一种分段压差自调节注蒸汽装置的制作方法

本实用新型属于油气开发技术领域，具体涉及一种分段压差自调节注蒸汽装置。

背景技术：

当开发稠油油藏时，通常需要向通过井筒或者井筒内注汽管向稠油油藏注入热蒸汽，以降低原油粘度，使得稠油从储层流入井筒中，进而通过采油泵及油管采出至地面。稠油油藏因为流动性差，为了增加单井产量，多采用水平井型以增加储层泄流面积的方式进行开发生产。

目前稠油水平井主要的注汽方式包括打孔管多点注蒸汽和配注器分段注蒸汽等方式。当采用打孔管或配注器分段注蒸汽时，可以一定程度上实现蒸汽的调节分配，但是不同水平井段分配的热蒸汽量，主要依靠不同分段蒸汽出口面积以及注汽管内蒸汽的压力等综合因素的决定，整体上属于预先设置好的蒸汽量分段分配模式。当水平井筒周围的储层物性、吸汽剖面、产出剖面、产出潜力等各种参数都掌握的非常精确时，下井前预先设置好的打孔数量或者配注器出口面积，可以较好的适应水平井筒均衡受热，均衡动用的目的。但是，往往生产一段时间后，整个稠油水平井筒周围的储层物性、储层吸汽能力会发生变化，同时水平井筒周围储层的潜力、产出状况也很难有一个精确的评估，或者几乎没有准确有意义的参数。因此预先设置好的打孔管或者分段配注器出口面积就不能满足水平井均衡受热，均衡动用或者高潜力井段多受热、低潜力井段少受热的最大产出设计需求。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够根据根据储层物性及不同水平井分段的吸汽能力，自动调节不同稠油水平井分段的蒸汽注入量，进而达到稠油水平井筒周围储层均衡受热，均衡动用或者高潜力井段多受热多产出、低潜力井段少注汽少受热的分段压差自调节注蒸汽装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种分段压差自调节注蒸汽装置，包括蒸汽分流器、注汽外管接头、注汽外管盲管、压差自调节注汽工具短节、压差自调节注汽阀、封隔器、注汽内管盲管、注汽内管接头和内外管环空密封堵头。其中，注汽内管盲管位于注汽外管盲管内，蒸汽分流器分别与注汽外管盲管和注汽内管盲管之间的环空流道以及注汽内管盲管内的流道连通，注汽外管接头套设在蒸汽分流器与注汽外管盲管连接处。压差自调节注汽工具短节与注汽外管盲管连接，压差自调节注汽阀布置在压差自调节注汽工具短节上。注汽内管盲管上设有导流孔，压差自调节注汽阀能够与注汽外管盲管和注汽内管盲管之间的环空流道以及井筒连通。压差自调节注汽阀5能够根据环空流道和井筒之间的压差调整开度或关闭。封隔器布置在注汽外管盲管上，注汽内管接头套设在压差自调节注汽工具短节与注汽外管盲管连接处。内外管环空密封堵头与注汽外管盲管和封隔器连接。

根据本实用新型的分段压差自调节注蒸汽装置，主要用来下放在稠油热采水平井的水平井筒中，蒸汽分流器主要用来连接垂直井筒中的单注汽油管，并通过蒸汽分流器，使得垂直井筒中单注汽管输送过来的热蒸汽，进行分流，一部分进入注汽外管盲管和注汽内管盲管之间的环空流道，一部分进入注汽内管盲管内的流道。注汽外管接头和注汽内管接头主要用来连接注汽外管盲管和注汽内管盲管，使得内外盲管以连接达到设计的整个分段压差自调节注蒸汽装置的长度。

