专利名称：一种用于稠油分层蒸汽驱过程中的偏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石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偏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，为了保证注汽和开采过程的准确、高效，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。
实用新型内容为了解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种能够实现蒸汽驱的多级分层注汽，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，同时装置的结构满足当进行汽驱间的分层测试时，可以方便并快捷的将检测工具设置在预定位置的分层配汽装置。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汽嘴流量设计及调节设计。
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偏心分层配汽装置，其包括分层蒸汽驱偏心分层配汽井筒，所述的分层配汽井筒包括一注汽管柱；在所述的注汽管柱中还包括有封隔器，所述的封隔器将注汽管柱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。
在实际的应用中，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所述的偏心分层配汽阀阀芯包括有打捞头1、阀芯主体8、入汽孔10、配汽嘴11、出汽孔13和对正头14；所述偏心分层配汽阀阀芯的打捞头1通过锁扣与阀芯主体8锁定；所述的入气孔10和出汽孔13设置在所述阀芯主体8上；配汽嘴11装嵌在阀芯主体8的下部，对正头14与阀芯主体8螺纹连接，并压紧配汽嘴11；所述的配汽工作筒包括有上接头21、配汽堵塞器座套筒25、进汽孔27、出汽孔28、下接头36和工作筒主体37；所述配汽工作筒的上接头21和下接头36分别以螺纹方式与配汽工作筒的上下两端连接；所述配汽堵塞座套筒25固化在所述工作筒主体37内；所述的进汽孔27和出汽孔28设置在所述工作筒主体37上；所述的偏心分层配汽阀阀芯设置在所述配汽工作筒的配汽堵塞器座套筒25内，且偏心分层配汽阀阀芯的入汽孔10和出汽孔13分别与配汽工作筒的进汽孔27和出汽孔28适配。
在实际的应用中，所述偏心分层配汽阀阀芯中的配汽嘴11为长方体型、圆柱体型和拉瓦尔喷管型中的一种。
在具体的应用中，所述的偏心分层配汽阀阀芯还包括有压帽2、胶圈3，9，12，15、压簧4、扭簧5、轴6和凸轮7；所述偏心分层配汽阀阀芯的打捞头1通过锁扣与阀芯主体8锁定，并通过压帽2压紧；压帽2通过胶圈3以螺纹方式与阀芯主体8相连，压帽2与打捞头1之间设置有压簧4，扭簧5通过轴6固定在阀芯主体8上，凸轮7装嵌在扭簧5的外侧；所述的入气孔10和出汽孔13设置在所述阀芯主体8上；配汽嘴11安装在阀芯主体8的下部，对正头14与阀芯主体8通过螺纹连接，并压紧配汽嘴11；所述的配汽工作筒还包括有胶圈22，26，29，34、上连接滑套23、下连接滑套30、支架32、导向体35、螺钉24，31，33，38和扶正器39，且在所述配汽阀阀芯座套筒25的上部设置有一外凸的扩孔40；所述上接头21和下接头36分别以螺纹方式与配汽工作筒上连接滑套23和下连接滑套30螺纹连接，下接头36紧靠导向体35；所述配汽堵塞座套筒25固化在所述工作筒主体37内；所述的进汽孔27和出汽孔28设置在所述工作筒主体37上；所述扶正器39通过螺钉24，38与工作筒主体37固定连接；螺钉31将支架32固定在工作筒主体37上。螺钉33将导向体35固定在配汽器下接头36上；所述配汽工作筒与所述每一个分层注汽腔固定连接；且所述的偏心分层配汽阀阀芯设置在所述配汽工作筒的配汽堵塞器座套筒25内偏心分层配汽阀阀芯的对正头14通过其表面设置的卡槽与配汽工作筒的配汽堵塞器座套筒25卡接，以确保偏心分层配汽阀阀芯的入汽孔10和出汽孔13分别与配汽工作筒的进汽孔27和出汽孔28的位置适配；所述偏心分层配汽阀阀芯的凸轮7支撑面的外轮廓与配汽工作筒的配汽堵塞器座套筒25内的扩孔40的内径适配。
