一種分層點火注氣管柱的製作方法

2024-02-22 06:52:15

本發明涉及石油開採設備領域，具體的是一種分層點火注氣管柱。

背景技術：

火驅工藝是油田稠油開發後期重要的轉換方式。由於受到管柱結構及工藝的限制，在移動式點火器(如中國專利CN103147733B，公開日期2013年6月12日，公開的《火燒油層可收卷式電點火及監測系統》)點火過程中，只能進行單層點火，無法實現多層分別點火及注氣，無法滿足特殊油井的需要。

技術實現要素：

為了解決現有火驅井無法實現多層分別點火及注氣的問題，本發明提供了一種分層點火注氣管柱，該分層點火注氣管柱可以實現多層點火及注氣，滿足了油井點火要求，提高了點火井的作業效率。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：

一種分層點火注氣管柱，包括內管柱和外管柱，外管柱套設於內管柱外，外管柱和內管柱之間形成環形空間，外管柱上含有從上向下依次設置的第一注氣閥、第四注氣閥和第五注氣閥，內管柱上含有從上向下依次設置的第二注氣閥和第三注氣閥，第一注氣閥的位置和第二注氣閥的位置相對應，第三注氣閥的位置和第四注氣閥的位置相對應；第一注氣閥、第二注氣閥和第三注氣閥均為能夠多次開關的溫度控制注氣閥，該能夠多次開關的溫度控制注氣閥能夠在閥內溫度大於等於設定值時開啟，該能夠多次開關的溫度控制注氣閥還能夠在閥內溫度小於設定值時關閉；第四注氣閥和第五注氣閥均為僅能一次開關的溫度控制注氣閥，該僅能一次開關的溫度控制注氣閥能夠在閥內溫度大於等於設定值時開啟，該僅能一次開關的溫度控制注氣閥在開啟後不能再關閉。

一種分層點火注氣管柱，包括內管柱和外管柱，外管柱套設於內管柱外，外管柱和內管柱之間形成環形空間，外管柱上含有從上向下依次設置的第一注氣閥和第四注氣閥，內管柱上含有從上向下依次設置的第二注氣閥和第三注氣閥，第一注氣閥的位置和第二注氣閥的位置相對應，第三注氣閥的位置和第四注氣閥的位置相對應；第一注氣閥、第二注氣閥和第三注氣閥均為能夠多次開關的溫度控制注氣閥，該能夠多次開關的溫度控制注氣閥能夠在閥內溫度大於等於設定值時開啟，該能夠多次開關的溫度控制注氣閥還能夠在閥內溫度小於設定值時關閉；第四注氣閥為僅能一次開關的溫度控制注氣閥，該僅能一次開關的溫度控制注氣閥能夠在閥內溫度大於等於設定值時開啟，該僅能一次開關的溫度控制注氣閥在開啟後不能再關閉。

一種分層點火注氣管柱，包括內管柱和外管柱，外管柱套設於內管柱外，外管柱和內管柱之間形成環形空間，外管柱上含有從上向下依次設置的第四注氣閥和第五注氣閥，內管柱上含有第三注氣閥，第三注氣閥的位置和第四注氣閥的位置相對應；第三注氣閥為能夠多次開關的溫度控制注氣閥，該能夠多次開關的溫度控制注氣閥能夠在閥內溫度大於等於設定值時開啟，該能夠多次開關的溫度控制注氣閥還能夠在閥內溫度小於設定值時關閉；第四注氣閥和第五注氣閥均為僅能一次開關的溫度控制注氣閥，該僅能一次開關的溫度控制注氣閥能夠在閥內溫度大於等於設定值時開啟，該僅能一次開關的溫度控制注氣閥在開啟後不能再關閉。