通过封隔器对水平井筒进行分段后，封隔井段内外压差越大时，压差自调节注汽阀开度越小，注入蒸汽量越少，封隔井段内外压差越小时，压差自调节注汽阀开度相对越大，注入蒸汽量越多。当某一个水平分段外储层吸汽能力较强时，注入到该分段井筒内的热蒸汽会较快的速度进入储层中，进而该分段井筒内的蒸汽压力会下降的较快或者较大，因此，压差自调节注汽阀内外的蒸汽压差相对较大，进而压差自调节注汽阀的开度会以较快的速度减小，从而导致此水平分段内注入到井筒以及地层中的热蒸汽相对较少。当某一个水平分段外储层吸汽能力较差时，注入到该分段井筒内的热蒸汽会较慢的速度进入储层中，进而该分段井筒内的蒸汽压力会下降的较慢或者较小，因此，压差自调节注汽阀内外的蒸汽压差相对较小，进而压差自调节注汽阀的开度会以较慢的速度减小，从而导致此水平分段内注入到井筒以及地层中的热蒸汽相对较多。因此，能够整体上保证易吸汽，受热多的井段减少热蒸汽的注入量。不易吸气，受热少的井段增加热蒸汽的注入量，并且通过内外压差自动的控制，形成动态的平衡，使得整个水平井筒达到均衡注汽受热，均衡动用的目的。

并且由于水平井分段通过压差自调节，当整个水平井筒周围储层物性相对均质时，由于沿着水平井筒从第一点至第二点注汽管内蒸汽压力的下降及蒸汽干度热值的下降，近第一点压差自调节注入阀因压差较大开度相对较小，注入的蒸汽量相对较少，远第一点压差自调节注入阀因压差较小注入蒸汽量相对较多，结合沿程热损失，实现整个水平井筒不同分段的蒸汽热量的均衡分配。整体上实现整个水平井筒周围储层的均衡注汽受热，均衡动用、达到最大采出程度的目的。

对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步地改进。

根据本实用新型的分段压差自调节注蒸汽装置，在一个优选的实施方式中，压差自调节注汽阀包括进汽口、本体、活塞、弹性支撑部件和出汽口。其中，进汽口和出汽口分别位于本体两端。活塞位于本体内，弹性支撑部件分别与活塞顶部和本体顶部连接，并且活塞能够在封闭进汽口和封闭出汽口之间的位置移动。

当稠油热采井的井口热蒸汽，通过垂直井筒内的注汽单管，经蒸汽分流器分流一部分进入注汽外管盲管和注汽内管盲管之间的环空流道之后，通过进汽口进入压差自调节注汽阀内，优选地，进汽口面积大于出汽口的面积，因此能够保证，最开始进行注汽时，能够形成最初的压差而形成推力，进而推动活塞向出汽口方向移动，当有热蒸汽流动时，进汽口的面积大于活塞与本体内侧面之间的过流面积，从而可以形成从进汽口方向向出汽口方向的推力，推动活塞的持续前进。出汽口外的井筒中充满确定量的热蒸汽时，井筒中的压力随之上升，当进汽口内注汽外管盲管和注汽内管盲管之间的环空流道中蒸汽压力大于出汽口外井筒中的蒸汽压力，并且内外压力形成压差构成的对活塞的推力大于弹性支撑部件压缩行程形成的反向弹力时，活塞继续向出汽口方向移动，当内外压力形成的压差对活塞的推力完全大于弹性支撑部件的压缩行程形成的反向弹力时，活塞与本体内侧面完全配合，从而关闭了出汽口，导致该压差自调节注汽短节所在的井段无法注入热蒸汽。

具体地，在一个优选的实施方式中，本体包括外结构体和内结构体，内结构体布置在外结构体内靠近顶部的位置，进汽口位于外结构体底部，出汽口位于内结构体顶部。

这种结构形式的本体结构，在尽可能简化结构的同时能够合理布置其他零部件从而便于整个压差自调节注汽阀的安装和配合。

具体地，在一个优选的实施方式中，活塞为球体结构，内结构体的两内侧面具有能够与球体结构形成配合的圆弧面。

球体结构的活塞，便于调节阀体内的过流面积，并且能够尽可能使得整个压差自调节注汽阀结构简单紧凑。通过球体结构与圆弧面配合的形式，在整个压差自调节注汽阀需要关闭时，能够增加接触面积和保证密封性能而防止泄露影响整个注汽阀的性能。

