全文摘要
本实用新型提供一种用于分层充填防砂井的分层注汽管柱，包括外部管柱和内部管柱，其中外部管柱包括留井管柱、顶部封隔器、分层充填防砂管柱、层间封隔器，所述内部管柱包括补偿器、分层注气管柱，所述分层注汽管柱设置的组数量与分层充填防砂管柱的组数量相一致，所述分层注汽管柱两两之间依次串接，最上方的分层注汽管柱连接补偿器，所述分层注汽管柱包括注汽密封总成、定位管、注气装置。本实用新型实现了在分层充填防砂留井管柱内用一趟管柱进行两层以上的分层注汽，目的层独立密闭注汽，确保了注汽的干度及吸气量，提高防砂井注汽开采效果。
主设计要求
1.一种用于分层充填防砂井的分层注汽管柱，包括外部管柱和内部管柱，所述内部管柱设置在外部管柱内，其中外部管柱包括留井管柱、顶部封隔器、分层充填防砂管柱、层间封隔器，所述顶部封隔器、层间封隔器均统称分层封隔器，所述分层充填防砂管柱至少设置两组，分层充填防砂管柱两两之间用层间封隔器连接，最上方的分层充填防砂管柱上端连接顶部封隔器，顶部封隔器上端连接留井管柱，所述分层充填防砂管柱包括定位充填工具、防砂管，所述定位充填工具下端口丝扣式连接防砂管上端口，其特征在于，所述内部管柱包括补偿器、分层注气管柱，所述分层注汽管柱设置的组数量与分层充填防砂管柱的组数量相一致，所述分层注汽管柱两两之间依次串接，最上方的分层注汽管柱连接补偿器，所述分层注汽管柱包括注汽密封总成、定位管、注气装置，每一组的分层注汽管柱的定位管与径向相应组的分层充填防砂管柱的定位充填工具相对应定位，每一组的分层注汽管柱的注气装置与径向相应组的分层充填防砂管柱的防砂管相对应连通。
设计方案
1.一种用于分层充填防砂井的分层注汽管柱，包括外部管柱和内部管柱，所述内部管柱设置在外部管柱内，其中外部管柱包括留井管柱、顶部封隔器、分层充填防砂管柱、层间封隔器，所述顶部封隔器、层间封隔器均统称分层封隔器，所述分层充填防砂管柱至少设置两组，分层充填防砂管柱两两之间用层间封隔器连接，最上方的分层充填防砂管柱上端连接顶部封隔器，顶部封隔器上端连接留井管柱，所述分层充填防砂管柱包括定位充填工具、防砂管，所述定位充填工具下端口丝扣式连接防砂管上端口，其特征在于，所述内部管柱包括补偿器、分层注气管柱，所述分层注汽管柱设置的组数量与分层充填防砂管柱的组数量相一致，所述分层注汽管柱两两之间依次串接，最上方的分层注汽管柱连接补偿器，所述分层注汽管柱包括注汽密封总成、定位管、注气装置，每一组的分层注汽管柱的定位管与径向相应组的分层充填防砂管柱的定位充填工具相对应定位，每一组的分层注汽管柱的注气装置与径向相应组的分层充填防砂管柱的防砂管相对应连通。
2.根据权利要求1所述的一种用于分层充填防砂井的分层注汽管柱，其特征在于，所述注气装置包括中心管、开关套、弹簧，所述中心管开设径向贯通的注汽口，所述开关套外壁滑动于中心管内孔壁上，开关套轴向滑动对注汽口做关闭和开启的动作，所述开关套底部连接弹簧，弹簧下端连接在中心管内壁开设的弹簧台上。
3.根据权利要求2所述的一种用于分层充填防砂井的分层注汽管柱，其特征在于，所述中心管外壁还套装保护套，其中保护套内壁与注汽口之间形成环形空间，保护套外壁与防砂管内壁之间也形成环形空间。
4.根据权利要求2所述的一种用于分层充填防砂井的分层注汽管柱，其特征在于，所述中心管内壁开设两道密封槽，分别位于注汽口上、下方，密封槽内安装内密封圈，内密封圈密封于开关套外壁和中心管内壁之间。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种用于分层充填防砂井的分层注汽管柱，其特征在于，最上方一组的分层注汽管柱的定位管(18)外壁中部周向设有定位台，定位台下斜面与定位管管体垂向斜角10°-30°，定位台上斜面与定位管管体垂向斜角80°-90°。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种用于分层充填防砂井的分层注汽管柱，其特征在于，所述补偿器包括套装在一起且能相对轴向滑动的补偿外管、补偿内管，所述补偿外管下端口内壁设置内环台，即下凸台，所述补偿内管上端口外壁设置外环台，即上凸台，所述外环台外径大于内环台内径，即外环台下端面与内环台上端面构成轴向限位结构。