一種分層點火注氣管柱，包括內管柱和外管柱，外管柱套設於內管柱外，外管柱和內管柱之間形成環形空間，外管柱上含有從上向下依次設置的第一注氣閥和第五注氣閥，內管柱上含有第二注氣閥，第一注氣閥的位置和第二注氣閥的位置相對應；第一注氣閥和第二注氣閥均為能夠多次開關的溫度控制注氣閥，該能夠多次開關的溫度控制注氣閥能夠在閥內溫度大於等於設定值時開啟，該能夠多次開關的溫度控制注氣閥還能夠在閥內溫度小於設定值時關閉；第五注氣閥為僅能一次開關的溫度控制注氣閥，該僅能一次開關的溫度控制注氣閥能夠在閥內溫度大於等於設定值時開啟，該僅能一次開關的溫度控制注氣閥在開啟後不能再關閉。

本發明的有益效果是：該分層點火注氣管柱能在一次管柱安裝作業之後，實現兩個或三個油層的分別點火和注氣，即：兩個或三個油層互不影響互相獨立點火及注氣，可降低施工作業成本，提高工作效率及火驅效果。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。

圖1是實施例1中分層注氣管柱的總體結構示意圖。

圖2是實施例1中第三注氣閥在關閉狀態時的結構示意圖。

圖3是實施例1中第五注氣閥在關閉狀態時的結構示意圖。

圖4是實施例1中第三注氣閥在開啟狀態時的結構示意圖。

圖5是實施例1中第五注氣閥在開啟狀態時的結構示意圖。

1、連續管電纜；2、連續管密封器；3、井口裝置；4、內管柱環空；5、內管柱；6、內外管柱間環空；7、外管柱；8、外套間環空；9、套管；10、第一注氣閥；11、第二注氣閥；12、第一點火油層；13、第一篩管孔；14、第一封隔器；15、第三注氣閥；16、第四注氣閥；17、第二篩管孔；18、第二點火油層；19、內外管柱間密封面；20、管鞋；21、第二封隔器；22、點火器；23、第五注氣閥；24、第三篩管孔；25、第三點火油層；26、封堵帽；27、外套間環空連接口；28、內外管柱間環空連接口；29、內管柱環空連接口；30、第一管接；31、外護管；32、第一壓力平衡孔；33、第一彈性部件；34、第一密封滑套；35、第一外注氣通道；36、第一內注氣通道；37、第一密封滑套注氣通道；38、第二壓力平衡孔；39、膨脹液；40、波紋管；41、第二管接；42、內護管；43、第一磁環；44、第三壓力平衡孔；45、第二磁環；46、第二彈性部件；47、第二密封滑套注氣通道；48、第二外注氣通道；49、第四壓力平衡孔；50、第二密封滑套；51、第二內注氣通道。

具體實施方式

需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。

實施例1

一種分層點火注氣管柱，包括內管柱5和外管柱7，內管柱5和外管柱7均呈直立狀態，外管柱7套設於內管柱5外，外管柱7和內管柱5之間形成環形空間，外管柱7上含有從上向下依次設置的第一注氣閥10、第四注氣閥16和第五注氣閥23，內管柱5上含有從上向下依次設置的第二注氣閥11和第三注氣閥15，第一注氣閥10的位置和第二注氣閥11的位置相對應，第三注氣閥15的位置和第四注氣閥16的位置相對應；第一注氣閥10、第二注氣閥11和第三注氣閥15均為能夠多次開關的溫度控制注氣閥，該能夠多次開關的溫度控制注氣閥能夠在閥內溫度大於等於設定值時開啟，該能夠多次開關的溫度控制注氣閥還能夠在閥內溫度小於設定值時關閉；第四注氣閥16和第五注氣閥23均為僅能一次開關的溫度控制注氣閥，該僅能一次開關的溫度控制注氣閥能夠在閥內溫度大於等於設定值時開啟，該僅能一次開關的溫度控制注氣閥在開啟後不能再關閉，如圖1所示。

第一注氣閥10、第二注氣閥11和第三注氣閥15的設定值可以相同也可以不同，第四注氣閥16和第五注氣閥23的設定值可以相同也可以不同。第一注氣閥10、第二注氣閥11和第三注氣閥15的初始狀態為關閉狀態，第四注氣閥16和第五注氣閥23的初始狀態也為關閉狀態。

