专利名称：一种用于稠油分层蒸汽驱过程中的同心分层配汽装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可应用在稠油开采工艺中分层汽驱的分层配汽装置，特别是涉及一种既能满足分层测试要求又能实现蒸汽驱的分层注汽及灵活调整层间配器比例目的同心分层汽驱流量分配装置。
背景技术：
我国稠油资源丰富，约占石油总资源的20％以上，已成为世界第四大稠油生产国。我国稠油的油藏类型多、地质条件复杂、埋藏深度较深。自20世纪80年代初开始工业化开采以来，随着热采技术的迅速发展，稠油产量持续增长。辽河油田是我国最大的稠油生产基地，也是国内稠油油藏类型多、开发难度大、工艺最复杂的开发区。从“八五”末开始，其年产量基本上稳定在800万吨。
在以往的稠油开采过程中，注蒸汽热采方法是开采稠油的一种有效手段。并且以往在注入蒸汽时采用的是笼统注入的方式，即同时对几个开发层系注汽。但是，由于在实际地质结构中，各层位的地层压力、渗透率、原油物性的差异，有时会使层间注气量分配不合理，甚至可能会出现某层的蒸汽带急剧推进的现象，从而达不到预期的注汽效果。
为了解决笼统注汽的技术问题，采用了分层注汽的概念和结构。在现有技术中存在分层配汽的方法和工艺。如1、申请号为02209779.1，专利名称为一种稠油热采井分层恒量配汽阀；2、申请号为01233484.7，专利名称为蒸汽驱井下高温单流阀和3、申请号为01220374.2，专利名称为分层配汽工艺管柱。
其中，1的新型专利提供了一种在注汽热采井中可以自动调节油层注入蒸汽流量，使得稠油热采井能在井下注汽压力和目的层吸气压力发生变化的情况下按照设计方案保持分层恒量；2的新型专利提供一种流量大，耐高温性能强，密封性能好、使用寿命长的井下单流阀；3的实用新型提供了一种油田稠油蒸汽吞吐开采中提高注汽质量用的分层配汽工艺管柱，该管柱由于在技术上采用了高温封隔器和配汽器，解决了稠油注汽井纵向吸汽不均的问题，改进了注汽方式，调整了吸汽剖面，具有注汽效果好，增加油井产量等优点，可广泛用于油田稠油蒸汽吞吐开采中去。
以上三篇现有技术虽然均涉及了分层配汽的方法和结构，但仍存在1、三种装置或阀体均应用在油田稠油蒸汽吞吐开采阶段中，而在油田稠油分层蒸汽驱过程中均没有涉及；2、三篇现有技术存在对各层注汽量调节的技术问题其中，上述第1和第2篇专利只能保证固定配汽比例，而不能根据实际井下需要适时任意调节每层的配汽量；第3篇专利虽然可以调节，但是若要实现调节过程必须将各层管柱和全套装置一一从井下取出，否则不能实现调节配汽比例的操作，如此就造成了实现的困难和操作繁琐的技术问题。
3、由于井下各层地质结构复杂，为了提高蒸汽驱的注采效果，应当时时对井下进行监控和分层检测，以上三篇现有技术均无法满足分层检测的要求。
发明人经过多年的研究设计出了一种用于稠油分层蒸汽驱过程中的偏心分层配汽装置，偏心分层配汽装置设置有一个偏心分层配汽器，所述的偏心分层配汽器包括偏心分层配汽阀阀芯和配汽工作筒。偏心分层配汽装置是在现有技术的基础上进行了一项革新，发明人通过偏心配汽装置的研究，发现偏心分层配汽装置在结构上还不够简单，并在阀芯的投捞过程中存在一些繁琐，并且不能实现一次多层同时打捞，再者配汽量的调节范围也有限。
实用新型内容为了解决现有技术中存在的上述技术问题，发明人仔细研究了注蒸汽过程中井筒中的压力分布和干度分布规律，并对分层注汽中的参数敏感性进行了具体的分析，进而得到优选分层汽驱压力和干度等各项参数，并在此基础上进行分层配汽量设计和分层汽驱配汽嘴孔径设计及配汽比例调节设计。
本实用新型的目的是提供一种能够实现蒸汽驱的多级分层注汽工艺技术，并且实现在蒸汽驱过程中根据实际情况对各层注汽量进行任意调整，同时装置的结构满足当进行蒸汽驱的分层测试时，可以方便并快捷的将检测工具设置在预定位置的用于稠油分层蒸汽驱过程中的同心分层配汽装置。
