本發(fā)明屬于油氣田開發(fā)領(lǐng)域，涉及稠油油藏開采中提高原油采收率技術(shù)，尤其涉及一種蒸汽注入管柱。

背景技術(shù)：

蒸汽吞吐就是先向油井注入一定量的蒸汽，關(guān)井一段時間，待蒸汽的熱能向油層擴(kuò)散后，再開井生產(chǎn)的一種開采重油的增產(chǎn)方法，是熱采開發(fā)油藏有效開發(fā)手段之一。

但隨著開發(fā)的不斷深入，生產(chǎn)中暴露出越來越多的問題，其中一個重要的方面就是蒸汽注入過程中熱損失比較大，因此減小蒸汽注入過程中熱量的損失對于蒸汽吞吐采收率的提高具有重大意義。

如圖1所示，常規(guī)的蒸汽吞吐管柱下入管柱后進(jìn)行打壓坐封熱采封隔器500，然后增加壓力打掉球座501，再進(jìn)行后續(xù)注氣作業(yè)。然而，現(xiàn)有蒸汽吞吐管柱有時會因?yàn)樽夥飧羝?00過程中注入的液體，或者井內(nèi)動液面高度比較高導(dǎo)致油套環(huán)空可能會存在液體。如果不將液體排出，在出入熱蒸汽過程中，會造成大量的熱損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述不足，本發(fā)明有必要提供一種蒸汽注入管柱，以能夠?qū)⒂吞篆h(huán)空中的積液排出，減小在蒸汽注入過程中的熱量損失，提高蒸汽吞吐的效率。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種蒸汽注入管柱，該蒸汽注入管柱包括：順次串聯(lián)的隔熱管、環(huán)空排液閥、熱采封隔器、球座、篩管、以及絲堵；所述熱采封隔器能將油套環(huán)空封隔；所述絲堵將所述篩管的下端封堵，所述篩管上分布有注氣孔；

所述環(huán)空排液閥包括：

中心管；所述中心管的側(cè)壁上設(shè)有將其貫通的排液孔；

可滑動地套設(shè)于所述中心管外的第一活塞；所述第一活塞具有面積不同的上受力面以及下受力面；所述第一活塞具有將所述排液孔封堵的封堵位置；所述上受力面以及下受力面所形成的壓力差能推動所述第一活塞遠(yuǎn)離封堵位置；

可滑動地套設(shè)于所述中心管外的第二活塞；所述第二活塞遠(yuǎn)離所述第一活塞的一端設(shè)置有容納空間，所述容納空間內(nèi)具有熱膨脹藥劑；所述第二活塞在所述熱膨脹藥劑受熱膨脹時推動所述第一活塞至所述封堵位置。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述環(huán)空排液閥靠近所述熱采封隔器設(shè)置。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述第二活塞設(shè)置于所述第一活塞的下方；所述第一活塞位于封堵位置時，所述第二活塞的上端與所述第一活塞的下端通過剪切銷釘連接。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述第一活塞的上端面為上受力面，下端面為下受力面；所述上端面面積大于所述下端面面積。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述第一活塞的上端面固定連接有多個沿周向均勻排布的定位爪；所述定位爪的上端設(shè)有定位凸起；所述中心管的外壁上設(shè)有定位凹槽；所述第一活塞位于封堵位置時，所述定位凸起卡入所述定位凹槽。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述第一活塞位于封堵位置時，所述第一活塞上端的內(nèi)壁與所述中心管的外壁之間且在所述排液孔的上方設(shè)有第一密封圈，所述第一活塞的下端的內(nèi)壁與所述第二活塞上端的外壁之間且在所述排液孔的下方設(shè)有第二密封圈。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述第一密封圈為耐高溫密封圈；所述第二密封圈為聚四氟環(huán)。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述中心管外固定套設(shè)有外筒、下蓋；所述下蓋固定連接所述外筒的下端以及所述中心管的外壁；所述第二活塞的下端伸入所述外筒內(nèi)；所述第二活塞的下端面、所述下蓋的上端面、所述外筒內(nèi)壁、以及所述中心管外壁形成所述容納空間。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述外筒的上端還固定連接有上蓋；所述第二活塞的下端的外壁設(shè)有變徑臺肩；所述上蓋能對所述變徑臺階限位。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述容納空間內(nèi)還設(shè)有套設(shè)于所述中心管外的定位管；所述定位管與所述上蓋之間沿所述中心管長度方向的距離為所述第二活塞的可滑動距離。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述下蓋焊接于所述中心管上，所述下蓋與所述外筒焊接；所述外筒與所述上蓋焊接。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述中心管的外壁上設(shè)有對所述第一活塞限位的限位臺階，所述限位臺階在所述第一活塞位于封堵位置時阻止所述第一活塞上移。