7.根据权利要求6所述的一种用于分层充填防砂井的分层注汽管柱，其特征在于，所述内环台内壁开设密封槽，密封槽内安装高温密封圈，与补偿内管外壁构成密封面。
8.根据权利要求1或2或3或4或7所述的一种用于分层充填防砂井的分层注汽管柱，其特征在于，所述注汽密封总成包括上接头、下接头，所述上接头下端与下接头上端丝扣式连接，上接头下端外壁还开设定位台，所述下接头上端面与定位台之间构成防脱空间，防脱空间安装防脱高温密封件，防脱高温密封件被下接头和定位台压紧，所述防脱高温密封件外壁与分层封隔器内壁为密封状态。
9.根据权利要求8所述的一种用于分层充填防砂井的分层注汽管柱，其特征在于，所述顶部封隔器内壁还开设防止下接头轴向下落的限位缩径台。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及石油开采分层注汽技术领域，要求是一种用于分层充填防砂井的分层注汽管柱。
背景技术
在疏松砂岩油藏非均质多层井中，采用分层充填防砂实现各层的均衡动用，但目前在稠油井中，由于分层充填防砂后管柱留井通径较小，无法采用常规无防砂留井管柱的分层注汽管柱及工具，目前主要采用整体层段的笼统注汽，由于层间差异大，导致各层吸气不均，影响分层防砂井的注汽开采效果。
中国专利，申请日2015.05.12，申请号201510239809.4，专利名称“一种用于分层防砂井的集成配注装置”；中国专利，申请日2016.06.30，申请号201620671520.X，专利名称“一种分层注汽分层配注管柱”。上述两项专利申请实际上公开的是一项技术，公开了一种能够实现分层防砂井内的分层注汽，在分层防砂丢手管柱的内部插入集成的分层配注管柱，在丢手上部进行集成配注，通过分流通道经不同流道分注各层。但该技术存在以下技术问题：配注器有外环通道和内环通道两个单独的注汽通道，配注芯子设上下两个水嘴分别对应外、内环通道，只能实现两层的分层注汽；并且由于两层同时注入,各层注汽压力的不同，各层注汽干度存在差异，造成了部分热能的浪费。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于分层充填防砂井的分层注汽管柱，实现在分层充填防砂留井管柱内用一趟管柱进行两层以上的分层注汽，目的层独立密闭注汽，确保了注汽的干度及吸气量，提高防砂井注汽开采效果。
本实用新型的目的可通过如下技术措施来实现：
该用于分层充填防砂井的分层注汽管柱包括外部管柱和内部管柱，所述内部管柱设置在外部管柱内，其中外部管柱包括留井管柱、顶部封隔器、分层充填防砂管柱、层间封隔器，所述顶部封隔器、层间封隔器均统称分层封隔器，所述分层充填防砂管柱至少设置两组，分层充填防砂管柱两两之间用层间封隔器连接，最上方的分层充填防砂管柱上端连接顶部封隔器，顶部封隔器上端连接留井管柱，所述分层充填防砂管柱包括定位充填工具、防砂管，所述定位充填工具下端口丝扣式连接防砂管上端口，所述内部管柱包括补偿器、分层注气管柱，所述分层注汽管柱设置的组数量与分层充填防砂管柱的组数量相一致，所述分层注汽管柱两两之间依次串接，最上方的分层注汽管柱连接补偿器，所述分层注汽管柱包括注汽密封总成、定位管、注气装置，每一组的分层注汽管柱的定位管与径向相应组的分层充填防砂管柱的定位充填工具相对应定位，每一组的分层注汽管柱的注气装置与径向相应组的分层充填防砂管柱的防砂管相对应连通。
本实用新型的目的还可通过如下技术措施来实现：
所述注气装置包括中心管、开关套、弹簧，所述中心管开设径向贯通的注汽口，所述开关套外壁滑动于中心管内孔壁上，开关套轴向滑动对注汽口做关闭和开启的动作，所述开关套底部连接弹簧，弹簧下端连接在中心管内壁开设的弹簧台上。
所述中心管外壁还套装保护套，其中保护套内壁与注汽口之间形成环形空间，保护套外壁与防砂管内壁之间也形成环形空间。
所述中心管内壁开设两道密封槽，分别位于注汽口上、下方，密封槽内安装内密封圈，内密封圈密封于开关套外壁和中心管内壁之间。
最上方一组的分层注汽管柱的定位管18外壁中部周向设有定位台，定位台下斜面与定位管管体垂向斜角10°-30°，定位台上斜面与定位管管体垂向斜角80°-90°。
所述补偿器包括套装在一起且能相对轴向滑动的补偿外管、补偿内管，所述补偿外管下端口内壁设置内环台，即下凸台，所述补偿内管上端口外壁设置外环台，即上凸台，所述外环台外径大于内环台内径，即外环台下端面与内环台上端面构成轴向限位结构。
