CN201162532Y - 一种多功能稠油热采管柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能稠油热采管柱，它包括隔热管、伸缩管、封隔器、注汽阀、接管、尾管、丝堵和泵座，其特征在于它还设置爆破阀，并按照自上而下的顺序，将隔热管、泵座、伸缩管、封隔器、注汽阀、爆破阀、封隔器、接管、尾管和丝堵依次串联，所述封隔器的动力缸由汽压缸构成，所述爆破阀由阀体以及设置在阀体壁上的泄压孔及其限压通、断装置组成。本实用新型实现后，用其实施稠油热采操作时，具有工艺简单，生产效率高，成本低的显著优点。

Description

一种多功能稠油热采管柱

技术领域

本实用新型涉及一种应用于油田领域的稠油热采设备，确切地说是一种多功能稠油热采管柱。

技术背景

在国、内外油田领域中，人们已经开发应用的油井主要有两种，即直井和水平井。当人们利用直井进行稠油热采时，其主要操作内容有两项，一是稠油稀化，即降低地下稠油的粘度，提高其流动性；二是采油，即将地下稠油取至井外。在这一过程中，人们需要使用的主要施工设备是稠油热采管柱及其配用的井上设备。其中，稠油热采管柱包括注汽管柱和采油管柱。前者用于稠油稀化操作；后者用于采油操作。现有的注汽管柱通常由自上而下，依次串联的隔热管、伸缩管、封隔器、注汽阀、封隔器、接管、尾管和丝堵组成；封隔器又分别由中心管、可胀式环形密封构件及其定位部件、动力缸组成。其中，动力缸由热动液压缸构成，所说热动液压缸是指其活塞的驱动能量来源于蒸汽热能。使用中，所述活塞的伸出端与密封构件相配用，可使密封构件在活塞伸出时被扩外胀，进而将位于注汽管柱外圆与井管内孔之间的环形间隙封闭，这一过程亦称为封隔器座封。现有的采油管柱由泵座和油管串联而成。利用现有的稠油热采管柱实施稠油热采操作时，包括以下工序步骤：1、封隔器坐封，以选定注汽油层；2、向注汽管柱内注入稠油稀化助剂，即二氧化碳或氮气，等等；3、焖井；4、通过注汽管柱向地下油层中注入蒸汽；5、将注汽管柱提至井外；6、下装采油管柱；7、抽油。现有的稠油热采管柱在使用过程中存在的主要问题是操作工艺复杂，生产效率低，成本高。产生问题的主要原因有三点：首先，由于其封隔器依靠热能坐封，以致在注入稠油稀化助剂之前，必须先行实施注汽工序；其次，注汽管柱和采油管柱分别设置，以致在稠油稀化之后，采油操作之前，需要先将注汽管柱提至井外，再将采油管柱下装井内，操作繁琐，代价很高；再次，当井管射孔及喉道内被封堵时，它没有解堵能力，以致解堵工作只能依靠专用设备和工艺另行实施。

发明内容

本实用新型的目的是为人们提供一种多功能稠油热采管柱，以便用其实施稠油热采操作时，可以简化工艺，提高生产效率，降低生产成本。

本实用新型的目的是这样实现的，它包括隔热管、伸缩管、封隔器、注汽阀、接管、尾管、丝堵和泵座，其特点是它还设置爆破阀，并按照自上而下的顺序，将隔热管、泵座、伸缩管、封隔器、注汽阀、爆破阀、封隔器、接管、尾管和丝堵依次串联，所述封隔器的动力缸由汽压缸构成，所述爆破阀由阀体以及设置在阀体壁上的泄压孔及其限压通、断装置组成。

上述封隔器由中心管等组成，中心管的上、下部外圆上分别设置软体胀环及其联接部件，下端外圆上固定联接扩胀套，中部外圆上相背设置上、下两个汽压缸，并使之储气腔与中心管内腔连通，下部汽压缸活塞伸出端与下部软体胀环的联接部件相配用，对其形成下移推动接触，上部汽压缸活塞伸出端锥台面、扩胀套上端锥台面分别与上、下部软体胀环的下端腔口相配用，使软体胀环在活塞伸出时被扩外胀，该阻隔器两端设置邻接件联接结构。

上述注汽阀由外壳，阀体、阀球等组成，外壳、阀体均为管形构件，外壳的圆周上制有径向排气孔，外壳内插置阀体，两者间滑动密封接触并设置解封销钉，阀球与阀体上端腔口相配用，可对其形成压密封接触，该注汽阀两端设置邻接件联接结构。

上述爆破阀的阀体壁上制有径向阶梯通孔，该通孔构成所述泄压孔，该泄压孔的限压通、断装置这样构成：在泄压孔的阶梯端面上设置限压片，并在其大端孔内联接定位套，该定位套使限压片与所述阶梯端面之间形成密封固定联接，该注汽阀两端设置邻接件联接结构。