通過以上描述可以看出，本發(fā)明蒸汽注入管柱的環(huán)空排液閥通過設(shè)置相配合的第一活塞和第二活塞，通過第一活塞將排液孔封堵，并在井下通過向油套環(huán)空打壓實(shí)現(xiàn)第一活塞的移動打開排液孔，從而將積液排出，在積液排出后通過第二活塞帶動第一活塞移動重新將排液孔封堵，保障蒸汽吞吐的順利進(jìn)行，因此，本發(fā)明的蒸汽注入管柱能夠?qū)⒂吞篆h(huán)空積液排空，進(jìn)而可以減少主蒸汽的熱損失，提高采收率。

參照后文的說明和附圖，詳細(xì)公開了本發(fā)明的特定實(shí)施方式，指明了本發(fā)明的原理可以被采用的方式。應(yīng)該理解，本發(fā)明的實(shí)施方式在范圍上并不因而受到限制。在所附權(quán)利要求的精神和條款的范圍內(nèi)，本發(fā)明的實(shí)施方式包括許多改變、修改和等同。

針對一種實(shí)施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個或更多個其它實(shí)施方式中使用，與其它實(shí)施方式中的特征相組合，或替代其它實(shí)施方式中的特征。

應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，術(shù)語“包括/包含”在本文使用時指特征、整件、步驟或組件的存在，但并不排除一個或更多個其它特征、整件、步驟或組件的存在或附加。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是現(xiàn)有的蒸汽吞吐管柱結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一種實(shí)施方式提供的蒸汽注入管柱結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2中的環(huán)空排液閥初始狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3打開排液孔狀態(tài)示意圖；

圖5是圖3關(guān)閉排液孔狀態(tài)示意圖；

圖6是圖3中第一活塞的剖面示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“設(shè)置于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個元件被認(rèn)為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的，并不表示是唯一的實(shí)施方式。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施方式的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

需要說明的是，本申請中所采用的“上”“下”等位置關(guān)系，均為參照重力方向。另外，在井中時，可以以靠近井口為“上”，遠(yuǎn)離井口為“下”。

請參考圖2至圖5，為本發(fā)明一種實(shí)施方式提供的一種蒸汽注入管柱，該蒸汽注入管柱可以用于將油套環(huán)空內(nèi)的積液排出并進(jìn)行注蒸汽。該蒸汽注入管柱包括：順次串聯(lián)的隔熱管100、環(huán)空排液閥101、熱采封隔器102、球座103、篩管104、以及絲堵105；所述熱采封隔器102能將油套環(huán)空封隔；所述絲堵105將所述篩管104的下端封堵，所述篩管104上分布有注氣孔。

在該實(shí)施方式中，如圖3至圖5所示，該環(huán)空排液閥101包括：中心管1；所述中心管1的側(cè)壁上設(shè)有將其貫通的排液孔(未標(biāo)示)；可滑動地套設(shè)于所述中心管1外的第一活塞3；所述第一活塞3具有面積不同的上受力面31以及下受力面32；所述第一活塞3具有將所述排液孔封堵的封堵位置；所述上受力面31以及下受力面32所形成的壓力差能推動所述第一活塞3遠(yuǎn)離封堵位置；可滑動地套設(shè)于所述中心管1外的第二活塞6；所述第二活塞6遠(yuǎn)離所述第一活塞3的一端設(shè)置有容納空間，所述容納空間內(nèi)具有熱膨脹藥劑9；所述第二活塞6在所述熱膨脹藥劑9受熱膨脹時推動所述第一活塞3至所述封堵位置。

