.5 MPa）。螺杆泵定子（19）上端与第二注气阀体（18）以油管螺纹联接并密封，下端与限位接箍（21）以油管螺纹联接并密封，热采锚锚牙（24）安装在热采锚外套（25）上后套入热采锚中心管（23）上。热采锚扭矩滑杆（22）上的外扁方穿过热采锚中心管（23）的内扁方形成间隙滑动配合，热采锚扭矩滑杆（22）下端外螺纹与热采锚扭矩滑杆背帽（22）内螺纹联接，上端与限位接箍（21）以油管螺纹联接密封。高温弹簧（7）安装在密封滑杆（6）上，滑阀（10）安装在密封滑杆（6）上，浮阀（11）安装在密封滑杆（6）上，密封滑杆（6）上端与抽油杆柱以螺纹联接，下端与螺杆泵转子（20）以螺纹联接。安装在密封滑杆（6）上的高温弹簧（7）、滑阀（10）、浮阀（11）与固定阀座（12）形成油管柱密封。

如图所示，管柱下入油层位置（28），转动管柱，热采锚坐封，上提管柱一定距离，下入抽油杆柱，使滑阀（10）与固定阀座结合，在杆柱重力和高温弹簧（7）作用下，滑阀（10）和固定阀座（12）通过浮阀 （11）克服螺杆泵偏心距的影响实现结合，完井注蒸汽时，高压蒸汽从油管柱注入，压力作用在滑阀（10）、浮阀（11）上，与固定阀座（12）形成配合密封，将注汽阀体（5）上注汽通道和螺杆泵定子（19）和螺杆泵转子（20）分隔开来，上部管柱获得稳定的压力以推动倒齿密封阀芯（4）和向心密封阀杆（3）压缩高温波簧（2）开启注汽阀体（5）上的注汽通道，将蒸汽注入油管（13）套管（26）的环空，并通过套管（26）的孔进入油层。滑阀（10）、浮阀（11）、固定阀座（12）形成的配合密封阻隔了蒸汽下行到油层底界（29）而直接在作用在螺杆泵以及螺杆泵与固定阀座（12）之间管柱内的井液上，起到了隔热的作用，同时井筒上方的高温井液析出的油泥、砂等异物不会沉入螺杆泵上，避免了砂卡、砂埋螺杆泵，从而保证了螺杆泵正常转抽。

注汽后焖井一段时间后，地层压力通过第二注气阀体（18）的流道推开第二倒齿密封阀芯（17），油井液进入油管柱，推动浮阀（11）和滑阀（10）压缩高温弹簧（7）实现放喷，停喷后高温弹簧（7）又使滑阀（10）和浮阀（11）复位，转抽时上体杆柱留出防冲距，浮阀（11）离开固定阀座（12），高温弹簧（7）将滑阀（10）和浮阀（11）压在密封阀杆（16）下端。避免磨损油管柱。

注汽时，高温蒸汽会使整个油管柱受热伸长，伸长部分通过热采锚扭矩滑杆（22）上的外扁方在热采锚中心管（23）的内扁方内滑动释放，温度下降时收缩。同时杆柱也在高温弹簧（7）的调整作用下，使滑阀（10）、浮阀（11）与固定阀座（12）始终结合。

如图1所示，第一、二注汽开关阀对应油层位置29设置在套管28中，第一、二注汽开关阀的结构相同，第一、二注汽开关阀由丝堵、高温波形弹簧、密封阀杆、密封阀芯、注汽开关阀体组成，图中第一注汽开关阀的组成件号分别为丝堵1、高温波形弹簧2、密封阀杆3、密封阀芯4、注汽开关阀体5。

注汽开关阀体5上端面设置有阀腔，本实施例中上部沿圆周均布8个阀腔，在具体实施中，阀腔的数量不受数量限制；阀腔内孔加工有内螺纹及密封凡尔线、注汽流道，注汽开关阀体5上、下端加工有油管密封螺纹，上端油管密封螺纹与采油管柱联接，中间注汽环形槽与注汽流道第一端联通，下端密封螺纹与支撑阀体8联接，丝堵1与注汽开关阀体5阀腔内的螺纹连接，压缩高温波形弹簧2，产生推力推动密封阀杆3将阀芯4压在注气开关阀体5阀腔内的流道孔口上的密封凡尔线上，调节丝堵1与注汽开关阀体5阀腔内螺纹的联入长度调整高温波形弹簧2对密封阀杆3和倒齿阀芯4的推力设定生产所需要的开启压力（3.5-8MPa）。

