专利名称：井下高压螺杆泵注聚系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种油田注聚系统。特别是涉及一种适合用于海上平台，少占甲板面积 的井下高压螺杆泵注聚系统。
背景技术：
随着海上油田注聚工作的开展和推广，每口注聚井都需要配备一台高压注聚泵去对 注入的聚合物溶液增压。现在海上油田和陆地油田注聚所用增压泵都是采用柱塞泵，。 一台柱塞泵和与之配套阀门成橇后，橇装整体占地面积一般在3mXni米左右，海上油田 注聚需采用单井单泵，注聚规模的扩大势必需要更大的空间来摆放高压注聚泵。而海上 油田采油平台甲板面积设计非常紧凑，预留空间有限，特别海上在生产油田因平台建造 在先，注聚需求在后，平台能用于注聚设备摆放的空间更有限，注聚设备的摆放和平台 实际可提供空间的矛盾日益突出。因此每口注聚井所需的高压注聚泵的摆放问题，成为 海上油田大规模注聚设备安置的关注点之一。为使平台在有限空间内大规模注聚成为可 能，井下高压螺杆泵注聚系统的研究及应用就具有绝对的优势，。将注聚用高压柱塞泵 改为高压螺杆泵并放置在注聚井井筒内，将省去注聚泵所占平台空间，同时因螺杆泵本 身的泵特性决定其将聚合物介质的保粘输送将有一定贡献。所以研究井下高压螺杆泵注 聚系统，对海上油田大规模注聚的推广有重要意义。目前高扬程采油螺杆泵、低压地面 输送螺杆泵均是成熟技术，但是采用高压螺杆泵进行油田注聚增压没有先例。将高压螺 杆泵放置井口对油田注聚进行增压需解决一系列工艺问题，同时对于海上油田注聚井注 入量大的特点，还必须仅用高压螺杆泵对高粘度的聚合物母液增压，聚合物母液到注入 井后在井下与高压水混合，稀释到注入浓度要求再一起注入地层。注入系统放置井下必 须考虑原井套管保护及高压聚合物母液和高压来水的混合问题，所以井下高压螺杆泵注 聚系统的设计是一项有意义的创新设计。发明内容本发明所要解决的技术问题是，提供一种节省海上平台空间，同时最大限度保持聚 合物的粘度的井下高压螺杆泵注聚系统。本发明所采用的技术方案是 一种井下高压螺杆泵注聚系统，包括有驱动头、传动 杆、注聚螺杆泵、油管和原井套管，还设置有注聚井口、防返吐单流阀、静态混合器以 及防反转装置，其中，驱动头与注聚井口相连接，传动杆的一端穿过注聚井口内腔与驱 动头相连接，传动杆的另一端与注聚螺杆泵的转子连接，注聚螺杆泵的定子与防返吐单 流阀的上端连接，防返吐单流阀的下端与静态混合器的上端相连接，静态混合器的下端与防反转装置连接，传动杆的外侧套有油管；所述的套有油管的传动杆、注聚螺杆泵、 防返吐单流阀、静态混合器、以及防反转装置组成所述井下高压螺杆泵注聚系统的井下 管柱；所述的原井套管套在井下管柱的外侧，并通过螺栓与注聚井口的底端固定连接。 所述的原井套管的内部还安装有用于防止内部压力冲击原井套管的新增套管。 所述的注聚螺杆泵、防返吐单流阀、静态混合器、防反转装置之间通过油管连接。 所述的注聚井口包括有中空的井口本体；设置在井口本体外侧并与井口本体内部连 通的注聚闸门和高压水阀闸门；由下至上依次设置在井口本体内部的套管挂、油管挂和 油管挂压盖，所述的套管挂、油管挂和油管挂压盖的中心形成通孔，可贯通传动杆；井 口本体的上端为法兰结构，通过用于压住油管挂压盖顶端的压盖法兰与驱动头底端的法 兰固定连接。所述新增套管的上端连接在注聚井口内的套管挂上；所述油管的上端连接在注聚井 口内的油管挂上。