所述内环台内壁开设密封槽，密封槽内安装高温密封圈，与补偿内管外壁构成密封面。
所述注汽密封总成包括上接头、下接头，所述上接头下端与下接头上端丝扣式连接，上接头下端外壁还开设定位台，所述下接头上端面与定位台之间构成防脱空间，防脱空间安装防脱高温密封件，防脱高温密封件被下接头和定位台压紧，所述防脱高温密封件外壁与分层封隔器内壁为密封状态。
所述顶部封隔器内壁还开设防止下接头轴向下落的限位缩径台。
本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：
分层注汽管柱下入过程中，由于定位管中部定位台下斜面与管体垂向斜角10°-30°，可以顺利通过具有分层充填防砂留井管柱中定位充填工具的弹性束爪的上斜面，下到设计位置后，上提管柱，由于定位管的定位台上斜面与管体垂向斜角80°-90°，分层充填防砂留井管柱中定位充填工具的弹性束爪的下斜面相接触时，角度较大，卡在下面实现定位。
注汽过程中，整体管柱受热伸长，补偿器内外管相对活动进行伸缩补偿，同时，第一注汽密封总成下接头中部的外斜面下移至分层充填防砂留井管柱的顶部封隔器内部的限位斜面，防止管柱下移。注汽装置中的弹簧在注入蒸汽形压力下压缩，开关套下移露出注汽口，蒸汽通过注汽装置的注汽口进入分层充填防砂留井管柱与分层注汽管柱环空时，由于注汽密封总成与分层充填防砂留井管柱的层间封隔器及顶部封隔器之间形成了可靠的密封，蒸汽只能经过防砂管进入目的油层。
注汽时，蒸汽注汽装置中开关套压缩弹簧下移，中心管上的注汽口露出，注汽通道打开，当注汽完毕、或中止相应层位的注汽时，弹簧推动开关套恢复原位，关闭注汽通道，防止注入蒸汽的回流拖拽充填砾石或地层砂；开关套与中心管采用固定的内密封连接，有效避免了注汽压力波动较大或需要多次开关注汽通道时，弹簧反复伸缩带动开关套上下滑动经过注汽口，造成密封圈划伤，导致密封实效。
一次管柱针对各防砂层设计相应的注汽密封总成和注汽装置，能够实现大于两层的分层充填防砂井的分层注汽。同时，可开关式注汽装置的设计，有效防止地层砂运移、充填砂回流返吐，保护防砂充填层的稳定性；层间采用防脱落密封结构，安全可靠，注汽目的层独立进行注汽，不受注汽压力差异影响，确保各层注汽干度及吸气量，节约注汽成本，提高分层防砂注汽开采效果。
附图说明
图1是本实用新型实施例的结构示意图；
图2是分层注汽管柱下入定位示意图；
图3是下层注汽通道示意图；
图4是上层注汽通道示意图。
图中：分层防砂留井管柱1；顶部封隔器2；定位充填工具3；第一防砂管4；层间封隔器5；第二防砂管6；分层注气管柱7；补偿器8；上凸台9；补偿外管10；下凸台11；高温密封圈12；补偿内管13；第一注汽密封总成14；上接头15；防脱高温密封件16；下接头17；定位管18；第一注汽装置19；中心管20；注汽口21；开关套22；内密封圈23；保护套24；弹簧25。
具体实施方式
下面将结合附图，对本实用新型进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1至图4，本实用新型提供一种技术方案：一种用于分层充填防砂井的分层注汽管柱，包括分层防砂留井管柱(公知技术)和分层注汽管柱。其中分层防砂留井管柱(以分两层为例)包括自上而下依次连接顶部封隔器、第一定位充填工具、第一防砂管、层间封隔器、第二定位充填工具、第二防砂管；分层注汽管柱(以分两层为例)包括自上而下依次连接补偿器、第一注汽密封总成、第一定位管、第一注汽装置、底层注汽密封总成、底层注汽装置。
参见图1所示，以分两层为例，当需要在分更多层的充填防砂留井管柱内中实施更多层的注汽时，增加相应的定位管、注汽密封总成及注汽装置即可实现。各层间根据充填防砂留井管柱长度的需要利用油管调节长度，确保定位管上的定位台与防砂留井管柱中各层定位充填工具上弹性束爪的位置对应。
补偿器8位于分层注汽管柱最上端，由补偿外管10和补偿内管13组成,补偿外管10上端连接自地面的油管,内表面为光滑的密封面，下端设有向内的下凸台11,下凸台11上安设高温密封圈13；补偿内管13上端设有向外的上凸台9,外表面为光滑的密封面，补偿外管10的下凸台11在补偿内管13的上凸台9以下的外密封面滑动，补偿内管13的上凸台9在补偿外管10的下凸台11以上的内密封面滑动，在补偿外管10和补偿内管13之间滑动密封连接。