在上述具体的应用中，在所述偏心分层配汽阀阀芯中的胶圈3，9，12，15和配汽工作筒中的胶圈22，26，29，34为O型耐高温胶圈；在所述偏心分层配汽阀阀芯中的配汽嘴11为拉瓦尔喷管型配汽嘴。
在具体的应用中，所述配汽工作筒的总长在500～2000mm；其外径100～160mm；管柱内最小通径50mm、工作压力10～25Mpa；所述配汽嘴内径l0～30mm；配汽嘴过流面调整范围0---491mm2。
本实用新型提供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汽驱间的分层测试时，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。
图1是本实用新型偏心分层配汽阀阀芯的结构示意图；图2是本实用新型偏心分层配汽阀阀芯中配汽嘴11剖面示意图；图3是本实用新型偏心分层配汽阀的配汽工作筒的结构示意图；图4是本实用新型分层蒸汽驱偏心分层配汽井筒中单个分层注汽腔的结构示意图；图5是本实用新型分层蒸汽驱偏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
图1是本实用新型偏心分层配汽阀阀芯的结构示意图；所述的偏心分层配汽阀阀芯包括有打捞头1、阀芯主体8、入汽孔10、配汽嘴11、出汽孔13、对正头14、压帽2、胶圈3，9，12，15、压簧4、扭簧5、轴6和凸轮7。
所述偏心分层配汽阀阀芯的打捞头1通过锁扣与阀芯主体8锁定，并通过压帽2压紧；压帽2通过胶圈3以螺纹方式与阀芯主体8相连，压帽2与打捞头1之间设置有压簧4，扭簧5通过轴6固定在阀芯主体8上，凸轮7装嵌在扭簧5的外侧；所述的入气孔10和出汽孔13设置在所述阀芯主体8上；配汽嘴11安装在阀芯主体8的下部，对正头14与阀芯主体8通过螺纹连接，并压紧配汽嘴11。
图2是本实用新型偏心分层配汽阀阀芯中配汽嘴11剖面示意图；在所述偏心分层配汽阀阀芯中的配汽嘴11为拉瓦尔喷管型配汽嘴。且配汽嘴11最大内径25mm，配汽嘴11过流面调整范围0---491mm2。
图3是本实用新型偏心分层配汽阀的配汽工作筒的结构示意图；所述的配汽工作筒包括有上接头21、配汽堵塞器座套筒25、进汽孔27、出汽孔28、下接头36、工作筒主体37、胶圈22，26，29，34、上连接滑套23、下连接滑套30、支架32、导向体35、螺钉24，31，33，38和扶正器39，且在所述配汽阀阀芯座套筒25的上部设置有一外凸的扩孔40。
所述上接头21和下接头36分别以螺纹方式与配汽工作筒上连接滑套23和下连接滑套30螺纹连接，下接头36紧靠导向体35；所述配汽堵塞座套筒25固化在所述工作筒主体37内；所述的进汽孔27和出汽孔28设置在所述工作筒主体37上；所述扶正器39通过螺钉24，38与工作筒主体37固定连接；螺钉31将支架32固定在工作筒主体37上。螺钉33将导向体35固定在配汽器下接头36上。
所述的偏心分层配汽阀阀芯设置在所述配汽工作筒的配汽堵塞器座套筒25内偏心分层配汽阀阀芯的对正头14通过其表面设置的卡槽与配汽工作筒的配汽堵塞器座套筒25卡接，以确保偏心分层配汽阀阀芯的入汽孔10和出汽孔13分别与配汽工作筒的进汽孔27和出汽孔28的位置适配；所述偏心分层配汽阀阀芯的凸轮7支撑面的外轮廓与配汽工作筒的配汽堵塞器座套筒25内的扩孔40的内径适配。以保证当将偏心分层配汽阀阀芯投放进配汽工作筒后，凸轮7的支撑面卡在配汽堵塞器座套筒25内的上部扩孔40内。