在使用時，如圖2所示，將隔熱管100、環(huán)空排液閥101、熱采封隔器102、球座103、篩管104、以及絲堵105串聯(lián)形成蒸汽注入管柱。其中，球座103可被投入的投球配合封堵之后被打掉，篩管104上分布有注氣孔，絲堵105將篩管104的下端封堵，熱采封隔器102將油套環(huán)空封隔。該環(huán)空排液閥101位于熱采封隔器102的上方，為便于排凈油套環(huán)空中的積液，所述環(huán)空排液閥101靠近熱采封隔器102設(shè)置。

進(jìn)行蒸汽吞吐時，將該蒸汽注入管柱下入井底，然后打壓熱采封隔器102，使得熱采封隔器102坐封將油套環(huán)空封隔。在熱采封隔器102坐封后將球座103打掉，漏出篩管104上的注氣孔，蒸汽注入管柱上下貫通。此時，由于坐封熱采封隔器102過程中注入的液體，或者，油套環(huán)空內(nèi)液面高度比較高導(dǎo)致熱采封隔器102的上方的油套環(huán)空可能存在液體(積液)，為將該積液排掉，可以對油套環(huán)空進(jìn)行注氮?dú)庾鳂I(yè)，當(dāng)油套環(huán)空內(nèi)的壓力達(dá)到一定值時，上受力面31和下受力面32所形成的壓力差將第一活塞3離開封堵位置，漏出排液孔，此時狀態(tài)如圖4所示。排液孔將管柱內(nèi)外連通，油套環(huán)空內(nèi)的積液通過排液孔進(jìn)入管柱內(nèi)，進(jìn)而將油套環(huán)空內(nèi)的積液排空。

然后，如圖5所示，通過隔熱管100內(nèi)部進(jìn)行注氣，當(dāng)溫度達(dá)到一定值時，熱膨脹藥劑9開始膨脹，推動第二活塞6運(yùn)動，同時，第二活塞6推動第一活塞3至封堵位置，重新關(guān)閉排液孔，達(dá)到將油套環(huán)空積液排空的目的，進(jìn)而可以減少主蒸汽的熱損失，提高采收率。

通過以上描述可以看出，本實(shí)施方式蒸汽注入管柱的環(huán)空排液閥101通過設(shè)置相配合的第一活塞3和第二活塞6，通過第一活塞3將排液孔封堵，并在井下通過向油套環(huán)空打壓實(shí)現(xiàn)第一活塞3的移動打開排液孔，從而將積液排出，在積液排出后通過第二活塞6帶動第一活塞3移動重新將排液孔封堵，保障蒸汽吞吐的順利進(jìn)行，因此，本實(shí)施方式的蒸汽注入管柱能夠?qū)⒂吞篆h(huán)空積液排空，進(jìn)而可以減少主蒸汽的熱損失，提高采收率。

在本實(shí)施方式中，中心管1為一直管。如圖3至圖5所示，該中心管1的上端設(shè)有內(nèi)螺紋，下端設(shè)有外螺紋，從而與其他組件連接形成蒸汽注入管柱。第一活塞3、第二活塞6以及容納空間均套設(shè)于中心管1外。

在本實(shí)施方式中，考慮到油套環(huán)空中靜壓力處處相等，第一活塞3遠(yuǎn)離排液孔的方向可以為向上移動，也可以為向下移動。相應(yīng)的，第一活塞3與第二活塞6為上下設(shè)置，第一活塞3可以位于第二活塞6的上方，也可以位于第二活塞6的下方。

具體的，如圖3至圖5所示，所述第二活塞6設(shè)置于所述第一活塞3的下方。防止在下井過程中第一活塞3與第二活塞6的位置發(fā)生竄動，避免提前打開排液孔的情況，所述第一活塞3位于封堵位置時，所述第二活塞6的上端與所述第一活塞3的下端通過剪切銷釘5連接。通過設(shè)置有該剪切銷釘5，在上受力面31與下受力面32的壓力差將剪切銷釘5剪斷后，破壞第一活塞3與第二活塞6的連接，進(jìn)而推動第一活塞3運(yùn)動。