本实用新型的技术方案为一种用于稠油分层蒸汽驱过程中的同心分层配汽装置，其包括分层蒸汽驱同心分层配汽井筒1，所述的分层配汽井筒1包括注汽管柱2，其特征在于在所述的分层配气井筒1中还包括有封隔器3，所述的封隔器3将分层配气井筒1分隔成一组分层注汽腔；且在每一个分层注汽腔中设置有一个同心分层配汽器4，所述的同心分层配汽器4包括同心分层配汽阀固定阀体5和活动阀芯6。
在实际的应用中，在所述的固定阀体5侧壁上设置有一出汽孔7；所述活动阀芯6内部有一个通气管柱8，在所述通气管柱8上部的外侧边缘设置有外螺纹9；所述的同心分层配汽器4还包括配汽嘴11，配汽嘴11通过螺纹9与所述活动阀芯6的上端连接；在所述活动阀芯6的外壁上设置有一环形锥型平台10，所述活动阀芯6通过该环形锥型平台10与固定阀体5座封。
所述配汽嘴11外侧轴向截面的形状可为矩形截面、梯形截面、倒梯形截面或椭圆型截面中的一种。
在具体的应用中，所述的封隔器3将分层配汽井筒1分隔成至少两个分层注汽腔，且在每一个分层注汽腔中设置有一个同心分层配汽器4；所述每一层同心分层配汽器4中的固定阀体5的上端和下端分别通过螺纹与接头13A、13B连接，所述接头13A、13B与注汽管柱2连接；所述出汽孔7设置在固定阀体5的侧壁上；所述每一层同心分层配汽器4中的活动阀芯6的大小与该层固定阀体5的通径相适配；所述活动阀芯6内部有一个通气管柱8，在所述通气管柱8上部的外侧边缘设置有外螺纹9，所述的外螺纹9用于与配汽嘴11连接；在所述活动阀芯6的外壁上设置有一环形锥型平台10，所述每一层的活动阀芯6通过该环形锥型平台10与该层的固定阀体5座封；所述配汽嘴11外侧轴向截面的形状为矩形截面。
在所述最底层同心分层配汽器中，所述活动阀芯6内的通气管柱8为实心管柱；且在所述的活动阀芯6顶端设置有一打捞杆12，所述打捞杆12用于将所述活动阀芯6打捞出配汽井筒1。
在具体的应用中，所述注汽管柱2内的工作压力10～25Mpa；所述各层固定阀体5的长度范围250～300mm；外径范围85～90mm；内径范围40～55mm；所述各层活动阀芯6的长度范围150～200mm；外径范围45～60mm；内径范围38～45mm；所述配汽嘴11内径10～30mm；配汽嘴过流面调整范围0～1018mm2。
本实用新型提供了一种能够实现多级分层注汽，并且实现在蒸汽驱过程中根据实际情况对各层注汽量进行任意调整，同时装置的结构又满足了当进行蒸汽驱的分层测试时，可以方便、快捷的将检测工具设置在预定位置的分层配汽装置。
另外，本实用新型还具有(1)同心分层汽驱配汽装置结构简单、可靠，成本低；(2)用于投捞同心分层汽驱配汽装置中的活动阀芯的工具短，易操作；(3)同心分层汽驱配汽装置中的活动阀芯投捞方便，没有层间距离限制，一次实现多层同捞；(4)配汽比例能够灵活调整，且调整范围大。
图1是本实用新型实施例中的一、二级同心分层配汽器的结构示意图；图2是本实用新型实施例中的三级同心分层配汽器的结构示意图；图3是本实用新型分层蒸汽驱同心分层配汽井筒中单个分层注汽腔的结构示意图；图4是本实用新型分层蒸汽驱同心分层配汽井筒的结构示意图。
下面结合具体的实施方式对各副附图进行具体说明。
具体实施方式
实施例一种用于稠油分层蒸汽驱过程中的同心分层配汽装置，包括分层蒸汽驱同心分层配汽井筒1，所述的分层配汽井筒1包括注汽管柱2，在所述的分层配汽井筒1中还包括有封隔器3，所述的封隔器3将分层配汽井筒1分隔成三级分层注汽腔，依照从井口到井底的顺序，依次为一级，二级和三级分层注汽腔；且在每一级分层注汽腔中设置有一个同心分层配汽器4，所述的同心分层配汽器4包括同心分层配汽阀固定阀体5和活动阀芯6。
图1是本实用新型实施例中的一、二级同心分层配汽器的结构示意图。
在每一个分层注汽腔中设置有一个同心分层配汽器4；同心分层配汽器4包括同心分层配汽阀固定阀体5和活动阀芯6。所述每一层同心分层配汽器4中的固定阀体5的上端和下端分别通过螺纹与接头13A、接头13B连接，所述接头13A、接头13B与注汽管柱2连接；所述出汽孔7设置在固定阀体5的侧壁上；所述每一级同心分层配汽器4中的活动阀芯6的大小与该级固定阀体5的通径相适配；所述活动阀芯6内部有一个通气管柱8，在所述通气管柱8上部的外侧边缘设置有外螺纹9，所述的外螺纹9用于与配汽嘴11连接；在所述活动阀芯6的外壁上设置有一环形锥型平台10，所述每一级的活动阀芯6通过该环形锥型平台10与该层的固定阀体5座封；所述配汽嘴11外侧轴向截面的形状为矩形截面。