所述的防返吐单流阀包括有单流阀本体，和连接在单流阀本体下端用于连接其它部件的下接头；设置在单流阀本体内并位于下接头顶端的挡板，所述的单流阀本体的内侧放置有可随液体浮动的空心球，在单流阀本体内形成锥形结构，所述锥形结构的锥口直径小于空心球的直径。所述的静态混合器包括有外套和位于外套内的螺旋槽，所述螺旋槽可为多个螺旋槽短节用螺纹或销钉串联而成。所述的静态混合器的外套两端还设置有用于与其它部件连接的接头。 所述的静态混合器的长短可根据需要由多个外套、多个螺旋槽和接头串联组成。 所述的防反转装置包括有外筒和位于外筒内的内筒，外筒与内筒之间设置有扭矩传递键，所述的外筒连接在新增套管的下端，所述的内筒直接连接在静态混合器的下端，或通过油管连接在静态混合器的下端。本发明的井下高压螺杆泵注聚系统，将注聚螺杆泵放到井筒中，不占用平台甲板面积，为大规模注聚提供了新的技术手段。本发明的注聚螺杆泵作为容积泵，能最大限度保持聚合物粘度，将会提高注聚驱油效果。
图1是本发明井下高压螺杆泵注聚系统的结构示意图； 图2是图1中所示注聚井口 2的结构剖视图； 图3是图1中所示静态混合器8的结构剖视图；图4是图1中所示防返吐单流阀7的结构剖视图；图5是图1中所示防反转装置10的结构剖视图。 其中1:驱动头 2:注聚井口3:传动杆4:注聚螺杆泵5:原井套管6:新增套管7:防返吐单流阀8:静态混合器9:油管10:防反转装置11:井口本体12:注聚闸门13:高压水阀闸门14:套管挂15:油管挂16:油管挂压盖17:压盖法兰18:单流阀本体19:下接头20:挡板21:锥形结构22:空心球23:外套24:螺旋槽25:接头26:外筒27:内筒28:扭矩传递键具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的井下高压螺杆泵注聚系统做出详细说明。如图1所示，本发明的井下高压螺杆泵注聚系统，包括有驱动头l、注聚井口2、传 动杆3、注聚螺杆泵4、原井套管5、新增套管6、防返吐单流阀7、静态混合器8、油管 9和防反转装置10。其中，驱动头1与注聚井口 2相连接，传动杆3的一端穿过注聚井 口 2内腔与驱动头1相连接，传动杆3的另一端与注聚螺杆泵4的转子连接，注聚螺杆 泵4的定子与防返吐单流阀7的上端连接，防返吐单流阀7的下端与静态混合器8的上 端相连接，静态混合器8的下端与防反转装置10连接，传动杆3的外侧套有油管9，所 述的套有油管9的传动杆3、注聚螺杆泵4、防返吐单流阀7、静态混合器8、以及防反 转装置10等组成井下高压螺杆泵注聚系统的井下管柱，下在新增套管6的内腔，除去驱 动头1和注聚井口2以外，由传动杆3、注聚螺杆泵4、新增套管6、防返吐单流阔7、 静态混合器8、油管9和防反转装置10等组成的井下高压注聚井下部分均安装在原井套 管5的内腔内。新增套管6是用于防止内部压力冲击井套管5，使原井套管5不承受压力， 不会因为注聚影响到原井套管5的寿命。所述的注聚螺杆泵4、防返吐单流阀7、静态混合器8、防反转装置IO之间还可以通 过油管连接。本发明将注聚螺杆泵4直接安装在注聚井口 2下部，螺杆泵驱动头1安装在注聚井 口 2上部，与注聚井口 2相连，同时注聚井口 2位聚合物母液和高压来水提供给入井通 道。