在本實施例中，該能夠多次開關的溫度控制注氣閥含有第一管接30和外護管31，第一管接30和外護管31均為直立狀態，外護管31套設於第一管接30外，外護管31和第一管接30之間形成第一環形密封空腔，沿第一管接30的軸線方向，該第一環形密封空腔內依次設置有第一彈性部件33、第一密封滑套34和膨脹液39，膨脹液39能夠依靠熱脹冷縮使第一密封滑套34沿第一管接30的軸向移動，第一管接30內設有第一內注氣通道36，第一密封滑套34內設有第一密封滑套注氣通道37，外護管31內設有第一外注氣通道35，膨脹液39在吸熱後溫度上升體積膨脹並推動第一密封滑套34沿第一管接30的軸向移動，只有當膨脹液39的溫度大於等於該能夠多次開關的溫度控制注氣閥的設定值時，膨脹液39才能夠將第一密封滑套34推動至開啟位置並且使第一管接30的內部依次通過第一內注氣通道36、第一密封滑套注氣通道37和第一外注氣通道35與外護管31的外部連通，如圖2和圖4所示。其中，膨脹液39為一種現有的易揮發液體，如酒精、丙酮等，該類物質熱膨脹係數大，溫度升高後可以變為氣態，溫度降低後也可以再變回液態。膨脹液39的加入量可以該能夠多次開關的溫度控制注氣閥的設定值確定。

在本實施例中，第一彈性部件33、第一密封滑套34(相當於環形的活塞)和膨脹液39從上向下依次設置，第一彈性部件33為彈簧，該第一環形密封空腔內設有多根兩端密封的波紋管40，多根波紋管40沿該第一環形密封空腔的周向均勻排布，同時波紋管40還沿第一管接30的軸向設置，波紋管40位於第一密封滑套34和該第一環形密封空腔的下端之間，膨脹液39設置于波紋管40內，膨脹液39熱脹冷縮後能夠使波紋管40同步伸縮並推動第一密封滑套34沿第一管接30的軸向滑動。使該能夠多次開關的溫度控制注氣閥開關的設定值時可以根據膨脹液39的添加量經過多次實驗確定。

在本實施例中，外護管31的上部設有連通第一彈性部件33所在的該第一環形密封空腔和外護管31外部的第一壓力平衡孔32，外護管31的下部設有連通波紋管40所在的該第一環形密封空腔和外護管31外部的第二壓力平衡孔38，第一內注氣通道36的位置和第一外注氣通道35的位置均位於同一水平高度，如圖2和圖4所示。第一管接30的上端與內管柱5相連接，第三注氣閥15的第一管接30的下端與管鞋20相接觸，形成內外管柱間密封面19，第一管接30和外護管31密封固定連接。

在本實施例中，該僅能一次開關的溫度控制注氣閥的初始狀態為關閉狀態，該僅能一次開關的溫度控制注氣閥包括第二管接41和內護管42，第二管接41和內護管42均為直立狀態，內護管42套設於第二管接41內，內護管42和第二管接41之間形成第二環形密封空腔，沿第二管接41的軸線方向，該第二環形密封空腔內從上向下依次設有依靠磁力連接的第一磁環43、第二磁環45和第二密封滑套50(相當於環形的活塞)，第一磁環43的位置固定，第二磁環45和第二密封滑套50均能夠沿第二管接41的軸向移動，第二管接41內設有第二外注氣通道48，第二密封滑套50內設有第二密封滑套注氣通道47，內護管42內設有第二內注氣通道51，只有當第二磁環45的溫度大於等於該僅能一次開關的溫度控制注氣閥的設定值時，第一磁環43和第二磁環45才分離，第二磁環45和第二密封滑套50可以依靠重力同時下落，第二密封滑套50才能移動至開啟位置並且使內護管42的內部依次通過第二內注氣通道51、第二密封滑套注氣通道47和第二外注氣通道48與第二管接41的外部連通，該僅能一次開關的溫度控制注氣閥在開啟後，第二密封滑套50的位置不動，如圖3和圖5所示。