在該實(shí)施方式中，第一活塞3遠(yuǎn)離封堵位置的移動方向?yàn)橄蛳逻\(yùn)動。為使第一活塞3向下運(yùn)動打開排液孔，所述第一活塞3的上端面為上受力面31，下端面為下受力面32；所述上端面面積大于所述下端面面積。以油套環(huán)空內(nèi)的壓力為p，第一活塞3的上受力面31的面積為s1，下受力面32的面積為s2，第一活塞3所受到的推動力為f＝p(s1-s2)。

如圖6所示，為方便第一活塞3的安裝，所述第一活塞3的上端面固定連接有多個沿周向均勻排布的定位爪33。所述定位爪33的上端設(shè)有定位凸起34；所述中心管1的外壁上設(shè)有定位凹槽；所述第一活塞3位于封堵位置時，所述定位凸起34卡入所述定位凹槽。

其中，定位爪33可以沿徑向擴(kuò)張，具有一定的收縮擴(kuò)張性能。在第一活塞3受到的推動力達(dá)到一定程度時，第一活塞3拉動定位爪33向下移動，定位爪33擴(kuò)張，使得定位凸起34脫離定位凹槽。通過設(shè)有定位爪33，且定位爪33的定位凸起34卡入定位凹槽時的第一活塞3同樣位于封堵位置，從而方便組裝第一活塞3時對第一活塞3進(jìn)行定位，同時，定位爪33卡進(jìn)在定位凸起34位置也能保證第一活塞3在下井時不能竄動，另外，在第一活塞3被第二活塞6重新推至封堵位置時，定位爪33的定位凸起34卡入定位凹槽中，保證第一活塞3的及時就位，不易移動過量。

進(jìn)一步地，為防止第一活塞3移動過量，所述中心管1的外壁上設(shè)有對所述第一活塞3限位的限位臺階，所述限位臺階在所述第一活塞3位于封堵位置時阻止所述第一活塞3上移。如圖3、圖5所示，第一活塞3位于封堵位置時，第一活塞3的上端面與限位臺階相抵接觸，從而限位臺階將第一活塞3限位。

為保證對排液孔的密封，所述第一活塞3位于封堵位置時，所述第一活塞3上端的內(nèi)壁與所述中心管1的外壁之間且在所述排液孔的上方設(shè)有第一密封圈2，所述第一活塞3的下端的內(nèi)壁與所述第二活塞6上端的外壁之間且在所述排液孔的下方設(shè)有第二密封圈4。具體的，所述第一密封圈2為耐高溫密封圈；所述第二密封圈4為聚四氟環(huán)。

在本實(shí)施方式中，第二活塞6遠(yuǎn)離第一活塞3的一端(圖3中為下端)具有容納空間，該容納空間為容納有熱膨脹藥劑9的密閉空間，由于第二活塞6的可移動性，該容納空間可以通過推動第二活塞6的形式擴(kuò)大體積。其中，熱膨脹藥劑9可以受熱膨脹，從而作用于第二活塞6的下端面使其上行。

具體的，所述中心管1外固定套設(shè)有外筒8、下蓋11。所述下蓋11固定連接所述外筒8的下端以及所述中心管1的外壁；所述第二活塞6的下端伸入所述外筒8內(nèi)。所述第二活塞6的下端面、所述下蓋11的上端面、所述外筒8內(nèi)壁、以及所述中心管1外壁形成所述容納空間。其中，所述下蓋11焊接于所述中心管1上，所述下蓋11與所述外筒8焊接；所述外筒8與所述上蓋7焊接。外筒8的壁上設(shè)有通入容納空間的加藥孔，該加藥孔在向容納空間中填充熱膨脹藥劑9完畢后通過焊接封死。

