一種空心分層注汽系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種空心分層注汽系統(tǒng),在井口裝置下方連接保溫油管,保溫油管下端連接伸縮管;伸縮管下端連接配汽管柱部分,配汽管柱部分包括錨定器、油管、封隔器、油管釋放器和空心注汽閥;錨定器位于配汽管柱部分的最上端,伸縮管下端與錨定器連接;配汽管柱部分中,位于頂層油層的上方設(shè)有頂部封隔器,頂部封隔器連接在錨定器下端;在相鄰兩個(gè)油層的間隔處設(shè)有中間封隔器;在相鄰兩封隔器之間連接油管、空心注汽閥和油管釋放器;最下層油層上方的中間封隔器下端連接油管、空心注汽閥、油管和絲堵。本發(fā)明能更好地釋放管柱的熱應(yīng)力,且注汽效果更準(zhǔn)確有效,防止注汽閥結(jié)垢將注汽通道堵死,增加管柱內(nèi)通徑,便于投撈。
【專利說明】—種空心分層注汽系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于一種在稠油生產(chǎn)中使用的分層蒸汽驅(qū)系統(tǒng),尤其涉及一種空心分層注汽系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著遼河油田稠油油藏蒸汽吞吐周期的逐漸增加,蒸汽吞吐效果逐漸變差,轉(zhuǎn)換開發(fā)方式的要求越來越突出。對(duì)于遼河油田多層稠油油藏,分層蒸汽驅(qū)工藝技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用,為區(qū)塊的原油上產(chǎn)提供了保證,但通過先導(dǎo)試驗(yàn)及現(xiàn)場施工情況表明,分層汽驅(qū)工藝技術(shù)還有待完善,特別是配套投撈技術(shù)亟待完善和提高,并且需要盡快開展多種分層汽驅(qū)工藝方式的研究,以提高IIJII類稠油油藏(稠油領(lǐng)域通用的劃分標(biāo)準(zhǔn))的蒸汽驅(qū)開采效果O
[0003]現(xiàn)有的偏心分層汽驅(qū)管柱主要包括地面配汽系統(tǒng)、井口裝置及注汽管柱系統(tǒng)。注汽管柱系統(tǒng)主要是在套管內(nèi)下入隔熱油管,隔熱油管下面順序連接上封隔器、注汽閥和下封隔器。根據(jù)所需注汽量計(jì)算注汽嘴尺寸,在注汽過程中將注汽嘴同注汽閥同時(shí)下入工作筒內(nèi),這樣在配汽過程中注汽量就固定了,如果調(diào)節(jié)注汽量就需要對(duì)偏心工作筒內(nèi)的配汽閥進(jìn)行投撈。由于注汽嘴內(nèi)徑通常較小,很容易被水垢堵死,導(dǎo)致無法向該層內(nèi)注汽,增加了現(xiàn)場的投撈工作量。另外,由于受到配汽閥與工作筒之間的間隙配合問題、線性膨脹系數(shù)不同的問題,導(dǎo)致在長期注入高溫、高壓蒸汽后,配汽閥與工作筒之間會(huì)出現(xiàn)自鎖現(xiàn)象。原因之一為金屬原子之間的相互擴(kuò)散;原因之二為水垢填滿產(chǎn)生焊接效應(yīng)。其次,受到鉆井過程中井斜角的影響,導(dǎo)致注汽管柱的配汽閥在井內(nèi)并不是完全處于垂直狀態(tài),因此在打撈過程中會(huì)出現(xiàn)鎖死現(xiàn)象,導(dǎo)致投撈工具即使撲捉到注汽閥,也打撈不動(dòng),導(dǎo)致打撈失敗,無法調(diào)整各層注汽量。同時(shí),由于上下封隔器密封油管與套管之間的環(huán)空,這樣兩封隔器的位置固定,在注汽過程中上下封隔器間油管的熱應(yīng)力無法釋放,容易造成油管變形,嚴(yán)重的情況還會(huì)造成封隔器失效,造成蒸汽滲漏,影響注汽量的準(zhǔn)確性。另外,現(xiàn)有注汽管柱所需的井口體積大,井口高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,一方面影響輸送效率,另一方面蒸汽在井口內(nèi)輸送距離較長,蒸汽也容易泄露。