在本實施例中，第二磁環45和內護管42之間設有第二彈性部件46，第二彈性部件46為彈簧，第二管接41的上部設有連通第二彈性部件46所在的該第二環形密封空腔和第二管接41內部的第三壓力平衡孔44，第二管接41的下部設有連通第二密封滑套50下方的該第二環形密封空腔和第二管接41內部的第四壓力平衡孔49，第二外注氣通道48的位置和第二內注氣通道51的位置位於同一水平高度。第二彈性部件46的上端與第一磁環43頂抵，第二彈性部件46的下端與第二密封滑套50頂抵，該僅能一次開關的溫度控制注氣閥在初始狀態時，第二彈性部件46處於壓縮狀態。只有當第二磁環45的溫度大於等於該僅能一次開關的溫度控制注氣閥的設定值時，第一磁環43和第二磁環45才分離，第二磁環45和第二密封滑套50可以依靠重力和第二彈性部件46的推力下落，第二密封滑套50才能移動至開啟位置並且使內護管42的內部依次通過第二內注氣通道51、第二密封滑套注氣通道47和第二外注氣通道48與第二管接41的外部連通，該僅能一次開關的溫度控制注氣閥在開啟後，第二密封滑套50的位置不動。該僅能一次開關的溫度控制注氣閥開關的設定值可以根據第二磁環45的重量、第二密封滑套50的重量和第二彈性部件46的彈力經過多次實驗確定。

第四注氣閥16和第五注氣閥23結構分別為外置式和內置式。如第四注氣閥16為外置式，即護管在管接外，第五注氣閥23為內置式，即護管在管接內，其它結構均相同。管接包括第一管接30和第二管接41，管接顧名思義即可以與內管柱5或外管柱7連接。第五注氣閥23的第二管接41的上下兩端分別與外管柱7和封堵帽26相連接。

在本實施例中，在通過外管柱7至上而下依次連接第一注氣閥10、第四注氣閥16、管鞋20和第五注氣閥23，第一注氣閥10、第四注氣閥16和第五注氣閥23分別與第一點火油層12、第二點火油層18和第三點火油層25相對應；內管柱5至上而下依次連接第二注氣閥11和第三注氣閥15，第二注氣閥11和第三注氣閥15分別與第一點火油層12和第二點火油層18相對應；第三注氣閥15的第一管接13的底部與管鞋20相接觸，形成內外管柱間密封面19，如圖1和2所示。在第一點火油層12、第二點火油層18和第三點火油層25之間的外套間環空8內依次設有第一封隔器14和第二封隔器21。外套間環空連接口27、內外管柱間環空連接口28、內管柱間環空連接口29與供氣源相連接。

第三注氣閥15的工作原理是：當溫度升高，波紋管40內部的膨脹液39膨脹，使波紋管40伸長，進而推動第一密封滑套34向上移動，第一密封滑套注氣通道37也同時向上移動，第一彈性部件33被壓縮，當第一密封滑套注氣通道37向上移動到第一外注氣通道35和第一內注氣通道36處時(此時溫度升高到設定值)，注氣通道打開，內管柱環空4中被加熱的熱空氣依次通過第一內注氣通道36、第一密封滑套注氣通道37、第一外注氣通道35進入對應的點火油層對該油層進行點火；當點火結束後，點火器22停止工作，第三注氣閥15周圍溫度下降，波紋管40內部的膨脹液39開始收縮，使波紋管40縮短，同時在第一彈性部件33的作用下，推動第一密封滑套34向下移動，進而第一密封滑套注氣通道37也向下移動，回到原始位置，第一外注氣通道35與第一內注氣通道36被第一密封滑套注氣通道37斷開，切斷該路注氣通道，如圖1、圖2、圖4所示。第一注氣閥10和第二注氣閥11的結構與原理同第三注氣閥15相同，不再詳細介紹。