如图2所述，所述的注聚井口2包括有中空的留有大通径的井口本体11;设置在井 口本体11的外侧并与井口本体11的内部连通的注聚闸门12和高压水阀闸门13;由下至上依次设置在井口本体11内部的套管挂14、油管挂15和油管挂压盖16，所述的套管挂 14、油管挂15和油管挂压盖16的中心形成通孔可贯通传动杆3;井口本体ll的上端口 为法兰结构，通过用于压住油管挂压盖16顶端的压盖法兰17与驱动头1底端的法兰固 定连接。所述的新增套管6的上端连接在注聚井口 2内的套管挂14上。所述的油管9的 上端连接在注聚井口 2内的油管挂15上。所述的新增套管6通过螺纹连接在注聚井口 2 的套管挂14上。注聚井口 2通过螺栓与原井套管5上端的四通固定连接。如图3所示，所述的防返吐单流阀7包括有单流阀本体18，和连接在单流阀本体18 下端用于连接其它部件的下接头19，设置在单流阀本体18内并位于下接头19的顶端的 挡板20，所述的单流阀本体18的内侧放置有可随液体浮动的'空心球22，在单流阀本体 18内腔形成锥形结构21，所述锥形结构21的锥口直径小于空心球22的直径。该阀在聚 合物注入时，注入压力克服防返吐单流阀中空心球的浮力，将聚合物注入到地层，空心 球不影响聚合物的流量和粘度；停注时，在浮力作用下空心球和密封锥面配合防返吐单 流阀能将并筒中液体通道密封住，不让井液返吐，达到保护注聚螺杆泵4和不让地层液 体出来的目的。如图4所示，所述的静态混合器8包括有外套23和位于其内的螺旋槽24。所述的静 态混合器8的外套23两端还设置有用于连接其它部件的接头25。如图5所示，所述的防反转装置10包括有外筒26和位于外筒26内的内筒27，外筒 26与内筒27之间设置有扭矩传递键28，所述的外筒26连接在新增套管6的下端，所述 的内筒27直接连接在静态混合器8的下端，或通过油管连接在静态混合器8的下端。本发明的井下高压螺杆泵注聚系统，聚合物母液通过注聚井口进入到注聚螺杆泵， 通过注聚螺杆泵4增压到所需的压力与注聚螺杆泵4外面的高压来水汇合一起进入到静 态混合器8，进行充分混合后再注进地层。聚合物母液和高压来水一起进到静态混合器8 内的螺旋槽中，由于静态混合器8内的螺旋槽结构不断改变了溶液的流动方向并延长了 流动路径而使聚合物母液和高压来水充分混合，混合好的聚合物溶液再注入地层。
权利要求
1. 一种井下高压螺杆泵注聚系统，包括有驱动头(1)、传动杆(3)、注聚螺杆泵(4)、油管(9)和原井套管(5)，其特征在于，还设置有注聚井口(2)、防返吐单流阀(7)、静态混合器(8)以及防反转装置(10)，其中，驱动头(1)与注聚井口(2)相连接，传动杆(3)的一端穿过注聚井口(2)内腔与驱动头(1)相连接，传动杆(3)的另一端与注聚螺杆泵(4)的转子连接，注聚螺杆泵(4)的定子与防返吐单流阀(7)的上端连接，防返吐单流阀(7)的下端与静态混合器(8)的上端相连接，静态混合器(8)的下端与防反转装置(10)连接，传动杆(3)的外侧套有油管(9)；所述的套有油管(9)的传动杆(3)、注聚螺杆泵(4)、防返吐单流阀(7)、静态混合器(8)、以及防反转装置(10)组成所述井下高压螺杆泵注聚系统的井下管柱；所述的原井套管(5)套在井下管柱的外侧，并通过螺栓与注聚井口(2)的底端固定连接。
2. 根据权利要求1所述的井下高压螺杆泵注聚系统，其特征在于，所述的原井套管 (5)的内部还安装有用于防止内部压力冲击原井套管(5)的新增套管(6)。
3. 根据权利要求1所述的井下高压螺杆泵注聚系统，其特征在于，所述的注聚螺杆 泵(4)、防返吐单流阀(7、)、静态混合器(8)、防反转装置(10)之间通过油管连接。