第一注汽密封总成14由上接头15和下接头17组成，上接头15外的中部设有下开式外窄内宽的凹槽的上半部，下接头17中部设有外斜面，下接头17的头部为与上接头15的凹槽对称上开式外窄内宽凹槽的下半部，当上接头15下部的外螺纹与下接头17上部的外螺纹连接时，形成完整的外窄内宽的密封槽，有效防止密封圈脱落，上接头15和下接头17的外缘密封面和安设在其间的防脱高温密封件16与充填防砂留井管柱的封隔器内表面形成密封。防脱高温密封件16结构为水平的梯形、凸字型等外窄内宽可防脱落形状，材质为碳纤维等耐高温材质。
最上方一组的分层注汽管柱的定位管18中部周向设有定位台，定位台下斜面与定位管管体垂向斜角10°-30°，定位台上斜面与管体垂向斜角80°-90°。
第一注汽装置19由中心管20、保护套24、开关套22及弹簧25组成，中心管20中部有均布的注汽口21，注汽口21外部安设保护套24，保护套24与中心管20螺纹连接，注汽口21内部设有开关套22，开关套22内自顶部设有上大下小的内斜面，开关套22与中心管20通过固定的内密封23连接，中心管20下部有挡台，在挡台与开关套22底部之间安设弹簧25。
分层注汽管柱7下入过程中，由于定位管18中部定位台下斜面与管体垂向斜角10°-30°，可以顺利通过具有分层充填防砂留井管柱1中定位充填工具3的弹性束爪的上斜面，下到设计位置后，上提管柱，由于定位管18的定位台上斜面与管体垂向斜角80°-90°，分层充填防砂留井管柱1中定位充填工具3的弹性束爪的下斜面相接触时，角度较大，卡在下面实现定位,图2所示位置。
注汽过程中，整体管柱受热伸长，补偿器8内外管相对活动进行伸缩补偿，同时，第一注汽密封总成14下接头17中部的外斜面下移至分层充填防砂留井管柱1的顶部封隔器2内部的限位斜面，防止管柱下移,图3所示位置。注汽装置19中的弹簧25在注入蒸汽形压力下压缩，开关套22下移露出注汽口21，蒸汽通过注汽装置19的注汽口21进入分层充填防砂留井管柱1与分层注汽管柱7环空时，由于注汽密封总成17与分层充填防砂留井管柱1的层间封隔器5及顶部封隔器2之间形成了可靠的密封，蒸汽只能经过防砂管进入目的油层。
注汽时，蒸汽注汽装置19中开关套22压缩弹簧25下移，中心管20上的注汽口21露出，注汽通道打开，当注汽完毕、或中止相应层位的注汽时，弹簧25推动开关套22恢复原位，关闭注汽通道，防止注入蒸汽的回流拖拽充填砾石或地层砂；开关套22与中心管20采用固定的内密封23连接，有效避免了注汽压力波动较大或需要多次开关注汽通道时，弹簧25反复伸缩带动开关套22上下滑动经过注汽口21，造成密封圈划伤，导致密封失效。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位指示或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920125005.5
申请日:2019-01-24
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:37(山东)
授权编号:CN209799940U
授权时间:20191217
主分类号:E21B43/24
专利分类号:E21B43/24;E21B34/10
范畴分类:申请人:中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司石油工程技术研究院
第一申请人:中国石油化工股份有限公司
申请人地址:257000 山东省东营市东营区济南路125号
发明人:谢金川;高雪峰;陈伟;陈刚;魏庆彩;马丁;吕超;王勇
第一发明人:谢金川
当前权利人:中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司石油工程技术研究院
代理人:刘亚宁
代理机构:37224
代理机构编号:济南日新专利代理事务所 37224
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计