本实用新型实现后，用其实施稠油热采操作时，具有工艺简单，生产效率高，成本低的显著优点。取得这种效果的原因有三点：首先，本实用新型的封隔器具有气压座封性能，可在注入气态稠油稀化助剂即二氧化碳或氮气时实现座封，省略了现有技术中，为使封隔器坐封而单独实施的蒸汽注入工序，从而简化序工并降低生产成本；其次，本实用新型将现有的注气管柱和采油管柱合二为一，不仅简化设备结构，同时还在稠油热采过程中，将管柱的下装次数由现有技术中的两次，即注气管柱、采油管柱各下装一次，转变成一次，从而又一次简化工序并降低生产成本；再次，本实用新型的爆破阀将在注入管柱的气态稠油稀化助剂的压力达到设定值时，使气体产生爆炸，该爆炸力足以使沉积在井管射孔及喉道内的堵塞物被清除，实现解堵目的，从而省略了现有技术中，单独设置的解堵工序，进而再一次简化施工工艺并降低生产成本。

附图说明

图1使本实用新型的使用安装状态示意图

图2是本实用新型封隔器的结构型示意图

图3是本实用新型注汽阀的结构型示意图

图4是本实用新型爆破阀的结构型示意图

图5是本实用新型封隔器、注汽阀、爆破阀之间的联接关系示意图

具体实施方式

由图1可见，本实用新型包括现有注汽管柱的所有组成零部件，即隔热管1、伸缩管3、封隔器4、注汽阀5、接管7、尾管8、丝堵9，并包括现有采油管柱的泵座2。本实用新型与现有技术的区别在于它还设置爆破阀6，并按照由自上而下的顺序，将隔热管、泵座、伸缩管、封隔器、注汽阀、爆破阀、封隔器、接管、尾管和丝堵依次串联，所述封隔器的动力缸由汽压缸构成，所述爆破阀由阀体以及设置在阀体壁上泄压孔及其通、断限压装置组成。

本实用新型封隔器的结构形式如图2所示，由图可见，它由中心管10等组成，中心管的上、下部外圆上分别设置软体胀环25、12及其联接部件，下端外圆上固定联接扩胀套11，中部外圆上相背设置上、下两个汽压缸，并使之储气腔均通过设置在中心管上的径向通孔与中心管内腔连通，下部汽压缸活塞16的伸出端与下部软体胀环12的联接部件相配用，对其形成轴向下移推动接触，上部汽压缸活塞伸出端锥台面、扩胀套11上端锥台面分别与上、下部软体胀环的下端腔口相配用，使软体胀环在活塞伸出时被扩外胀，该封隔器两端设置邻接件联接结构。

封隔器的上部软体胀环25的联接部件由内套27、外套26组成，该联接部件使上部软体胀环在径向、轴向两个方向上被定位。下部软体胀环12的联接部件由内滑套13、紧固套14以及设置在内滑套13内圆与中心管10外圆之间的棘齿副15组成，该棘齿副构成其的下移止回机构；该联接部件使下部软体胀环在径向方向上被定位，在轴向方向上与中心管形成下移推动接触。

封隔器的汽压缸均由缸体、活塞、储气腔构成。其中，缸体由环形间隔扳19、缸套18、20构成。上部气压缸活塞由动力环21和推力头组成，该推力头又分别由内滑套、上端带有锥台面的外锥套22和设置在两者间的推力弹簧24构成。内滑套内圆与中心管10外圆之间设置棘齿副23，该棘齿副构成推力头的上移止回机构；下部气压缸活塞仅由动力环16构成；上述动力环通过密封件17与缸体和中心管之间形成滑动密封联接。

在本实施例中，将推力头制成弹性组合部件的目的是在封隔器工作过程中，能使活塞与上端软体胀环之间始终保持压接触，以确保作封质量。应当说明，在实际生产中，将活塞的动力环与推力头制成一体，并取消弹簧17时，本实用新型也可以使用。

在本实施例中，设置于封隔器上、下两端的邻接件联接结构分别由中心管10的下端外螺纹和设置在中心管上端部的变扣接头28的上端内螺纹构成。

应当说明，本实用新型封隔器与现有技术封隔器的构造基本相同，两者的主要区别仅在于其动力缸的工作介质腔的结构形式不同。由于前者的工作介质腔是用来注入和储存压力气体的，所以它必须制成开式空腔，因此它与中心管的内腔相连通；而后者的工作介质腔是用于储存热胀液体的，所以它必须是封闭空腔，因此它与中心管互不连通。

本实用新型注汽阀的结构形式如图3所示。由图可见，它由外壳34，阀体37、阀球36等组成，外壳、阀体均为管形构件，外壳的圆周上制有径向排气孔，外壳内插置阀体，两者间滑动密封接触并设置解封销钉35，阀球与阀体上端腔口相配用，可对其形成压密封接触，该注汽阀两端设置邻接件联接结构，该联接结构分别由外壳的两端内螺纹构成。