具体地，在一个优选的实施方式中，弹性支撑部件为弹簧。

弹簧结构的弹性支撑部件，结构简单，成本低，便于装配。

优选地，弹簧的线径根据注入蒸汽压力及地层物性参数决定，弹簧被内外压差形成的对活塞的压力推至最小压缩行程，而关闭出汽口。当出汽口被关闭后，出汽口外的井筒中的蒸汽压力会逐渐下降，而进汽口连接的外管盲管和注汽内管盲管之间的环空流道内的压力短时间内难以改变，因此会导致此压差自调节注汽阀的长时间关闭，从而避免影响蒸汽的分配。

进一步地，在一个优选的实施方式中，活塞上靠近进汽口的底部设有过流槽。

当注汽时，热蒸汽可以通过过流槽进入注汽阀中后进入井筒中从而增加过流面积，当不再注汽时，弹性支撑部件推动活塞复位，此时的过流槽可以为生产的稠油提供井筒进入采油管的回流通道。

进一步地，在一个优选的实施方式中，根据本实用新型的分段压差自调节注蒸汽装置，还包括与注汽内管盲管连接的外延注汽内管。

通过设置外延注汽内管，便于向井筒深度注入热蒸汽。

进一步地，在一个优选的实施方式中，外延注汽内管上均匀间隔设有至少两个喷嘴。

通过设置喷嘴，能够方便对外延注汽内管所需注汽的区域进行注汽。进一步地，

在一个优选的实施方式中，外延注汽内管上远离注汽内管盲管的端部设有堵头。通过设置堵头，一方面使得注汽内管中的热蒸汽只能经过外延注汽管外侧上的喷嘴注入，另一方面便于注汽内管的下入。

进一步地，在一个优选的实施方式中，封隔器上套设有防砂筛管。

由于长期的开采以及疏松砂岩，骨架砂非常容易脱落，并且由于稠油粘度比较高，稠油热采水平井通常下入防砂筛管进行防砂。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：能够根据根据储层物性及不同水平井分段的吸汽能力，自动调节不同稠油水平井分段的蒸汽注入量，进而达到稠油水平井筒周围储层均衡受热，均衡动用或者高潜力井段多受热多产出、低潜力井段少注汽少受热。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：

图1示意性显示了本实用新型实施例的分段压差自调节注蒸汽装置的整体结构；

图2示意性显示了本实用新型实施例的分段压差自调节注蒸汽装置的第一局部放大结构；

图3示意性显示了本实用新型实施例的分段压差自调节注蒸汽装置的第二局部放大结构；

图4示意性显示了本实用新型实施例的分段压差自调节注蒸汽装置的第三局部放大结构；

图5示意性显示了本实用新型实施例的分段压差自调节注蒸汽装置的第四局部放大结构；

图6示意性显示了本实用新型实施例的压差自调节注气阀的剖视结构。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。

图1示意性显示了本实用新型实施例的分段压差自调节注蒸汽装置10的整体结构。图2示意性显示了本实用新型实施例的分段压差自调节注蒸汽装置10的第一局部放大结构。图3示意性显示了本实用新型实施例的分段压差自调节注蒸汽装置10的第二局部放大结构。图4示意性显示了本实用新型实施例的分段压差自调节注蒸汽装置10的第三局部放大结构。图5示意性显示了本实用新型实施例的分段压差自调节注蒸汽装置10的第四局部放大结构。图6示意性显示了本实用新型实施例的压差自调节注气阀5的剖视结构。

如图1至图6所示，本实用新型实施例的分段压差自调节注蒸汽装置10，包括蒸汽分流器1、注汽外管接头2、注汽外管盲管3、压差自调节注汽工具短节4、压差自调节注汽阀5、封隔器6、注汽内管盲管7、注汽内管接头8和内外管环空密封堵头9。其中，注汽内管盲管7位于注汽外管盲管3内，蒸汽分流器1分别与注汽外管盲管3和注汽内管盲管7之间的环空流道以及注汽内管盲管7内的流道连通，注汽外管接头2套设在蒸汽分流器1与注汽外管盲管3连接处。压差自调节注汽工具短节4与注汽外管盲管3连接，压差自调节注汽阀5布置在压差自调节注汽工具短节4上。注汽内管盲管7上设有导流孔71，压差自调节注汽阀5能够与注汽外管盲管3和注汽内管盲管7之间的环空流道以及井筒连通。压差自调节注汽阀5能够根据环空流道和井筒之间的压差调整开度或关闭。封隔器6布置在注汽外管盲管3上，注汽内管接头8套设在压差自调节注汽工具短节4与注汽外管盲管3连接处。内外管环空密封堵头9与注汽外管盲管3和封隔器6连接。