图4是本实用新型分层偏心分层配汽井筒中单个分层注汽腔的结构示意图；所述的分层配汽井筒包括一注汽管柱41；在所述的注汽管柱41中还包括有耐高温封隔器42，45，所述的封隔器42，45将注汽管柱41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偏心分层配汽器43和起到连接分层配汽器与注汽管柱作用的接头44，所述的偏心分层配汽器43包括偏心分层配汽阀阀芯和配汽工作筒。图4所示耐高温封隔器42连结在注汽管柱41上，封隔器下端通过丝扣连接着一个偏心分层配汽器43，偏心分层配汽器43的下端又以丝扣方式通过接头44与注汽管柱41相连，耐高温封隔器45连结在下端的注汽管柱上，这样就构成了一个完整的注汽单元。
图5是本实用新型分层蒸汽驱偏心分层配汽井筒的结构示意图。
所述偏心分层配汽装置包括分层配汽井筒，所述分层配汽井筒包括一注汽管柱51；在所述的注汽管柱51中还包括有高温封隔器53，56，所述的封隔器53，56将注汽管柱51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偏心分层配汽器54和接头52，55，所述接头52，55起到连接分层配汽器与注汽管柱的作用；所述的偏心分层配汽器54包括偏心分层配汽阀阀芯和配汽工作筒。
其工作原理为当注入蒸汽时，偏心分层配汽阀阀芯靠其阀芯主体8的瓷台阶坐封于配汽工作筒主体的配汽堵塞器座套筒25内，凸轮7卡于配汽堵塞器座套筒25上部的扩孔40处，(因凸轮7在扭簧5的作用下，可向上来回转动，故偏心分层配汽阀阀芯能进入配汽工作筒主体的配汽堵塞器座套筒25内被卡住而不飞出)，偏心分层配汽阀阀芯主体8上下两组四道O型耐高温胶圈封住配汽堵塞器座套筒25的出汽孔28，配汽工作筒的进汽孔27与偏心分层配汽阀阀芯的入汽孔10对正，注入的水蒸汽经此进汽孔进入，经偏心分层配汽阀阀芯的配器嘴11后，通过配汽工作筒的出汽孔28进入油、套管环形空间后注入地层。其余的气体通过配汽工作筒流向下一级分层配汽器。
所述偏心分层配汽阀阀芯的投放过程是这样的利用投捞器的投捞头安装投送器，把配汽阀阀芯的打捞头1插入投送器内，二者用剪钉连接好。然后用录井钢丝将投捞器下入井内，通过配汽工作筒的导向体35将偏心分层配汽阀阀芯下入工作筒主体37的配汽阀阀芯座套筒25内。上提投捞器，凸轮7的支撑面卡在配汽阀阀芯座套筒25内的上部扩孔40。结果剪钉被剪断，偏心分层配汽阀阀芯留于配汽工作筒内，投捞器被起出。
偏心分层汽驱配汽阀阀芯的打捞过程打捞是采用录井钢丝，使用偏心分层汽驱配汽阀投捞器，将投捞器的投捞头安装打捞器。然后按上述施工步骤将偏心分层配汽阀阀芯下入配汽工作筒主体37的配汽阀阀芯座套筒25内，当导向爪进入导向体35的缺口时，投捞爪已进入配汽工作筒扶正器39的长槽(螺钉24的上部)，正对配汽阀阀芯头部。待下放遇阻，打捞器已捞住偏心分层配汽阀阀芯打捞杆，再上提投捞器。偏心分层配汽阀阀芯打捞杆压缩压簧4上行，下端遇凸轮7脱离接触，凸轮7在扭簧5的作用下向下转动而内收，偏心分层配汽阀阀芯被捞出并起到地面。
权利要求1.一种用于稠油分层蒸汽驱过程中的偏心分层配汽装置，其包括分层蒸汽驱偏心分层配汽井筒，所述的分层配汽井筒包括一注汽管柱，其特征在于在所述的注汽管柱中还包括有封隔器，所述的封隔器将注汽管柱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。
2.根据权利要求1所述的一种偏心分层配汽装置，其特征在于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所述的偏心分层配汽阀阀芯包括有打捞头(1)、阀芯主体(8)、入汽孔(10)、配汽嘴(11)、出汽孔(13)和对正头(14)；所述偏心分层配汽阀阀芯的打捞头(1)通过锁扣与阀芯主体(8)锁定；所述的入气孔(10)和出汽孔(13)设置在所述阀芯主体(8)上；配汽嘴(11)装嵌在阀芯主体(8)的下部，对正头(14)与阀芯主体(8)螺纹连接，并压紧配汽嘴(11)；所述的配汽工作筒包括有上接头(21)、配汽堵塞器座套筒(25)、进汽孔(27)、出汽孔(28)、下接头(36)和工作筒主体(37)；所述配汽工作筒的上接头(21)和下接头(36)分别以螺纹方式与配汽工作筒的上下两端连接；所述配汽堵塞座套筒(25)固化在所述工作筒主体(37)内；所述的进汽孔(27)和出汽孔(28)设置在所述工作筒主体(37)上；所述的偏心分层配汽阀阀芯设置在所述配汽工作筒的配汽堵塞器座套筒(25)内，且偏心分层配汽阀阀芯的入汽孔(10)和出汽孔(13)分别与配汽工作筒的进汽孔(27)和出汽孔(28)适配。