图2是本实用新型实施例中的三级同心分层配汽器的结构示意图。所述三级分层注汽腔为分层配汽井筒1中最底端的注汽腔，其中设置有一个同心分层配汽器4。同心分层配汽器4包括同心分层配汽阀固定阀体5和活动阀芯6。固定阀体5的上端和下端分别通过螺纹与接头13A、接头13B连接，所述接头13A、接头13B与注汽管柱2连接；所述出汽孔7设置在固定阀体5的侧壁上；同心分层配汽器4中的活动阀芯6的大小与该级固定阀体5的通径相适配；所述活动阀芯6内部的通气管柱8为实心管柱。在所述通气管柱8上部的外侧边缘设置有外螺纹9，所述的外螺纹9用于与配汽嘴11连接；在所述活动阀芯6的外壁上设置有一环形锥型平台10，所述每一级的活动阀芯6通过环形锥型平台10与该层的固定阀体5座封；所述配汽嘴11外侧轴向截面的形状为矩形截面。且在所述的活动阀芯6顶端设置有一打捞杆12，所述打捞杆12用于将所述活动阀芯6打捞出配汽井筒1。
图3是本实用新型分层蒸汽驱同心分层配汽井筒中单个分层注汽腔的结构示意图。
一种用于稠油分层蒸汽驱过程中的同心分层配汽装置，包括分层蒸汽驱同心分层配汽井筒1，所述的分层配汽井筒1包括注汽管柱2，在所述的分层配汽井筒1中还包括有封隔器3，所述的封隔器3将分层配汽井筒1分隔成一组分层注汽腔；且在每一个分层注汽腔中设置有一个同心分层配汽器4，所述的同心分层配汽器4包括同心分层配汽阀固定阀体5和活动阀芯6。
图中表示为一个单独的分层注汽腔，其中，每一个分层注汽腔中所述的固定阀体5的上端和下端分别通过螺纹与接头13A、接头13B连接，所述接头13A为内接头，接头13B为外接头，接头13A和接头13B分别与注汽管柱2连接；
图4是本实用新型分层蒸汽驱同心分层配汽井筒的结构示意图。
一种用于稠油分层蒸汽驱过程中的同心分层配汽装置，包括分层蒸汽驱同心分层配汽井筒1，所述的分层配汽井筒1包括注汽管柱2，在所述的分层配汽井筒1中还包括有封隔器3，所述的封隔器3将分层配汽井筒1分隔成一组分层注汽腔；且在每一个分层注汽腔中设置有一个同心分层配汽器4，所述的同心分层配汽器4包括同心分层配汽阀固定阀体5和活动阀芯6。
图中表示井下三层注汽的结构，其中，每一个分层注汽腔中所述的同心分层配汽器4的固定阀体5的上端和下端分别通过螺纹与接头13A、接头13B连接，所述接头13A为内接头，接头13B为外接头，接头13A和接头13B分别与注汽管柱2连接。一层和二层的活动阀芯6如图1所示，三层的活动阀芯6如图2所示。
且第一层同心分层配汽器的固定阀体5总长为300mm，最大外径为88.9mm，最小通径为54mm；活动阀芯6总长为200mm，最大外径为58mm，最小通径为42mm，最小配汽过流面调整范围180---1018mm2。
第二层同心分层配汽器的固定阀体5总长为300mm，最大外径为88.9mm，最小通径为48mm；活动阀芯6总长为200mm，最大外径为52mm，最小通径为42mm，最小配汽过流面调整范围150---1018mm2。
第三层同心分层配汽器的固定阀体5总长为300mm，最大外径为88.9mm，最小通径为42mm，活动阀芯6总长为200mm，最大外径为46mm，最小通径为38mm，最小配汽过流面调整范围150---1500mm2。
同心分层配汽装置的安装过程为井下固定阀体的安装固定阀体5通过接头13A、接头13B与注汽管柱2连接后一同下井到设计位置。固定阀体是同心分层配汽装置的固定部分，在蒸汽驱期间不能实现更换，而且每个层位对应的固定阀体不同，必须按顺序连接，不能颠倒。
活动阀芯的安装活动阀芯6是能够实现调整配汽的活动部分，不同注汽管柱连接，只与固定阀体5配合，可以实现后期投放和打捞进行调整和更换。并且与每个层位固定阀体5相配合的活动阀芯6是一一对应，顺序决不能颠倒。
