[發(fā)明專利]注汽管柱系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810432666.2
• 申請日: 2018-05-08
• 公開（公告）號: CN108442910A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大正天予石油科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: E21B43/24
• 分類號: E21B43/24;E21B33/10;E21B17/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 鄭越

本發(fā)明提供了一種注汽管柱系統(tǒng)，注汽管柱系統(tǒng)包括：隔熱管(10)，隔熱管(10)的下端延伸至油層的上方；伸縮管(20)，伸縮管(20)的上端連接隔熱管(10)的下端；第一封隔器(30)，第一封隔器(30)的上端連接伸縮管(20)的下端，第一封隔器(30)的下端連接有出汽結(jié)構(gòu)(80)；其中，伸縮管(20)和第一封隔器(30)均通過第一密封環(huán)(51)密封，第一密封環(huán)(51)的材質(zhì)為納米纖維復(fù)合材料。本發(fā)明的技術(shù)方案有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中伸縮管和熱采封隔器不適于高溫高壓(溫度≥350℃，壓力≥17MPa)的工況的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及稠油生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種注汽管柱系統(tǒng)。

背景技術(shù)

稠油油藏是一種重要的油氣資源，據(jù)U.S.Geological Survey(2003)公布數(shù)據(jù)顯示，世界探明石油剩余可采儲量53％為稠油，稠油資源正以其儲量大、資源集中等特點(diǎn)，成為世界石油資源的重要接替。稠油油藏由于稠油粘度大，普遍采用注蒸汽加熱稠油、降低粘度的方式進(jìn)行開采，其中開采方法主要包括蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)及蒸汽輔助重力泄油等。在上述稠油注蒸汽開采方式中，注入蒸汽的溫度與壓力是重要的指標(biāo)，提升注入蒸汽的溫度可大幅提升注入蒸汽所攜帶的熱能，從而提升加熱稠油，降低粘度的效果；提升注入蒸汽的壓力可克服井深增加及油藏滲透性不佳帶來的注入壓力門檻，達(dá)到攜帶熱量、有效注入，降低稠油粘度的目的。

現(xiàn)有的注汽工藝管柱技術(shù)主要是在套管內(nèi)下入隔熱油管，隔熱油管下面順序連接伸縮管、上封隔器、注汽閥、下封隔器。伸縮管具有內(nèi)管和外管雙層結(jié)構(gòu)，雙層管采用石墨環(huán)作為高溫密封圈。注蒸汽時管柱受熱伸長產(chǎn)生的應(yīng)力由伸縮管內(nèi)外管的相對滑動得到釋放。但是由于石墨環(huán)的強(qiáng)度低、無彈性，當(dāng)伸縮管內(nèi)外管相對滑動后石墨環(huán)無法承受高壓蒸汽的沖擊，造成伸縮管內(nèi)外管密封失效，從而導(dǎo)致整體注汽管柱密封失效。上封隔器和下封隔器皆為熱采封隔器，熱采封隔器按照密封單元分類可分為金屬熱采封隔器、石墨編織熱采封隔器和聚四氟乙烯熱采封隔器。金屬熱采封隔器雖耐高溫、高壓，但在間歇注汽等井況中溫度降低時，因金屬熱采封隔器沒有鎖死機(jī)構(gòu)金屬密封件回縮破壞造成油層封隔失效；同時在斜井、側(cè)鉆井使用或直井多級使用后解封困難，不易解封，造成大修事故概率大，風(fēng)險(xiǎn)巨大。石墨編織熱采封隔器所需座封力過大，封隔器機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)困難；密封件的里面是編織，外面是石墨，石墨強(qiáng)度大、無彈性，密封件的表面不光滑，座封后仍會產(chǎn)生滲漏；密封件為組合件，強(qiáng)度低，在大座封力實(shí)現(xiàn)密封時，密封件本體結(jié)構(gòu)已產(chǎn)生破壞，當(dāng)高壓介質(zhì)長期連續(xù)沖擊或管柱蠕動、震動等情況發(fā)生時，密封失效。聚四氟乙烯熱采封隔器耐溫性能差、強(qiáng)度低，只可短期使用于井溫≤250℃情況下。

由此，現(xiàn)急需一種適用于超高溫高壓的注汽工藝管柱技術(shù)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種注汽管柱系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中伸縮管和熱采封隔器不適于高溫高壓(溫度≥350℃，壓力≥17MPa)的工況的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種注汽管柱系統(tǒng)，包括：隔熱管，隔熱管的下端延伸至油層的上方；伸縮管，伸縮管的上端連接隔熱管的下端；第一封隔器，第一封隔器的上端連接伸縮管的下端，第一封隔器的下端連接有出汽結(jié)構(gòu)；其中，伸縮管和第一封隔器均通過第一密封環(huán)密封，第一密封環(huán)的材質(zhì)為納米纖維復(fù)合材料。

進(jìn)一步地，伸縮管和第一封隔器均還通過第二密封環(huán)密封，第二密封環(huán)的材質(zhì)為石墨或聚四氟乙烯，第一密封環(huán)沿注汽方向設(shè)有至少兩個，兩個第一密封環(huán)之間設(shè)置一個第二密封環(huán)，以構(gòu)成密封總成。

進(jìn)一步地，伸縮管包括外筒部件和第一內(nèi)管，第一內(nèi)管可相對滑動的套設(shè)在外筒部件內(nèi)，外筒部件包括沿注汽方向依次連接的壓帽和密封套，第一內(nèi)管、密封套及壓帽之間圍成密封空間，密封總成設(shè)置在密封空間中。