3.根据权利要求1或2所述的一种偏心分层配汽装置，其特征在于所述偏心分层配汽阀阀芯中的配汽嘴(11)为圆锥体型、圆柱体型和拉瓦尔喷管型中的一种。
4.根据权利要求1或2所述的一种偏心分层配汽装置，其特征在于所述的偏心分层配汽阀阀芯还包括有压帽(2)、胶圈(3，9，12，15)、压簧(4)、扭簧(5)、轴(6)和凸轮(7)；所述偏心分层配汽阀阀芯的打捞头(1)通过锁扣与阀芯主体(8)锁定，并通过压帽(2)压紧；压帽(2)以螺纹方式与阀芯主体(8)相连，密封胶圈(3)在压帽(2)与阀芯主体(8)之间起密封作用，压帽(2)与打捞头(1)之间设置有压簧(4)，扭簧(5)通过轴(6)固定在阀芯主体(8)上，凸轮(7)装嵌在扭簧(5)的外侧；所述的入气孔(10)和出汽孔(13)设置在所述阀芯主体(8)上；配汽嘴(11)安装在阀芯主体(8)的下部，对正头(14)与阀芯主体(8)通过螺纹连接，并压紧配汽嘴(11)；所述的配汽工作筒还包括有胶圈(22，26，29，34)、上连接滑套(23)、下连接滑套(30)、支架(32)、导向体(35)、螺钉(24，31，33，38)和扶正器(39)，且在所述配汽阀阀芯座套筒(25)的上部设置有一外凸的扩孔(40)；所述上接头(21)和下接头(36)分别以螺纹方式与配汽工作筒上连接滑套(23)和下连接滑套(30)螺纹连接，下接头(36)紧靠导向体(35)；所述配汽堵塞座套筒(25)固化在所述工作筒主体(37)内；所述的进汽孔(27)和出汽孔(28)设置在所述工作筒主体(37)上；所述扶正器(39)通过螺钉(24，38)与工作筒主体(37)固定连接；螺钉(31)将支架(32)固定在工作筒主体(37)上。螺钉(33)将导向体(35)固定在配汽器下接头(36)上；所述配汽工作筒与所述每一个分层注汽腔固定连接；且所述的偏心分层配汽阀阀芯设置在所述配汽工作筒的配汽堵塞器座套筒(25)内偏心分层配汽阀阀芯的对正头(14)通过其表面设置的卡槽与配汽工作筒的配汽堵塞器座套筒(25)卡接，以确保偏心分层配汽阀阀芯的入汽孔(10)和出汽孔(13)分别与配汽工作筒的进汽孔(27)和出汽孔(28)的位置适配；所述偏心分层配汽阀阀芯的凸轮(7)支撑面的外轮廓与配汽工作筒的配汽堵塞器座套筒(25)内的扩孔(40)的内径适配。
5.根据权利要求4所述的一种偏心分层配汽装置，其特征在于在所述偏心分层配汽阀阀芯中的胶圈(3，9，12，15)和配汽工作筒中的胶圈(22，26，29，34)为O型耐高温胶圈；在所述偏心分层配汽阀阀芯中的配汽嘴(11)为拉瓦尔喷管型配汽嘴。
6.根据权利要求4所述的一种偏心分层配汽装置，其特征在于所述配汽工作筒的总长在500～2000mm；其外径100～160mm；管柱内最小通径50mm、工作压力10～25Mpa；所述配汽嘴内径10～30mm；配汽嘴过流面调整范围0---491mm2。
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偏心分层配汽装置，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偏心分层配汽井筒，分层配汽井筒包括一注汽管柱，在所述的注汽管柱中还包括有高温封隔器，所述的高温封隔器将注汽管柱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。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汽驱间的分层测试时，可以方便并快捷的将检测工具设置在预定位置的分层配汽装置。
文档编号E21B33/12GK2786276SQ200420118899
公开日2006年6月7日 申请日期2004年12月30日 优先权日2004年12月30日
发明者石在虹, 关仲, 刘德铸, 李树全, 陈红梅 申请人:石在虹