[0004]由此,本發(fā)明人憑借多年從事相關(guān)行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐,提出一種空心分層注汽系統(tǒng),以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種空心分層注汽系統(tǒng),更好地釋放保溫油管在注汽過程中高溫高壓狀態(tài)下的熱應(yīng)力。
[0006]本發(fā)明的另一目的在于提供一種空心分層注汽系統(tǒng),能夠保證在兩組封隔器之間油管的熱應(yīng)力得到釋放,防止油管彎曲變形,有利于測(cè)試和投撈的進(jìn)行。
[0007]本發(fā)明的又一目的在于提供一種空心分層注汽系統(tǒng),注汽效果更準(zhǔn)確有效,防止注汽閥結(jié)垢將注汽通道堵死。
[0008]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的,一種空心分層注汽系統(tǒng),用在兩層或兩層以上油層的油井中;所述注汽系統(tǒng)包括井口裝置,井口裝置下方連接保溫油管,保溫油管延伸至頂部油層的上方;所述保溫油管的下端連接伸縮管;伸縮管下端連接配汽管柱部分,配汽管柱部分包括錨定器、油管、封隔器、油管釋放器和空心注汽閥;錨定器位于配汽管柱部分的最上端,所述伸縮管下端與錨定器連接;在配汽管柱部分中,位于頂層油層的上方設(shè)有頂部封隔器,所述頂部封隔器連接在錨定器的下端;在相鄰兩個(gè)油層的間隔處設(shè)有將兩油層隔離開的中間封隔器;在頂部封隔器與相鄰的中間封隔器之間以及相鄰兩個(gè)中間封隔器之間分別順序連接有油管、空心注汽閥和油管釋放器;最下層油層上方的中間封隔器下端依次連接油管、空心注汽閥、油管和絲堵。
[0009]在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中,空心注汽閥包括連接篩管、注汽閥本體、密封座、注汽塞和外連接管;注汽閥本體為中空?qǐng)A筒結(jié)構(gòu),連接篩管上端螺紋連接在注汽閥本體外壁,連接篩管的側(cè)壁均布設(shè)有多條割縫;注汽閥本體下端內(nèi)壁與外連接管螺紋連接,連接篩管位于注汽閥本體和外連接管外部,在連接篩管和注汽閥本體、外連接管之間形成一環(huán)形空間;密封座為環(huán)形,其設(shè)在注汽閥本體內(nèi)部并位于與外連接管的連接處;注汽塞為中空套筒形,其設(shè)在注汽閥本體內(nèi)部,注汽塞與密封座形成密封接觸,注汽塞與注汽閥本體之間形成環(huán)形注汽腔;注汽塞的側(cè)壁上周向均勻分布有注汽孔與環(huán)形注汽腔相通,注汽閥本體側(cè)壁上設(shè)有與環(huán)形注汽腔和環(huán)形空間均連通的透氣孔。
[0010]在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中,密封座的表面采用硬質(zhì)合金堆焊。
[0011]在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中,注汽塞與密封座形成密封接觸的接觸面均采用硬質(zhì)合金堆焊。