第五注氣閥23的工作原理是：在常溫下，第一磁環43與第二磁環45之間相吸引的磁力克服第二彈性部件46的壓縮彈力，使第二磁環45和第二密封滑套50停留在上部而不向下滑動，第二密封滑套50將第二外注氣通道48和第二內注氣通道51隔斷，使得注氣通道關閉；當溫度升高到設定值時，第一磁環43與第二磁環45之間相吸引的磁力逐漸減弱而失磁，在第二彈性部件46彈簧力的作用下，使第二磁環45和第二密封滑套50向下移動，使第二密封滑套注氣通道47與第二外注氣通道48和第二內注氣通道51在同一水平面上，注氣通道打開，內管柱環空4中被加熱的熱空氣依次通過第二內注氣通道51、第二密封滑套注氣通道47、第二外注氣通道48進入對應的點火油層對該油層進行點火；當點火結束後，點火器22停止工作，第五注氣閥23周圍溫度下降，由於高溫後失磁的磁鋼的磁力無法恢復(第一磁環43與第二磁環45的材質為磁鋼)，而且此時的第一磁環43與第二磁環45之間的距離較大，且還有第二彈性部件46向下的彈簧力的作用，無法使第二密封滑套50上移，進而注氣通道始終是打開的，如圖1、圖3、圖5所示。第四注氣閥16的結構與原理同第五注氣閥23相同，不再詳細介紹。

使用時，按照圖1組裝，先下外管柱7，然後下內管柱5，並使第一注氣閥10和第二注氣閥11對應在第一點火油層12處，第三注氣閥15和第四注氣閥16對應在第二點火油層18處，第五注氣閥23對應在第三點火油層25處，如圖1所示。

點火時，將點火器22和連續管電纜1經過連續管密封器2和井口裝置3下入內管柱環空4內，點火器22下放到第一點火油層12處，通過內管柱環控連接口29向內管柱環空4供氣，對該油層點火，隨著周圍溫度的升高，第二注氣閥11和第一注氣閥10的注氣通道打開(閥開啟)，被加熱的氣體進入該油層進行點火，當該油層點火結束後，點火器22停止工作，隨著周圍溫度的降低，第二注氣閥11和第一注氣閥10的注氣通道關閉(閥關閉)，氣體將通過外套間環空連接口27經過外套間環空8對該油層繼續供氣，為下一個油層點火做準備；繼續將點火器22下放到第二點火油層18處，對該油層點火，隨著周圍溫度的升高，第三注氣閥15和第四注氣閥16注氣通道打開(閥開啟)，被加熱的氣體進入該油層進行點火，當該油層點火結束後，點火器22停止工作，隨著周圍溫度的降低，第三注氣閥15的注氣通道關閉，而第四注氣閥16的注氣通道始終處於打開狀態，此時氣體將通過內外管柱間環空連接口28經過內外管柱間環空6對該油層繼續供氣，為下一個油層點火做準備；繼續將點火器22下放到第三點火油層25處，對該油層點火，隨著周圍溫度的升高，第五注氣閥23的注氣通道打開，被加熱的氣體進入該油層進行點火，當該油層點火結束後，點火器22停止工作，雖然隨著周圍溫度的降低，但第五注氣閥23的注氣通道始終處於打開狀態，該油層繼續通過內管柱環空連接口29經過內管柱環空4向該油層供氣，實現分層點火及注氣，如圖1至圖5所示。

實施例2

實施例1中介紹的一種分層點火注氣管柱主要是針對三個油層進行點火和注氣，本實施例介紹一種適合對兩個油層進行點火和注氣的分層點火注氣管柱。

一種分層點火注氣管柱，包括內管柱5和外管柱7，外管柱7套設於內管柱5外，外管柱7和內管柱5之間形成環形空間，外管柱7上含有從上向下依次設置的第一注氣閥10和第四注氣閥16，內管柱5上含有從上向下依次設置的第二注氣閥11和第三注氣閥15，第一注氣閥10的位置和第二注氣閥11的位置相對應，第三注氣閥15的位置和第四注氣閥16的位置相對應；第一注氣閥10、第二注氣閥11和第三注氣閥15均為能夠多次開關的溫度控制注氣閥，該能夠多次開關的溫度控制注氣閥能夠在閥內溫度大於等於設定值時開啟，該能夠多次開關的溫度控制注氣閥還能夠在閥內溫度小於設定值時關閉；第四注氣閥16為僅能一次開關的溫度控制注氣閥，該僅能一次開關的溫度控制注氣閥能夠在閥內溫度大於等於設定值時開啟，該僅能一次開關的溫度控制注氣閥在開啟後不能再關閉。