根据本实用新型实施例的分段压差自调节注蒸汽装置，主要用来下放在稠油热采水平井的水平井筒中，蒸汽分流器主要用来连接垂直井筒中的单注汽油管，并通过蒸汽分流器，使得垂直井筒中单注汽管输送过来的热蒸汽，进行分流，一部分进入注汽外管盲管和注汽内管盲管之间的环空流道，一部分进入注汽内管盲管内的流道。注汽外管接头和注汽内管接头主要用来连接注汽外管盲管和注汽内管盲管，使得内外盲管以连接达到设计的整个分段压差自调节注蒸汽装置的长度。

通过封隔器对水平井筒进行分段后，封隔井段内外压差越大时，压差自调节注汽阀开度越小，注入蒸汽量越少，封隔井段内外压差越小时，压差自调节注汽阀开度相对越大，注入蒸汽量越多。当某一个水平分段外储层吸汽能力较强时，注入到该分段井筒内的热蒸汽会较快的速度进入储层中，进而该分段井筒内的蒸汽压力会下降的较快或者较大，因此，压差自调节注汽阀内外的蒸汽压差相对较大，进而推动球体结构的活塞向出汽口方向移动的行程较大，此时，球体结构的活塞与内结构体内侧面上的圆弧面之间的过流面积会减小的较大，从而导致此水平分段内注入到井筒以及地层中的热蒸汽相对较少。当某一个水平分段外储层吸汽能力较差时，注入到该分段井筒内的热蒸汽会较慢的速度进入储层中，进而该分段井筒内的蒸汽压力会下降的较慢或者较小，因此，压差自调节注汽阀内外的蒸汽压差相对较小，进而推动球体结构的活塞向出汽口方向移动的行程较小，此时，球体结构的活塞与内结构体内侧面上的圆弧面之间的过流面积逐渐减小的较小，从而导致此水平分段内注入到井筒以及地层中的热蒸汽相对较多。因此，能够整体上保证易吸汽，受热多的井段减少热蒸汽的注入量。不易吸气，受热少的井段增加热蒸汽的注入量，并且通过内外压差自动的控制，形成动态的平衡，使得整个水平井筒达到均衡注汽受热，均衡动用的目的。

并且由于水平井分段通过压差自调节，当整个水平井筒周围储层物性相对均质时，由于沿着水平井筒从第一点至第二点注汽管内蒸汽压力的下降及蒸汽干度热值的下降，近第一点压差自调节注入阀因压差较大开度相对较小，注入的蒸汽量相对较少，远第一点压差自调节注入阀因压差较小注入蒸汽量相对较多，结合沿程热损失，实现整个水平井筒不同分段的蒸汽热量的均衡分配。整体上实现整个水平井筒周围储层的均衡注汽受热，均衡动用、达到最大采出程度的目的。