[0012]在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中,油管釋放器包括外筒部分和內(nèi)中心管,內(nèi)中心管相對(duì)移動(dòng)的套設(shè)在外筒部分內(nèi);所述外筒部分包括依次螺紋連接的上接頭、上中心管、連接套和液缸;在連接套和內(nèi)中心管外壁之間設(shè)有高溫密封圈和密封圈,密封圈位于高溫密封圈下部;液缸和連接套的連接處設(shè)有密封圈,液缸和內(nèi)中心管外壁之間形成有環(huán)形儲(chǔ)液腔;內(nèi)中心管外壁螺紋連接一壓環(huán),壓環(huán)位于環(huán)形儲(chǔ)液腔內(nèi),壓環(huán)外壁與液缸內(nèi)壁之間設(shè)有密封圈。
[0013]在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中,保溫油管、伸縮管及油管的內(nèi)通徑至少為Φ76πιπι。
[0014]由上所述,該分層注汽系統(tǒng)采用內(nèi)徑為Φ76_的大通徑伸縮管,其位置設(shè)計(jì)在保溫油管的下端、錨定器和封隔器的上方,直接與錨定器相連,通過對(duì)管柱在高溫高壓狀態(tài)下的受力變形分析,該設(shè)計(jì)位置能更有效的發(fā)揮伸縮管的作用,釋放注汽過程中的熱應(yīng)力。采用空心注汽閥,該注汽閥通過控制過流面積來控制注汽量,利用汽流對(duì)注汽通道表面不斷的沖刷,防止結(jié)垢將注汽通道堵死。兩個(gè)封隔器之間設(shè)有油管釋放器,保證在兩組封隔器之間油管的熱應(yīng)力得到釋放,防止油管彎曲變形。該系統(tǒng)整體內(nèi)徑可以保持在Φ76_的基礎(chǔ)上,能有效的保證蒸汽的順暢流通;簡化了工具結(jié)構(gòu),降低了施工作業(yè)難度,提高了施工成功率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]以下附圖僅旨在于對(duì)本發(fā)明做示意性說明和解釋,并不限定本發(fā)明的范圍。其中:
[0016]圖1:為本發(fā)明空心分層注汽系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2A:為本發(fā)明中空心注汽閥的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2B:為圖2A中I處的放大視圖。
[0019]圖3:為本發(fā)明中油管釋放器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解,現(xiàn)對(duì)照【專利附圖】
【附圖說明】本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0021]如圖1所示,本發(fā)明提供一種空心分層注汽系統(tǒng)100,該注汽系統(tǒng)用于對(duì)兩層或兩層以上油層進(jìn)行分層注汽,本實(shí)施方式中采用具有兩層油層的情況進(jìn)行舉例說明。注汽系統(tǒng)100包括井口裝置I,井口裝置I采用不壓井蒸汽驅(qū)井口,該井口為現(xiàn)有技術(shù),該井口結(jié)構(gòu)簡單,蒸汽在井口內(nèi)的輸送距離短,減少了蒸汽的滲漏機(jī)會(huì)。井口裝置下方螺紋連接保溫油管2,保溫油管采用的是BG80H保溫油管,該保溫油管為現(xiàn)有技術(shù),具有強(qiáng)度高,高溫下保溫性能好,隔熱性能高的特性,能夠更好的減少蒸汽在輸送過程中的熱損失。保溫油管2延伸至頂部油層a的上方;保溫油管2的下端螺紋連接伸縮管3 ;伸縮管3下端連接配汽管柱部分,配汽管柱部分包括錨定器4、油管6、封隔器5、油管釋放器9和空心注汽閥7 ;錨定器4位于配汽管柱部分的最上端,伸縮管3下端與錨定器4螺紋連接;在配汽管柱部分中,位于頂層油層a的上方設(shè)有頂部封隔器51,該頂部封隔器51螺紋連接在錨定器4的下端;位于頂層油層a與下層油層b之間的間隔處設(shè)有中間封隔器52,中間封隔器52將頂層油層a與下層油層b隔離開;在頂部封隔器51和中間封隔器52之間從上至下依次螺紋連接有油管6、空心注汽閥7、油管6和油管釋放器9 ;下層油層b上方的中間封隔器52下端依次螺紋連接油管6、空心注汽閥7、油管6和絲堵8。