4. 根据权利要求1所述的井下高压螺杆泵注聚系统，其特征在于，所述的注聚井口 (2)包括有中空的井口本体(11);设置在井口本体(11)外侧并与井口本体(11)内部连通的注聚闸门(12)和高压水阀闸门(13);由下至上依次设置在井口本体(11) 内部的套管挂(14)、油管挂(15)和油管挂压盖(16)，所述的套管挂(14)、油管 挂(15)和油管挂压盖(16)的中心形成通孔，可贯通传动杆(3);井口本体(11)的 上端为法兰结构，通过用于压住油管挂压盖(16)顶端的压盖法兰(17)与驱动头(1) 底端的法兰固定连接。
5. 根据权利要求2或4所述的井下高压螺杆泵注聚系统，其特征在于，所述新增套 管(6)的上端连接在注聚井口 (2)内的套管挂(14)上；所述油管(9)的上端连接在 注聚井口 (2)内的油管挂(15)上。
6. 根据权利要求1所述的井下高压螺杆泵注聚系统，其特征在于，所述的防返吐单 流阀(7)包括有单流阀本体(18)，和连接在单流阀本体(18)下端用于连接其它部件 的下接头(19);设置在单流阀本体(18)内并位于下接头(19)顶端的挡板(20)， 所述的单流阀本体(18)的内侧放置有可随液体浮动的空心球(22)，在单流阀本体(18) 内形成锥形结构(21)，所述锥形结构(21)的锥口直径小于空心球(22)的直径。
7. 根据权利要求1所述的井下高压螺杆泵注聚系统，其特征在于，所述的静态混合 器(8)包括有外套(23)和位于外套(23)内的螺旋槽(24)，所述螺旋槽(24)可为 多个螺旋槽短节用螺纹或销钉串联而成。
8. 根据权利要求7所述的井下高压螺杆泵注聚系统，其特征在于，所述的静态混合 器(8)的外套(23)两端还设置有用于与其它部件连接的接头(25)。
9. 根据权利要求7所述的井下高压螺杆泵注聚系统，其特征在于，所述的静态混合 器(8)的长短可根据需要由多个外套(23)、多个螺旋槽(24)和接头(25)串联组成。
10. 根据权利要求1所述的井下高压螺杆泵注聚系统，其特征在于，所述的防反转 装置(10)包括有外筒(26)和位于外筒(26)内的内筒(27)，外筒(26)与内筒(27) 之间设置有扭矩传递键(28)，所述的外筒(26)连接在新增套管(6)的下端，所述的 内筒(27)直接连接在静态混合器(8)的下端，或通过油管连接在静态混合器(8)的下顿。
全文摘要
一种井下高压螺杆泵注聚系统，包括有驱动头与注聚井口相连接，传动杆的一端穿过注聚井口内腔与驱动头相连接，传动杆的另一端与注聚螺杆泵的转子连接，注聚螺杆泵的定子与防返吐单流阀的上端连接，防返吐单流阀的下端与静态混合器的上端相连接，静态混合器的下端与防反转装置连接，传动杆的外侧套有油管；套有油管的传动杆、注聚螺杆泵、防返吐单流阀、静态混合器、以及防反转装置组成井下高压螺杆泵注聚系统的井下管柱；原井套管套在井下管柱的外侧，并通过螺栓与注聚井口的底端固定连接。本发明将注聚螺杆泵放到井筒中，不占用平台甲板面积，为大规模注聚提供了新的技术手段。本发明的注聚螺杆泵作为容积泵，能最大限度保持聚合物粘度，将会提高注聚驱油效果。
文档编号E21B43/22GK101270649SQ20081010492
公开日2008年9月24日 申请日期2008年4月24日 优先权日2008年4月24日
发明者代向辉, 敏 刘, 程心平, 罗昌华 申请人:中国海洋石油总公司;中海石油基地集团有限责任公司