支撑阀体8上端油管螺纹密封与注气开关阀体5联接，下端与油管13联接；固定阀座12安装在支撑阀体8内腔里，阀座压紧接头9的外螺纹与支撑阀体8的内螺纹联接，压紧固定阀座12形成密封；高温弹簧7安装在密封滑杆6上，滑阀10安装在密封滑杆6上，浮阀11安装在密封滑杆6上，密封滑杆6上端与抽油杆柱以螺纹联接，下端与螺杆泵转子20以螺纹联接；安装在密封滑杆6上的高温弹簧7、滑阀10、浮阀11与固定阀座12形成油管柱密封。

第一、二注汽开关阀的结构相同，第二注汽开关阀的组成件号分别为丝堵14、高温波形弹簧15、密封阀杆16、密封阀芯17、注汽开关阀体18。第二注汽开关阀体18上部沿圆周均布8个阀腔，阀腔内孔加工有内螺纹及密封凡尔线、注汽流道，注汽开关阀体5上、下端加工有油管密封螺纹，上端油管密封螺纹与油管13联接，中间注汽环形槽与注汽流道联通，下端密封螺纹与螺杆泵定子19联接，第二丝堵14与第二注汽开关阀体18阀腔内的螺纹连接，压缩高温波形弹簧15，产生推力推动密封阀杆16将阀芯17压在第二注气开关阀体18阀腔内的流道孔口上的密封凡尔线上，第二调节丝堵14与第二注汽开关阀体18阀腔内螺纹的联入长度调整高温波形弹簧15对密封阀杆16和阀芯17的推力设定生产所需要的开启压力（2-2.5 MPa）。

螺杆泵定子19上端与第二注气开关阀体18以油管螺纹联接并密封，下端与限位接箍21以油管螺纹联接并密封，热采锚锚牙24安装在热采锚中心管25上，热采锚扭矩滑杆22上的外扁方穿过热采锚中心管25的内扁方23，形成间隙滑动配合，热采锚扭矩滑杆22下端外螺纹与热采锚扭矩滑杆背帽27内螺纹联接，上端与限位接箍21以油管螺纹联接密封。

如图所示，管柱下入油层位置29，转动管柱，热采锚坐封，上提管柱一定距离，下入抽油杆柱，使滑阀10与固定阀座结合，在杆柱重力和高温弹簧7作用下，滑阀10和固定阀座12通过浮阀 11克服螺杆泵偏心距的影响实现结合，完井注蒸汽时，高压蒸汽从油管柱注入，压力作用在滑阀10、浮阀11上，与固定阀座12形成配合密封，将第一注汽开关阀体5上注汽通道和螺杆泵定子19和螺杆泵转子20分隔开来，上部管柱获得稳定的压力以推动阀芯4和密封阀杆3压缩高温波形弹簧2开启注汽开关阀体5上的注汽通道，将蒸汽注入油管13套管28的环空，并通过套管28在位置26处设置的孔（图中未体现）进入油层。

滑阀10、浮阀11、固定阀座12形成的配合密封阻隔了蒸汽下行到油层底界而直接在作用在螺杆泵以及螺杆泵与固定阀座12之间管柱内的井液上，起到了隔热的作用，同时井筒上方的高温井液析出的油泥、砂等异物不会沉入螺杆泵上，避免了砂卡、砂埋螺杆泵，从而保证了螺杆泵正常转抽。

注汽后焖井一段时间后，地层压力通过第二注气开关阀体18的流道推开第二阀芯17，油井液进入油管柱，推动浮阀11和滑阀10压缩高温弹簧7实现放喷，停喷后高温弹簧7又使滑阀10和浮阀11复位；转抽时上体杆柱留出防冲距，浮阀11离开固定阀座12，高温弹簧7将滑阀10和浮阀11压在密封滑杆6下端。避免磨损油管柱。

注汽时，高温蒸汽会使整个油管柱受热伸长，伸长部分通过热采锚扭矩滑杆22上的外扁方在热采锚中心管的内扁方23内滑动释放，温度下降时收缩。同时杆柱也在高温弹簧7的调整作用下，使滑阀10、浮阀11与固定阀座12始终结合。

本实施例中：第一、二注汽开关阀的开启压力设置范围分别为3.5-8MPa和2-2.5MPa，在具体实施过程中可以根据地层压力灵活设定。

本行业内已有的通用实施方式未在本实施例中详细表述。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在上面详细的说明中，参考了附图，附图形成本文的一部分。在附图中，类似的符号典型地确定类似的部件，除非上下文以其他方式指明。在详细的说明书、附图及权利要求书中所描述的图示说明的实施方案不意味是限制性的。在不脱离本文所呈现的主题的精神或范围下，其他实施方案可以被使用，并且可以作其他改变。将容易理解的是，如本文一般所描述的及附图所图示说明的，本公开的方面可以在广泛种类的不同的配置中被编排、代替、组合、分开以及设计，所有这些在本文被明确地考虑。