如果是三層或三層以上油層的情況時(shí),在配汽管柱部分中,位于頂層油層的上方設(shè)有頂部封隔器51,頂部封隔器51螺紋連接在錨定器4的下端;位于相鄰兩個(gè)油層的間隔處設(shè)有將兩油層隔離開的中間封隔器52 ;在頂部封隔器51與相鄰的中間封隔器52之間以及相鄰兩個(gè)中間封隔器52之間分別螺紋連接有油管6、空心注汽閥7和油管釋放器9,根據(jù)不同情況,空心注汽閥7下端可以直接連接油管釋放器9或連接油管6后再連接油管釋放器9,空心注汽閥7與相應(yīng)的油層對(duì)應(yīng)設(shè)置;最下層油層上方的中間封隔器52下端依次連接油管6、空心注汽閥7、油管6和絲堵8。
[0022]該注汽系統(tǒng)的伸縮管設(shè)計(jì)位置根據(jù)管柱受力分析安裝在保溫油管的下部,區(qū)別于現(xiàn)有安裝在保溫油管的中間位置,伸縮管設(shè)在保溫油管的下部能夠更好的發(fā)揮伸縮管的作用。配汽管柱部分用錨定器錨定,油層上方的封隔器密封油層上端的油管與套管的環(huán)形空間,保證對(duì)油層注汽的準(zhǔn)確性。在相鄰兩個(gè)封隔器之間連接油管釋放器,能夠保證在兩組封隔器間管柱的熱應(yīng)力得到釋放。
[0023]進(jìn)一步,如圖2A、圖2B所示,空心注汽閥7包括連接篩管71、注汽閥本體72、密封座73、注汽塞74和外連接管75 ;注汽閥本體72為中空?qǐng)A筒結(jié)構(gòu),連接篩管71上端螺紋連接在注汽閥本體72外壁,連接篩管71的側(cè)壁均布設(shè)有多條割縫,注入的汽體可通過割縫到空心注汽閥外部。注汽閥本體72下端內(nèi)壁與外連接管75螺紋連接,連接篩管71位于注汽閥本體72和外連接管75外部,在連接篩管71和注汽閥本體72、外連接管75之間形成一環(huán)形空間76 ;密封座73為環(huán)形,其設(shè)在注汽閥本體72內(nèi)部并位于與外連接管75的連接處;注汽塞74為中空套筒形,其設(shè)在注汽閥本體72內(nèi)部,注汽塞74與密封座73形成密封接觸,注汽塞74與注汽閥本體72之間形成環(huán)形注汽腔77 ;注汽塞74的側(cè)壁上周向均勻分布有注汽孔741與環(huán)形注汽腔77相通,注汽閥本體72側(cè)壁上設(shè)有與環(huán)形注汽腔7和環(huán)形空間76均連通的透氣孔721。注汽塞74與密封座73形成密封接觸的接觸面均采用硬質(zhì)合金堆焊,注汽閥本體72上端可連接變扣接頭。
[0024]該空心注汽閥的注汽塞74下入注汽閥本體72內(nèi),可以通過改變下入的注汽塞74的過流面積來調(diào)節(jié)注汽量,通過控制環(huán)形空間76的過流面積來控制注汽量,使注汽效果更準(zhǔn)確有效;該空心注汽閥結(jié)構(gòu)簡單,由于是同心結(jié)構(gòu),在深井之中和偏心結(jié)構(gòu)的注汽閥相比較,更容易被捕捉到,注汽塞74與密封座73形成密封接觸的接觸面均采用硬質(zhì)合金堆焊,不僅能夠增強(qiáng)金屬強(qiáng)度,而且能夠最大限度的減輕結(jié)垢和腐蝕現(xiàn)象,因此便于投撈。注汽過程中,汽流經(jīng)過注汽腔77和透氣孔721而提高流速,使析出垢質(zhì)無法進(jìn)行有效堆積,保護(hù)了注入通道。