具体地，如图6所示，在本实施例中，压差自调节注汽阀5包括进汽口51、本体52、活塞53、弹性支撑部件54和出汽口55。其中，进汽口51和出汽口55分别位于本体52两端。活塞54位于本体52内，弹性支撑部件54分别与活塞53顶部和本体52顶部连接，并且活塞53能够在封闭进汽口51和封闭出汽口55之间的位置移动。当稠油热采井的井口热蒸汽，通过垂直井筒内的注汽单管，经蒸汽分流器分流一部分进入注汽外管盲管和注汽内管盲管之间的环空流道之后，通过进汽口进入压差自调节注汽阀内。优选地，进汽口面积大于出汽口的面积，因此能够保证，最开始进行注汽时，能够形成最初的压差而形成推力，进而推动活塞向出汽口方向移动，当有热蒸汽流动时，进汽口的面积和过流槽形成的进汽口的面积大于活塞与本体内侧面之间的过流面积，从而可以形成从进汽口方向向出汽口方向的推力，推动活塞的持续前进。出汽口外的井筒中充满确定量的热蒸汽时，井筒中的压力随之上升，当进汽口内注汽外管盲管和注汽内管盲管之间的环空流道中蒸汽压力大于出汽口外井筒中的蒸汽压力，并且内外压力形成压差构成的对活塞的推力大于弹性支撑部件压缩行程形成的反向弹力时，活塞继续向出汽口方向移动，当内外压力形成的压差对活塞的推力完全大于弹性支撑部件的压缩行程形成的反向弹力时，活塞与本体内侧面完全配合，从而关闭了出汽口，导致该压差自调节注汽短节所在的井段无法注入热蒸汽。

进一步地，在本实施例中，如图6所示，活塞53上靠近进汽口51的底部设有过流槽511。当注汽时，热蒸汽可以通过过流槽进入注汽阀中后进入井筒中，当不再注汽时，活塞球体弹簧推动活塞球体复位，此时的球体过流槽可以为生产的稠油提供井筒进入采油管的回流通道。

如图6所示，具体地，在本实施例中，本体52包括外结构体521和内结构体522，内结构体522布置在外结构体521内靠近顶部的位置，进汽口51位于外结构体521底部，出汽口55位于内结构体522顶部。这种结构形式的本体结构，在尽可能简化结构的同时能够合理布置其他零部件从而便于整个压差自调节注汽阀的安装和配合。具体地，在本实施例中，活塞53为球体结构，内结构体522的两内侧面具有能够与球体结构形成配合的圆弧面523。球体结构的活塞，便于调节阀体内的过流面积，并且能够尽可能使得整个压差自调节注汽阀结构简单紧凑。通过球体结构与圆弧面配合的形式，在整个压差自调节注汽阀需要关闭时，能够增加接触面积和保证密封性能而防止泄露影响整个注汽阀的性能。优选地，在本实施例中，弹性支撑部件54为弹簧。弹簧结构的弹性支撑部件，结构简单，成本低，便于装配。优选地，弹簧的线径根据注入蒸汽压力及地层物性参数决定，弹簧被内外压差形成的对活塞的压力推至最小压缩行程，而关闭出汽口。当出汽口被关闭后，出汽口外的井筒中的蒸汽压力会逐渐下降，而进汽口连接的外管盲管和注汽内管盲管之间的环空流道内的压力短时间内难以改变，因此会导致此压差自调节注汽阀的长时间关闭，从而避免影响蒸汽的分配。

如图1和图5所示，进一步地，本实用新型实施例的分段压差自调节注蒸汽装置10还包括与注汽内管盲管7连接的外延注汽内管101。通过设置外延注汽内管，便于向井筒深度注入热蒸汽。

进一步地，在本实施例中，外延注汽内管101上均匀间隔设有至少两个喷嘴102。通过设置喷嘴，能够方便对外延注汽内管所需注汽的区域进行注汽。进一步地，在本实施例中，外延注汽内管101上远离注汽内管盲7的端部设有堵头103。通过设置堵头，一方面使得注汽内管中的热蒸汽只能经过外延注汽管外侧上的喷嘴注入，另一方面便于注汽内管的下入。

优选地，在本实施例中，封隔器6上套设有防砂筛管。由于长期的开采以及疏松砂岩，骨架砂非常容易脱落，并且由于稠油粘度比较高，稠油热采水平井通常下入防砂筛管进行防砂。

根据上述实施例，可见，本实用新型涉及的分段压差自调节注蒸汽装置，能够根据根据储层物性及不同水平井分段的吸汽能力，自动调节不同稠油水平井分段的蒸汽注入量，进而达到稠油水平井筒周围储层均衡受热，均衡动用或者高潜力井段多受热多产出、低潜力井段少注汽少受热。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求范围内的所有技术方案。