活动阀芯6的投放活动阀芯采取从井口直接投放。投放时可几组活动阀芯一起投放(活动阀芯从下层至上层的由下到上的顺序叠放在最下层的活动阀芯上)，这样每到一个固定阀体5就会有相应的活动阀芯6被截留下来与之配合，构成完整的同心分层配汽器。当然也可单独投放，其投放顺序也是由下到上，先投最底层，依次向上逐级投放。
活动阀芯的打捞活动阀芯6的打捞采用录井钢丝打捞，使用同心分层汽驱配汽阀投捞器，将投捞器的投捞头安装打捞头。其中投捞器总长为300mm，投捞器最大外径为35mm。将投捞器下放到最下层位置，其打捞头打已捞住最下层活动阀芯的打捞杆12并锁紧，再上提同心分层汽驱配汽阀投捞器，此时即打捞起了最下层活动阀芯，继续上提过程中，靠最下层活动阀芯打捞杆12与上层活动阀芯6的直径配合，逐级将上部各层位的活动阀芯套装在上面，一次可打捞出全部活动阀芯6。
权利要求1.一种用于稠油分层蒸汽驱过程中的同心分层配汽装置，其包括分层蒸汽驱同心分层配汽井筒(1)，所述的分层配汽井筒(1)包括注汽管柱(2)，其特征在于在所述的分层配气井筒(1)中还包括有封隔器(3)，所述的封隔器(3)将分层配气井筒(1)分隔成一组分层注汽腔；且在每一个分层注汽腔中设置有一个同心分层配汽器(4)，所述的同心分层配汽器(4)包括同心分层配汽阀固定阀体(5)和活动阀芯(6)。
2.根据权利要求1所述的同心分层配汽装置，其特征在于在所述的固定阀体(5)侧壁上设置有一出汽孔(7)；所述活动阀芯(6)内部有一个通气管柱(8)，在所述通气管柱(8)上部的外侧边缘设置有外螺纹(9)；在所述活动阀芯(6)的外壁上设置有一环形锥型平台(10)。
3.根据权利要求1或2所述的同心分层配汽装置，其特征在于所述的同心分层配汽器(4)还包括配汽嘴(11)，且所述的配汽嘴(11)通过螺纹(9)与所述活动阀芯(6)的上端连接；所述配汽嘴(11)外侧轴向截面的形状可为矩形截面、正梯形截面、倒梯形截面或半椭圆型截面中的一种。
4.根据权利要求3所述的同心分层配汽装置，其特征在于所述的封隔器(3)将分层配气井筒(1)分隔成至少两个分层注汽腔，且在每一个分层注汽腔中设置有一个同心分层配汽器(4)；所述每一层同心分层配汽器(4)中的固定阀体(5)的上端和下端分别通过螺纹与接头(13A、13B)连接，所述接头(13A、13B)与注汽管柱(2)连接；所述出汽孔(7)设置在固定阀体(5)的侧壁上；所述每一层同心分层配汽器(4)中的活动阀芯(6)的大小与该层固定阀体(5)的通径相适配；所述每一层的活动阀芯(6)通过所述的环形锥型平台(10)与该层的固定阀体(5)座封；所述配汽嘴(11)外侧轴向截面的形状为矩形截面。
5.根据权利要求4所述的同心分层配汽装置，其特征在于在所述最底层同心分层配汽器(4)中，在所述的活动阀芯(6)顶端设置有一打捞杆(12)，所述打捞杆(12)用于将所述活动阀芯(6)打捞出配汽井筒(1)。
6.根据权利要求4所述的同心分层配汽装置，其特征在于所述注汽管柱(2)内的工作压力10～25Mpa；所述各层固定阀体(5)的长度范围250～300mm；外径范围85～90mm；内径范围40～55mm；所述各层活动阀芯(6)的长度范围150～200mm；外径范围45～60mm；内径范围38～45mm；所述配汽嘴(11)内径10～30mm；配汽嘴过流面调整范围150～1018mm2。
专利摘要本实用新型为一种用于稠油分层蒸汽驱过程中的同心分层配汽装置，涉及一种可应用在石油开采工艺中分层汽驱的分层配汽装置。其结构包括分层蒸汽驱同心分层配汽井筒，分层配汽井筒包括注汽管柱，在分层配汽井筒中还包括有封隔器，封隔器将分层配汽井筒分隔成一组分层注汽腔；且在每一个分层注汽腔中设置有一个包括固定阀体和活动阀芯的同心分层配汽器。本实用新型提供了一种能够实现多级分层注汽，并且实现在蒸汽驱过程中根据实际情况对各层注汽量进行任意调整，且结构简单、可靠，成本低。装置中的活动阀芯投捞方便，没有层间距离限制，一次实现多层同捞。
文档编号E21B33/122GK2786277SQ200520001209
公开日2006年6月7日 申请日期2005年1月20日 优先权日2005年1月20日
发明者石在虹, 关仲, 赵政超, 李树全, 陈红梅 申请人:石在虹