[0025]進(jìn)一步,如圖3所示,油管釋放器9包括外筒部分和內(nèi)中心管91,內(nèi)中心管91可相對(duì)移動(dòng)的套設(shè)在外筒部分內(nèi);外筒部分包括依次螺紋連接的上接頭92、上中心管93、連接套94和液缸95 ;上述各個(gè)部件依次連接形成一個(gè)筒狀的整體;在連接套94和內(nèi)中心管91外壁之間設(shè)有高溫密封圈96和密封圈97,連接套94上具有相應(yīng)的凹槽,高溫密封圈96和密封圈97位于對(duì)應(yīng)的凹槽內(nèi),且密封圈97位于高溫密封圈96下部;液缸95和連接套94的連接處設(shè)有密封圈97,液缸95和內(nèi)中心管91外壁之間形成有環(huán)形儲(chǔ)液腔98 ;內(nèi)中心管91外壁螺紋連接一壓環(huán)99,壓環(huán)99位于環(huán)形儲(chǔ)液腔98內(nèi),壓環(huán)99外壁與液缸95內(nèi)壁之間設(shè)有密封圈97,壓環(huán)99上設(shè)有密封槽,密封圈97位于密封槽內(nèi);壓環(huán)99在中心內(nèi)管91的帶動(dòng)下可以在環(huán)形儲(chǔ)液腔98內(nèi)來回移動(dòng),其移動(dòng)的距離受到環(huán)形儲(chǔ)液腔98上下長度的限制,從而限制內(nèi)中心管與外筒部分的相對(duì)移動(dòng)距離。
[0026]該油管釋放器9在安裝到管柱的初始狀態(tài)時(shí),液缸95的環(huán)形儲(chǔ)液腔98內(nèi)是注滿水的,各個(gè)密封圈97使注入的水密封在環(huán)形儲(chǔ)液腔98內(nèi);由于水的壓力作用在壓環(huán)99上,使壓環(huán)不能在環(huán)形儲(chǔ)液腔98內(nèi)移動(dòng),因此外筒部分與內(nèi)中心管91就不會(huì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。將油管釋放器9下入井內(nèi)后,注汽過程中,由于溫度過高,密封圈97就會(huì)失效,環(huán)形儲(chǔ)液腔98內(nèi)的水受熱氣化就會(huì)排出,環(huán)形儲(chǔ)液腔98內(nèi)壓力消失,壓環(huán)99可以在環(huán)形儲(chǔ)液腔98內(nèi)來回移動(dòng),這時(shí)整個(gè)外筒部分相對(duì)于內(nèi)中心管91就能相對(duì)運(yùn)動(dòng),釋放油管產(chǎn)生的熱應(yīng)力。在此過程中高溫密封圈96能夠保證釋放應(yīng)力的過程中該油管釋放器的密封效果。
[0027]進(jìn)一步,保溫油管2、伸縮管3及油管6的內(nèi)通徑至少為Φ76_。整體管柱系統(tǒng)的內(nèi)徑保持在φ76_以上,保溫油管2米用Φ 114mmX 76mm,油管6米用Φ89_ΧΦ76_平式油管,油層部位采用空心注汽閥7,不僅加大了管柱系統(tǒng)整體的內(nèi)通徑,同時(shí)也有利于測(cè)試、投撈等工藝的進(jìn)行,為下一步進(jìn)行多層分注拓展了空間。
[0028]由上所述,該注汽系統(tǒng)采用大通徑伸縮管Φ76πιπι,其位置設(shè)計(jì)在保溫油管的下端、錨定器和封隔器的上方,直接與錨定器相連,通過對(duì)管柱在高溫高壓狀態(tài)下的受力變形分析,該設(shè)計(jì)位置能更有效的發(fā)揮伸縮管的作用,釋放注汽過程中的熱應(yīng)力。采用空心注汽閥,該閥通過控制過流面積來控制注汽量,利用汽流對(duì)注汽通道表面不斷的沖刷,防止結(jié)垢將注汽通道堵死。兩個(gè)封隔器之間設(shè)有油管釋放器,保證在兩組封隔器之間油管的熱應(yīng)力得到釋放,防止油管彎曲變形。該注汽系統(tǒng)整體內(nèi)徑可以保持在Φ76_的基礎(chǔ)上,能有效的保證蒸汽的順暢流通;簡化了工具結(jié)構(gòu),降低了施工作業(yè)難度,提高了施工成功率。