根据本申请所描述的特定实施方案的本公开将不受限制，其被意图作为各种方面的图示说明。如对本领域技术人员将是清晰的那样，在不脱离本公开的精神和范围下可以作许多修改和变更。在本公开范围内，功能上等同的方法和设备，除了本文所列举的那些之外，从前述说明书来看对本领域技术人员将是清晰的。这样的修改和变更意图落入所附权利要求书的范围内。本公开将仅由所附权利要求书的条款以及这样的权利要求所给予权利的等同物的全部范围限制。

本文所使用的术语仅是出于描述特定的实施方案的目的，而并非意图是限制性的。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种螺杆泵注采一体化开采装置，包括第一注汽开关阀、注汽保护阀，所述第一注汽开关阀的注汽流道第一端与注汽设备连通，注汽流道的第二端与油套管间环空连通，注汽开关阀下方连接注汽保护阀，注汽开关阀的内孔与注汽保护阀的通孔连通，其特征在于：还包括第二注汽开关阀，所述第二注汽开关阀设置在注汽保护阀下方，第二注汽开关阀的注汽流道第一端与注汽保护阀通孔连通，注汽流道的第二端与油套管间环空连通。

2.根据权利要求1所述的一种螺杆泵注采一体化开采装置，其特征在于：还包括热采锚，所述热采锚设置在螺杆泵下方，包括有热采锚锚牙、热采锚扭矩滑杆、热采锚中心管，热采锚锚牙固定在套管上，热采锚中心管与热采锚锚牙连接，热采锚扭矩滑杆设置有外扁方，热采锚中心管设置有内扁方，所述内外扁方形成间隙配合，热采锚扭矩滑杆上端连接抽油泵，热采锚扭矩滑杆上的外扁方穿过热采锚中心管的内扁方形成间隙滑动配合。

3.根据权利要求1或2所述的一种螺杆泵注采一体化开采装置，其特征在于：其特征在于为第一注汽开关阀和第二注汽开关阀的结构相同，注汽开关阀体均为环形，注汽开关阀体内孔上、下端加工有油管密封螺纹，注汽开关阀体上端面加工有1个或数个阀腔，阀腔内孔加工有内螺纹及密封凡尔线、注汽流道，注汽流道第一端与注汽阀体内孔连通，注汽流道第二端与注汽开关阀体下端面连通；注汽开关阀体阀腔内安装有阀芯、密封阀杆、调压部件、丝堵，所述阀芯与密封凡尔线配合，丝堵通过调压部件、密封阀杆将阀芯与阀腔压紧。

4.根据权利要求3所述的一种螺杆泵注采一体化开采装置，其特征在于：所述调压部件为高温波形弹簧。

5.根据权利要求1或2所述的一种螺杆泵注采一体化开采装置，其特征在于：还包括支撑阀体，所述支撑阀体为环形，所述支撑阀体内孔上端设置有与第一注汽开关阀配合的螺纹，下端设置有和油管连接的螺纹，其中设置有用于安装注汽保护阀的腔体；所述支撑阀体上端与第一注汽开关阀内孔连接，支撑阀体下端与油管上端连接，注汽保护阀安装在支撑阀体内部；第二注汽开关阀与油管下端连接。

6.根据权利要求5所述的一种螺杆泵注采一体化开采装置，其特征在于：第一注汽开关阀的注汽流道第一端在支撑阀体上方，第二注汽开关阀的注汽流道第一端在油管下方。

7.根据权利要求5所述的一种螺杆泵注采一体化开采装置，其特征在于：固定阀座（12）安装在支撑阀体（8）内腔里，阀座压紧接头（9）的外螺纹与支撑阀体（8）的内螺纹联接，压紧固定阀座（12）形成密封；高温弹簧（7）安装在密封滑杆（6）上，滑阀（10）安装在密封滑杆（6）上，浮阀（11）安装在密封滑杆（6）上，密封滑杆（6）上端与抽油杆柱以螺纹联接，下端与螺杆泵转子（20）以螺纹联接；安装在密封滑杆（6）上的高温弹簧（7）、滑阀（10）、浮阀（11）与固定阀座（12）形成油管柱密封。

8.根据权利要求1或2所述的一种螺杆泵注采一体化开采装置，其特征在于：第一注汽开关阀设置的开启压力要高于第二注汽开关阀设置的开启压力。

9.根据权利要求3所述的一种螺杆泵注采一体化开采装置，其特征在于：第一注汽开关阀设置的开启压力位于3.5-8MPa之间。

10.根据权利要求3所述的一种螺杆泵注采一体化开采装置，其特征在于：第二注汽开关阀设置的开启压力位于2-2.5MPa之间。

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