应当说明，注气阀在油田领域中已有应用。现有的注气阀与图3所示注气阀相比，基本结构相同，性能一致。若将这类注气阀用于本实用新型也是可以的。

本实用新型爆破阀的结构形式如图4所示，由图可见，其阀体由外套30、上、下连接管29、33连接而成，外套侧壁上制有径向阶梯通孔，该通孔构成所述泄压孔，该泄压孔的限压通、断装置这样构成：在泄压孔的阶梯端面上设置限压片32，并在其大端孔内联接定位套31，该定位套使限压片与所述阶梯端面之间形成密封固定联接。该爆破阀两端设置邻接件联接结构，该联接结构分别由阀体的两端外螺纹构成。

应当说明，爆破阀的上述结构形式不是唯一的。例如，其泄压孔的限压通、断装置也可以由常见的分别由刚球、弹簧及其压盖组成的弹性限压装置构成。

图5给出本实用新型封隔器、注汽阀、爆破阀之间的联接关系示意图。由图可见，各部件均通过设置在其两端部的邻接件联接结构，即与邻接件相配用的联接螺纹相互联接。

利用本实用新型实施稠油热采操作时，其施工工艺及工作原理如下：

1、将本实用新型下装到井管内，并将注气阀的阀球留置于井上。

2、按现有技术，向本实用新型的管柱内投、注稠油稀化助剂，即注入氮气，或投入磺酸盐并注入二氧化碳气体；当气体压力达到一个设定值时，封隔器完成坐封；随着气体压力的继续增加，并达到另一个更高的设定值时，爆破阀的限压片碎裂，泄压孔开通，管柱内压力气体自泄压孔排出，该气体在刚刚排除的一瞬间，将因环境压力突变而引起强烈爆炸，爆炸力将使井管射孔及喉道内的堵塞物被瞬间清除，使之实现解堵；随后，排出的压力气体将向位于两隔封隔器之间的选定油层内自由扩散。

3、按现有技术焖井。焖井的目的是使投、注井下的稠油稀化助剂与地下稠油之间充分反映，以便提高后序的注汽效率。

4、将阀球投入管柱腔内，使之依靠自重下落，并与注汽阀阀体的上端腔口密封压接触；再按现有技术相管柱腔内注入压力蒸汽；当气体压力达到设定值时，注气阀的解封销钉将在施加于阀球与阀体组件上端面的压力作用下被剪断，使阀球与阀体组件下移，并使注气阀的排气孔开通，使管柱内的压力气体经排气孔向位于两隔封隔器之间的选定油层内自由扩散，注汽操作连续进行，直至地下稠油的稀化程度符合施工要求为止。

5、按现有技术向管柱腔内下装抽油泵的泵杆，并开始抽油操作。

Claims (4)

1、一种多功能稠油热采管柱，它包括隔热管、伸缩管、封隔器、注汽阀、接管、尾管、丝堵和泵座，其特征在于它还设置爆破阀，并按照自上而下的顺序，将隔热管、泵座、伸缩管、封隔器、注汽阀、爆破阀、封隔器、接管、尾管和丝堵依次串联，所述封隔器的动力缸由汽压缸构成，所述爆破阀由阀体以及设置在阀体壁上的泄压孔及其限压通、断装置组成。

2、根据权利要求1所述的一种多功能稠油热采管柱，其特征在于所述封隔器由中心管等组成，中心管的上、下部外圆上分别设置软体胀环及其联接部件，下端外圆上固定联接扩胀套，中部外圆上相背设置上、下两个汽压缸，并使之储气腔与中心管内腔连通，下部汽压缸活塞伸出端与下部软体胀环的联接部件相配用，对其形成下移推动接触，上部汽压缸活塞伸出端锥台面、扩胀套上端锥台面分别与上、下部软体胀环的下端腔口相配用，使软体胀环在活塞伸出时被扩外胀，该阻隔器两端设置邻接件联接结构。

3、根据权利要求1或2所述的一种多功能稠油热采管柱，其特征在于所述注汽阀由外壳，阀体、阀球等组成，外壳、阀体均为管形构件，外壳的圆周上制有径向排气孔，外壳内插置阀体，两者间滑动密封接触并设置解封销钉，阀球与阀体上端腔口相配用，可对其形成压密封接触，该注汽阀两端设置邻接件联接结构。

4、根据权利要求3所述的一种多功能稠油热采管柱，其特征在于所述爆破阀的阀体壁上制有径向阶梯通孔，该通孔构成所述泄压孔，该泄压孔的限压通、断装置这样构成：在泄压孔的阶梯端面上设置限压片，并在其大端孔内联接定位套，该定位套使限压片与所述阶梯端面之间形成密封固定联接，该注汽阀两端设置邻接件联接结构。

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