[0029]以上所述僅為本發(fā)明示意性的【具體實(shí)施方式】,并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員,在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改,均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種空心分層注汽系統(tǒng),用在兩層或兩層以上油層的油井中;所述注汽系統(tǒng)包括井口裝置,井口裝置下方連接保溫油管,保溫油管延伸至頂部油層的上方;其特征在于:所述保溫油管的下端連接伸縮管;伸縮管下端連接配汽管柱部分,配汽管柱部分包括錨定器、油管、封隔器、油管釋放器和空心注汽閥;錨定器位于配汽管柱部分的最上端,所述伸縮管下端與錨定器連接;在配汽管柱部分中,位于頂層油層的上方設(shè)有頂部封隔器,所述頂部封隔器連接在錨定器的下端;在相鄰兩個(gè)油層的間隔處設(shè)有將兩油層隔離開的中間封隔器;在頂部封隔器與相鄰的中間封隔器之間以及相鄰兩個(gè)中間封隔器之間分別順序連接有油管、空心注汽閥和油管釋放器;最下層油層上方的中間封隔器下端依次連接油管、空心注汽閥、油管和絲堵。
2.如權(quán)利要求1所述的空心分層注汽系統(tǒng),其特征在于:所述空心注汽閥包括連接篩管、注汽閥本體、密封座、注汽塞和外連接管;注汽閥本體為中空?qǐng)A筒結(jié)構(gòu),連接篩管上端螺紋連接在注汽閥本體外壁,連接篩管的側(cè)壁均布設(shè)有多條割縫;注汽閥本體下端內(nèi)壁與外連接管螺紋連接,連接篩管位于注汽閥本體和外連接管外部,在連接篩管和注汽閥本體、夕卜連接管之間形成一環(huán)形空間;密封座為環(huán)形,其設(shè)在注汽閥本體內(nèi)部并位于與外連接管的連接處;注汽塞為中空套筒形,其設(shè)在注汽閥本體內(nèi)部,注汽塞與密封座形成密封接觸,注汽塞與注汽閥本體之間形成環(huán)形注汽腔;注汽塞的側(cè)壁上周向均勻分布有注汽孔與環(huán)形注汽腔相通,注汽閥本體側(cè)壁上設(shè)有與環(huán)形注汽腔和環(huán)形空間均連通的透氣孔。
3.如權(quán)利要求2所述的空心分層注汽系統(tǒng),其特征在于:所述密封座的表面采用硬質(zhì)合金堆焊。
4.如權(quán)利要求2所述的空心分層注汽系統(tǒng),其特征在于:所述注汽塞與密封座形成密封接觸的接觸面均采用硬質(zhì)合金堆焊。
5.如權(quán)利要求1或3或4所述的空心分層注汽系統(tǒng),其特征在于:所述油管釋放器包括外筒部分和內(nèi)中心管,內(nèi)中心管相對(duì)移動(dòng)的套設(shè)在外筒部分內(nèi);所述外筒部分包括依次螺紋連接的上接頭、上中心管、連接套和液缸;在連接套和內(nèi)中心管外壁之間設(shè)有高溫密封圈和密封圈,密封圈位于高溫密封圈下部;液缸和連接套的連接處設(shè)有密封圈,液缸和內(nèi)中心管外壁之間形成有環(huán)形儲(chǔ)液腔;內(nèi)中心管外壁螺紋連接一壓環(huán),壓環(huán)位于環(huán)形儲(chǔ)液腔內(nèi),壓環(huán)外壁與液缸內(nèi)壁之間設(shè)有密封圈。
6.如權(quán)利要求1所述的空心分層注汽系統(tǒng),其特征在于:所述保溫油管、伸縮管及油管的內(nèi)通徑至少為Φ76ι?πι。
【文檔編號(hào)】E21B43/24GK104373095SQ201410469662
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】張洪寶, 何傳興, 魏凱, 劉祖合, 趙樹杰, 戚勇, 王巍, 楊冬梅, 杜曉雪 申請(qǐng)人:中國石油天然氣股份有限公司