本實施例相當於僅含有圖1中的A段、B段和C段由上向下依次連接而成。另外，C段的下端用封堵帽26封堵。在本實施例中，該能夠多次開關的溫度控制注氣閥與實施例1中所述的能夠多次開關的溫度控制注氣閥相同，該僅能一次開關的溫度控制注氣閥與實施例1中所述的僅能一次開關的溫度控制注氣閥相同。

本實施例中的其它技術特徵均與實施例1相同，為了節省篇幅，不再詳細介紹。

實施例3

實施例1中介紹的一種分層點火注氣管柱主要是針對三個油層進行點火和注氣，本實施例介紹一種適合對兩個油層進行點火和注氣的分層點火注氣管柱。

一種分層點火注氣管柱，包括內管柱5和外管柱7，外管柱7套設於內管柱5外，外管柱7和內管柱5之間形成環形空間，外管柱7上含有從上向下依次設置的第四注氣閥16和第五注氣閥23，內管柱5上含有第三注氣閥15，第三注氣閥15的位置和第四注氣閥16的位置相對應；第三注氣閥15為能夠多次開關的溫度控制注氣閥，該能夠多次開關的溫度控制注氣閥能夠在閥內溫度大於等於設定值時開啟，該能夠多次開關的溫度控制注氣閥還能夠在閥內溫度小於設定值時關閉；第四注氣閥16和第五注氣閥23均為僅能一次開關的溫度控制注氣閥，該僅能一次開關的溫度控制注氣閥能夠在閥內溫度大於等於設定值時開啟，該僅能一次開關的溫度控制注氣閥在開啟後不能再關閉。

本實施例相當於僅含有圖1中的B段、C段和D段由上向下依次連接而成。在本實施例中，該能夠多次開關的溫度控制注氣閥與實施例1中所述的能夠多次開關的溫度控制注氣閥相同，該僅能一次開關的溫度控制注氣閥與實施例1中所述的僅能一次開關的溫度控制注氣閥相同。

本實施例中的其它技術特徵均與實施例1相同，為了節省篇幅，不再詳細介紹。

實施例4

實施例1中介紹的一種分層點火注氣管柱主要是針對三個油層進行點火和注氣，本實施例介紹一種適合對兩個油層進行點火和注氣的分層點火注氣管柱。

一種分層點火注氣管柱，包括內管柱5和外管柱7，外管柱7套設於內管柱5外，外管柱7和內管柱5之間形成環形空間，外管柱7上含有從上向下依次設置的第一注氣閥10和第五注氣閥23，內管柱5上含有第二注氣閥11，第一注氣閥10的位置和第二注氣閥11的位置相對應；第一注氣閥10和第二注氣閥11均為能夠多次開關的溫度控制注氣閥，該能夠多次開關的溫度控制注氣閥能夠在閥內溫度大於等於設定值時開啟，該能夠多次開關的溫度控制注氣閥還能夠在閥內溫度小於設定值時關閉；第五注氣閥23為僅能一次開關的溫度控制注氣閥，該僅能一次開關的溫度控制注氣閥能夠在閥內溫度大於等於設定值時開啟，該僅能一次開關的溫度控制注氣閥在開啟後不能再關閉。

本實施例相當於僅含有圖1中的A段、C段和D段由上向下依次連接而成。在本實施例中，該能夠多次開關的溫度控制注氣閥與實施例1中所述的能夠多次開關的溫度控制注氣閥相同，該僅能一次開關的溫度控制注氣閥與實施例1中所述的僅能一次開關的溫度控制注氣閥相同。

本實施例中的其它技術特徵均與實施例1相同，為了節省篇幅，不再詳細介紹。

以上所述，僅為本發明的具體實施例，不能以其限定發明實施的範圍，所以其等同組件的置換，或依本發明專利保護範圍所作的等同變化與修飾，都應仍屬於本專利涵蓋的範疇。另外，本發明中的技術特徵與技術特徵之間、技術特徵與技術方案之間、技術方案與技術方案之間均可以自由組合使用。