在防止第二活塞6上行時移動過量，所述外筒8的上端還固定連接有上蓋7。所述第二活塞6的下端的外壁設(shè)有變徑臺肩；所述上蓋7能對所述變徑臺階限位。其中，該上蓋7套設(shè)于第二活塞6外，上蓋7與第二活塞6之間可以接觸也可以不接觸，上蓋7對于第二活塞6的移動時并不產(chǎn)生阻力。上蓋7整體為圓環(huán)片形狀，其內(nèi)徑小于所述變徑臺階的外徑。第二活塞6的下端(變徑臺階與下端面之間的部分可以視為第二活塞6的下端)內(nèi)壁與外壁分別于中心管1的外壁、外筒8的內(nèi)壁設(shè)有密封圈。

為方便熱膨脹藥劑9的填充，預(yù)留熱膨脹藥劑9的填充空間，防止第二活塞6進(jìn)入外筒8中直接下滑到底部而無法加藥，所述容納空間內(nèi)還設(shè)有套設(shè)于所述中心管1外的定位管10。所述定位管10與所述上蓋7之間沿所述中心管1長度方向的距離為所述第二活塞6的可滑動距離。其中，第二活塞6的下端面在接觸到定位管10時無法繼續(xù)向下移動，安裝第二活塞6時利于定位第二活塞6。

本文引用的任何數(shù)字值都包括從下限值到上限值之間以一個單位遞增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之間存在至少兩個單位的間隔即可。舉例來說，如果闡述了一個部件的數(shù)量或過程變量(例如溫度、壓力、時間等)的值是從1到90，優(yōu)選從20到80，更優(yōu)選從30到70，則目的是為了說明該說明書中也明確地列舉了諸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。對于小于1的值，適當(dāng)?shù)卣J(rèn)為一個單位是0.0001、0.001、0.01、0.1。這些僅僅是想要明確表達(dá)的示例，可以認(rèn)為在最低值和最高值之間列舉的數(shù)值的所有可能組合都是以類似方式在該說明書明確地闡述了的。

除非另有說明，所有范圍都包括端點(diǎn)以及端點(diǎn)之間的所有數(shù)字。與范圍一起使用的“大約”或“近似”適合于該范圍的兩個端點(diǎn)。因而，“大約20到30”旨在覆蓋“大約20到大約30”，至少包括指明的端點(diǎn)。

披露的所有文章和參考資料，包括專利申請和出版物，出于各種目的通過援引結(jié)合于此。描述組合的術(shù)語“基本由…構(gòu)成”應(yīng)該包括所確定的元件、成分、部件或步驟以及實(shí)質(zhì)上沒有影響該組合的基本新穎特征的其他元件、成分、部件或步驟。使用術(shù)語“包含”或“包括”來描述這里的元件、成分、部件或步驟的組合也想到了基本由這些元件、成分、部件或步驟構(gòu)成的實(shí)施方式。這里通過使用術(shù)語“可以”，旨在說明“可以”包括的所描述的任何屬性都是可選的。

多個元件、成分、部件或步驟能夠由單個集成元件、成分、部件或步驟來提供。另選地，單個集成元件、成分、部件或步驟可以被分成分離的多個元件、成分、部件或步驟。用來描述元件、成分、部件或步驟的公開“一”或“一個”并不說為了排除其他的元件、成分、部件或步驟。

應(yīng)該理解，以上描述是為了進(jìn)行圖示說明而不是為了進(jìn)行限制。通過閱讀上述描述，在所提供的示例之外的許多實(shí)施方式和許多應(yīng)用對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說都將是顯而易見的。因此，本教導(dǎo)的范圍不應(yīng)該參照上述描述來確定，而是應(yīng)該參照所附權(quán)利要求以及這些權(quán)利要求所擁有的等價物的全部范圍來確定。出于全面之目的，所有文章和參考包括專利申請和公告的公開都通過參考結(jié)合在本文中。在前述權(quán)利要求中省略這里公開的主題的任何方面并不是為了放棄該主體內(nèi)容，也不應(yīng)該認(rèn)為發(fā)明人沒有將該主題考慮為所公開的發(fā)明主題的一部分。